Schaltschränke optimal kühlen

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MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

CTX Thermal Solutions GmbH

RECOM Power GmbH

Rittal GmbH & Co. KG

Diese sind in einem Standard TS 8 Schaltschrank aufgebaut und mit Kühlleistungen von kW bis zu 40 kW erhältlich. Die Geräte bestehen aus einem Kältemodul (Bild 1), einem Steuermodul (Bild 2) und dem Wassermodul (Bild 3), welches das Kühlwasser an die Verbraucher verteilt. Der modulare Aufbau sorgt für eine hohe Servicefreundlichkeit und für kurze Lieferzeiten, da die einzelnen Module je nach Anforderungen lediglich in das Schaltschrankgerüst intergiert werden. Der Kunde erhält ein komplettes System, das an die Spannungsversorgung angeschlossen und mit den Verbrauchern hydraulisch verbunden wird.

Da der TopTherm Chiller in einem Standard-Schaltschrank untergebracht ist, kann er nahtlos in eine bestehende Schaltanlage integriert werden (Bild 4). Die Luft-Wasser-Wärmetauscher an den einzelnen Schaltschränken lassen sich an den bestehenden Kühlwasserkreislauf an-schließen. Mit entsprechenden Durchflussreglern und Ventilen wird sichergestellt, dass jeder Wärmetauscher am Schaltschrank ausreichend mit Kühlwasser versorgt wird. Ein passendes Kühlmedium als Fertiggemisch (Rifrost) ist ebenfalls verfügbar. Insbesondere in stark verschmutzter oder heißer Umgebung ist die Kombination mit Luft-Wasser-Wärmetauschern empfehlenswert.

Ein Kostenvergleich verschiedener Kühlkonzepte lohnt sich

Beide Konzepte der Schaltschrank-Klimatisierung sind technisch sicher und qualitativ hochwertig. Es bleibt also die Frage zu beantworten, welche Lösung energieeffizienter ist, und wie die Gesamtkostenrechnung für die beiden Lösungen aussieht. Da sowohl die Investitionskosten als auch die Betriebs- und Energiekosten von Größe und Umfang der Anlage abhängen, muss ein entsprechender Kostenvergleich für jede Anlage einzeln durchgeführt werden.

Exemplarisch kann man diese Kostenrechnung für eine typische Schaltanlage durchführen. Diese besteht aus insgesamt 16 TS 8 Schaltschränken, von denen acht eine Verlustleistung von 2300 W, zwei eine Verlustleistung von 900 W und sechs eine Verlustleistung von 800 W haben. Die Gesamtverlustleistung, die durch Kühlung abtransportiert werden muss, beträgt damit 25 kW.

In einer ersten Variante soll die Klimatisierung durch einzelne TopTherm Kühlgeräte für den Wandanbau realisiert werden. Dafür sind acht Kühlgeräte mit einer Kühlleistung von 2,5 kW und acht Kühlgeräte mit einer Kühlleistung von 1 kW notwendig. Alternativ dazu soll die Kühlung über einen zentralen Rückkühler und Luft-Wasser-Wärmetauscher erfolgen. Für diese Variante müssen neben dem TopTherm Chiller mit 25 kW noch acht Luft-Wasser-Wärmetauscher mit einer Kühlleistung von 3,4 kW und acht Luft-Wasser-Wärmetauscher mit einer Kühlleistung von 1,15 kW vorgesehen werden. Die Investitionskosten für die beiden Varianten sind mit etwa 18.000 Euro fast gleich.

Energiekosten berechnen

Um die Energiekosten zu berechnen, geht man davon aus, dass die Schaltschrank-Anlage 3000 Stunden pro Jahr in Betrieb ist und die durchschnittliche Einschaltdauer der Kühlung 70 % beträgt. Als Strompreis werden 0,14 Euro/kWh angenommen. Bei dieser Beispielrechnung zeigt sich ein gravierender Unterschied zwischen den beiden Varianten (Bild 5). Während die Energiekosten für die Variante mit einzelnen Kühlgeräten fast 5400 Euro betragen, liegen diese für die Variante mit dem TopTherm Chiller mit 3200 Euro deutlich darunter. Die Einsparungen pro Jahr inklusive der Investitionskosten betragen bereits 5 % – legt man nur die reinen Energiekosten zu Grunde, sind dies über 39 %.

Das Beispiel zeigt, dass ein Vergleich verschiedener Kühlkonzepte für eine Schaltanlage sehr lohnenswert sein kann. Die Einsparungen, die sich im oben genannten Beispiel bei den Energiekosten niederschlagen, sind enorm. Abhängig von den Parametern der Schaltanlage sollte diese Berechnung von Fall zu Fall durchgeführt werden.

*Dipl.-Ing. Ulrich Wigge arbeitet im Produktmanagement Klimatisierung mit dem Schwerpunkt Rückkühler bei Rittal in Herborn.

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