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Messreihe bei Automobilhersteller zur kanallosen Verdrahtung

Großes Potenzial

Eine aktuelle Praxisstudie des Automobilherstellers Audi und Lütze belegt, dass dank der strömungstechnisch günstigen Eigenschaften des Airstream-Verdrahtungssystems die Durchschnittstemperatur im Schaltschrank um ca. 4°K niedriger liegt als in einem vergleichbaren Schrank mit Montageplatte. Insbesondere in den für viele Bauteile kritischen Hot-Spot-Bereichen mit hohen Spitzentemperaturen ist der Unterschied noch deutlich größer: Während mit Airstream Maximaltemperaturen von 4°K über der mittleren Durchschnittstemperatur gemessen werden, sind es bei der Montageplatte bis zu 9°K. Im Schrank mit Montageplatte sind die Temperaturschichtungen mit Unterschieden von bis zu 14° K zudem extrem ausgeprägt.

Bild: Friedrich Lütze GmbH
Blick in die Schaltschrank-Versuchsaufbauten bei Audi Hungaria in Györ mit Airstream Verdrahtungsrahmen (links).

Über die Airtemp-Software

Mit Airtemp, dem kostenfreien Online-Simulationsprogramm von Lütze, ist die Analyse der Wärmeentwicklung und -verteilung in Schaltschränken möglich. Die Anwendung gestattet eine differenzierte thermodynamische Analyse eines Schaltschranks mit Montageplatte oder Airstream-Verdrahtungsrahmen. Schnell und einfach lässt sich ermitteln, welche unterschiedlichen Temperaturen und Temperaturschichtungen in einem Schaltschrank entstehen können. Airtemp teilt hierzu einen Schaltschrank gedanklich in drei Zonen auf. Für jede Zone wird jeweils sehr präzise die Temperatur berechnet. Zudem lässt sich simulieren, wie sich Kühlmöglichkeiten wie Airblower oder auch ein Klimagerät auswirken: Die aktiven Kühlmedien können mit dem Airblower gekoppelt werden, um z.B. ein Klimagerät an die Anforderung im Zusammenspiel mit dem Airblower in der Dimensionierung anzupassen.

In modernen Schaltschränken können eine Vielzahl Bauteile und Leistungselektronik untergebracht werden. Kein Wunder, denn die Applikationen werden immer kleiner und effizienter. Da sich jedoch gleichzeitig die Wärmeverlustleistung der Bauteile nicht verringert, nimmt die Wärmeentwicklung in Schaltschränken stetig zu. Die Hersteller von Schaltschrankklimageräten optimierten darum in den letzten Jahren die Effizienz ihrer Kühlsysteme deutlich - auch wegen den stetig steigenden Energiekosten. Lütze unterstützt diesen ressourcensparenden Weg der Schaltschrank- und Klimagerätehersteller mit dem Airstream-Verdrahtungssystem, welches es ermöglicht das Klima im Schaltschrank so zu verbessern, dass die aktive Kühlleistung minimiert werden kann. Anders als beim konventionellen Schaltschrankaufbau mit Montageplatte, wird bei Airstream die Aufbau- von der Verdrahtungsebene getrennt. So werden strömungstechnisch ungünstige Kabelkanäle vermieden. Zudem entsteht hinter dem Verdrahtungsrahmen ein Kamineffekt. Idealtypisch wird so die kalte Luft hinten nach unten geleitet und strömt vorne wieder nach oben. Auf der Rückseite der Verkabelung entwickelt sich dadurch eine 'Cool Zone'. Es entsteht eine permanente Luftzirkulation zwischen wärmerer Verdrahtungsvorder- und kühlerer Verdrahtungsrückseite.

Friedrich Lütze GmbH

Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 11 2019 - 28.10.19.
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