Siedekühlung - Cooling Days 2015

Siedekühlung - Cooling Days 2015

Auf den diesjährigen Cooling Days in Würzburg, einem Fachkongress für Elektronikkühlung & Wärmemanagement, präsentierte unser Unternehmen seine Siedekühlung. Bei seinem 30-minütigem Vortrag im Rahmen der Veranstaltung begeisterte unser Verkaufsleiter, Herr Andreas Ludwig, mit seinen Ausführungen über das eigens entwickelte System.

Siedekühlung:
Das hocheffiziente und leistungsstarke Kühlsystem für die Leistungselektronik ermöglicht durch einen neu entwickelten Siedeprozess das Abführen von Verlustleistungen im KW-Bereich. Mit der Siedekühlung hat die Cool Tec Electronic GmbH ein System entwickelt, welches den Anwendungsbereich Schaltschrankkühlung neu definiert.

Technologie:
Die Siedekühlung arbeitet nach dem Heat-Pipe-Prinzip. Durch intensives Sieden bzw. Verdampfen des Kältemittels wird die Bauteilwärme in Dampf umgewandelt. Dieser steigt mit hoher Geschwindigkeit über Rohr- bzw. Schlauchleitungen in den luft- oder wassergekühlten Kondensator auf, wird abgekühlt und fließt als Fluid in die Siedekammer zurück. Durch eine speziell von Cool Tec Electronic entwickelte Mikrostruktur auf der Trägerplatte -im inneren der Siedekammer- werden extrem hohe Siederaten erzeugt, sodass Verlustleistungen im KW-Bereich abgeführt werden können. Die zu kühlenden Bauteile werden direkt auf der Trägerplatte montiert, wodurch ein optimaler Wärmeübergang erzeugt wird.
Das System kann in zwei unterschiedlichen Betriebsarten aufgebaut werden. Zum einen in Form des Naturumlaufs, in dem das System als Perpetuum Mobile arbeitet. Hierbei befindet sich der Kondensator oberhalb der Kühlplatte. Bei dieser Betriebsart ist das Modul durch sein geschlossenes System wartungsfrei.
Anders verhält sich die Siedekühlung, wenn der Rückkühler unterhalb oder weit entfernt von der Siedekammer positioniert werden soll. Hier ist eine Pumpe nötig, die für eine ausreichende Benetzung der Kühlplatte mit Kältemittel sorgt.
Die Technologie ermöglicht eine zwei- bis drei-fach bessere Kühlleistung bei gleicher Baugröße gegenüber der Kühlung mit Wasser.

Mikrostruktur:
Mikrostrukturierte Oberflächen auf den Innenwänden der Kühlplatte tragen zu einer erheblichen Verbesserung des Siedeprozesses bei, wodurch sich Wärmemengen auch bei geringen Temperaturdifferenzen effizient abführen lassen. Zwischen den Mikrorauigkeiten verweilen Dampfreste, aus denen während des Siedeprozesses ständig neue Dampfblasen herauswachsen. Da die Mikroräume untereinander verbunden sind und eine hohe Kapillarität besitzen, kann das Kältemittel von allen Seiten permanent nachrücken und die Dampfblasenkeime mit der notwendigen Flüssigkeitsmenge versorgen.
Die optimale Mikrostruktur (auf den Innenwänden der Kühlplatte) konnte durch umfangreiche Untersuchungen und Tests der Firma Cool Tec Electronic GmbH in Verbindung mit der Strukturtechnik UG und der Technischen Universität Chemnitz gefunden werden.

Kältemittel:
Bei dem verwendeten Kältemittel handelt es sich um Solkatherm SES36 von der Firma Solvay, ein Niederdruckkältemittel mit folgenden vorteilhaften Eigenschaften. Es ist elektrisch hoch isolierend, gleichzeitig aber weder toxisch noch entflammbar. Der Siedepunkt bei 1 bar Atmosphärendruck liegt bei 35 °C.

Anwendungspotenzial:
Das industrielle Anwendungspotenzial der Siedekühlung liegt z.B. in der Entwärmung von Frequenzumrichtern in Schaltschranksystemen, die bis dato mit Luftdurchströmung des gesamten Schaltschrankes gewährleistet wird. Treten nur geringfügige Leckagen im Wasserkreislauf auf, so können Kurzschlüsse erhebliche Schäden in der Elektronik, unter Umständen den Ausfall des Frequenzumrichtersystems, hervorrufen.
Durch den Einsatz der Siedekühlung können hohe Verlustleistungsströme der Bauteile abgeführt werden, ohne Wasser oder Außenluft in den Schaltschrank führen zu müssen. Somit ist es möglich, Schaltschränke hermetisch abzuschließen, die Elektronik vor Verunreinigungen zu schützen und gleichzeitig eine stabile Innentemperatur zu gewährleisten. Auf diese Weise können Schaltschranksysteme mit hohem IP-Schutzgrad auf dem Markt angeboten werden.

Informationen zu den Cooling Days, die dieses Jahr vom 20.-22. Oktober im Vogel Convention Center in Würzburg stattfanden, finden Sie unter www.cooling-days.de.


Cool Tec Electronic GmbH, 01.11.2015

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November 01, 2015