Klimatisierung kritischer Infrastruktur mittels Luft-Luft-Wärmetauscher

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In der industriellen Anwendung stellt die zuverlässige Kühlung elektronischer Komponenten die Grundlage der Funktions- und Betriebs-Verfügbarkeit dar. Das Unternehmen Delta-IDL – ein Name, der für innovative Lösungen für Entwärmung und Strömungssimulationen steht – bietet hierfür hochmoderne Produkte an. Die Luft-Luft-Wärmetauscher dienen dem Schutz von Hardware im Schaltschrank unter anspruchsvollen klimatischen Bedingungen. Das Funktionsprinzip basiert auf dem Austausch von Wärmeenergie zweier voneinander getrennter Ströme, um ein optimales thermisches Umfeld und eine stabile Temperatur zu schaffen.

Funktion und Wärmeübertragung der Luft-Wärmetauscher

Die Funktion dieser Luft-Wärmetauscher (fachlich auch als Wärmeübertrager bezeichnet) beruht auf einer hocheffizienten Übertragung von Wärme. Durch die strikte physische Trennung der Kreisläufe wird das Eindringen von Verschmutzung, Staub und Umgebungsaerosolen in den Innenraum – entsprechend der jeweiligen Schutzart – wirkungsvoll unterbunden. Jedes Gerät erreicht seine Nennleistung bei einem definierten Temperaturgefälle. Dies sichert in jedem Fall verlässliche Ergebnisse und eine dauerhafte Anlagenstabilität.

Funktion und Wärmeübertragung der Luft-Wärmetauscher
Konzeptioneller Temperaturausgleich durch getrennte Luftführungen

Konzeptioneller Temperaturausgleich durch getrennte Luftführungen

Das Konzept für den Temperaturausgleich beruht auf einer kompressorlosen Kühlung mittels erzwungener Konvektion zur Abführung von Verlustleistung. Das erhitzte Medium (die Gehäuseluft beziehungsweise Abluft) und die kühlende Außenluft (als Frischluft aus der Umgebung) zirkulieren durch leistungsstarke Ventilatoren in getrennten Systemen. Der direkte Kontakt zwischen den Medien wird konsequent vermieden. Optional kann ein spezieller Filter eingesetzt werden, um die Außenluft vor Eintritt in den externen Kreislauf zusätzlich von Grobschmutz zu reinigen.

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Modulare Auswahl: Bauform, Arten und Skalierbarkeit

Abhängig vom spezifischen Einsatzbereich, den räumlichen Gegebenheiten bei der Installation und der abzuführenden Energie ermöglicht die Auswahl an unterschiedlichen Arten von Wärmetauschern eine exakt anforderungsgerechte Systemauslegung. Alle zur Verfügung stehenden Leistungsklassen stellen eine optimale Lösung für verschiedene industrielle Anforderungsprofile dar:

SCS 949 175

SCS 19-949
Konzipiert für den Outdoor-Einsatz bei engen Platzverhältnissen. Der Innenkreislauf bietet einen verlässlichen Schutz gegen Staub und Spritzwasser gemäß IP54, auf Wunsch des Kunden auch höher.

SCS 755 175 WD

Für lärmsensible Umgebungen. Ein strömungsoptimiertes Rohr- und Lamellendesign senkt den luftseitigen Druckverlust und arbeitet extrem leise.

SCS 2Kplus 190 & SCS 3Kplus 190 V

Entwickelt für mittlere bis hohe Packungsdichten. In anderen Hochleistungs-Szenarien bieten diese Modelle eine spezifische Kühlleistung von 120 W/K und mehr.

Konstruktion und Material für raue Bedingungen

Die mechanische Konstruktion berücksichtigt höchste Anforderungen an die Systemstabilität. Für die Gehäuse kommen korrosionsbeständige Materialien (wie Aluminium, Edelstahl und Kunststoffe) zum Einsatz, was die strukturelle Integrität auch in maritimen oder chemisch belasteten Atmosphären sichert.

Hinsichtlich des thermischen Managements bietet das System einen wesentlichen Vorteil: Da die Innenraumtemperatur physikalisch bedingt stets oberhalb der Umgebungstemperatur liegt, wird das Risiko von Kondensatbildung im Vergleich zu aktiven Kühlgeräten minimiert. Sollte es unter extremen transienten Bedingungen dennoch zu einer Unterschreitung des Taupunktes kommen, fällt die Kondensation kontrolliert im Inneren des Wärmetauschers an – und nicht an der empfindlichen Elektronik.

Konstruktion und Material für raue Bedingungen
Wirtschaftlichkeit und CO₂-Bilanz

Wirtschaftlichkeit und CO₂-Bilanz

Die Nutzung dieser Technologie zeichnet sich durch eine hohe Wirtschaftlichkeit und geringe Energiekosten aus. Da keine aktiven Kältemittelverdichter benötigt werden, reduziert das System den Energiebedarf auf die reine Antriebsleistung der Ventilatoren. Zudem entfällt die Verwendung von Kältemitteln (GWP = 0), was den ökologischen Fußabdruck der Gesamtanlage signifikant verbessert und die Kosten weiter senkt.

FAQ: Häufige Fragen zu Luft-Luft-Wärmetauschern

1. Was ist der Hauptunterschied zwischen diesem System und einer aktiven Klimaanlage?
Ein Luft-Luft-Wärmetauscher kühlt kompressorlos. Er nutzt die Temperaturdifferenz zwischen der warmen Gehäuseinnenluft und der kühleren Umgebungsluft mittels erzwungener Konvektion (Ventilatoren). Eine klassische Klimaanlage nutzt hingegen ein Kältemittel und einen Kompressor, um den Schrank auch unterhalb der Umgebungstemperatur zu kühlen, was jedoch deutlich mehr Energie verbraucht.
2. In welchen Umgebungen ist der Einsatz von Edelstahlgehäusen zwingend erforderlich?
Edelstahl (insbesondere Legierungen wie V4A) ist dann erforderlich, wenn das Gerät stark korrosiven Umgebungen ausgesetzt ist. Dazu zählen unter anderem Offshore-Anlagen (salzhaltige Meeresluft), die Lebensmittelindustrie (aggressive Reinigungsmittel) oder die chemische Industrie.
3. Wie wird die Schutzart (z.B. IP54 und höher) trotz Luftzirkulation aufrechterhalten?
Das System arbeitet mit zwei vollständig voneinander getrennten Luftkreisläufen. Die Umgebungsluft wird durch den Wärmetauscher geleitet, tritt aber niemals direkt in das Innere des Schaltschranks ein. Die Wärmeübergabe erfolgt rein über die thermisch leitfähigen Trennwände (nach dem Gegenstrom-Prinzip) im Inneren des Geräts.
4. Fällt bei der Nutzung Kondensation an?
Das Risiko ist minimal, da die Schrankluft nicht unter die Umgebungstemperatur abgekühlt wird.
5. Kreuzstrom- vs. Gegenstromprinzip: Wo liegen die Unterschiede?
Wir bevorzugen das Gegenstromprinzip aufgrund seines höheren Wirkungsgrades und der kompakteren Bauform. Der Hauptunterschied beider Prinzipien liegt in der Strömungsrichtung, was die Effizienz der Anlage maßgeblich bestimmt:

Beim Gegenstromprinzip fließen die Medien (z. B. Ab- und Zuluft) parallel, aber in entgegengesetzter Richtung. Das ermöglicht eine hocheffiziente Wärmeübertragung mit Wirkungsgraden von oft über 90 % bei gleichzeitig sehr kompakter Bauweise. Dem gegenüber stehen als Nachteile meist höhere Anschaffungskosten sowie ein größerer Druckverlust. Eingesetzt wird dieses Prinzip vor allem in modernen Wohnraumlüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung.

Beim Kreuzstromprinzip treffen sich sich die Luftströme im rechten Winkel. Da sich die Temperaturen schneller angleichen, fällt die Wärmerückgewinnung geringer aus und der Wirkungsgrad liegt unter dem des Gegenstromprinzips. Dafür überzeugt diese Variante durch einen einfacheren Aufbau und geringere Druckverluste. Für dieselbe Leistung wird jedoch eine größere Baufläche benötigt. Typisches Einsatzgebiet sind große Lüftungsanlagen mit hohen Volumenströmen.

Für weiterführende Informationen und genaue technische Spezifikationen zur anforderungsgerechten Auslegung empfehlen wir einen Blick in unsere detaillierten Datenblätter.

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