Kühlgeräte Cool regeln und kommunizieren in harter Echtzeit

Autor / Redakteur: Ralf Schneider und Hans-Robert Koch * / Kristin Rinortner

Kühlgeräte der Reihe Blue e+ arbeiten im Hybridbetrieb mit einer speziellen Inverterregelung. Sie punkten neben einer hohen Effizienz im Verbrauch durch intelligente Kommunikationsschnittstellen.

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Kühlgeräte einer neuen Generation: Die Near-Field-Communication-Schnittstelle (NFC) ermöglicht eine einfache Parametrierung mehrerer Kühlgeräte über ein NFC-fähiges mobiles Endgerät.
Kühlgeräte einer neuen Generation: Die Near-Field-Communication-Schnittstelle (NFC) ermöglicht eine einfache Parametrierung mehrerer Kühlgeräte über ein NFC-fähiges mobiles Endgerät.
(Bilder: Rittal)

Um die Energieeffizienz deutlich zu erhöhen, setzt Rittal bei seiner Kühlgeräte-Generation Blue e+ erstmals auf ein innovatives, patentiertes Hybridverfahren. Dieses arbeitet mit einer Kombination aus einem Kompressor-Kühlgerät und einer Heat Pipe. Wesentlichen Einfluss auf die enorme Wirkungsgradsteigerung hat die Regelstrategie für den Hybridbetrieb. Dieser ist auf Energieeffizienz im Teillastbetrieb optimiert. So ist das „Blue e+“-Gerät bei Teillast von 15 % im reinen Heat-Pipe-Modus sechsmal effizienter als ein herkömmliches Kühlgerät. Bei Teillast von 65 % arbeiten beide Systeme im Hybridbetrieb und damit viermal effizienter als ein herkömmliches Gerät.

Auch die Energieeffizienz der reinen Kompressor-Kühlung der Geräteserie ist sehr hoch. Zum Einsatz kommen DC-Motoren sowohl bei den Lüftern als auch beim Kompressor. Dank der Inverter-Technologie, mit der über eine Spannungsregelung die Drehzahl von Kompressor und Lüfter eingestellt werden kann, wird immer exakt die Kühlleistung zur Verfügung gestellt, die aktuell benötigt wird. Der Energieverbrauch sinkt dadurch gegenüber einer herkömmlichen Lösung deutlich. Durch die hohe Energieeffizienz der Kühlgeräte sind Einsparungen – wie erste Testergebnisse in der Automobilindustrie zeigen – bis zu 75 % möglich.

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Die Regelungstechnik der „Blue e+“-Kühlgeräte wurde auf die Hybrid-Technik abgestimmt. Ist die Umgebungstemperatur deutlich niedriger als die Solltemperatur im Schaltschrank, arbeiten nur die Lüfter im Innen und Außenkreislauf. Der Kompressor bleibt ausgeschaltet und die Kühlung erfolgt passiv über die Heat Pipe. Bei kleiner werdendem ∆T wird die Drehzahl der Lüfter von der Regelung über den integrierten Inverter kontinuierlich erhöht.

Reicht die dadurch erhöhte Luftmenge nicht mehr aus, um die komplette Wärmeenergie über die Heat Pipe abzuführen, schaltet die Regelung den Kompressor hinzu. Das Kühlgerät arbeitet nun im Hybrid-Betrieb. Steigt die Umgebungstemperatur weiter an und erreicht einen Wert über dem Sollwert der Schaltschrankinnenluft, arbeitet das Kühlgerät im reinen Kompressor-betrieb.

Die Regelelektronik misst ständig, wie viel Kühlleistung zur Verfügung gestellt werden muss und passt dabei die Drehzahl der Lüftermotoren und des Kompressors auf den optimalen Wert an. Hierdurch wird nicht nur eine sehr hohe Energieeffizienz erreicht. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist auch die sehr genaue Temperaturkonstanz im Schaltschrank.

Durch die Realisierung einer sehr genauen Ausblastemperatur mit einer Abweichung von weniger als 0,2 K sind nun auch andere Messstellen für das Ermitteln der Sollwerttemperatur als Regelgröße möglich. Neben der Ansaugtemperatur im Lufteintritt im Innenkreis des Kühlgerätes sind auch die Ausblastemperatur sowie ein externer Fühler im Schaltschrank als Messstelle definierbar.

Im Regelungsmodus „Ansaugtemperatur“ wird die durchschnittliche Schaltschrankinnentemperatur überwacht. Der Regelungsmodus „Ausblastemperatur“ ist besonders geeignet für Komponenten, die eine definierte Zulufttemperatur benötigen (z.B. IT-Komponenten). Der externe Fühler als dritter Regelungsmodus kann flexibel an einer definierten Position im Schaltschrank angebracht werden und eignet sich besonders zur gezielten Kühlung von Hot Spots.

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