Wärmeberechnung
für Schaltschränke und Schaltanlagen

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Erläuterungen zur Wärmeberechnung

Um herauszufinden welche Kühlleistung bzw. Luftfördermenge bei einer Schaltanlage zur sicheren Wärmeabfuhr benötigt wird, ist es sinnvoll mit Hilfe einer Software eine Wärmeberechnung durchzuführen. Anhand folgender Kriterien kann man diese errechnen:

Tu max = die maximale Umgebungstemperatur
Ti max = die maximale Schaltschrankinnentemperatur
deltaT = Ti max – Tu max
Schrankabmessungen (h x b x t) in mm
Aufstellungsart des Schrankes (Einzelschaltschrank allseitig freistehend etc.)
Wärmedurchgangskoeffizient k in Abhängigkeit des Materials aus dem der Schaltschrank besteht.
- 5,5 für Stahlblech lackiert / beschichtet
- 3,7 für Edelstahl rostfrei
- 12 für Aluminium
- 3,5 für Kunststoff / Polyester
- 2,5 bis 3,5 für Holz

Erläuterungsbeispiel: Stahlblech hat mit 5,5 einen höheren Wärmedurchgangskoeffizienten wie Kunststoff / Polyester mit 3,5 d.h. das Material Stahlblech führt Wärme besser ab sodass man bei sonst gleichen Bedingungen weniger Kühlleistung bzw. Luftfördermenge benötigt.

Installierte Verlustleistung Qt ( Pv) = die Verlustleistung der eingebauten Komponente

SCHALTSCHRÄNKE & GEHÄUSE

Produkt-Teaser Schaltschränke und Gehäuse Übersicht

SCHALTSCHRANK-KLIMATISIERUNG

FILTERMATTEN

CHILLER/
WASSERKÜHLUNG

SONDERLÖSUNGEN

Beispiele für Verlustleistungen elektrotechnischer Komponenten siehe wie folgt

Frequenzumrichter

Umrichtleistung (kW)	Verlustleistung (W)
1,1	85
2,2	110
5	195
11	360
15	480
22	650
37	850
45	1100
75	1700
90	2000
110	2400

Max. Betriebstemperatur: 40°C

Leistungsschütze

Spulenstrom (A)	Verlust- leistung AC Spule (W)	Verlust- leistung DC Spule (W)
25	9	–
50	17	–
80	30	50
125	46	58
270	100	90
500	–	220
1000	–	370
1600	–	800

Netzteile

Stromstärke (in A)	Verlust- leistung bei 24V (in W)	Verlust- leistung bei 48V (in W)
2,5	18	26
5	35	45
10	50	85
15	110	100
20	110	160
25	–	210

Einphasen-Transformatoren

( mit Maximalleistung und cos φ = 0,8)

Leistung (VA)	Verlustleistung (W)
63	15
100	25
250	45
400	65
1000	100
2000	150
3000	260
5000	545
10000	870
12500	1090
16000	1200
20000	1500
25000	1600

Dreiphasen-Transformatoren

(mit Maximalleistung und cos φ = 0,8)

Leistung (VA)	Verlustleistung (W)
400	70
1000	110
1600	140
2000	300
4000	445
6300	550
10000	1000
12500	1390
16000	1600
20000	2000
25000	2500

Transformatoren

für Maschinen gemäß CNOMO-Norm

Leistung (W)	Verlustleistung (W)
40	19
100	38
160	50
250	70
630	105
1000	125
2000	175
3150	220

Sicherungsautomaten

Sicherungsnennstrom (VA)	Verlustleistung (W)
16	3
25	4
63	9
100	13
160	250
250	24-
500	27
800	55

NH-Sicherungen

Sicherungsnennstrom (VA)	Verlustleistung (W)
16	3
25	4
100	11
160	16
250	18
500	35
800	45
1000	50
1600	110
2500	175
3200	233

Dreiphasen-Stromschienen

Zul.Strom- stärke (A)	Anzahl Schiene pro Phase	Quer- schnitt (VA)	Verlust- leistung (W)
600	1	50 x 5	96
700	1	63 x 5	104
900	1	80 x 5	136
1000	2	50 x 5	134
1050	1	100 x 5	148
1200	1	125 x 5	154
1150	2	63 x 5	141
1450	2	80 x 5	176
1600	2	100 x 5	171

angegebene Verlustleistung bei 1m Länge

Werkstoff: Kupfer
Betriebstemperatur bei normalem Betrieb 90C⁰

Anmerkung: O.g. Angaben stellen Richtwerte für die Wärmeberechnung dar. Exakte Angaben müssen den jeweiligen Herstellerangaben entnommen werden!

Faktor f für die Zusammensetzung der Luftdichte und spezifischen Wärme in Abhängigkeit des Aufstellungsortes der Schaltanlage (Höhe über Meeresniveau). Gängige Werte für f sind wie folgt:

- 3,1 für 0 – 100 m
- 3,2 für 100 – 250 m
- 3,3 für 250 – 500 m
- 3,4 für 500 – 750 m
- 3,5 für 750 – 1000 m über Meeresniveau

Aus der Berechnung o.g. Inputwerte erhält man dann folgende Ergebnisse:

- Effektive Schaltschrankfläche A (m²)
- Wärmestrom Qw (W)= Wärme, die über natürliche Weise in Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit über die effektive Schaltschrankfläche abgegeben wird
- Benötigte Kühlleistung Qk (W)
- Benötigte Luftfördermenge in Kombination (m3/h)
- Auswahltabelle Filterlüfter / Austrittsfilter – Kombinationsmöglichkeiten

Anbei finden Sie die Beispiele für Verlustleistungen elektrotechnischer Komponenten

auch als PDF zum Download.

Berechnungsbeispiel

Ein kleines Berechnungsbeispiel soll dies zusätzlich verdeutlichen:

Eine Schaltanlage mit einer mittleren Packungsdichte und einer ausreichenden Luftzirkulation im Schaltschrank, hat eine elektrische Verlustleistung von 600 W. Die Schrankabmessungen (h x b x t) = 2000 x 800 x 600 mm. Die Schaltanlage steht an der Wand – seitliche Schrankflächen sowie Vorderseite und Dach sind frei. Das Schaltschrankmaterial besteht aus Stahlblech. Die komplette Schaltanlage ist in einem Produktionsbetrieb installiert mit einer Lage von ca. 750 m Höhe über Meeresniveau. Die maximale Umgebungstemperatur ist 25 C°, die maximale Schrankinnentemperatur soll 35 C° sein. Die Schaltanlage muss die Schutzart IP54 erfüllen.

Inwiefern muss diese Schaltanlage klimatisiert werden und zwar wirtschaftlich optimal?

Füttert man unsere Klima-Software für die Wärmeberechnung erhält man folgendes Ergebnis:

Benötigte Luftfördermenge (m³/h) in Kombination zur sicheren Wärmeabführung 112,36 m³/h (s. auch nachfolgende Berechnungsmaske).

Anbei finden Sie das Beispiel der Berechnungsmaske zur Wärmeberechnung unseres Klimarechner als Beispielbild.

Gerne können Sie sich das Beispiel auch als PDF Downloaden.

Wärmeberechnung - Schaltanlagen und Schaltschränke - Schaltschranklimatisierung

Aus der Auswahlübersicht kann man nun die optimale Kombinationsmöglichkeit auswählen. Die FF-Serie bietet hier die technisch und wirtschaftlich optimale Lösung wie folgt:

Filterlüfter FF15A230UF
Montageausschnitt = 223 x 223 mm

kombiniert mit

Austrittsfilter FF15U
Montageausschnitt = 223 x 223 mm

ergibt eine Luftfördermenge in Kombination von 155 m³/h bei 50 Hz.

Somit ist hier auch eine ausreichende Leistungsreserve zwecks Filtermattenverschmutzung mit berücksichtigt und einer sicheren und kostengünstigen Klimatisierung dank Wärmeberechnung steht nichts mehr im Wege.

Senden Sie uns Ihre Aufgabenstellung zur Berechnung und optimalen Planung Ihrer Schaltschrank-Klimatisierung

oder nutzen Sie hier gleich unseren Klimarechner für Indoor-Anwendungen (GRATIS-Download):