Lüfterkühlung oder Luft/Wasser-Wärmetauscher

Anbieter zum Thema

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

CTX Thermal Solutions GmbH

ALPHA-Numerics GmbH

ebm-papst St. Georgen GmbH & Co. KG

Berücksichtigt man noch die unterschiedlichen Dichten (1000 kg/m³ vs. 1,2 kg/m³), wird deutlich, wie viel weniger Volumen bewegt werden muss, um die gleiche Kühlung zu erhalten. Wasser kann gut zur Kühlung eingesetzt werden, wenn nur sehr kleine Spalte und Kanäle zur Verfügung stehen.

Herausforderungen bei der Wasserkühlung

Demgegenüber steht ein erhöhter konstruktiver Aufwand, die Kühlflüssigkeit an den Ort zu bringen, von dem die Wärme schlussendlich in die Umgebung abgeführt werden soll. Dazu werden oft Schläuche oder starre Rohrleitungen eingesetzt, die einen Wärmetauscher mit einer oder mehrere Wärmequellen verbinden.

Je komplexer ein System desto anfälliger ist es. Leckagen in flüssigkeitsführenden Systemen führen in vielen Fällen zum Ausfall der Komponenten.

Je mehr bewegte Komponenten benötigt werden, desto geringer ist die Lebensdauer des Kühlsystems, was wiederum gegen die verbesserte Leistung der gekühlten Komponente gegengerechnet werden muss.

Zum Transport des benötigten Kühlmittelmassenstroms muss ein (Strömungs-) Widerstand überwunden werden. Im Falle einer Flüssigkühlung bewältigt die Pumpe den Druckverlust der Leitungen und den an der Wärmequelle, bei einer Luftkühlung ist der Systemwiderstand der Anlage zu überwinden. Für die Flüssigkeitskühlung muss eine Pumpe angetrieben werden und eventuell am Wärmetauscher zusätzlich Lüfter.

Bei einer reinen Luftkühlung ist die aufzubringende Leistung proportional zum benötigten Kühlluftstrom und dem zu überwindenden Druckverlust. Eine strömungsoptimierte Luftführung mit geringem Druckverlust wirkt sich direkt auf den erforderlichen Leistungsbedarf aus.

Während Leckagen in flüssigkeitsführenden Systemen häufig zu problematisch sind, wirken sich Leckagen in luftgekühlten Systemen nur nachteilig auf Lüfterleistung und -geräusch aus, führen aber nicht zum Ausfall des Systems.

In einigen Fällen ist die Kühlung in sekundären Bereichen sogar erwünscht, wohingegen mit Flüssigkeiten immer nur dort gekühlt werden kann, wo sie auch hingeführt wird.

Kühlmethode ist abhängig von der Applikation

Die Entscheidung für oder gegen ein bestimmtes System muss immer an der konkreten Applikation festgemacht werden. Die Zuverlässigkeit, Lebensdauer, Installations- und Betriebskosten, Sicherheitsaspekte sowie der benötigte Bauraum und das emittierte Geräusch spielen neben der primären Kühlfunktion eine entscheidende Rolle bei der Auswahl einer Kühlmethode. Auch in Zukunft kommt Lüftern eine zentrale Bedeutung zu, wenn eine effiziente und zuverlässige Kühlung gefordert wird.

Literatur

[1] Wutz, M.: Wärmeabfuhr in der Elektronik, Vieweg & Sohn, Braunschweig, 1991, ISBN 3-528-06392-0

[2] Peters, N.: Strömungs- u. Temperaturgrenzschichten, Vorlesungsskript, RWTH Aachen, 2010

[3] Lienhard, J.: A Heat Transfer Textbook, Phlogiston Press, Cambridge, MA, USA, 2011

[4] VDI-Wärmeatlas, 5. erw. Aufl., VDI-Verlag, Düsseldorf 1988.

* * Dr.-Ing. Michael B. Schmitz leitet die Zentrale Forschung und Entwicklung bei ebm-papst in St. Georgen.

(ID:35709620)