A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum | Datenschutz
ETZ Logo VDE Verlag Logo

Kühlgeräte mit geprüfter Leistung

01  Der Hersteller hat die Kälteleistung und die Energieeffizienz der Kühlgeräte aus seinem Top-Therm-Programm unabhängig prüfen lassen

02  Wie in der Grafik ersichtlich ist, übersteigen die Gesamtkosten des Fremdgeräts mit schlechterem EER, bedingt durch die hohen Energiekosten, bereits im ersten Betriebsjahr die Kosten des vergleichbaren Top-Therm-Kühlgeräts

03  Das TÜV-Nord-Logo auf den Kühlgeräten gibt dem Anwender die Sicherheit, dass die angegebene Kälteleistung auch erreicht wird

Kühlgerät ist nicht gleich Kühlgerät. Was müssen Planer, Anlagenbauer und auch Anwender wissen, wenn es um die Auswahl und den Einsatz des richtigen Schaltschrankkühlgeräts geht? Bei Kühlleistung und Energieeffizienz zeigen sich in der Praxis oft Unterschiede. Erstmalig hat ein Hersteller seine komplette Kühlgeräteserie durch den TÜV Nord auf den Prüfstand gestellt, um Kunden eine definierte Leistung zu garantieren.

Je nach Art und Menge der in einem Schaltschrank verbauten Komponenten kommt es teilweise zu beträcht­lichen Wärmeentwicklungen, die durch die Verlustleistung der Komponenten hervorgerufen wird. Diese Wärme muss aus dem Schaltschrank abgeführt werden, um Beschädigungen und Ausfällen vorzubeugen.
Eine Methode zur Wärmeabfuhr ist der Einsatz von Kompressorkühlgeräten – im Nachfolgenden Kühlgeräte genannt –, die sich an bzw. auf einem Schaltschrank montieren lassen (Bild 1). Das Kältemittel im Kühlgerät dient dabei als Medium, das die Wärmeenergie aus dem Inneren des Schaltschranks aufnimmt und abtransportiert. Bei der Planung einer Schaltschrankklimatisierung kommt es darauf an, dass das Kühlgerät in der Lage ist, die entstehende Wärme­energie abzuführen. Diese definierte Kühlleistung wird in Watt oder Kilowatt berechnet.

Erste Bezugsgröße zur Beurteilung
Die Kühlleistung ist eine erste wichtige Bezugsgröße zur Beurteilung von Kühlgeräten. Dabei ist die genaue Definition der Arbeitspunkte im Verhältnis zur Kühlleistung zu beachten. Als Beispiel: Eine Kühlleistung von 2.000 W (L35 L35) besagt, dass diese bei einem Betriebspunkt von 35 °C im Schrankinnenbereich und einer Umgebungstemperatur von 35 °C erreicht wird. Gemessen wird dabei jeweils am Verdampfer- bzw. Verflüssigereintritt. Steigt die Außentemperatur auf 50 °C, so sinkt die Gesamtkühlleistung des Beispiels bei gleichbleibender Innen­temperatur, unter sonst gleichen Bedingungen auf 1.650 W – dies entspricht dem Arbeitspunkt L35 L50.
Anhand der angegebenen Kühlleistung trifft der Planer bzw. Anwender eine Vorauswahl des Kühlgeräts, das der installierten Verlustleistung im Schrank entspricht. Für die endgül­tige Auswahl müssen die Umgebungsbedingungen, wie Schrankauswahl, Aufstellungsart und maximale Außentemperatur, mit in die Planung einfließen. Hilfestellung bei der Berechnung bietet hierbei etwa das Klimaberechnungsprogramm Ritherm oder für eine schnelle Vorauswahl auch die ­Ritherm App.

Latente und sensible Kühlleistung
Wie die Kühlleistung exakt zu bestimmen ist, ist in der DIN EN 14511-2 beschrieben. Innerhalb dieser Norm werden die Bedingungen für die Prüfung von verschiedenen Geräten der Klimatechnik festgelegt. Darunter fallen auch die Rittal Top-Therm-Kühlgeräte. Im Gegensatz zu der vorherigen DIN 3168 wird in der DIN EN 14511 zwischen latenter und sensibler Kühlleistung unterschieden, die in der Summe die Gesamtkühlleistung ergeben. Die Gesamtkühlleistung ist ein konstanter Wert, angegeben in einem definierten Betriebspunkt, der sich in latente und sensible Kühlleistung aufteilt.
Unter latenter Kühlleistung versteht man den Anteil der Kühlleistung, der zu Entfeuchtung des Schaltschrankes aufgewendet wird. Die eigent­liche Kühlung der Komponenten im Schaltschrank erfolgt über die sensible Kühlleistung. Die sensible Kühlleistung wird somit über die Gesamtkühlleistung eines Geräts abzüglich der latenten Leistung bestimmt. Die sensible Kühlleistung, bezogen auf die Gesamtkühlleistung, ist umso größer, je geringer die Luftfeuchtigkeit im Schaltschrank ist. Bei einem 100 % entfeuchteten Schaltschrank wäre die sensible Kühlleistung der Gesamtkühlleistung gleich. Für die tatsächliche Bestimmung der latenten – und damit auch der sensiblen – Kühlleistung ist die Luftfeuchtigkeit in der Industrieumgebung entscheidend, die je nach Anwendung variiert.
Generell wird der Schaltschrank mit Einsatz eines Kühlgeräts entfeuchtet. Diese Entfeuchtungsleistung steht in Abhängigkeit zu der Sollwerteinstellung der Innentemperatur. Eine komplette Entfeuchtung des Schaltschranks ist in der Praxis nicht realisierbar, sodass man immer von einem latenten Anteil der Kühlleistung auszugehen hat. In einem gut abgedichteten Schaltschrank mit einer Schutzart von mindestens IP54 und bei der richtigen Einstellung der Temperaturvorgaben ist die sensible Kühlleistung jedoch fast gleich der Gesamtkühlleistung. Gemäß der DIN EN 14511 muss auf den Typenschildern der Einzelgeräte, neben der Gesamtkühlleistung, auch die sensible Kühlleistung unter Norm-Nennbedingungen ausgewiesen sein.

EER – Energy Efficiency Ratio
In den letzten Jahren hat die Betrachtung der Energie­effizienz auch bei Kühlgeräten zugenommen, daher ist eine weitere wichtige Kennzahl zur Beurteilung die EER (Energy Efficiency Ratio). Die Effizienz der Kühlgeräte, angegeben in der Leistungskennzahl EER, errechnet sich aus dem Quotienten von Kühlleistung zur eingesetzten elektrischen Leistung. Mit dieser Angabe bestimmt der Hersteller, wie wirtschaftlich das Kühlgerät arbeitet. Je höher der Wert ist, desto besser ist die Effizienz. Bei dem vorgenannten Beispiel zeichnet sich das energieeffiziente Kühlgerät der Serie Top Therm durch einen EER von 2,4 aus. Werte anderer Kühlgeräte derselben Leistungsklasse liegen teilweise nur bei einem EER von 1,5 bis 1,9. Ein niedriger EER bedeutet folglich höhere Betriebskosten.
Beispiel: Ein Kühlgerät mit 2.000 W wird in einem 7 ­Tage/3 Schichtsystem betrieben. Anhand der Grafik in Bild 2 ist die Kostenentwicklung über eine Lebenslaufzeit des Geräts von fünf Jahren zu erkennen. Die Kosten beinhalten die einmalige Aufwendung für die Anschaffung addiert mit den darauf folgenden jährlichen Energiekosten. Zum Vergleich wurde das vorgenannte Top-Therm -Kühl­gerät mit 2.000 W mit einem EER von 2,4 ins Verhältnis zu einem 2.000-W-Kühlgerät eines anderen Herstellers mit ­einem EER von 1,5 gesetzt.
Wie in der Grafik ersichtlich ist, übersteigen die Gesamtkosten des Fremdgeräts mit schlechterem EER, bedingt durch die hohen Energiekosten, bereits im ersten Betriebsjahr die Kosten des vergleichbaren Top-Therm -Kühlgeräts. Über die gesamte Laufzeit eines Kühlgeräts sind die Kosten für den Betrieb um ein vielfaches höher als die eigentlichen Anschaffungskosten. Deshalb ist es wichtig, dass der durch die Bauart und die verwendete Technologie bestimmte EER nicht nur einen hohen Wert hat, sondern auch während des Betriebs einen konstant hohen Wert beibehält. Ver­schmutzte Lamellen im Wärmetauscher senken beispielsweise die Effizienz deutlich. Eine regelmäßige Wartung, gemäß den Vorgaben des Herstellers, ist also für die Energieeffizienz des Geräts wichtig. Nanobeschichtete Kühllamellen in den Top-Therm -Kühlgeräten helfen die Verschmutzung zu reduzieren, den Energieverbrauch konstant niedrig zu halten und gleichzeitig den Wartungsaufwand für das Gerät zu senken.

Prüfung gemäß der aktuellen Norm
„Um unseren Kunden eine definierte Leistung zu garantieren und höchstmögliche Sicherheit bei Kaufentscheidungen zu geben, haben wir uns bei Rittal als weltweit ersten Hersteller dazu entschlossen, sämtliche Kühlgeräte der Top-Therm -Serie für den weltweiten Einsatz von einer unabhängigen Stelle prüfen zu lassen“, erklärt Steffen Wagner, Leiter Produktmanagement Schaltschrank-Klimatisierung bei ­Rittal. Und ergänzt: „Bei der Umsetzung einer möglichst effizienten Kühllösungen sind unsere Kunden darauf angewiesen, dass die Angaben zur Kühlleistung und Energieeffizienz eines Kühlgeräts exakt stimmen.“ Hintergrund: Prüfungen sowohl im Rittal -eigenen Labor wie auch in externen Prüf­laboren hatten in der Vergangenheit ergeben, dass Geräte von Marktbegleitern die angegebene Kühlleistung im tatsächlichen Betrieb teilweise deutlich unterschreiten.
Mit der Prüfung der Kühlgeräte hat Rittal den TÜV Nord beauftragt. Sämtliche Messungen wurden gemäß der aktuellen Norm in der Prüfstelle für Kälte-, Klima- und Lüftungstechnik des TÜV Nord in Essen durchgeführt. Die Prüfbedingungen, bei denen die Kühlleistung und die Energieeffizienz bestimmt werden, sind klar definiert. In einem sogenannten Kalorimeter-Prüfverfahren müssen die Messungen bei konstanter Temperatur von 35 °C – sowohl im Inneren des Schaltschranks als auch in der Umgebung – durchgeführt werden. Die relative Luftfeuchtigkeit im Schaltschrank ist bei konstant 40 % zu halten. In der DIN EN 14511-2 ist außerdem festgelegt, dass die angegebene Kühlleistung um maximal – 8 % von der gemessenen Kühlleistung abweichen darf.
Der Schaltschrank befindet sich während der Messung mit dem montierten Kühlgerät in einer Klimakammer, ­deren Temperatur auf den vorgegebenen Wert geregelt wird. Eine Heizung und ein Ultraschallverdampfer im Inneren des Schaltschranks regeln Temperatur und Luftfeuchte auf die vorgegebenen Werte, während das Kühlgerät unter Volllast läuft. Wenn man die Leistungen misst, während die Regelung Luftfeuchte und Temperatur konstant hält, lässt sich die Kühlleistung bestimmen.
Das anfallende Kondensat läuft über einen Schlauch nach außen ab, wo eine Waage die Kondensatmenge misst. Mithilfe einer exakten Zeitmessung kann ein Prüfer daraus den Kondensatmassenstrom ermitteln. Auf diese Weise lässt sich zusätzlich die latente Kühlleistung separat bestimmen. Zieht man diesen Wert von der Gesamtkühlleistung ab, so erhält man die sensible Kühlleistung. Neben der Kühlleistung ­sowie dem latenten und dem sensiblen Anteil der Kühlleistung wurde auch die elektrische Leistungsaufnahme des Kühl­geräts bestimmt, um daraus den EER zu berechnen.

Kühlleistung und Energieeffizienz garantiert
Bei den umfangreichen Prüfungen konnten alle Kühlgeräte der Top-Therm die angegebenen Leistungsdaten erreichen. Teilweise lag die Kühlleistung um bis zu 10 % über dem vom Hersteller angegebenen Wert. So hatte zum Beispiel das Wandanbaukühlgerät mit einer Nennkühlleistung von 2.000 W in der Messung eine Gesamtkühlleistung von etwa 2.200 W. Auch die hohe Energieeffizienz der Geräte wurde zertifiziert. Das oben genannte Gerät in der 230-V-Ausführung bei 50 Hz hat einen EER von 2,4 – die elektrische Leistungsaufnahme beträgt also nur gut 900 W. Alle Top-Therm -Kühlgeräte – inklusive der „Blue e“ -Kühlgeräte – dürfen somit das Prüfzeichen des TÜV Nord tragen. Durch das Anbringen des Prüfzeichens verpflichtet sich der Hersteller gleichzeitig regelmäßige Produktkontrollen durchführen zu lassen. Weiterhin hat sich Rittal durch das Prüfzeichen dazu verpflichtet, alle leistungsrelevanten Änderungen an den Geräten, dem TÜV Nord zu melden und gegebenenfalls prüfen zu lassen. Damit hat der Kunde die Sicherheit, dass er tatsächlich die Kühlleistung und Energieeffizienz zur Verfügung hat, das Unternehmen für seine ­Geräte angibt. (mh)

Der Beitrag als pdf

Autoren: Verena Schneider ist im Product Management Climate Control für die Rittal GmbH & Co. KG in Herborn tätig.
Hans-Robert Koch ist Leiter Fachpresse, Unternehmens­kommunikation bei der Rittal GmbH & Co. KG in Herborn.