Schaltschränke bieten zuverlässigen Schutz von elektronischen Komponenten zur Steuerung von verfahrenstechnischen Anlagen, Werkzeugmaschinen oder Fertigungseinrichtungen. In ihnen befinden sich alle Komponenten, die es für die Energieversorgung, Steuerung und Überwachung einer Anlage braucht. Mit fortschreitender Digitalisierung sind diese Komponenten zunehmend intelligent und immer mehr vernetzte Geräte kommen hinzu. So lassen sich etwa Produktivität, Flexibilität oder Energieeffizienz einer Anlage steigern.
Gleichzeitig nimmt damit aber auch die Zahl dauerhaft laufender elektrischer Komponenten mit hoher Leistung zu. Diese erzeugen Abwärme, die zur Überhitzung im Schaltschrank führen kann. Die Folgen reichen von vorzeitigem Verschleiß elektronischer Bauteile über Stillstände bis hin zum Brand.
Grund genug, um sich genauer mit den häufigsten Ursachen für Überhitzung im Schaltschrank zu befassen. Außerdem geben wir Tipps, wie sich Überhitzung trotz zunehmender Leistungsdichte vermeiden lässt.
Warum überhitzt ein Schaltschrank?
Die Gründe für Überhitzung im Schaltschrank sind vielfältig. Ein Überblick über die häufigsten Ursachen zeigt, wo die größten Risiken lauern.
Klimatisierungsbezogene Hitzeursachen
| Überhitzungsgrund | Problembeschreibung |
|---|---|
| Unzureichende Klimatisierung | Fehlende oder falsch dimensionierte Kühlsysteme sorgen für einen Wärmestau und führen zur Überhitzung |
| Mangelnde Wartung der Kühltechnik | Fehlende Inspektionen können zum Ausfall der Klimatisierung führen, z.B. durch reduzierte Luftleistung aufgrund verschmutzter Filtermatten |
| Keine Transparenz über tatsächliche Wärmeentwicklung | Ohne kontinuierliche Temperaturüberwachung bleiben kritische Hitzeprobleme unentdeckt |
Hohe Komponentendichte und fehlerhafte Technik
| Überhitzungsgrund | Problembeschreibung |
|---|---|
| Zu hohe Komponentendichte | Enge Bebauung im Schaltschrank verhindert die Luftzirkulation und fördert lokale Hitzestaus |
| Schlechte elektrische Kontakte | Lockere, korrodierte oder fehlerhafte Verbindungen erhöhen den Widerstand und damit die Wärmeentwicklung |
Klimatisierungsbezogene Hitzeursachen
In vielen Fällen fehlt es dem Schaltschrank an einer effizienten Klimatisierung. Dabei ist sie entscheidend für den sicheren Betrieb: Sie verhindert Überhitzungen im Schaltschrank und stellt so eine ausfallsichere Produktion sicher. Planungs- und Betriebsfehler rund um die Klimatisierung lassen sich mit den passenden Lösungen vermeiden.
Unzureichende Klimatisierung
Für eine wirksame Kühlung ist es entscheidend, die tatsächlich erzeugte Abwärme der installierten Komponenten zu kennen. Andernfalls fällt die Kühllösung entweder zu groß aus und verursacht unnötige Kosten oder sie ist zu schwach, sodass der Schaltschrank trotz Kühlung überhitzt. Um solche Fehlplanungen zu vermeiden, kann mit Eplan die thermische Gesamtverlustleistung der verbauten elektrischen Komponenten berechnet werden. Auf dieser Basis schlägt unser Planungstool RiTherm die passende Schaltschrankklimatisierung vor, sodass bei der Schaltschrankplanung eine bedarfsgerechte Kühlung gewählt wird.
Mangelnde Wartung der Klimatechnik
Eine geeignete Kühllösung verhindert Überhitzung im Schaltschrank. Doch auch Klimageräte unterliegen einem natürlichen Verschleiß. Deshalb empfiehlt sich der Einsatz hochwertiger Geräte, die durch ihre Langlebigkeit überzeugen und vorausschauende Wartung ermöglichen. Bei den Geräten der Blue e+ Serie von Rittal funktioniert das zum Beispiel über ein IoT-Interface. Damit lassen sich drohende Ausfälle frühzeitig erkennen und Betriebsstörungen vermeiden.
Fehlende Transparenz über Wärmeentwicklung
Wie entwickelt sich die Wärme tatsächlich im Schaltschrank? Oft ist diese Frage im laufenden Betrieb nicht leicht zu beantworten. Doch fehlt es an Transparenz über Wärmeentwicklungen im Schaltschrank, können Gefahren nicht frühzeitig erkannt werden. Hier kommt erneut das IoT-Interface der Blue e+ Geräte ins Spiel: Über die Verbindung der Klimageräte mit übergeordneten Energiemanagementsystemen erhalten Produktionsverantwortliche umfassenden Einblick in die tatsächlichen Temperaturen ihrer Schaltschränke. So lässt sich überwachen, ob die Klimageräte auch wirklich zuverlässig und ordnungsgemäß kühlen. Darüber hinaus lassen sich Veränderungen feststellen, die mit der eigentlichen Kühlung nichts zu tun haben.
Hohe Komponentendichte
Enge Bebauung behindert die Luftzirkulation und begünstigt den Wärmestau im Schaltschrank. Daher sollte der vorhandene Raum im Schaltschrank so genutzt werden, dass ausreichend Platz für den Luftaustausch bleibt. Bei der Planung des Schaltschranks gilt es Folgendes zu beachten:
- Auswahl der richtigen Schrankgröße und -tiefe
- Optimale Anordnung der Komponenten im Schaltschrank
- Durchdachte und platzsparende Kabelführung
So lässt sich eine gleichmäßige Luftzirkulation gewährleisten und die Bildung lokaler Hitzestaus vermeiden. Softwarelösungen von Rittal und Eplan unterstützen Schaltschrankbauer dabei, ihre Schaltschrankplanung so umzusetzen, dass thermische Risiken nicht auftreten. Kritische Komponenten werden automatisch mit einer sie umgebenen Sperrfläche ins digitale Modell eingefügt und sorgen so selbst für den erforderlichen Abstand.
Wärme durch unentdeckte fehlerhafte elektrische Kontakte
Ein weiterer Faktor für übermäßige Wärmeentwicklung im Schaltschrank sind unentdeckte schlechte oder mangelhafte elektrische Verbindungen. Lockere Kontakte erhöhen den elektrischen Widerstand, was zu zusätzlicher Wärmeentwicklung führt. Um solche Fehlzustände zu vermeiden, sind regelmäßige Wartungsintervalle unverzichtbar. Tritt dennoch zwischen den Inspektionen ein Defekt auf, ist die frühzeitige Erkennung entscheidend. Hierbei unterstützt das Monitoring über den CMC-Temperaturfühler von Rittal.
Fazit
Die Überhitzung von Schaltschränken kann Folgen für Betriebssicherheit und Gesamtanlageneffektivität haben. Daher sollte die Kühlung von Schaltschränken ganzheitlich betrachtet werden – von der Klimatisierung über die Raumaufteilung im Schaltschrank bis hin zur Elektromechanik und Wartung. Wer diese Aspekte beachtet, stellt auch bei erhöhter Leistungsdichte sicher, dass ein Schaltschrank über einen langen Zeitraum hinweg einen ordnungsgemäßen Betrieb der Anlage ermöglicht und zugleich seine wichtigen Schutzfunktionen erfüllt: Schutz der Komponenten vor Feuchtigkeit, Schmutz, elektromagnetischer Beeinflussung sowie Schutz von Menschen vor den Gefahren durch elektrischen Strom.
FAQ
1. Warum überhitzt ein Schaltschrank?
Überhitzung entsteht durch fehlende oder falsch dimensionierte Klimatisierung, hohe Komponentendichte, mangelhafte Wartung oder schlechte elektrische Kontakte. Auch fehlende Temperaturüberwachung kann ein Risiko sein.
2. Welche Folgen hat Überhitzung im Schaltschrank?
Sie führt zu vorzeitigem Verschleiß elektronischer Bauteile, Produktionsstillständen und im schlimmsten Fall zu Bränden. Das beeinträchtigt die Betriebssicherheit und erhöht die Kosten.
3. Wie lässt sich Überhitzung im Schaltschrank vermeiden?
Durch bedarfsgerechte Klimatisierung, regelmäßige Wartung, Temperaturmonitoring und eine durchdachte Anordnung der Komponenten. Tools wie RiTherm und IoT-Schnittstellen helfen bei der Planung und Überwachung.
4. Welche Rolle spielt die Klimatisierung bei der Schaltschrankkühlung?
Eine korrekt dimensionierte Klimatisierung verhindert Wärmestau. Mit RiTherm lässt sich die thermische Verlustleistung berechnen, um die passende Kühllösung auszuwählen.
5. Warum ist Wartung der Kühltechnik so wichtig?
Verschmutzte Filter oder defekte Komponenten reduzieren die Kühlleistung. Vorausschauende Wartung, z. B. über IoT-Interfaces der Blue e+ Serie, erkennt Probleme frühzeitig und verhindert Ausfälle.
6. Wie beeinflusst die Komponentendichte die Wärmeentwicklung?
Enge Bebauung behindert die Luftzirkulation und fördert lokale Hitzestaus. Eine optimale Schrankgröße, Kabelführung und digitale Planung mit Sperrflächen verhindern thermische Risiken.
7. Welche Lösungen bietet Rittal zur Temperaturüberwachung?
IoT-fähige Klimageräte und CMC-Temperaturfühler ermöglichen kontinuierliches Monitoring. So lassen sich kritische Temperaturänderungen frühzeitig erkennen und Gegenmaßnahmen einleiten.
Dr. Dirk Pieler
Executive Vice President Business Unit Industry Solutions bei Rittal
Mit langjähriger Erfahrung in der Industrie fördert Dirk Pieler die digitale Transformation und Automatisierung im Schaltschrankbau.