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Innovative Feldunterkünfte bieten netzferne Kühllösung für abgelegene Wüsten-Basisstationen

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solarbetriebene 'Hybridkühlung' hält den Schutzraum bei Umgebungstemperaturen von 55 °C kühl!

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Ein mit fehlertoleranter Kühlung ausgestatteter Schutzraum für Feldgeräte gewährleistet die Zuverlässigkeit einer drahtlosen Kommunikationsverbindung, die die Instrumente einer neuen Gaspipeline, die eine Wüste im Nahen Osten durchquert, mit dem entfernten Kontrollraum verbindet. Der aus robusten glasfaserverstärkten Polyestermaterialien (GFK) gefertigte Schutzraum beherbergt eine TETRA-Basisstation, die von Solarzellenzellen gespeist wird, um auch an einem netzunabhängigen Standort etwa 50 km von der nächsten Stadt entfernt zuverlässig zu funktionieren.

Der Shelter von Intertec Instrumentation verfügt über ein "Hybrid-Kühlsystem", um die elektronische Ausrüstung des 56 m2 großen Shelters und das Batterie-Speicherfach - ein Bereich der Zone 1 - zu schützen. Das System besteht aus einem passiven Kühler auf Wasserbasis, der von doppelt-redundanten, elektrisch betriebenen Wasserkühlern unterstützt wird. Dieser Ansatz kombiniert die inhärente Zuverlässigkeit der passiven Kühlung mit aktiver Wasserkühlung, um die Kühleffizienz an heißen Tagen zu erhöhen. Das System kann eine Kühllast von rund 1,9 kW bewältigen und stellt sicher, dass selbst während des Sommers im Nahen Osten - in dem die Umgebungstemperaturen bis zu 55 °C steigen können - die Temperaturen im Inneren der Hülle immer unter einem Worst-Case-Spitzenwert von rund 35 °C bleiben. Zu anderen Jahreszeiten werden die Temperaturen im Inneren des Schutzraumes weit unter diesen Werten gehalten.

Der abgelegene Standort bedeutet, dass die Basisstation weit vom Stromnetz entfernt ist und mit Solarenergie betrieben werden muss. Das passive Kühlsystem, das auf einem Wassertank mit internen und externen Wärmetauschern basiert, nutzt den täglichen Temperaturwechsel des Wüstenklimas, um die Kühle der Nacht zu speichern und tagsüber die Innentemperaturen zu mäßigen. Das Wasser zirkuliert durch natürliche Konvektion um das System, ohne elektrische Energie oder bewegliche Teile. Dieses System allein bewältigt den Kühlungsbedarf des Schutzraumes während der Wintermonate - in der Regel hält es die Temperaturen bei etwa 18 - 20 °C. Die beiden angetriebenen Wasserkühler erhöhen die Effizienz des Kühlsystems während der heißesten Monate - sie arbeiten in einer abwechselnden Sequenz zur Fehlertoleranz und halten die Temperaturen normalerweise im Bereich von 20 - 30 °C. Selbst wenn beide Wasserkühler ausfallen sollten, verfügt das passive System von Intertec über genügend Kühlwasserkapazität, um die niedrigen Temperaturen im Schutzraum über viele Tage hinweg aufrechtzuerhalten, so dass das Wartungspersonal genügend Zeit hat, auf den entfernten Standort zuzugreifen und Reparaturen durchzuführen.

Bei den Wasserkühlern handelt es sich um eine neue Variante der neuartigen Hybricool-Reihe von Intertec, die direkt von einer Gleichstromversorgung gespeist wird - was sie zu einer effizienten Lösung für solarbetriebene Anlagen macht. Diese Kühleinheiten wurden speziell als Ergänzung zu passiven Kühlern entwickelt, die in Prozessanlagen betrieben werden. Sie verfügen über ein Wärmetauscherelement, das innerhalb des Wasserspeichers eines passiven Kühlsystems installiert werden kann, um die Temperatur zu senken. Dieses Innenelement ist vom Rest des extern montierten Kühlsystems isoliert, wodurch es sowohl eine effiziente als auch wirtschaftliche Lösung für explosionsgeschützte Anwendungen wie das Batteriefach dieses Schutzraumes darstellt.

Hybricool-Wasserkühler arbeiten nach dem Prinzip der Kälteerzeugung. Sie haben ein geschlossenes Kreislaufsystem mit vier Hauptkomponenten: Kompressor, Kondensator, Expansionsventil und Spule. Die Rohrschlange ist ein Wärmetauscherelement, das innerhalb des Wasserspeichers eines passiven Kühlsystems installiert werden kann, um die Temperatur zu senken. Die Innen- und Außenabteile sind vollständig voneinander isoliert, um das Eindringen von Witterungselementen in den Schutzraum zu verhindern.

Die Kühleffizienz wird durch die Konstruktion der Ummantelung unterstützt, bei der Verbundwandplatten mit GFK-Platten verwendet werden, zwischen denen eine eingebettete 85 mm dicke Schicht aus Polyurethanschaum-Isolierung "eingebettet" ist. In Verbindung mit einem Sonnenschutz bietet dies im Vergleich zu herkömmlichen Schutzräumen auf Metallbasis sehr stabile innere Umweltbedingungen. Das Herstellungsverfahren von Intertec ermöglicht die Herstellung von GFK-Verbundplatten mit vielen verschiedenen Materialschichten. Bei dieser Anwendung bieten die äusseren GFK-Schichten eine aussergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit - da GFK weder rostet noch in irgendeiner sinnvollen Weise degradiert. Eine weitere Gel-Coat-Schicht auf der Außenfläche bietet Schutz vor den sehr hohen Werten des Klimas an ultraviolettem Licht und vor Abrieb durch Staub oder Sand. Die außen angebrachten Wasserkühler verfügen zusätzlich über einen zentrifugalen Sedimentabscheider, der Staub und Sand abscheidet, sowie über Klappen, die sich schließen, wenn der Kühler nicht in Betrieb ist.

Ein passives Kühlsystem kann in der Regel die maximale Innentemperatur von Schränken oder begehbaren Schutzräumen auf etwa 10 Grad Celsius über den minimalen Nachttemperaturen begrenzen - ideal für Anwendungen in ariden und Wüstenklimata. Durch den Einsatz der Hybricool-Wasserkühlertechnologie von Intertec wird die Abhängigkeit von niedrigen Nachttemperaturen verringert, wodurch sich Anwendungen in einem viel breiteren Spektrum von Klimazonen und geografischen Standorten eröffnen.

"Hybride Kühlung für Feldgehäuse und -schränke ist eine wichtige Voraussetzung für Betreiber von verfahrenstechnischen Anlagen, die elektronische Geräte an entlegenen, netzfernen Standorten und unter ungünstigen Umgebungsbedingungen installieren müssen", sagt Simon Marlier, Projektmanager für HVAC bei Intertec. "Das sehr hohe Maß an Zuverlässigkeit, das durch die Hybridkühlung erreicht werden kann, und ihre Eignung für Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen kann viele gängige entfernte und unbemannte Anwendungen erheblich vereinfachen. Zu den möglichen Anwendungen gehören Bohrlochkopf-Steuersysteme, SCADA-Stationen in Pipelines, Batterieschutzräume - insbesondere für Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Typen - und netzferne mobile Basisstationen