Leitfaden zur Heizungswahl für Schaltschränke: Mit oder ohne Lüfter – Wie wählt man die richtige aus?

Einführung: Betrachtung eines realen Falls

Letzten Winter trat in einer Automatisierungsfabrik häufig Störungen im Steuerungssystem auf. Ingenieure stellten fest, dass uneinheitliche Temperaturverteilung im Schaltschrank für Schwankungen bei den Sensormesswerten verantwortlich war. Ursprünglich waren klassische heizungen ohne Lüfter verbaut, doch aufgrund der relativ großen Schranksgröße konnte die Wärme nicht gleichmäßig verteilt werden. Nach dem Wechsel zu Heizungen mit Lüftern war das Problem vollständig behoben.

Dieser Fall verdeutlicht ein zentrales Problem: Bei der Auswahl einer Schaltschrankheizung ist die Entscheidung zwischen „mit Lüfter“ und „ohne Lüfter“ keine reine Preisentscheidung, sondern eine technische.

I. Kernvergleichstabelle

II. Tiefgehende Analyse: Fünf zentrale Entscheidungsfaktoren

1. Schaltschrankgröße und -struktur

• Kleiner Schaltschrank (<0,5 m³): Eine lüfterlose Heizung ist in der Regel ausreichend
  Beispiel: Für ein Steuergehäuse mit 600×400×200 mm ist eine 80-W-Heizung ohne Lüfter ausreichend.

• Mittleres Gehäuse (0,5–2 m³): Erfordert eine sorgfältige Bewertung.

  • Wenn interne Komponenten dicht beieinander liegen: Heizung mit Lüfter wird empfohlen.

  • Wenn das Gehäuse mehrere Ebenen hat: Jede Ebene benötigt möglicherweise eine unabhängige Heizeinheit.

• Großes Gehäuse (>2 m³): Heizung mit Lüfter oder eine mehrpunktige Heizlösung wird dringend empfohlen.

2. Anordnung der internen Ausrüstung

Die Verteilung empfindlicher elektronischer Bauteile bestimmt die Heizstrategie.

Auswahlflussdiagramm: Auswahl starten ↓ Analyse der Geräteverteilung ├── Geräte am Boden konzentriert → Lüfterlose Variante kann ausreichen ├── Geräte gleichmäßig verteilt → Heizung mit Lüfter ist besser └── Präzisionsinstrumente an der Oberseite → Heizung mit Lüfter ist unerlässlich ↓ Wärmeabfuhrbedarf berücksichtigen ├── Geräte erzeugen deutliche Wärme → Zwangskonvektion erforderlich └── Geräte erzeugen wenig Wärme → Natürliche Konvektion kann ausreichen ↓ Endgültige Entscheidung 

3. Umgebungsbedingungen

• Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit (Relative Luftfeuchtigkeit >80 %): Heizung mit Lüfter hat klare Vorteile.

  • Der Lüfter durchmischt die Luft kontinuierlich und verhindert lokale Sättigung.

  • Tatsächliche Testdaten zeigen, dass lüfterunterstützte Lösungen die Kondensationsverhinderung um über 40 % verbessern.

• Umgebung mit niedriger Temperatur (< -10 °C): Die Aufheizgeschwindigkeit muss berücksichtigt werden.

  • Mit Lüfter: Erreicht die Betriebstemperatur schnell.

  • Ohne Lüfter: Die Anlaufzeit des Geräts kann sich verlängern.

4. Besondere Anforderungen

• Explosionsgefährdete Bereiche: Beide Typen verfügen über explosionsgeschützte Modelle, aber Versionen mit Lüfter erfordern ein spezielles Design.

• Reinraumanwendungen: Lüfterlose Lösungen vermeiden die durch Lüfter verursachte Störung durch Partikel.

• Außengehäuse: Es muss die Schutzart des Lüfters berücksichtigt werden (typischerweise ist IP54 oder höher erforderlich).

5. Langfristige Betriebskosten

III. Empfohlene Lösungen für typische Szenarien

Szenario 1: Kondensationsverhütung in elektrischem Schaltschrank

┌─────────────────────────────┐ │ Umgebung: Werkstatt, Luftfeuchtigkeit 70 % │ │ Schrank: 800×600×400 mm │ │ Intern: SPS, Drehzahlregler usw. │ ├─────────────────────────────┤ │ Empfohlen: LK145 Heizelement mit Lüfter │ │ Leistung: 150 W │ │ Grund: Zwangsbelüftung sorgt dafür, │ │ dass jede Ecke trocken bleibt. │ └─────────────────────────────┘ 

Szenario 2: Außenkommunikationsgehäuse

┌─────────────────────────────┐ │ Umgebung: Außenbereich, Temperatur -20~40°C │ │ Gehäuse: 400×300×200mm │ │ Intern: Glasfaserausrüstung, Schalter │ ├─────────────────────────────┤ │ Empfohlen: HG140 Heizung ohne Lüfter │ │ Leistung: 100W │ │ Begründung: Kompakt, gute Abdichtung, │ │ zuverlässiger (keine beweglichen Teile) │ └─────────────────────────────┘ 

Szenario 3: Großes Automatisierungssteuerzentrum

┌────────────────────────────────┐ │ Umgebung: Temperaturgeregelte Anlage │ │ Schaltschrankgruppe: Mehrere Schränke nebeneinander │ │ Intern: Servosysteme, industrielle PCs │ ├────────────────────────────────┤ │ Empfohlen: Hybride Ausführung │ │ • Haupt-Schaltkasten: LK145 mit Lüfter │ │ • Erweiterungsschränke: LK140 lüfterlos │ │ Grund: Der Hauptkasten benötigt eine schnelle Reaktion, │ │ die Erweiterungsschränke benötigen Hilfekühlung │ └────────────────────────────────┘ 

IV. Häufige Missverständnisse und Korrekturen

Missverständnis 1: „Höhere Leistung ist immer besser“

Korrektur: Die Leistung muss genau abgestimmt sein. Eine übermäßige Leistung führt zu:

• Energieverschwendung.

• Kann die Wärmeabfuhrkapazität des Schaltschranks überschreiten.

• Starke Temperaturschwankungen, die die Ausrüstung beeinträchtigen.

Referenzberechnungsformel:

Erforderliche Leistung (W) = [Schrankvolumen (m³) × Temperaturdifferenz (°C) × Wärmedurchgangskoeffizient] / 860 Wärmedurchgangskoeffizient: ~3–5 bei Standard-Schränken, ~1–2 bei gut isolierten Schränken. 

Irrtum 2: „Lüfter fügen nur Ausfallstellen hinzu“

Korrektur: Moderne Industrielüfter weisen eine MTBF (mittlere Zeit zwischen Ausfällen) von über 50.000 Stunden auf. Im Vergleich zum Risiko von Kondensationsschäden ist das Ausfallrisiko von Lüftern beherrschbar und vorhersehbar.

Irrtum 3: „Eine Lösung passt für alle Umgebungen“

Korrektur: Eine dynamische Bewertung ist unerlässlich. Beispielsweise können die Anforderungen desselben Schranks in feuchten und trockenen Jahreszeiten unterschiedlich sein.

V. Hinweise zur Installation und Konfiguration

Optimale Einbauposition

Günstigste Position für eine Heizung mit Lüfter:

Schema: ┌────────────────┐ │ │ │ [Empfohlen] │ │ Seitenwand │ → Horizontale Luftströmung, maximale Abdeckung │ │ └────────────────┘ ┌────────────────┐ │ │ │ [Optional] │ │ Oben │ → Abwärts gerichtete Luftströmung, geeignet für hohe Schränke │ │ └────────────────┘ 

Goldene Regel für lüfterlose Heizungen:

"Installieren Sie die Heizung immer am tiefsten Punkt des Schranks. Heiße Luft steigt natürlich auf und füllt den gesamten Raum."

Vorschläge zur Thermostatkonfiguration

• Für Heizungen mit Lüftern: Verwenden Sie einen Thermostaten mit Verzögerungsstartfunktion, um häufiges Einschalten zu vermeiden.

• Für lüfterlose Heizungen: Ein einfacher mechanischer Thermostat mit einer Hysterese von 3–5 °C ist ausreichend.

Strategie zur Koordination mehrerer Heizungen

Für sehr große Schränke (>3 m³):

1. Hauptheizung (mit Lüfter): Zuständig für die Gesamtbeheizung.

2. Zusatzheizungen (lüfterlos): Eingesetzt in Nähe empfindlicher Geräte.

3. Implementieren Sie die Zonenregelungslogik für bedarfsgerechte Beheizung.

VI. Endgültige Auswahlpruefung

Bevor Sie eine endgültige Entscheidung treffen, prüfen Sie jeden Punkt:

• Größe des Schranks: ______ m³ (L × B × H)

• Inventarwert der internen Geräte: □ Hoch □ Mittel □ Niedrig

• Umluftfeuchtigkeit: □ <60 % □ 60–80 % □ >80 %

• Anforderung an die Temperaturstabilität: □ Streng (<2 °C) □ Allgemein (2–5 °C) □ Locker (>5 °C)

• Geräuschbegrenzung: □ Streng □ Keine besondere Anforderung

• Wartungszugänglichkeit: □ Einfach □ Schwierig

• Budgetbeschränkung: □ Eng □ Mäßig □ Ausreichend

Bewertungsregel:

• Wenn zwei oder mehr dieser Bedingungen erfüllt sind: "Hochwertige Ausrüstung" + "Hohe Luftfeuchtigkeit" + "Strenge Temperaturregelung"  → Es wird dringend empfohlen, eine Heizung mit Lüfter zu verwenden.

• Wenn die Bedingungen lauten: Kleines Gehäuse + Trockene Umgebung + Begrenztes Budget  → Eine lüfterlose Variante ist eine angemessene Wahl.

VII. Zukunftsrichtungen: Intelligente Heizsysteme

Mit der Entwicklung des Industrial IoT werden Heizungen intelligenter:

• Adaptive Regelung: Passt die Leistung und die Lüfterdrehzahl automatisch an die aktuelle Temperatur und Luftfeuchtigkeit an.

• Prädiktive Wartung: Überwacht Heizungs- und Lüfterstatus und gibt frühzeitige Fehlerwarnungen aus.

• Cloud-Plattform-Integration: Fernüberwachung des Heizstatus für mehrere Schränke.

• Energieeffizienz-Optimierung: Intelligente Steuerung basierend auf Spitzen- und Nebentarifzeiten.

Fachkundige Beratung: Berücksichtigen Sie bei der Auswahl einer aktuellen Lösung die Vorhaltung von Schnittstellen für intelligente Steuerung, um zukünftige Aufrüstungen vorzubereiten.

Zusammenfassung: Ihr persönlicher Auswahlratgeber

Abschließender Hinweis: Die beste Wahl erfüllt aktuelle Anforderungen und passt sich zukünftigen Änderungen an. Im Zweifelsfall ist die Entscheidung für eine leicht „höherwertige“ Lösung oft wirtschaftlicher als eine „gerade ausreichende“ — denn die Kosten eines Geräteausfalls übersteigen gewöhnlich den Preisunterschied der Heizungen selbst um ein Vielfaches.