Hohe Elektronikdichten in Schaltschränken erwärmen diese immer mehr. Im Industrieanzeiger beginnt eine mehrteilige Beitragsreihe zu diesen Herausforderungen. Startschuss ist die Zukunftssicherung durch neue Trends und Entwicklungen in Richtung Nanotechnologien und CO2-Einsatz.
Ohne Tradition keine Zukunft: Im Bereich Schaltschrank-Klimatisierung kann die Rittal GmbH & Co. KG mit Hauptsitz im hessischen Herborn auf eine überzeugende Erfolgshistorie verweisen. Begonnen hat die Kühlgeräteproduktion im Jahr 1983, seitdem sind systematisch neue Trends geprägt und innovative Meilensteine gesetzt. Beispiele sind die via Mikrocontroller gesteuerten Kühlgeräte, die ersten FCKW-freien Produkte, Designkühlgeräte, Klimatüren sowie die TopTherm Klimatisierung auf einer einheitlichen Plattform. Sie stellt die Lüfter, Kühlgeräte, Wärmetauscher und Rückkühlanlagen auf eine gemeinsame Fertigungs- und Anwendungsbasis.
Jüngster Entwicklungsschritt ist die Anwendung der Nanotechnologie bei Kühllamellen, die das Absenken der Kühlleistung durch verschmutzte Lamellen verhindern soll. Dieses RiNano genannte Verfahren ist eine dünne, glasartige Versiegelung von Kühllamellen bei Kühlgeräten im Nanometerbereich. Aufgrund der geringeren Schmutzhaftung (Lotuseffekt) lassen sich beispielsweise alle schmutzsensiblen Oberflächen leichter reinigen und die Intervalle für Wartungsarbeiten verlängern. Untersuchungen der Justus-Liebig-Universität in Gießen bestätigen die Eigenschaften dieser Oberfläche durch Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersive Röntgenanalytik. Für den Nutzen in der täglichen Praxis fast noch aussagekräftiger sind darüber hinaus Tests in der Schlüsselbranche Automobilfertigung.
Nach den erfolgreichen Untersuchungen bei der Volkswagen AG in Kassel bereits 2005 wurde jetzt die Effektivität der neuen Kühlgerätetechnologie in der Bremsscheibenfertigung der Audi AG in Ingolstadt unter extrem gussstaubhaltiger Umgebungsluft getestet. Dabei wurde der Wartungsaufwand eines mit RiNano-beschichteten Kühlgerätes mit herkömmlichen Klimageräten über einen Untersuchungszeitraum von neun Monaten verglichen.
Das Ergebnis: Durch die Verwendung von Nanolack an den Kühllamellen entstanden für Audi deutliche Zeit- und Kostenvorteile hinsichtlich der Wartung. „Bei den herkömmlichen Kühlgerätelösungen müssen wir aufgrund der staubhaltigen Umgebungsluft einmal pro Woche einen Filterwechsel durchführen, bei dem RiNano-beschichteten Kühlgerät nicht ein Mal“, so Dietmar Vielwerth, zuständig für die Instandhaltung in diesem Bereich. Zudem würde die neue Kühlgeräte-Technologie zu erhöhter Anlagenverfügbarkeit beitragen; denn die schlimmste Konsequenz beim Ausfall von Kühlgeräten durch fehlerhafte Wartung wäre, wenn auf Grund der Überhitzung die Schaltschranktüren geöffnet werden müssten. Mit dem dann eindringenden Staub im Schrank bestünde eine große Ausfallgefahr für die Anlage. Weniger Wartung, weniger Fehler, weniger Kosten: Um dies sicherzustellen, bietet Rittal deshalb seine komplette Kühlgeräteserie TopTherm Plus mit der innovativen RiNano-Beschichtung jetzt serienmäßig an.
Auch das Thema Kondensatmanagement werden bei den TopTherm-Kühlgeräten mit einer integrierten Kondensatverdunstung aus. Das anwenderfreundliche System funktioniert effizient über eine Direktverdampfung mit einer sehr hohen Verdunstungsleistung (mehrere Liter/Tag). Es reduziert damit den Zeit- und Kostenaufwand, um beispielsweise Auffangbehältnisse entleeren zu müssen oder um Kondensatablaufleitungen zu installieren. Zusätzlich reduziert das die Unfallgefahr durch Kondensatpfützen am Hallenboden wirksam.
Die praktische Umsetzung der CO2-Kühlung als neue Alternative hat bei Rittal hohe Priorität. Ein eventuell schon baldiges europaweites Verbot des derzeitigen Standardkältemittels R134a ist nach wie vor in der Diskussion. Dieses halogenfreie Kühlmittel geht zwar mit der Ozonschicht keine Reaktion ein, es hat aber einen beachtlichen Treibhauseffekt. Bereits 2004 wurde diese Thematik mit Schlüsselkunden diskutiert. Seit Herbst 2005 wurde dann die neue CO2-Technologie im Feld erprobt. Optimiert wird dabei der Wirkungsgrad der kompletten Anlagen. Diesem kommt schon deshalb hohe Bedeutung zu, weil nur rund 3 % des Treibhauseffektes durch das Kältemittel selbst, 97 % dagegen durch den Energieverbrauch der Kühlgeräte bedingt sind. Ein hoher Wirkungsgrad ist deshalb sowohl für die Umwelt, als auch für die direkten Betriebskosten des Anwenders von entscheidender Bedeutung.
Im Vergleich mit R 134a sind die Druckverhältnisse bei CO2 (R 744) deutlich anders: Bis hinauf zu rund 150 bar, gegenüber bisherigen 27 bar. Kompressoren, Ventile, Verdampfer, Kondensatoren und Verrohrung müssen den neuen Verhältnissen angepasst werden. Dem Prototypenbau gingen deshalb ausführliche und aufwändige Versuchsreihen unterschiedlicher Komponenten in den Rittal-Labors voraus. Da bei den vorgegebenen Betriebstemperaturen CO2 nicht verflüssigt, sind zusätzliche Komponenten, wie beispielsweise ein innerer Wärmeübertrager als Gaskühler, für eine gute Energiebilanz erforderlich. Diese kann, je nach Anwendung, für R 744 sogar deutlich günstiger ausfallen, als für R 134a. Für CO2 sprechen neben den Umwelt- auch physikalische Gründe. So ist seine Wärmekapazität höher als die von R 134a. Dies bedeutet wiederum, dass für den Wärmetransport geringere Rohrinnendurchmesser ausreichen und damit die Bauform kompakter ausfallen kann.
Fortgesetzt wird die Serie im August durch die Thematik „Auswahl von Klimatisierungskomponenten”, Im September ist das Thema „Projektierung als Dienstleistung“ geplant.
Ralf Schneider Leiter Produktmanagement Schaltschrank-Klimatisierung bei Rittal in Herborn
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