Erwärmung im Schaltschrank
Alle Geräte im Schaltschrank setzen Verlustleistung in Wärme um. Ohne Lüfter muss sie durch die Wände nach außen – je kleiner die wirksame Oberfläche, desto wärmer wird es innen.
- ϑi
- Lufttemperatur im Schaltschrank °C
- ϑU
- Umgebungstemperatur (Raum) °C
- PV
- Verlustleistung aller Geräte im Schrank W
- k
- Wärmedurchgangskoeffizient des Gehäuses W/(m²·K)
- A
- wirksame Oberfläche (nach Aufstellung gewichtet) m²
Die Formel umgestellt
- nach ϑi Lufttemperatur im Schaltschrankϑi=ϑU+PVk·A
- nach ϑU Umgebungstemperatur (Raum)ϑU=ϑi−PVk·A
- nach PV Verlustleistung aller Geräte im SchrankPV=(ϑi−ϑU)·k·A
- nach k Wärmedurchgangskoeffizient des Gehäusesk=PV(ϑi−ϑU)·A
- nach A wirksame Oberfläche (nach Aufstellung gewichtet)A=PV(ϑi−ϑU)·k
Größen und Einheiten
| Zeichen | Größe | Einheiten |
|---|---|---|
| ϑi | Lufttemperatur im Schaltschrank | °C |
| ϑU | Umgebungstemperatur (Raum) | °C |
| PV | Verlustleistung aller Geräte im Schrank | W |
| k | Wärmedurchgangskoeffizient des Gehäuses | W/(m²·K) |
| A | wirksame Oberfläche (nach Aufstellung gewichtet) | m² |
Merke
ϑ_i = ϑ_U + P_V / (k · A) – die Übertemperatur ΔT = P_V / (k · A) wächst mit der Verlustleistung und sinkt mit größerer, besser leitender Oberfläche. Die Flächen zählen nach ihrer Lage: Dach etwa 1,4-fach, freie Seiten 0,9-fach, Seiten an Wand oder Nachbarschrank 0,5-fach, Boden gar nicht.
In der Praxis
Erwärmungsnachweis für Unterverteilungen und Steuerungen: Die Verlustleistungen stehen in den Datenblättern (Leitungsschutzschalter wenige Watt je Pol, Netzteile und Umrichter einige Prozent ihrer Leistung). Viele Hersteller planen den Innenraum auf höchstens etwa 35 °C, weil die Bemessungswerte vieler Reiheneinbaugeräte für 30 bis 35 °C gelten; darüber muss man die Belastbarkeit mindern. Reicht die Oberfläche nicht, helfen Filterlüfter, Wärmetauscher oder ein Kühlgerät. Verfahren sinngemäß nach IEC/TR 60890 bzw. DIN EN 61439-1 (Nachweis der Erwärmung), k-Werte als Herstellerrichtwerte.
Beispiel
Ein Stahlblechschrank 600 × 1800 × 400 mm hängt an der Wand (wirksame Oberfläche 3,14 m², k = 5,5 W/(m²·K)). Die Geräte setzen 150 W um, im Raum sind es 25 °C. Wie warm wird es im Schrank?
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