Belüftung von Schaltschränke

Ein Schaltschrank ist ein Gehäuse, in dem elektrische und elektronische Komponenten sowie Steuergeräte untergebracht sind. Er dient dazu, diese Komponenten zu schützen und die Steuerung und Verteilung elektrischer Energie zu gewährleisten. Durch die Wärmeabgabe der elektronischen Komponenten ist häufig die Belüftung eines Schaltschranks notwendig, damit es beispielsweise nicht zu Leistungseinbußen oder Überhitzung kommt.

Hier sind einige wichtige Punkte über Schaltschränke im Allgemeinen:

Schutz
Schaltschränke bieten Schutz für die enthaltenen Geräte vor Staub, Feuchtigkeit, mechanischen Beschädigungen und unbefugtem Zugriff.
Komponenten
Typische Komponenten in einem Schaltschrank umfassen Sicherungen, Relais, Schütze, Schaltnetzteile, Steuerungen (z.B. SPS - Speicherprogrammierbare Steuerungen), Klemmen, Leiterplatten und Verdrahtungen.
Funktionen
Schaltschränke dienen der Steuerung, Regelung und Verteilung von elektrischer Energie. Sie ermöglichen das Ein- und Ausschalten von Maschinen und Anlagen, die Überwachung von Prozessen und die Bereitstellung von Strom für verschiedene Anwendungen.
Normen und Vorschriften
Schaltschränke müssen verschiedenen Normen und Vorschriften entsprechen, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Dazu gehören nationale und internationale Standards wie IEC, UL, und VDE.
Anwendungen
Schaltschränke werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, darunter industrielle Automatisierung, Gebäudeautomation, Energieverteilung, Verkehrstechnik und viele andere Anwendungen, bei denen elektrische Steuerung und Verteilung erforderlich sind.
Ein typischer Schaltschrank kann von kleinen Gehäusen für einfache Steueraufgaben bis hin zu großen Schränken für komplexe industrielle Systeme reichen. Die genaue Ausführung und Größe hängt von den spezifischen Anforderungen und Anwendungen ab.

Wärmestau im Schaltschrank​

Ein Wärmestau in einem Schaltschrank kann aus verschiedenen Gründen auftreten:

Klimaanlagen (CRAC Units):

Computer Room Air Conditioners (CRAC), auch bekannt als Präzisionsklimageräte, sind spezialisierte Klimaanlagen, die für den Einsatz in Serverräumen entwickelt wurden. Sie regulieren Temperatur und Luftfeuchtigkeit und sind auf kontinuierlichen Betrieb ausgelegt. Wir empfehlen hier unsere ebm-papst EC Radialventilatoren RadiCal (auch mit aktiv PFC und Resonanzerkennung erhältlich).

Kalt- und Warmgang-Konfiguration

Serverracks werden in einer Anordnung aufgestellt, bei der kalte und warme Luftströme getrennt werden. Kalte Gänge (Cold Aisles) sind Bereiche, in denen kühle Luft zu den Vorderseiten der Racks strömt, während warme Gänge (Hot Aisles) die erhitzte Abluft von den Rückseiten der Racks aufnehmen und zur Klimaanlage zurückführen. Hier können sogenannte Overhead-Heat-Exchanger unterstützen, bei denen unsere Axialventilatoren die elementare Rolle spielen.

Raised Floor

Ein Doppelboden (Raised Floor) kann installiert werden, um kalte Luft gleichmäßig unter den Serverracks zu verteilen. Die kalte Luft strömt durch spezielle Öffnungen oder Platten nach oben in die Kaltgänge.

In-Row-Kühlung

In-Row-Kühlsysteme oder sogenannte 19-Zoll-Racks befinden sich zwischen den Serverracks und kühlen die Luft direkt am Ort der Wärmeentstehung. Diese Systeme sind besonders effizient, da sie die Abwärme unmittelbar abführen. Hierfür sind unsere ebm-papst Diagonallüfter besonders geeignet, z.B. der Die Force120 oder unser neuer AxiEco 200. Unser AxiTwin wurde speziell für die 19-Zoll-Racks entwickelt.

Überwachung und Steuerung

Sensoren zur Überwachung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind unerlässlich. Sie können an ein zentrales Überwachungssystem angeschlossen werden, das die Klimaanlage automatisch anpasst, um optimale Bedingungen zu gewährleisten. Unsere Ventilatoren können entsprechend des Einsatzbedarfs angepasst und geregelt bzw. gesteuert werden.

Redundante Systeme

Um die Zuverlässigkeit zu erhöhen, werden oft redundante Klimaanlagen und Kühlsysteme installiert. Falls ein System ausfällt, kann ein Backup-System die Kühlung übernehmen.

Energiemanagement

Effizientes Energiemanagement und die Verwendung energieeffizienter Kühltechnologien tragen dazu bei, den Energieverbrauch zu minimieren und die Betriebskosten zu senken. Eigens hierfür bietet das FlexiConnect Data Center Infrastructure Management (DCiM) die perfekte Übersicht und Maßnahmen zur Reduzierung der Energiekosten über unsere Ventilatoren hinaus. Auslastungsmeldungen, Statusmeldungen oder der Stromverbrauch werden in Echtzeit angezeigt und gesteuert.

Folgen eines Wärmestaus

Ein Wärmestau kann verschiedene negative Auswirkungen haben:

• Überhitzung von Bauteilen: Elektronische Komponenten sind oft empfindlich gegenüber hohen Temperaturen und können bei Überhitzung ausfallen oder beschädigt werden.

• Verminderte Lebensdauer: Ständig hohe Temperaturen können die Lebensdauer der Bauteile erheblich verkürzen.

• Leistungseinbußen: Einige elektronische Geräte können bei hohen Temperaturen nicht mehr optimal funktionieren und ihre Leistung wird beeinträchtigt.

• Sicherheitsrisiken: Überhitzte Bauteile können ein Brandrisiko darstellen und die Sicherheit der gesamten Anlage gefährden.

Maßnahmen gegen Wärmestau

Um Wärmestau zu vermeiden, können folgende Maßnahmen ergriffen werden:

• Kühlung und Belüftung: Einsatz von Lüftern, Klimaanlagen oder Wärmetauschern, um die Temperatur zu kontrollieren.

• Wärmeableitung: Verwendung von Kühlkörpern und Wärmeleitpasten zur Ableitung der Wärme von kritischen Komponenten.

• Optimierte Anordnung: Strategische Platzierung der Komponenten, um eine bessere Luftzirkulation zu ermöglichen.

• Überwachung: Installation von Temperatursensoren und Überwachungssystemen, um die Temperatur im Schaltschrank zu kontrollieren und frühzeitig auf Überhitzung reagieren zu können.

Mit Lüftungssystemen gegen den Wärmestau

Ein intelligentes System zur Verhinderung eines Wärmestaus in einem Schaltschrank mit Lüftern könnte folgendermaßen aufgebaut sein

Komponenten eines intelligenten Kühlsystems:

Bei dem wir Ihnen die Produkte, sowie technische Beratung und Optimierungsvorschläge bieten – Sprechen Sie uns an 

Klimaanlagen (CRAC Units):

Computer Room Air Conditioners (CRAC), auch bekannt als Präzisionsklimageräte, sind spezialisierte Klimaanlagen, die für den Einsatz in Serverräumen entwickelt wurden. Sie regulieren Temperatur und Luftfeuchtigkeit und sind auf kontinuierlichen Betrieb ausgelegt. Wir empfehlen hier unsere ebm-papst EC Radialventilatoren RadiCal (auch mit aktiv PFC und Resonanzerkennung erhältlich).

Kalt- und Warmgang-Konfiguration

Serverracks werden in einer Anordnung aufgestellt, bei der kalte und warme Luftströme getrennt werden. Kalte Gänge (Cold Aisles) sind Bereiche, in denen kühle Luft zu den Vorderseiten der Racks strömt, während warme Gänge (Hot Aisles) die erhitzte Abluft von den Rückseiten der Racks aufnehmen und zur Klimaanlage zurückführen. Hier können sogenannte Overhead-Heat-Exchanger unterstützen, bei denen unsere Axialventilatoren die elementare Rolle spielen.

Raised Floor

Ein Doppelboden (Raised Floor) kann installiert werden, um kalte Luft gleichmäßig unter den Serverracks zu verteilen. Die kalte Luft strömt durch spezielle Öffnungen oder Platten nach oben in die Kaltgänge.

In-Row-Kühlung

In-Row-Kühlsysteme oder sogenannte 19-Zoll-Racks befinden sich zwischen den Serverracks und kühlen die Luft direkt am Ort der Wärmeentstehung. Diese Systeme sind besonders effizient, da sie die Abwärme unmittelbar abführen. Hierfür sind unsere ebm-papst Diagonallüfter besonders geeignet, z.B. der Die Force120 oder unser neuer AxiEco 200. Unser AxiTwin wurde speziell für die 19-Zoll-Racks entwickelt.

Überwachung und Steuerung

Sensoren zur Überwachung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind unerlässlich. Sie können an ein zentrales Überwachungssystem angeschlossen werden, das die Klimaanlage automatisch anpasst, um optimale Bedingungen zu gewährleisten. Unsere Ventilatoren können entsprechend des Einsatzbedarfs angepasst und geregelt bzw. gesteuert werden.

Redundante Systeme

Um die Zuverlässigkeit zu erhöhen, werden oft redundante Klimaanlagen und Kühlsysteme installiert. Falls ein System ausfällt, kann ein Backup-System die Kühlung übernehmen.

Energiemanagement

Effizientes Energiemanagement und die Verwendung energieeffizienter Kühltechnologien tragen dazu bei, den Energieverbrauch zu minimieren und die Betriebskosten zu senken. Eigens hierfür bietet das FlexiConnect Data Center Infrastructure Management (DCiM) die perfekte Übersicht und Maßnahmen zur Reduzierung der Energiekosten über unsere Ventilatoren hinaus. Auslastungsmeldungen, Statusmeldungen oder der Stromverbrauch werden in Echtzeit angezeigt und gesteuert.

Funktionsweise des intelligenten Kühlsystems:

Datenerfassung

• Die Temperatursensoren messen kontinuierlich die Temperatur an verschiedenen Stellen im Schaltschrank.

• Die erfassten Daten werden an die Steuerungseinheit gesendet.

Analyse und Entscheidungsfindung

• Die Steuerungseinheit analysiert die Temperaturdaten in Echtzeit.

• Intelligente Algorithmen entscheiden, ob und wie stark die Lüfter betrieben werden sollen, um eine optimale Temperatur aufrechtzuerhalten.

Lüftersteuerung

• Basierend auf den Analysen passen die Lüfter ihre Geschwindigkeit an, um die notwendige Kühlung bereitzustellen.

• Bei steigenden Temperaturen erhöhen sich die Lüftergeschwindigkeiten, und bei sinkenden Temperaturen reduzieren sie sich entsprechend.

Überwachung und Alarmierung:

• Das System überwacht kontinuierlich die Temperatur und den Status der Lüfter.

• Bei ungewöhnlich hohen Temperaturen oder einem Lüfterausfall sendet das System sofortige Alarme an die Betreiber über das Dashboard oder per E-Mail/SMS.

Optimierung und Anpassung

• Das System kann historische Daten analysieren, um die Kühlstrategien kontinuierlich zu optimieren.

• Anpassungen können automatisch oder manuell über das Dashboard vorgenommen werden.

Beispiel-Szenario

• Die Temperatur im Schaltschrank steigt aufgrund eines intensiven Betriebs der elektrischen Komponenten.

• Die Temperatursensoren erfassen die steigende Temperatur und melden dies an den Controller.

• Der Controller berechnet die erforderliche Lüftergeschwindigkeit und steuert die Lüfter entsprechend.

• Die Lüfter erhöhen ihre Geschwindigkeit und beginnen, die warme Luft effizient aus dem Schaltschrank zu leiten.

• Die Temperatur sinkt auf ein sicheres Niveau, und die Lüfter reduzieren ihre Geschwindigkeit, um Energie zu sparen.

• Bei einem Lüfterausfall oder wenn die Temperatur trotz Lüftereinsatz zu hoch bleibt, wird ein Alarm ausgelöst, der den Betreiber warnt.