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Nasse Abkühlung für heiße Elektronik

27.09.2010
Contrinex begegnet mit wirtschaftlicher Wasserkühlung den gestiegenen Verlustleistungen

Miniaturisierung gepaart mit erhöhtem Leistungsbedarf führt zwangsläufig zu einer steigenden Verlustleistung. Dieses Wärmeaufkommen auf engstem Raum erfordert eine effektive Kühlung, um einer vorzeitigen Alterung elektronischer Komponenten entgegenzuwirken. Lüfterunterstützte Kühlkörper stoßen bei hohen Verlusten nicht nur bezüglich der Kühlleistung an ihre Grenzen.


Größter Vorteil Flüssigkeitsgekühlter Lösungen ist, dass sich der Bereich, indem die Wärme entsteht, von jenem separieren lässt, in den sie abgeführt wird


Superplates gibt es in verschiedenen Varianten

Auch die Tatsache, dass sie hierfür relativ voluminös ausgelegt werden müssen und daher dem Trend zur Miniaturisierung nicht nachkommen können, spricht für eine Kühlung mit Flüssigkeiten. Contrinex ist Experte im Bereich Kühlung und bietet zu seinem Angebot von Standard- bis hin zu High-End-Produkten auch individuelles Engineering für seine unterschiedlichen Kühlkonzepte, um das Optimum zu erreichen.

Applikation und Kühlleistung sind ausschlaggebend für den Einsatz von Luft- oder Flüssigkeitskühlung. So übernimmt bei kleinen SMD-Bauteilen teilweise bereits ihr Gehäuse die Kühlfunktion, wohingegen ein PC einen Lüfter beherbergt und in Frequenzumrichtern von Windkraftanlagen Wasser die Leistungselektronik kühlt. Zu den Klassikern unter den Standardkühlern gehören Leiterplatten-, SMD- und Profilkühlkörper als passive sowie aktive Kühlkörper mit AC- oder DC-Lüfter. Sie alle sind bei Contrinex in verschiedenen Abmessungen und Leistungsklassen standardisiert als Katalogware erhältlich, können aber nach Kundenwunsch angepasst werden. High-End-Lösungen, die mittels flüssigen Medien kühlen, sind in der Regel individuell ausgelegt.

Mit den Kundenangaben über Verlustleistung der Bauteile, die Anordnung der Komponenten, die Umgebungsbedingungen sowie den Platz, der dem Kühlkörper zur Verfügung steht, erfolgt bei Contrinex gemeinsam mit den Lieferanten eine Softwaresimulation der vom Kühlkörper abgeführten Wärme. In technischer wie in wirtschaftlicher Hinsicht die Ideallösung zu finden, gilt besonders bei den High-End-Lösungen, zu denen neben leistungsfähigen Luftkühlsystemen auch die Wasserkühlung zählt. Je höher die Anforderungen an die abzuführende Wärme, bzw. je mehr elektronische Komponenten in einem Gerät vorhanden sind, desto häufiger kommen diese Lösungen zum Einsatz.

Effektiv, platz- und kostensparend
Flüssigkeits-Kühlkörper erzielen Kühlleistungen von bis zu 25 kW und arbeiten dabei absolut geräuschlos und vibrationsfrei. Zur Kühlung verwenden sie Wasser, Alkohol, Gase oder Öl mit Drücken bis zu 10 bar. Contrinex kommt mit den Wasserkühlern Superplate von PADA der Miniaturisierung sehr entgegen, denn diese benötigen nur sehr geringe Übertragungsflächen. Ihr Kühlkreislauf steht in direktem Kontakt mit der Wärmequelle, wodurch 15 bis 25 Prozent mehr Wärme abgeleitet wird als in vergleichbaren Kühlsystemen. Darüber hinaus sind sie besonders wirtschaftlich. Zum einen weil ihre Wärmeabführung kostengünstiger als die von herkömmlichen Systemen ist, da sie keine Lüfteraggregate benötigen, zum anderen weil sie trotz ihrer Wartungsfreiheit eine lange Lebensdauer erreichen. Ihr größter Vorteil ist, dass sich der Bereich, in dem die Wärme entsteht, von jenem separieren lässt, in den sie abgeführt wird. Ferner kommt es bei ihnen im Vergleich zu Aktivkühlungen zu keinen Temperaturschwankungen: Gleichbleibende Wassereingangstemperaturen halten die Oberflächentemperaturen der Bauteile konstant.

Superplates bestehen aus einer Platte aus Aluminium oder Kupfer, in der die Kühlleitungen für den Flüssigkeitskreislauf eingepresst werden. Die Anwendung bestimmt dabei Anzahl und Größe der Rohrbögen sowie deren Anordnung. Möglich sind hier die Varianten parallel, in Reihe oder gemischt. Aus welchem Material die so genannten Heatpipes bestehen, hängt wiederum vom verwendetem Kühlmedium ab. Aggressive Medien fließen durch Edelstahlrohre; am häufigsten jedoch kommen in Aluminiumplatten eingepresste Kupferrohre mit einem Außendurchmesser von 10 mm sowie einer Wanddicke von 1 mm zum Einsatz.

Adaptierbare Standardvarianten
Die zu einem typischen Kühlsystem montierten Superplate-Komponenten bestehen aus einer Zirkulationspumpe, einem Ausgleichsbehälter, einem Wärmetauscher und dem eigentlichen Superplate. Letztere sind in verschiedenen Varianten erhältlich: Entweder mit Kühlplatten aus Aluminium oder Kupfer mit kernlochgebohrten oder extrudierten Kühlkanälen mit seitlichen Verschraubungen oder als Aluminiumplatten mit eingepresstem Kupfer- oder Edelstahlrohr. Die Auswahl, welche Variante mit welchen Abmaßen und Materialien für die Anwendung am effektivsten ist, zeigen wieder die Ergebnisse des softwareunterstützten Engineering und der Wärmesimulation. Damit sind die Entwicklungszeiten sehr kurz und individuelle Lösungen schnell realisiert.

Dass der Einsatz von Elektronik Hand in Hand mit der Verwendung von Kühllösungen geht, ist nicht unbekannt. Die zahlreichen Konzepte und Anpassungsmöglichkeiten hingegen schon eher. Unterstützung beim individuellen Engineering wie es Contrinex zusammen mit seinen Lieferanten betreibt, dient dazu, dem Leistungsverlust eine effektive Wärmeableitung entgegenzusetzen. Diese applikationsspezifische Auslegung ist auch in Zukunft unverzichtbar, denn ein weiterer Anstieg der Abwärme ist bereits im Kommen.

Contrinex auf der SPS/IPC/DRIVES 2010: Halle 1, Stand 561

Download-Area: http://www.koehler-partner.de/downloads/presseservice/

Pressestelle: KÖHLER+PARTNER GmbH
Am Flidderberg 48 • D -21256 Handeloh
Telefon: +49(0)4188-8921-0 • Fax: +49(0)4188-8013
Mail: info@koehler-partner.de • www.koehler-partner.de

Johanna Bluhm | Köhler+Partner GmbH
Weitere Informationen:
http://www.contrinex.de

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