- Alles außer Standard -
Customized Cooling Solutions von Quick-Cool®
. Anwendungsbeispiele . Kompetenzen . Produkte . wichtige Regeln
|
Unsere QUICK-COOL®-Entwicklungsingenieure sind gern bereit mit deren Kompetenzen in kurzer Zeit Entwicklungen entsprechend den Kundenvorstellungen zu verwirklichen. Dabei können Einbaulagen, komplizierte Geometrien und Einbauräume berücksichtigt werden und mittels Computersimulation zeitsparend Prototypen produziert werden. Sowohl Kühlprojekte können realisiert werden, als auch äußerst präzise Temperierungen mit jeweils angepassten Temperatur-Controllern und mit individuell zugeschnittener Software. Unsere Experten Nils Katenbrink & Werner Jonigkeit stehen Ihnen gerne persönlich zur Verfügung:
. Dipl.-Ing. (FH) Nils Katenbrink: +49 (0) 202-4043-49, katenbrink@quick-ohm.de |
|
. Herzlich willkommen im QUICK-COOL® Entwicklungs- und Beratungsteam Wir freuen uns, Sie in die Welt der Wärmemanagement Technologien einzuladen – das QUICK-COOL® Entwicklungs- und Beratungsteam. Als integrales Element der renommierten QUICK-OHM Küpper & Co. GmbH in Wuppertal stehen wir hinter der international geschützten Marke QUICK-COOL®, die den Wärmemanagemnt Bereich & Kühlsystem-Entwicklung betreut. Wir sind ein mittelständisches Unternehmen, dass sich auf die Entwicklung und Herstellung von kundenspezifischen Kühl- und Temperierlösungen spezialisiert hat. Wir haben mehrere Jahrzehnte Erfahrung im Design und Bau von Heat Pipe Kühlern, Peltiermodulen und Peltiersystemen. Unsere Stärken liegen im Systemverständnis und der ganzheitlichen Betrachtung des Problems. In der sich stetig weiterentwickelnden Welt des professionellen Wärmemanagements spielt die Technologie von QUICK-COOL® eine entscheidende Rolle bei der Bewältigung der Herausforderungen im Umgang mit Wärme in verschiedenen Industrieanwendungen. QUICK-COOL® steht für wegweisende Lösungen, die speziell entwickelt werden, um optimale Wärmeableitungs- und Kühlungseffizienz zu gewährleisten, sei es in der Elektronik, im Maschinenbau, in der Energieerzeugung oder allen anderen anspruchsvollen Industriezweigen. Die Kernidee hinter QUICK-COOL® ist es, performante Technologien und intelligente Lösungen zu kombinieren und zu nutzen, um Wärme schnell und effizient von heißen Quellen zu kühlenden Oberflächen zu transferieren, oder Temperaturen gezielt an Bauteilen zu erzeugen. Dies trägt dazu bei, thermische Belastungen zu reduzieren, die Lebensdauer von Komponenten zu verlängern und die Gesamtleistung von Systemen zu verbessern. Mit einem klaren Fokus auf Geschwindigkeit, Präzision und Nachhaltigkeit bietet QUICK-COOL® eine Reihe von Vorteilen, die es von herkömmlichen Wärmemanagement-Methoden abheben:
1. Schnelle Reaktionszeit QUICK-COOL® zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, Wärme schnell von heißen Bereichen wegzuleiten, was eine effektive Temperaturregelung ermöglicht. Dadurch werden Spitzenwerte und Temperaturunterschiede minimiert, was die Stabilität und Zuverlässigkeit von Geräten und Systemen erhöht. 2. Effiziente Wärmeableitung Die Technologie von QUICK-COOL® optimiert die Wärmeableitung durch innovative Materialien und intelligente Designs. Dadurch wird die Wärmeübertragung maximiert, was zu einer effizienten Kühlung und einer besseren Wärmeableitungsleistung führt. 3. Anpassungsfähigkeit QUICK-COOL® bietet vielseitige Anpassungsmöglichkeiten, um den spezifischen Anforderungen jeder Anwendung gerecht zu werden. Ob es sich um elektronische Schaltkreise, Hochleistungsanlagen oder Präzisionsmaschinen handelt, die Technologie kann maßgeschneidert integriert werden. 4. An vorhandene Geometrien angepasste QUICK-COOL®-Entwicklungen QUCK-COOL®-Kühllösungen, anforderungsbedingt jeweils mit Peltier-Elementen, Heatpipes, Hochleistungskühlkörpern, Lüftern usw., haben den Vorteil, dass sie an vom Kunden vorgegebene Geometrien angepasst realisiert werden können und keine Konstruktionsänderungen des Kunden erfordern. 5. Energieeffizienz Durch die schnelle und gezielte Wärmeableitung trägt QUICK-COOL® zur Senkung des Energieverbrauchs bei. Dies ist insbesondere in Umgebungen von Bedeutung, in denen Energieeffizienz eine zentrale Rolle spielt. 6. Langlebigkeit und Zuverlässigkeit Die effiziente Wärmeableitung durch QUICK-COOL® hilft, die Lebensdauer von Komponenten zu verlängern, indem sie vorzeitigem Verschleiß und Überhitzung entgegenwirkt. Dies führt zu einer verbesserten Gesamtleistung und einer geringeren Ausfallwahrscheinlichkeit. 7. Innovationsgetrieben QUICK-COOL® nutzt und evaluiert neue Trends und Strömungen im Wärmemanagement und integriert und kombiniert innovative Technologien. Es wird kontinuierlich weiterentwickelt, um den sich wandelnden Anforderungen und Herausforderungen der Industrie gerecht zu werden.
In einer Zeit, in der Wärme eine immer größere Rolle in der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Industrieprozessen und -anlagen spielt, bietet QUICK-COOL® eine Antwort auf die steigenden Ansprüche an Wärmemanagementlösungen. Mit seiner Fähigkeit, Wärme schnell, effizient und präzise zu regulieren, ebnet QUICK-COOL® den Weg für eine optimierte Industrieleistung, verbesserte Produktqualität und erhöhte Energieeffizienz. Das QUICK-COOL® Ingenieurteam besitzt nicht nur Kompetenzen, sondern auch langjährige Erfahrung in Beratung und Systementwicklung gemäß individuellen Kundenvorstellungen. Von der Retrofitting über die Hardware-Entwicklung bis hin zur Serienfertigung und Troubleshooting – wir erfüllen jeden Kundenwunsch. Tauchen Sie ein in die Welt von QUICK-COOL®, wo Technologie auf Leidenschaft trifft und Innovation selbstverständlich ist. Gemeinsam gestalten wir nicht nur die Gegenwart, sondern auch Ihre Zukunft der Konnektivität.
. Zurück . Anwendungsbeispiele
Wir bieten Beratung, Planung und Umsetzung von individuellen, professionellen Kühl-Systemlösungen an. Ein breit aufgestelltes Expertenteam berät Sie bei der Konzeptionierung und Hardware-Entwicklung, auch mit Computersimulation, und Implementierung Ihres individuellen Kühl-Systems. Dank der Erfahrung des QUICK-COOL-Teams profitieren unsere Kunden von folgenden Vorteilen:
- Zeiteinsparung bei Implementierung, Systemanpassung oder Systementwicklung In den folgenden Bereichen hat QUICK-COOL® in der Vergangenheit bereits Projekte für Kunden realisiert:
. Zurück . QUICK-COOL® -Kompetenzen
. Effizientes Thermomanagement in der Industrie: Heat Pipes und Peltier-Elemente als Schlüsseltechnologien Stetig steigende Anforderungen an Funktionalität, grafische Anzeigen, Konnektivität und Automatisierung rücken das Thermomanagement immer mehr ins Zentrum der Bemühungen, um die Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer von technologischen Anwendungen zu gewährleisten. Die Anforderungen an präzise Temperaturregelung und effiziente Wärmeableitung sind vielfältig und herausfordernd. In diesem Kontext haben sich Heat Pipes und Peltier-Elemente als wegweisende Technologien etabliert, die das professionelle Thermomanagement revolutionieren. . Heatpipes: Effiziente Wärmeableitung und Thermoelektrische Wärmeübertragung Heat Pipes, auch als Wärmerohre bekannt, sind passive Wärmeleiter, die auf dem Prinzip der Wärmeübertragung durch Verdampfung und Kondensation innerhalb eines Hochvakuums basieren. Der Phasenwechsel von der flüssigen Phase in die dampfförmige Phase erfordert ein Bruchteil an Energie als die reine Erwärmung von Medien (für Wasser ist es etwa der Faktor 500). Diese Wärmeenergie wird im Dampf gespeichert und bei der Kondensation wieder freigegeben. Da Dampf eine deutlich höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit erreichen kann als die, die Wärmeleitfähigkeit dominierenden Gitterschwingungen oder Wärmeleitung durch Elektronen (Wiedemann-Franzsches Gesetz) oder auch natürliche Konvektion, transportieren Heatpipes Wärme sehr viel effizienter von heißen Bereichen zu kühlen Bereichen als andere Festkörper oder Flüssige Wärmeleiter. Dieser Wärmeleitungsmechanismus ermöglicht nicht nur eine hohe Wärmeableitungsleistung, sondern auch eine bemerkenswerte Wärmeableitungseffizienz, also eine sehr geringe Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Wärmesenke. Heatpipes finden deshalb vielfältige Anwendungen in fast allen Industriezweigen, von der Raumfahrt bis zur Consumer-Elektronik. . Peltier-Elemente: Präzise Thermoelektrische Kühlung und Heizung Die Thermoelektrik, in Form von Peltier-Elementen oder auch Thermoelektrischen Modulen, bietet Lösungen für Probleme im Temperaturmanagement, die erst durch Verwendung neue elektrische Bauteile möglich werden. Diese Halbleiterbauelemente nutzen den Peltier-Effekt, um Temperaturen gezielt zu regulieren oder auch Bauteile näher an die Umgebungstemperatur oder auch unter Umgebungstemperatur zu bringen. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung transportieren Peltiermodule Wärmeenergie und erzeugen so eine Temperaturdifferenz, was zu präziser Kühlung oder Heizung führt. Umpolung der Versorgungs-Gleichspannung führt zum umgekehrten Wärmetransport von einer Seite des Peltier-elements zur gegenüberliegenden Seite. Die Technologie ermöglicht nicht nur präzise Temperaturregelung in industriellen Prozessen, sondern auch das präzische Steuern von zyklischen Temperaturänderungen für messtechnische oder verfahrenstechnische Anwendungen. . Mit Synergie zum Optimum: Wärmerohre und Peltier-Elemente Die Kombination von Heatpipes und Peltier-Elementen eröffnet neue Dimensionen des Thermomanagements. Diese Kombination ermöglicht die Nutzung der effizienten Wärmeableitung von Heatpipes in Verbindung mit der präzisen Temperaturregelung von Peltier-Modulen. Dieses integrierte Thermomanagement-Ansatz setzt neue Benchmarks sowohl für Wärmeableitungslösungen als auch präzise Temperatursteuerung, ideal auch für die steigenden Anforderungen in Industrie 4.0 als auch Kommunikationstechnologie (5G). . Professionelles Thermomanagement in der Industrie Professionelles Thermomanagement in der Industrie spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Betriebseffizienz und der Langlebigkeit von High-Tech-Anlagen und -Geräten. Eine der Schlüsseltechnologien, die in diesem Kontext verwendet werden, ist die Heatpipe, auch als Wärmerohr bekannt. Diese fortschrittliche Kühlungstechnologie ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung und -übertragung, was wiederum zur Optimierung und Lebensdauer der Gesamtleistung beiträgt. Zu Beginn eines Projekts müssen die Problemstellung und damit verbundene Randbedingungen abgesteckt und als Ausgangspunkt für die gesamte Entwicklung herangezogen werden. Stehen die zu erwartenden Lasten und Problemen fest, kann die passende Lösung gewählt werden:
. Zurück . Verwendete Produktfamilien . Die Komponenten in einem Kühl-System Kühlsysteme werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, um elektronische Geräte, Prozessoren, LED-Leuchten, und andere Wärmequellen effizient zu kühlen. Dabei kommt eine Vielzahl von Komponenten und Hilfsmitteln zum Einsatz, um die Wärme abzuführen und die Temperatur auf einem akzeptablen Niveau zu halten. Im Folgenden werden beispielhaft verschiedene Kühlsysteme und die Verwendung der genannten Komponenten und Hilfsmittel beschrieben: . Luftkühlung: Die Luftkühlung ist eines der einfachsten und am weitesten verbreiteten Kühlsysteme. Sie basiert auf der Konvektion von warmer Luft, die über einen Kühlkörper bewegt wird. Voraussetzung dabei ist, dass die Umgebungsluft ausreichend kühler ist als das zu kühlende Objekt. Die Hauptkomponenten und Hilfsmittel in einem Luftkühlsystem sind: . Kühlkörper: Ein Kühlkörper ist ein passiver Wärmetauscher, der aus Metall gefertigt ist und in direktem Kontakt mit der Hitzequelle steht. Seine Lamellenstruktur vergrößert die Oberfläche und ermöglicht eine bessere Wärmeableitung. . Lüfter: Ein Lüfter wird verwendet, um die Umgebungsluft über den Kühlkörper zu bewegen. Dadurch wird die Wärme schneller abgeführt als bei natürlicher Konvektion. . Wärmeleitpaste: Diese Paste wird zwischen der Hitzequelle und dem Kühlkörper aufgetragen, um Unebenheiten auszugleichen und damit die Wärmeübertragung zu verbessern. Der Wärmewiderstand der Übergänge wird dadurch deutlich verkleinert und die Effizienz des Systems verbessert.
. Heatpipe-Kühlsysteme: Heatpipes sind effiziente Wärmeleitkomponenten, die in vielen Kühlsystemen eingesetzt werden. Sie bestehen aus einem geschlossenen Rohr, das innerhalb eines Hochvakuums mit einer speziellen Flüssigkeit gefüllt ist, die verdampft und kondensiert. Dieser Phasenwechselprozess ermöglicht eine schnelle Wärmeübertragung. Die Hauptkomponenten eines Heatpipe-Kühlsystems sind: . Heatpipes: Diese Röhren leiten die Wärme von der Hitzequelle zu einem Kühlkörper. . Kühlkörper: Ein Kühlkörper kann bei Heatpipe-Systemen ähnlich wie bei Luftkühlungssystemen eingesetzt werden, um die Wärme abzuführen. . Heatpipe-Interface: Dieses ist die Verbindung zwischen der Hitzequelle und der Heatpipe und sorgt für eine effiziente Wärmeübertragung.
. Peltier-Kühlung/Temperierung: Die Peltier-Kühlung nutzt den Peltier-Effekt, bei dem ein elektrischer Strom durch ein Peltier-Element fließt, um Wärme von der einen Seite des Elements zur gegenüberliegenden Seite zu transportieren. Bei Umkehrung den Gleichstroms kehrt sich auch die Richtung des Wärmetransports um. Die Hauptkomponenten und Hilfsmittel in einem Peltier-Kühlsystem oder -Temperier-System sind: . Peltier-Element: Dieses Halbleiterbauelement wird durch den Peltier-Effekt erhitzt oder gekühlt, abhängig von der Richtung des elektrischen Stroms. Es wird in direktem Kontakt mit der Hitzequelle oder dem Kühlkörper platziert. . Kühlkörper: Wie bei anderen Kühlsystemen oder Temperier-Systemen dient der Kühlkörper dazu, bei Bedarf Wärme vom Peltier-Element an die Umgebungsluft oder an Kühlflüssigkeit zu übergeben. . Peltier-Controller: Ein Peltier-Controller regelt den Strom, der durch das Peltier-Element fließt, um die Kühlleistung bzw. die Temperierung den Erfordernissen anzupassen. . Wärmeleitpaste: Sie wird zwischen dem Peltier-Element und dem Kühlkörper verwendet, um Unebenheiten auszugleichen und damit die Wärmeübertragung zu verbessern. . Wärmeleitpads: Wärmeleitpads sind weiche, dünne Materialien, die zwischen elektronischen Komponenten und Kühlkörpern platziert werden, um die Wärmeübertragung zu unterstützen bei gleichzeitiger elektrischer Isolierung. (Wärmewiederstand gering, Elektrischer Widerstand hoch) . PCM-Bedruckung: Phase Change Materials (PCM) sind auf den Kühlkörper oder das Peltier-Element gedruckte Wärmeleitmedien, um mittels eines Phasenwechselprozess von Fest nach flüssig Unebenheiten zwischen den beiden Seiten eines Wärmeübergangs auszugleichen und damit den Wärmewiderstand dieses Übergangs zu verringern, also den Wärmefluss zu verbessern. . Kühl-Lamellen: Diese Komponenten vergrößern die Oberfläche des Systems und unterstützen die Wärmeabfuhr. . Thermische Sensoren: Thermische Sensoren überwachen die Temperatur der Elektronikkomponenten. Sie ermöglichen die Einstellung von Lüftergeschwindigkeiten und die Steuerung der Kühlung entsprechend den Temperaturen.
. Zurück . An vorhandene Geometrien angepasste QUICK-COOL®-Entwicklungen QUCK-COOL®-Kühllösungen bieten eine innovative und hochgradig anpassbare Methode zur effizienten Kühlung von elektronischen Komponenten, Geräten, Systemen, Prozessen und Medien, wobei sie sich insbesondere durch den Einsatz von Peltier-Elementen, Heatpipes, Hochleistungskühlkörpern, Lüftern und weiteren fortschrittlichen Technologien auszeichnen. Diese fortschrittlichen Kühlsysteme sind darauf ausgelegt, den spezifischen Anforderungen der Kunden gerecht zu werden, ohne dass dabei umfangreiche Konstruktionsänderungen seitens des Kunden erforderlich sind. Ein Schlüsselelement dieser Kühllösungen sind die Peltier-Elemente. Diese Halbleiterelemente nutzen den Peltier-Effekt, um Wärme aktiv von einem Bereich zum anderen zu transportieren. Diese Technologie ermöglicht eine präzise Temperaturregelung und effiziente Kühlung von elektronischen Bauteilen usw., wodurch die Lebensdauer und die Leistungsfähigkeit der Komponenten optimiert werden. Zusätzlich können Heatpipes in das Kühlsystem integriert werden. Diese leistungsfähigen Wärmeleitrohre ermöglichen einen schnellen und effizienten Wärmetransport über längere Strecken hinweg. Die Kombination von Peltier-Elementen und Heatpipes gewährleistet eine effektive Ableitung von Wärme aus kritischen Bereichen und trägt so zur Vermeidung von Überhitzung bei. Die Hochleistungskühlkörper, die in diesen Lösungen verwendet werden können, bieten eine erweiterte Oberfläche für eine optimierte Wärmeabgabe. Durch eine gezielte Anordnung und Auslegung dieser Kühlkörper kann die Kühlleistung weiter optimiert werden, um den spezifischen Anforderungen der Anwendung gerecht zu werden. Dies ermöglicht es, die Kühlung an die vom Kunden vorgegebenen Geometrien anzupassen. Lüfter sind ein weiterer entscheidender Bestandteil dieser Kühllösungen. Durch den Einsatz von leistungsfähigen Lüftern wird die Luftzirkulation verbessert, was zu einer effektiven Kühlung beiträgt. Die Lüfter können entsprechend den spezifischen Anforderungen des Kunden dimensioniert und positioniert werden, um eine optimale Kühlung zu gewährleisten. Ein entscheidender Vorteil dieser QUCK-COOL®-Kühllösungen besteht darin, dass sie sich nahtlos in die vorhandenen Geometrien und Konfigurationen der Kunden integrieren lassen. Dies bedeutet, dass keine umfangreichen Änderungen am Design oder der Konstruktion der Kundenprodukte erforderlich sind. Die Anpassungsfähigkeit dieser Kühllösungen ermöglicht es, maßgeschneiderte Kühlkonzepte zu entwickeln, die den individuellen Anforderungen jeder Anwendung gerecht werden. Insgesamt bieten die QUCK-COOL®-Kühllösungen eine effiziente, anpassbare und zuverlässige Methode zur Temperaturregelung von elektronischen Komponenten, Geräten, Systemen, Prozessen und Medien. Durch die Integration von Peltier-Elementen, Heatpipes, Hochleistungskühlkörpern und Lüftern wird eine ganzheitliche Kühlstrategie verfolgt, die die Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer elektronischer Systeme verbessert. . QUICK-COOL® Kühlsystem Technologie - Anwendungsbereich Industrie Professionelles Thermomanagement in der Industrie spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Betriebseffizienz und der Langlebigkeit von High-Tech-Anlagen und -Geräten. Eine der Schlüsseltechnologien, die in diesem Kontext verwendet werden, ist die Heatpipe, auch als Wärmerohr bekannt. Diese fortschrittliche Kühlungstechnologie ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung und -übertragung, was wiederum zur Optimierung und Lebensdauer der Gesamtleistung beiträgt.
. QUICK-COOL®: Professionelles Thermomanagement in der Industrie Professionelles Thermomanagement in der Industrie spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Betriebseffizienz und der Langlebigkeit von High-Tech-Anlagen und -Geräten. Eine der Schlüsseltechnologien, die in diesem Kontext verwendet werden, ist die Heatpipe, auch als Wärmerohr bekannt. Diese fortschrittliche Kühlungstechnologie ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung und -übertragung, was wiederum zur Optimierung und Lebensdauer der Gesamtleistung beiträgt. Das Wärmerohr basiert auf dem Prinzip der passiven Wärmeableitung und nutzt die Eigenschaften von Flüssigkeitsverdampfung und -kondensation. Dieser Wärmeleitungsmechanismus ermöglicht es, Wärme effizient von einer heißen Stelle zur kühlenden Oberfläche zu übertragen. Das Herzstück des Wärmerohrs besteht aus einer Verdampfersektion, in der die Wärme absorbiert und die Flüssigkeit verdampft wird, und einer Kondensatorsektion, in der der Dampf kondensiert und die Wärme abgegeben wird. Die Vorteile von Wärmerohren liegen in ihrer hohen Wärmeableitungsleistung und -effizienz. Sie finden breite Anwendungen in Industriezweigen wie Elektronik, Raumfahrt, Automobil- und Energieerzeugung, wo Wärmeableitung mit hohen Wärmestromdichten erforderlich ist. Das Wärmerohr-Design und die Wärmerohr-Technologie werden kontinuierlich verbessert, um den Anforderungen der modernen Industrie gerecht zu werden. Die Wärmerohr-Kühlung stellt eine besonders leistungsfähige Methode dar. Durch ihre passive Natur benötigen Wärmerohre keine beweglichen Teile oder externe Energiequelle, was ihre Zuverlässigkeit erhöht. Die Wärmeableitungsmaterialien und die Herstellung von Wärmerohren werden sorgfältig ausgewählt, um eine optimale Leistung sicherzustellen. Flexibles Wärmerohr-Design erlaubt eine Anpassung an unterschiedliche Anwendungsanforderungen, während fortschrittliche Herstellungstechniken die Effizienz und Qualität der Wärmeableitungssysteme steigern. Innovationen in der Wärmerohr-Kühlung konzentrieren sich auf die Erhöhung der Wärmeableitungseffizienz, die Entwicklung neuer Materialien und die Erweiterung der Anwendungsbereiche. Neben Wärmerohren haben sich auch Peltier-Module und die thermoelektrische Kühlung als effektive Technologien im industriellen Thermomanagement etabliert. Diese Elemente nutzen den Peltier-Effekt um Wärme von einer Seite des Elements zur anderen zu transportieren, wenn eine elektrische Spannung angelegt wird. Dies ermöglicht die Wärmeentzug und daraus resultierend eine Abkühlung auf der einen Seite und natürlich eine Wärmeabgabe und Erwärmung auf der anderen Seite des Elements. Thermoelektrische Kühlung bietet ebenfalls vielseitige Anwendungsbereiche in der Industrie. Die Integration von Peltier-Elementen erfordert eine präzise Auslegung und ein sehr durchdachtes Design der Wärmetauscher. Durch eine ganzheitliche Betrachtung können industrielle Temperaturregelungssysteme von den Vorteilen der Peltier-Kühlung profitieren und einschließlich ihrer präzisen Steuerung auch in anspruchsvollen Umgebungen zuverlässig arbeiten und Leistungsbereiche von Geräten erweitern. Insgesamt spielt das professionelle Thermomanagement eine zentrale Rolle in der Industrie, um die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Anlagen, Maschinen und elektronischen Systemen sicherzustellen. Die Anwendung von Wärmerohren, Peltier-Elementen und anderen Technologien ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung, Temperaturregelung und Leistungsoptimierung in einer Vielzahl von industriellen Anwendungsbereichen.
. Zurück
. QUICK-COOL®: Innovatives Wärmemanagement für Höchstleistung und Effizienz Eine allgemeingültige Definition des Begriffs Thermomanagement existiert nicht. Würde dieser Terminus allerdings auf die technische Thermodynamik projiziert, wird darunter ganz all- gemein das Steuern vorhandener Wärmeströme verstanden. Thermomanagement beschäftigt sich in erster Linie mit der gezielten Ableitung von Wärme, um durch konstruktive Maßnahmen die Lebensdauer und Performance von Komponenten zu erhöhen oder deren einwandfreie Funktion sicherzustellen. Je nach Anwendung findet die Kühlung von Bauteilen entweder aktiv mit Hilfe von Geräten wie Kältemaschinen (z. B. TE-Kühler, Kompressionskältemaschinen, etc.) statt, während die passive Variante über Kühlkörper mit Lüftern, Kühlrippen und Konvektion Wärme abtransportiert. Allen gemein ist, dass Kühlsysteme bei einer breitgefächerten Palette an Anwendungsfällen zum Einsatz kommen und aus vielen Bereichen nicht wegzudenken sind. Das Prinzip der Wärmeübertragung beruht darauf, dass über mindestens eine thermodynamische Systemgrenze Energie transportiert wird. Konkret betrachtet, wird Wärme dort auf- genommen, wo sie entsteht, über mehrere mögliche Wege - je nach Anwendungsfall - weitertransportiert und abgegeben. Die Effizienz eines Thermomanagementsystems wird durch verschiedene Parameter, Konstanten und Variablen beeinflusst: .Wärmeübergangskoeffizienten .Wärmeleitwert .Temperaturdifferenz .Wärmekapazität .Volumenstrom .Thermische Widerstand . Aktive & Passive Kühl-Systeme In jedem denkbaren Objekt, sei es ein elektrisches Gerät oder ein Lebewesen oder eine sonst wie geartete Ansammlung von Materie, stellt sich in irgendeiner Form eine gewisse Temperatur ein. Diese Temperatur ist das Ergebnis aus der Energiebilanz zwischen eben diesem Objekt und allen anderen Objekten, die zwangsläufig miteinander in Wechselwirkung treten. Von einer Kühlung wird gesprochen, wenn dieser ursprüngliche Zustand derart geändert wird, dass die Temperatur verringert wird. Eine Kühlung, die den natürlichen thermischen Widerstand zwischen einem Objekt und einem Kühlmedium verringert, um aus diesem Objekt thermische Energie in das kühlere Medium fließen zu lassen, wird passive Kühlung genannt. Die passive Kühlung erzielt Temperaturen die sich der Temperatur des Kühlmedium annähern, diese jedoch nie erreichen oder gar unterschreiten. Eine Kühlung, die in der Lage ist, thermische Energie aus einem Bereich abzuführen und an ein Medium abzugeben, dessen Temperatur größer ist als die Temperatur dieses Areals, wird aktive Kühlung genannt. Die aktive Kühlung erschafft Bereiche mit Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur. Somit bleibt ein Kühlkörper mit Lüfter ein Passiver Kühlkörper.
.Beispiel: Der Stromfluss innerhalb elektrischer Bauteile erzeugt unausweichlich einen Spannungsabfall. Die hieraus resultierende Leistung Pv = U x I, ohmsche Verluste genannt, führt dazu, dass sich diese Stellen aufheizen. Ohne ein Abfließen von Wärme, würde mit fortschreitender Zeit die Energie in dem Bauteil stetig zunehmen und damit die Temperatur unaufhaltsam ansteigen. Tatsächlich erreicht die Temperatur einen Grenzwert. Dieser Temperaturwert wird dadurch bestimmt, dass die Energie, die sich in Form von Wärme anhäuft, natürlicher Weise bestrebt ist, in Areale abzufließen, deren Temperaturniveaus auf einem niedrigeren Wert liegen. Eine Elektronik tritt zwangsweise, mit unterschiedlicher Güte in Kontakt mit der Umgebungsluft. Diese Güte wird über den Thermischen Widerstand Rth beschrieben. Mithilfe der ohmschen Verluste Pv, dem, thermischen Widerstand Rth und der Temperatur der Umgebung TU kann (vereinfacht) die Temperatur TE berechnet werden, die die betrachtete Elektronik nach einiger (theoretisch nach unendlich langer) Zeit erreicht. TE = Rth x Pv + TU Der thermische Widerstand kann Werte zwischen Null (perfekte Güte) und Unendlich (perfekte Isolation) annehmen. Somit liegt die resultierende Temperatur TE zwischen Umgebungstemperatur TU: TE = 0 x Pv + Tu = Tu Und Unendlich: TE = ∞ x Pv + Tu = ∞ Da elektrische Bauteile aus verschiedenen Gründen auf möglichst kleinem Raum komprimiert werden, ist ein thermischer Austausch mit der Umgebung von geringer Güte. Der thermische Widerstand zwischen dem Bauteil und der Umgebung ist groß. Es stellt sich eine „hohe“ Temperatur ein. Möchte man dieses Aufheizen vermindern, so muss der thermische Widerstand verringert werden. Pragmatisch betrachtet, verringert sich der thermische Widerstand dann, wenn die Kontaktfläche zum energieaufnehmenden Medium (In unserem Beispiel: Die Umgebungsluft) vergrößert wird. .Passive Kühlung In der Praxis wird hier ein Gebilde aus thermisch leitfähigem Material eingesetzt, welches eine große Oberfläche besitzt, mit der es thermisch mit der umgebenden Luft in Wechselwirkung tritt. Über dieses Objekt, den Kühlkörper, verringert sich der thermische Widerstand Rth. Die Temperatur sinkt. Eine weitere Möglichkeit, den thermischen Widerstand zu verringern, ist der Einsatz von Lüftern. Indem die Umgebungsluft gezielt auf das zu kühlende Bauteil und gegebenenfalls den Kühlkörper geleitet wird, wird der thermische Austausch forciert. Auch hier verringert sich der thermische Widerstand. Alle Anstrengung den Kühlkörper zu optimieren und den Luftstrom zu maximieren führt zur Verkleinerung des thermischen Widerstandes, kann ihn jedoch niemals auf null setzen. Damit wird sich die Bauteiltemperatur der Temperatur der Umgebung annähern, diese jedoch unmöglich erreichen oder gar unterschreiten. "Diese Art der Kühlung nennt man passive Kühlung." Passive Kühlung intensiviert den thermischen Austausch zwischen einem Objekt und einem Kühlmedium. Mithilfe der passiven Kühlung ist es möglich, ein Objekt nahe an die Temperatur des Kühlmediums herunterzukühlen.
.Aktive Kühlung Ist es gewünscht, Temperaturen zu erreichen, die niedriger sind als die direkte Umgebung, so ist es nötig, Energie aufzuwenden und diese derart umzuformen, dass ein Areal mit Energieverarmung entsteht. Die konventionelle Kompressor-Kühlung beispielsweise nutzt die Eigenschaft von Gasen, deren Temperatur bei Komprimierung steigt und bei Dekomprimierung sinkt. Mittels einer Pumpe wird ein Gas zusammengepresst, so dass sich dessen Temperatur erhöht. Dieses erwärmte Gas wird über einen Wärmetauscher an die Umgebungsluft geführt und gibt somit Wärmeenergie ab. Über ein Druckventil strömt das Gas zurück zur Pumpeneingangsseite. Durch den thermischen Austausch hat es nunmehr Energie verloren, so dass die Temperatur abgesunken ist. Physikalisch betrachtet wird elektrische Energie in Mechanische Energie umgewandelt. Die Mechanische Energie komprimiert und dekomprimiert ein Gas. Dieses Gas wiederum zirkuliert derart zwischen einem zu kühlenden Objekt und der Umgebungsluft, dass das Objekt unterhalb der Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Hierbei wird aus einem Areal niedriger Temperatur Energie abgeführt und an ein Areal höherer Temperatur abgegeben. Ein ähnlicher Effekt wird im Peltierelement erzielt. Hier wird ein elektrischer Strom über unterschiedliche Materialpaarungen geleitet. Da ein Elektron in unterschiedlichen Materialien unterschiedliches Energieniveaus besitzt, kommt es dazu, dass an solchen Übergangsstellen Energie aufgenommen wird oder freigesetzt wird. Dieses Phänomen wird Peltiereffekt genannt. Im Peltierelement werden nun abwechselnd viele Materialübergänge von einem Strom durchströmt. Die Übergänge, die eine Energieaufnahme verursachen werden auf einer Seite des Peltierelementes zusammengelegt. Die Temperatur auf dieser Seite fällt. Die Übergänge die eine Energieabgabe bedingen, sitzen folglich auf der zweiten Seite. Diese Seite wird warm. Wird die Stromrichtung geändert, tauschen sich die Effekte auf den Übergängen. Ein Peltierelement ist somit in der Lage, Temperaturen zu erzeugen, die niedriger sind als die Temperatur der Umgebung. "Eine Kühlung die physikalische Phänomene nutz um Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur zu erzeugen wird aktive Kühlung genannt." Da Peltierelemente weder bewegliche noch flüchtige Bauteile besitzen, ist deren Einsatz über ihre gesamte Lebenszeit wartungsfrei. .Kurz zusammengefasst: Eine Kühlung, die den natürlichen thermischen Widerstand zwischen einem Objekt und einem Kühlmedium verringert, um aus diesem Objekt thermische Energie in das kühlere Medium fließen zu lassen, wird passive Kühlung genannt. Die passive Kühlung erzielt Temperaturen die sich der Temperatur des Kühlmedium annähern, diese jedoch nie erreichen oder gar unterschreiten. Eine Kühlung, die in der Lage ist, thermische Energie aus einem Bereich abzuführen und an ein Medium abzugeben, dessen Temperatur größer ist als die Temperatur dieses Areals, wird aktive Kühlung genannt. Die aktive Kühlung erschafft Bereiche mit Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur.
. Zurück |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
. Wissenswertes zum Thema Peltierelemente
1. Peltierelemente sind üblicher Weise rechteckige Platten mit Kantenlängen zwischen 10 mm und 50 mm. Die Dicke liegt im Bereich zwischen 3 mm bis 5 mm. An einer der schmalen Seiten ragen zwei Leitungen für die elektrische Versorgung heraus. 2. Peltierelemente aus dem Hause Quick-Ohm werden oben kalt, wenn das Element so positioniert wird, dass sich der rote Leiter rechts befindet und hier positiv bestromt wird also: Rot-Rechts-Oben-Kalt!
3. Der Peltiereffekt zeigt sich als Temperaturspreizung, verursacht durch den elektrischen Energiefluss über eine Grenzschicht zweier verschiedener Leiter. 4. Das Peltierelement vereint die Anordnung einer Vielzahl Grenzschichten aus zwei unterschiedlichen Leitermaterialien, die in ihrer Summe, angetrieben von elektrischer Energie, Wärme von einer Seite („Kaltseite“) zur anderen Seite („Warmseite“) des Elementes transportieren. 5. Der Transport von Wärme verursacht in der Zone des Abtransportes einen Temperaturabfall und in der Anreicherungszone einen Temperaturanstieg. 6. Das Peltierelement erzeugt durch Zuführen von elektrischer Energie eine Temperaturdifferenz zwischen seinen beiden Kontaktflächen. 7. Ohne weitere thermische Anbindung an einen Kühlkörper verbleibt die zugeführte elektrische Energie in einem Peltierelement und führt zu einer unkontrollierten Temperaturerhöhung. 8. Einem Peltierelement muss die Möglichkeit gegeben werden, die zugeführte Energie abzugeben. 9. Wird ein Peltierelement an eine Stromquelle angeschlossen, ohne eine thermische Anbindung herzustellen, so wird es innerhalb kürzester Zeit überhitzen. 10. Wird ein Peltierelement unzureichend an eine Wärmesenke (Kühlkörper) angebunden, so kann der gewünschte Temperier-Effekt nicht kontrolliert werden. 11. Der häufigste Mangel beim Aufbau von Peltieranwendungen ist die unzureichende Dimensionierung der Wärmesenke. 12. Die Temperaturdifferenz am Peltierelement ist abhängig von der Zugeführten Leistung, der transportierten Leistung und der Höhe des Temperaturniveaus, auf welchem der Vorgang vonstattengeht. 13. Der Zusammenhang zwischen zugeführtem Strom und transportierter Wärme (Kühlleistung Q des Peltierelementes) folgt in etwa einer Polynomfunktion zweiten Grades. Bis zu einem Maximalwert wächst der Wärmetransport mit zunehmendem Strom. Über diesen Wert hinaus sinkt die Transportleistung. Das Modul wird hier übersteuert.
14. Mit zunehmendem Strom steigt die Kühlleistung des Peltierelementes an. Ab einer Kühlleistung von etwa 50% Qmax muss die zugeführte elektrische Leistung deutlich überproportional gesteigert werden. Hierdurch kann es von Vorteil sein, ein voll angesteuertes Element durch ein weniger stark angesteuertes leistungsstärkeres Element zu ersetzen. Durch diese Maßnahme sinkt der Energieaufwand und der Anspruch an den nachgeschalteten Kühlkörper. 15. Übersteigt der zugeführte Strom in etwa den zweifachen Wert Imax (Datenblatt), so wird keine Wärme mehr transportiert. Ab diesem Zeitpunkt wird beiden Seiten des Peltierelementes Energie zugeführt. Das Element fungiert als reine Heizung. 16. Der Zusammenhang zwischen zugeführtem Strom und Temperaturdifferenz folgt in etwa einer Polynomfunktion zweiten Grades. Bis zu einem Maximalwert wächst die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten des Peltierelementes mit ansteigendem Strom. Über diesen Wert Imax hinaus sinkt die erreichbare Temperaturdifferenz. Das Modul wird hier übersteuert.
. Zurück . Wissenswertes zum Thema Heatpipes
1. Die Heat Pipe ist ein geschlossenes System, in dem an einer beliebigen Stelle bei Wärmezufuhr Flüssigkeit verdampft (Wärmequelle) und am kühleren Ende kondensiert. Der Flüssigkeitsdampf bildet das eigentliche Transportmedium. 2. Die Temperaturverteilung innerhalb des Systems ist vergleichsweise gering. Der Temperaturgradient wird näherungsweise durch den thermischen Widerstand der Heat Pipe bestimmt. 3. Mit Heat Pipes lässt sich Wärme schnell und effizient vom warmen zum kälteren Ort transportieren. Verglichen mit reinem Kupfer ermöglichen Wärmerohre eine 100- bis 10.000-fache Wärmeübertragungsleistung. 4. Mit Hilfe von Heat Pipes lassen sich homogen temperierte Arbeitsräume und -flächen realisieren. 5. Die Wärmeübergänge zwischen Wärmequelle, Heat Pipe und Kühlsystem sind für die volle Leistung entscheidend. 6. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Anschluss- und Übergangsstellen zu optimieren, oder Heat Pipe-Systeme mit bereits integrierten Anschlussflächen zu nutzen. 7. Der Wärmetransportvorgang kann nur gewährleistet sein, wenn die Heat Pipe im Rahmen ihres Leistungsund Temperaturbereichs betrieben wird. 8. Auch bei Kapillar-Heat Pipes hat die Einbaulage Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Bauteils. Sie ist jedoch geringer als bei anderen Typen. 9. Bei nicht-kapillaren Varianten reduziert sich bei Annäherung an die Horizontallage der Wirkungsgrad. 10. Durch zu kleine Biegeradien kann das Innenleben von Heat Pipes beschädigt werden, zu große Winkel können die Funktion bis zur Wirkungslosigkeit beeinträchtigen.
. Auch interessant:
. Zurück |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
. customized-thermal-solutions.de ist eine Unterseite der QUICK-COOL Division in der Firma Quick-Ohm Küpper & Co. GmbH . Aus rechtlichen Gründen beliefern wir ausschließlich Firmen und angemeldete Gewerbetreibende . |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Copyright © 2024 Quick-Ohm
- Alle Rechte vorbehalten.