Feuchtigkeit im Schaltschrank: Wie Sie Kondenswasser und Kurzschlüsse vermeiden

Was ist Kondenswasser und wie entsteht es?

Kondenswasser, auch Tauwasser genannt, ist ein physikalisches Phänomen, das uns im Alltag überall begegnet. Vom Anhauchen einer kühlen Fensterscheibe bis zu den Wassertropfen auf einer kalten Getränkedose. All dem liegt Kondensation zugrunde. Ausgelöst wird dieser Prozess, sobald die Luft ihren Taupunkt erreicht. Damit ist eine bestimmte Temperatur gemeint, ab der die Luft den in ihr enthaltenen Wasserdampf nicht mehr halten kann. Die relative Luftfeuchtigkeit beträgt dann 100 Prozent und überschüssiger Wasserdampf schlägt sich als kleine Tröpfchen auf Oberflächen nieder. Da kalte Luft generell weniger Wasser aufnehmen kann als warme Luft, kommt es immer dann zur Kondensation, wenn eine ausreichend große Temperaturabsenkung stattfindet. 

Taupunkt als dynamischer Wert

Wichtig zu wissen: der Taupunkt ist ein dynamischer Wert. Wo genau die aktuelle Taupunkttemperatur zu einer gewissen Zeit und an einem bestimmten Ort liegt, hängt immer von Luftfeuchtigkeit, Lufttemperatur und Luftdruck ab. Zur Berechnung kommt die sogenannte Magnus-Formel zum Einsatz.

Die Tabelle zeigt den Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf die Entstehung von Kondenswasser. Bei einer Luftfeuchtigkeit von 80 Prozent genügt schon eine geringe Abkühlung und es bildet sich Tauwasser.

Kondenswasser im Schaltschrank

Im Schaltschrank entsteht Tauwasser meist dann, wenn warme Innenluft auf kühlere Gehäuseoberflächen trifft. Insbesondere durch elektrische Komponenten steigen die Temperaturen im Schaltschrank schnell an. Wird diese wärmere Luft vom kälteren Gehäuse dann bis zum Taupunkt gekühlt, kommt es an den Innenseiten des Gehäuses zur Kondenswasserbildung. 

Besonders akut wird dieses Problem, wenn die Umgebungsbedingungen zusätzlich die Entstehung einer hohen Luftfeuchtigkeit im Schaltschrank begünstigen. Je höher die Luftfeuchtigkeit, desto schneller ist der Taupunkt bei einer Temperaturabsenkung erreicht. Durch offene Türen bei Wartungsarbeiten oder unsachgemäße Abdichtungen kann Luft mit einem hohen Feuchtigkeitsanteil in den Schaltschrank eindringen. 

Um Kondenswasserbildung im Schaltschrank zu vermeiden, sind je nach Anwendungsfall grundsätzlich zwei Herangehensweisen ratsam.  

Kühlen und Kondenswasser abführen

In vielen Fällen muss ein Schaltschrank aktiv gekühlt werden. Das ist notwendig, um die verbauten elektronischen oder elektromechanischen Komponenten vor Überhitzung zu schützen. Bei hoher Wärmebelastung und/oder geschlossenen Schaltschränken kommen zur Kühlung daher meist Kühlgeräte, wie die der Blue e+-Serie von Rittal, zum Einsatz.

Heizen und Kondenswasser vermeiden

Eine andere Möglichkeit, um Kondenswasserbildung im Schaltschrank zu vermeiden, ist der Einsatz einer Schaltschrankheizung. Dieses Vorgehen macht zum Beispiel Sinn, wenn die Wärmebelastung durch die verbauten Geräte während der überwiegenden Betriebszeit nicht hoch und der Schaltschrank in Bereichen mit niedrigen Außentemperaturen aufgestellt ist. Die Heizung sorgt dann für eine konstant hohe Innentemperatur, sodass der Taupunkt nicht unterschritten wird. 

Automatisiert Heizen mit Hygrostat

Besonders energieeffizient lässt sich eine Schaltschrankheizung betreiben, wenn sie bedarfsgerecht geregelt wird. Hierzu kann zum Beispiel ein Hygrostat zum Einsatz kommen. Das Gerät misst regelmäßig die Luftfeuchtigkeit im Schaltschrank und aktiviert die Heizung, sobald ein zuvor eingestellter Schwellwert überschritten ist. Die Heizung springt in diesem Fall also nur dann an, wenn die Temperatur nahe am Taupunkt liegt und die Gefahr der Kondenswasserbildung akut ist.

Eine Frage des Standorts

Welche Maßnahme gegen Kondenswasser in welchem Anwendungsfall die geeignetste ist, hängt immer auch vom Standort eines Schaltschranks ab. Bei niedrigen oder stark schwankenden Außentemperaturen ist zum Beispiel eher eine Schaltschrankheizung und bei hohen Außentemperaturen eher ein Kühlgerät mit Kondensatverdunstung zu empfehlen.

Gehäuse abdichten

An Standorten mit hoher Luftfeuchtigkeit sollte zudem auf eine hohe Dichtigkeit des Gehäuses geachtet werden. Schon kleinste Undichtigkeiten – etwa an Türen, Kabelverschraubungen oder Verschlussmechanismen – können dazu führen, dass feuchte Luft in den Schaltschrank eindringt. Regelmäßige Überprüfungen der Dichtungen sollten daher Bestandteil jeder Wartungsroutine sein. Ergänzend empfiehlt es sich, bei der Gehäuseauswahl auf eine hohe Schutzart mit IP55 oder höher zu achten. Schränke mit einer solchen Schutzart sind nicht nur vor Staub, sondern auch vor eindringender Feuchtigkeit geschützt.

Druckunterschiede vermeiden

Selbst bei einem Höchstmaß an Dichtigkeit, lässt sich das Eindringen von feuchter Luft nicht immer vollständig verhindern. An Standorten mit stark schwankenden Außentemperaturen kann es zum Beispiel zu Druckunterschieden zwischen Innenluft und Außenluft kommen. Entsteht dann im Innern des Schaltschranks ein Unterdruck, wird feuchte Außenluft selbst durch minimale Öffnungen ins Innere gesaugt.

Aber auch dieses Problem lässt sich lösen: Für gewisse Schaltschrankmodelle von Rittal (u. a. für das Hygienic Design) stehen Druckausgleichstopfen in Edelstahl oder Kunststoff zur Verfügung. Die darin verbaute Dichtmembran lässt zwar die Luft zirkulieren, hält aber die Feuchtigkeit außen vor. So werden Druckunterschiede sowie das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert. In Verbindung mit einem Heizelement sorgt es sogar dafür, dass feuchte wärmere Luft nach außen gestoßen wird.