CTX Thermal Solutions: Profilkühlkörper für Wärmepumpen

Weg von endlichen Ressourcen, hin zu erneuerbaren Energiequellen. Das ist ein Grundsatz, der auch die Nachfrage nach Wärmepumpen steigen lässt. 2025 überholte sie mit ihren Absatzzahlen den Gasbrennwertkessel und ist seither laut Bundesverband der deutschen Heizungsindustrie (BDH) die Nummer eins der Wärmeerzeuger in Deutschland. Ihr Prinzip: Mithilfe eines geschlossenen Kältemittelkreislaufs nimmt sie aus Luft, Erde oder Wasser der Umgebung Wärme auf, deren Temperatur von einem Kompressor auf das gewünschte Heizniveau erhöht wird. Das Besondere: Wärmepumpen benötigen nur wenig elektrische Energie, um viel Heizwärme bereitzustellen. Leistungselektronik sorgt im Wechselrichter und in der Drehzahlregelung des Kompressors dafür, dass der Wirkungsgrad hoch bleibt. Ein schneller Abtransport ihrer Verlustleistung ist daher maßgeblich für die Effizienz einer Wärmepumpe.

Profilkühlkörper: Typisch für die Leistungselektronik

Für das Thermomanagement der Leistungselektronik in Wärmepumpen fertigt CTX Aluminiumprofilkühlkörper im Extrusionsverfahren. Die Bauart gilt als Klassiker für die Kühlung von Leistungselektronik. Die Kühlkörper verfügen über ein Profil aus Rippen, die in Dichte und Höhe variieren können. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche des Kühlkörpers. Die durch Schalt- und Leitprozesse entstehende Wärme wird so mittels natürlicher Konvektion in großen Mengen schnell von den Transistoren weggeführt. Je nach Legierung verfügen die Aluminiumkühlkörper über eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 210 W/mK und können 55 bis 75 °C aufnehmen. Mit Klammern oder Lötpins direkt am Bauteil montiert, halten sie IGBTs und MOSFETs sicher unter deren kritischen Betriebstemperaturen.

Extrusionsverfahren: Vielfältige Formen in wirtschaftlicher Fertigung

Mit dem Extrusionsverfahren ist CTX in der Lage, unterschiedliche Kühlkörpergeometrien und -größen passend für den jeweiligen Kühlbedarf und den jeweiligen Bauraum herzustellen. Allein das Portfolio an Standardprofilen deckt ein Spektrum von 12 bis 350 mm Breite, 7 bis 135 mm Höhe und einem Gewicht von 0,13 bis 75 kg/m ab. Erfordert eine Applikation eine spezifische Anpassung, übernimmt CTX die Entwicklung eines individuellen Kühlkonzepts. Sowohl im Standard als auch in der spezifischen Umsetzung ermöglicht das Extrusionsverfahren hohe Stückzahlen in wirtschaftlicher Fertigung. Eine Werkzeugform gibt das Kühlkörperdesign vor. Durch sie wird erhitztes Metall mit hohem Druck gepresst. Die einzelnen Kühlkörper werden von dem entstehenden Strang nach dem Abkühlen heruntergeschnitten. Somit können mit einer Form beliebig viele Kühlkörper produziert werden.

Ausblick: Leistungselektronik könnte höheren Stellenwert erhalten

Mit der Weiterentwicklung der Wärmepumpen könnte die CTX-Kompetenz in Sachen Thermomanagement noch gefragter werden. So wird an Konzepten geforscht, die auf Kältemittel und Kompressoren verzichten. Sie nutzen den elektrokalorischen Effekt spezieller Materialien: Wird an diesen eine elektrische Spannung angelegt, erwärmen sie sich. Die Elektronik wird hier zum Teil des eigentlichen Wärmeprozesses. Dessen Wirkungsgrad wird damit maßgeblich von der Leistungselektronik bestimmt – und ihrer Kühlung.