Eckdaten

In ihrem Beitrag beschreibt die Autorin wie wichtig eine gute Planung von Kühllösungen im Schaltschrank ist. Die Abführung von Wärme wird immer komplexer. Meist muss von Anwendungsfall zu Anwendungsfall neu entschieden werden, welche Lösung die meisten Vorteile mit sich bringt.

Angesichts wachsender globaler Umweltprobleme sowie steigender Energiepreise ist bei industriellen Produktionsprozessen die Energieeffizienz ein zentrales Thema. Durch die Miniaturisierung elektronischer Bauteile wird es in Geräten und damit auch in 19-Zoll-Schränken immer wärmer. Auf engem Raum werden zunehmend mehr Komponenten verbaut, die Wärmeverlustleistungen der einzelnen Module verringern sich meist aber nicht. Im Gegenteil: durch die Miniaturisierung entsteht immer mehr Verlustleistung auf immer kleinerem Raum. Dies führt zu einer kontinuierlichen Wärmeentwicklung im Schaltschrank. Eine verkürzte Lebenszeit der Bauteile aufgrund von zu hohem Wärmestress ist die Folge.

Eine Vielzahl von Kühllösungen

Der Lüftereinschub Heicool Eco ist besonders energie- und kostensparend.

Der Lüftereinschub Heicool Eco ist besonders energie- und kostensparend. Heitec

In einem 19-Zoll-Schrank verbaute Elektronikkomponenten sind in aller Regel für eine maximale Betriebstemperatur von 50 °C ausgelegt. Die Lebensdauer verdoppelt sich bereits bei einer Reduzierung der vorherrschenden Temperatur um 10 °C. Deshalb ist eine Kühlung – sei sie passiv oder aktiv – heute für die meisten Anwendungsfälle unumgänglich. Es gibt eine Vielzahl von Kühllösungen, weshalb meist von Anwendungsfall zu Anwendungsfall neu entschieden werden muss, welche dieser Lösungen die meisten Vorteile für die jeweilige Anwendung mit sich bringt. Eine Möglichkeit zur Kühlung von Schaltschränken stellt der Einsatz von Luft/Wasser-Wärmetauschern dar. Aber auch die Verwendung von verschiedenen Schaltschrank-Kühlgeräten, wie Seitenklimamodulen, Dachaufbaukühlgeräten oder Lüftereinschüben ist eine übliche Lösung, um kühle Luft zur Elektronik und die Wärme aus dem Schaltschrank zu bekommen.

Mit Luft/Wasser-Wärmetauschern lässt sich auf engstem Raum die höchste Kühlleistung erreichen. Hierbei erfolgt die Kühlung der Serverschrankinnenluft so, dass die Verlustleistung aus dem Schrank über den Wärmetauscher an das Wasser abgegeben und nach außen abgeführt wird. Auf diese Weise kann eine Kühlleistung bis zu 10 kW erreicht werden. Der Wartungsaufwand dieser Kühllösung ist relativ gering, jedoch gehen mit dem Einsatz von Luft/Wasser-Wärmetauschern hohe Infrastrukturanforderungen einher, die sich natürlich auch kostenseitig widerspiegeln. Der IP-Schutz solcher Geräte liegt in der Regel bei einem IP-Wert von 55, was einen recht hohen Schutz bietet.

Hohes Kühlpotenzial

Seitenklimamodule kommen in speziell für diesen Zweck präparierten Schränken zum Einsatz – folglich ist die Installation nicht jederzeit in jedem Schaltschrank möglich und die Installationskosten sind ebenfalls nicht unerheblich. Allerdings erzeugen diese Klimageräte eine Kühlleistung von bis zu 3,5 kW und bringen damit ein nicht zu unterschätzendes Kühlpotenzial mit sich, das doch in zahlreichen Anwendungen benötigt wird.

Das Gehäuse des Heicool Eco wird aus einer hochfesten Aluminiumlegierung gefertigt. Die eingesetzten drei Energiespar-Lüfter sind mit einem Energieverbrauch von  4,4 W pro Lüfter  besonders arm im Energieverbrauch.

Das Gehäuse des Heicool Eco wird aus einer hochfesten Aluminiumlegierung gefertigt. Die eingesetzten drei Energiespar-Lüfter sind mit einem Energieverbrauch von 4,4 W pro Lüfter besonders arm im Energieverbrauch. Heitec

Dachlüfter kommen bei Schaltschränken häufig zum Einsatz, wenn die warme Abluft nach oben hin abgesaugt und aus dem Serverrack geblasen werden soll. Diese sind in der Kühlung sehr effizient, aber in der Installation teilweise kostenintensiv und weiterhin lassen sich Hotspots (Luftbereiche mit auffällig hohen Temperaturen), die direkt im Schaltschrank vorherrschen, nicht besonders zuverlässig verhindern. Gerade wenn es darum geht, im Schaltschrank selbst Platz sparen zu müssen, liegen die Vorteile von Dachlüftern jedoch auf der Hand. Ihr IP-Schutz liegt mit einem Wert von 43 im mittleren Bereich.

Gezielter Einsatz

Lüftereinschübe haben den Vorteil, dass sie gezielt dort eingesetzt werden können, wo die Wärme aus dem 19-Zoll-Schaltschrank gebracht werden muss – somit können Hotspots direkt gekühlt beziehungsweise verhindert werden. Allerdings geht hier die eine oder andere Höheneinheit im Serverschrank verloren. Ist die Wärmebildung im Schaltschrank überschaubar, ist eine kostspielige Kühllösung keinesfalls nötig. Oft werden komplexe Kühllösungen benötigt, die mit einer teuren Infrastruktur einhergehen. Für bestimmte Einsatzgebiete ist die Verwendung einer „einfachen“ Lüfterzeile trotzdem immer noch die beste Lösung. Diese oft deutlich günstigere Alternative lässt sich in den meisten Fällen problemlos im Schaltschrank nachrüsten. Deshalb sollte man sich vor der Installation teurer Kühllösungen immer Gedanken darüber machen, wie viel Kühlleistung tatsächlich benötigt wird. Mit einem IP-Schutzwert von 20 befindet sich der Schutz eher im unteren Bereich. Da Lüftereinschübe jedoch direkt im Schrank eingebaut werden, ist an dieser Stelle auch eher der Schutz, den der Schrank bietet, entscheidend.

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