Vorsprung durch Forschung und Innovation: Flüssigkeitskühlung von G5-Stromversorgungssystemen

Wärmeenergie und insbesondere Prozesswärme sind mit Blick auf die Klima-Erwärmung zunehmend zu einem wichtigen Diskussionsthema geworden. Konzepte zur Energie-Rückgewinnung und zur Abwärmenutzung können einen bedeutenden Beitrag zur heutigen Energiesituation liefern – für REGATRON ein klarer Grund, sich über die Nutzung von Abwärme aus DC-Netzgeräten der G5-Familie Gedanken zu machen!

Aus technischen Gründen ist es unvermeidbar, dass bei Netzgeräten jeglicher Bauart Verlustwärme entsteht. Mag dies bei Einzelgeräten kleinerer Leistung noch kaum Auswirkungen auf die nähere Umgebung wie etwa Laborräume oder Testhallen haben, so erzeugen Anlagen mit grösserer Leistung schnell einmal bedeutende Wärmemengen, welche die Raumluft unangenehm erwärmen und die meist durch Abluftventilation ungenutzt ins Freie ausströmen.

Die Option G5.LC – eine Neuentwicklung

Mit der Option G5.LC hat REGATRON die Möglichkeit geschaffen, die G5-Stromversorgungssysteme mit Flüssigkeitskühlung zu betreiben. Diese Art der Kühlung weist den grossen Vorteil auf, dass die im System anfallende Abwärme in das flüssige Kühlmedium übertragen wird und nun sehr einfach an einen Ort geleitet werden kann, wo die Wärme sinnvoll genutzt werden kann. Dies sind meist Wärmetauscher, mit denen Heizkreise gespeist werden oder welche zur Vorwärmung von anderen Medien wie etwa Brauchwarmwasser dienen.

Das der Option G5.LC zu Grunde liegende Prinzip kann wie folgt beschrieben werden:
Die einzelnen Netzgeräte der G5-Serie sind im dichten IP54 -Schaltschrank montiert, in welchem eine zirkulare Luftströmung aufrechterhalten wird. Diese Zirkulation durchströmt sowohl die Netzgeräte als auch einen leistungsfähigen Luft/Flüssigkeits-Tauscher. Die Verlustwärme der Netzgeräte wird damit auf das Flüssigkeits-Medium übertragen und kann dann nach Belieben an einen geeigneten Wärme-Prozess weitergeleitet werden.

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Diese Art der Kühlung auf Ebene Schaltschrank hat gegenüber der konventionellen Kühlung auf Geräteebene einige Vorteile:

Es können die handelsüblichen G5-Netzgeräte ohne jede Modifikation verwendet werden.
Die Wärmeabfuhr ist ein passiver Prozess, es sind keine aktiven Kühlgeräte mit ihrem charakteristischen Eigen-Energieverbrauch nötig.
Durch die Wahl von geeigneten Flüssigkeitstemperaturen kann Kondensation im Innern des Schrankes oder längs der Leitungen zuverlässig verhindert werden.
Bei Störungen der externen Kühlmittelversorgung kann die Anlage ohne weiteres einen Betrieb mit offenen Schranktüren aufrechterhalten.
Die G5.LC – Option ist bewusst sehr einfach, robust und pflegeleicht ausgeführt, um Unterbrüche und Störungen im Bereich der Wärmeabfuhr möglichst auszuschliessen.
Ein Sperrventil verhindert unnötigen Kühlmittelfluss während Stop- oder Ruhezeiten.
Die direkte Bedienung des Systems ist wie gewohnt über die Geräte-RCU gegeben, welche bedienerfreundlich auf der Schrankfront angebracht wird. Die elektrischen Anschlüsse sind an der Rückseite zugänglich.
Durch die geschlossene Ausführung des Systems verringert sich die Geräuschbelastung durch Lüftergeräusche merklich.

Die Option G5.LC in der Praxis

Der Schaltschrank links kann bis zu 3 x 54 kW in Mehrkanal-Betrieb oder 162 kW im Verbundbetrieb abgeben. In beiden Fällen ergibt sich aufgrund Verlustleistung je nach Gerätetyp ein Wärmestrom von rund 8 bis 13 kW bei Nennleistung. Die empfohlene Kühlmitteltemperatur liegt je nach Betauungsgrenze bei rund 16 bis 25 °C. Die Temperatur des abfliessenden Mediums kann durch die Durchfluss-Menge des Kühlmediums eingestellt werden, hier kann gegebenenfalls eine Temperaturregelung eingesetzt werden. Damit lässt sich die Nutztemperatur unabhängig von der aktuellen Belastung des Stromversorgungssystems konstant halten. Eine bis zu 324 kW hohe Leistung kann durch Verdoppelung des Schrankvolumens erreicht werden, wie der Schaltschrank rechts zeigt. Die Option G5 ermöglicht auch bei dieser Leistung die kontrollierte Wärmeabfuhr von rund 16 bis 26 kW durch die Flüssigkeitskühlung.

Die Option G5.LC ist ein weiterer technologischer Schritt auf dem Weg zu einem möglichst kleinen thermischen Fussabdruck der REGATRON Stromversorgungsanlagen. Die Wiederverwertung von anfallender Abwärme bei Systemen mit mittlerer und höherer Leistung kann zu einer Verbesserung der CO2-Belastung eines Betriebes beitragen und unterstützt damit die Bemühungen zur Eindämmung der klimaschädlichen Emissionen.