Peltier-Kühlung Hochleistungskühlkörper für klimatisierte Schaltschränke

Anbieter zum Thema

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

CTX Thermal Solutions GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Schaltschränke sind oftmals hohen oder tiefen Temperaturen, Feuchtigkeit und Schmutz ausgesetzt. Daher müssen diese abhängig von den vorherrschenden Bedingungen entfeuchtet, gekühlt oder erwärmt werden. Peltier-Geräte bieten sich hierfür an. Für die zuverlässige Entwärmung dieser Geräte sorgen Hochleistungskühler.

Elmeko steht für „ELektroMEchanische KOmponenten“ rund um die moderne Schaltschranktechnik. Eine Produktsparte des Unternehmens befasst sich dabei mit der Schaltschrankklimatisierung, also dem Kühlen, Heizen, Lüften oder Entfeuchten von Schaltschränken. Das Unternehmen entwickelt und produziert hierfür unter anderem Peltier-Kühlgeräte für den Einsatz in klimatisierten Schaltschränken. Welche Art von Klimatisierung dabei zum Einsatz kommt, hängt von vielen Faktoren ab, wie der Einbausituation sowie der Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und Sonneneinstrahlung am Aufstellort. Die Lösungen sorgen dabei auch unter harten Umgebungsbedingungen für einen störungsfreien Betrieb. Zur Entwärmung der Peltier-Elemente in den Entfeuchtern kommen Hochleistungskühler von CTX zum Einsatz.

Heizen und Kühlen mit Peltier-Geräten

Das geeignete Gerät für den Schaltschrank wird durch die benötigte Kühl- bzw. Wärmeleistung und die besonderen Anforderungen der Umgebung bestimmt. Sind Leistungen von mehr als 300 W gefordert, kommt in der Regel die Kompressortechnik zum Einsatz. Für niedrigere Leistungen sind die Peltier-Kühlgeräte prädestiniert. Die Geräte sind mit Schutzart bis IP67 für widrige Umgebungsbedingungen geeignet und können lageunabhängig eingesetzt werden. Besonderer Vorteil neben der hohen Lebensdauer von 60.000 h ist, dass sie sowohl zum Kühlen als auch Heizen verwendet werden können. Die Geräte sind generell mit Edelstahlgehäusen ausgeführt und damit auch für Outdooranwendungen ideal geeignet.

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Peltier-Kühlgeräte arbeiten nach dem thermoelektrischen Prinzip. Sie benötigen also kein Kältemittel oder Filtermatte. Das Peltier-Element transportiert mithilfe eines thermoelektrischen Wärmestroms die Energie von der Kaltseite auf die Warmseite des Elementes. Die Wärmeübertragung erfolgt durch den Fluss von elektrischem Strom durch thermoelektrische Module, die die Hauptbestandteile des Systems sind.

Wird am Peltier-Element eine Gleichspannung angelegt, kühlt eine Seite ab, während sich gleichzeitig die gegenüberliegende Seite erwärmt. Dieser Effekt lässt sich zum Klimatisieren nutzen. Um auf der kalten Seite ein Maximum an Kühlleistung zu generieren, wurden die Kühlkörper von CTX und die eingebauten Lüfter perfekt miteinander abgestimmt und sorgen für eine optimale Abfuhr der Wärme- bzw. Kälteenergie. Die Wärme wird von der Kaltseite des Geräts absorbiert, wodurch die Temperatur sinkt.

Die Warmseite gibt ihre Energie in Form von Wärmestrahlung an die Umgebung ab. Der Prozess lässt sich durch einfache Umpolung umkehren. Dadurch wird der Stromfluss umgedreht und Kalt- und Warmseite sind vertauscht. Diese Konstruktionsweise bedingt es, dass jeweils ein Kühlkörper für die Kaltseite und einer für die warme Seite benötigt werden. Dabei muss über die 160 mm x 100 mm und 130 mm x 80 mm großen Kühlkörper jeweils eine Verlustleistung von 45 W abgeführt werden.

Eigenschaften der Peltier-Geräte

Bei der Konstruktion der Klimatisierungsgeräte wird neben dem robusten und nahezu wartungsfreien Betrieb auch besonderer Wert auf eine optisch ästhetische Inte­gration der V2A- bzw. V4A-Gehäuse in die Applikation gelegt. Dies beinhaltet eine schnelle, flexible und lageunabhängig Montage. Durch den Lüfter mit vergossener Elektronik sind hohe Schutzarten bis IP67 bzw. NEMA 4X realisierbar. Somit können die Geräte auch harten Umgebungsbedingungen über die gesamte Lebensdauer von 60.000 h widerstehen.

Die Peltier-Geräte stehen standardmäßig für Kühlleistungen von 30 bis 280 W zur Verfügung. Optional können auch Sondergeräte für Anwendungen in Hygiene- oder explosionsgefährdeten Gasbereichen sowie Aufbaugehäuse (mit geringer Einbautiefe) für die Montage in die Schaltschrank-Seitenwand realisiert werden. Zusammengefasst lauten die Vorteile der Peltier-Geräte:

• Kühlen und Heizen möglich,

• keine beweglichen mechanischen Teile (außer Ventilatoren),

• V2A- bzw. V4A-Gehäuse,

• äußerst zuverlässig, wartungsarm und lange Lebensdauer bis 60.000 h,

• unempfindlich gegenüber Vibrationen,

• kompakte Bauweise und geringes Gewicht,

• keine Schadstoffe wie FCKW oder andere Gase, die die Umwelt schädigen,

• IP-Schutzart vom Schaltschrankgehäuse bleibt erhalten,

• ideale Anordnung der Luftein- und Luftaustritts­öffnungen, wodurch eine optimale Luftumwälzung im Schaltschrankinnenbereich gewährleistet wird,

• Sondergeräte realisierbar.

Nachdem 2021 die ersten Prototypen getestet wurden, liefert der Spezialist aus Nettetal heute pro Jahr Kühlkörper im vierstelligen Bereich für die Warm- und Kaltseite der Peltier-Kühlgeräte. Die Kühlkörper werden nach Zeichnungsvorlage durch Elmeko mit spezifischem Bohrbild und blanker Oberfläche gefertigt. Für die Auftragsvergabe war laut Volker Wisser, Vertriebsleiter von Elmeko, „der Preis, die Qualität und die fachliche Kompetenz von CTX entscheidend“.

Mehr als nur Kühlkörper

Der Spezialist für Thermomanagement realisiert nicht nur Kühlkörper nach Zeichnungsvorgabe. Für Kunden, die entweder nicht das Know-how in der Konzeption von Kühllösungen besitzen oder nicht über die personellen Kapazitäten verfügen, bietet man eine umfassende Beratung sowie die Neuentwicklung passgenauer Kühllösungen an. Je nach Anwendung kommen dabei die unterschiedlichsten Fertigungsverfahren (z. B. Bonding, Druckguss, Extrusion, Skived oder Reibrührschweißen) zum Einsatz.

Darüber hinaus übernehmen die Nettetaler auf Wunsch die CNC-Bearbeitung und Oberflächenveredlung der Kühlkörper durch Eloxieren, Chromatieren, Lackieren, Bedrucken etc. Individuelle Lager- und Logistikservices auf Basis optimierter Lieferketten runden das Angebot ab. So betreibt der Hersteller ein großes Reservelager am Firmenstandort in Nettetal und beliefert zudem Konsignations- und Sicherheitslager, um einen unterbrechungsfreien Warenfluss zu gewährleisten. Auf Wunsch wird die Bevorratung der Kühlkörper und die gesamte logistische Abwicklung für den Kunden übernommen – bei Bedarf inklusive Nutzung und Pflege der kundeneigenen Logistikportale sowie die Integration in deren Kanban-Systeme. So erhält der Kunde seine Kühlkörper genau dann, wenn er sie benötigt.

Fazit: Laut Volker Wisser zeichnen sich „die Kühlkörper von CTX durch eine konstant hohe Qualität aus“. Für ihn steht daher fest, „dass wir auch in Zukunft auf Lösungen von CTX bauen, da wir das Unternehmen als kompetenten und äußerst zuverlässigen Partner schätzen. Bei Neuentwicklungen werden wir CTX daher ins Boot nehmen.“ (kr)

* Arthur Brinkmann ist Sales Manager bei CTX Thermal Solutions in Nettetal.

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