Ther­mi­sche Küh­lung im Leuchten-Gehäuse

Es herr­schen sehr hohe Hygie­ne-Anfor­de­run­gen in Ope­ra­ti­ons­sä­len. Nicht nur für Per­so­nal oder Lüf­tung- und Kli­ma. Auch für die dort ein­ge­setz­ten Gerä­te. So müs­sen OP-Leuch­ten stren­ge Vor­ga­ben erfül­len. Unter die­sen beson­de­ren Bedin­gun­gen ent­wi­ckel­te Merk­le & Part­ner auf Basis einer strö­mungs­ori­en­tier­ten Simu­la­ti­ons­be­rech­nung gemein­sam mit einem Leuch­ten-Her­stel­ler ein inter­nes Kühl­kon­zept für eine OP-LED-Leuchte.
Grund­le­gend wäre es ein Ein­fa­ches, einem Pro­dukt wie einer Leuch­te mehr Ober­flä­che zu geben, um den Wär­me­aus­tausch mit der Umge­bung zu erhö­hen. Jedoch sind bei Leuch­ten, die in Ope­ra­ti­ons­sä­len ein­ge­setzt wer­den, bei­spiels­wei­se geripp­te Ober­flä­chen nicht erlaubt, da unter ande­rem eine unkon­trol­lier­ba­re Staub­bil­dung ver­mie­den wer­den muss. Die rei­nen, glat­ten Edel­stahl­ober­flä­chen der Leuch­te dür­fen auch nach außen hin kei­ne Wär­me abge­ben oder Luft­strö­mun­gen erzeu­gen. Da auch die Maße des Leuch­ten­kör­pers nicht über­di­men­sio­niert wer­den kön­nen, muss­te eine neue Lösung für ein inter­nes Kühl­kon­zept gefun­den wer­den; auf Basis der Simu­la­ti­on über nume­ri­sche Strömungsmechanik.
Hier­bei wird die Leuch­te inklu­si­ve aller Bau­tei­le sowie deren Eigen­schaf­ten in einer Simu­la­ti­on abge­bil­det, um ein sinn­vol­les Kühl­kon­zept zu erar­bei­ten. Dabei wird nicht nur die Luft­zir­ku­la­ti­on im Inne­ren der Leuch­te rea­li­täts­ge­treu visua­li­siert, auch Tem­pe­ra­tur­un­ter­schie­de und ‑ver­än­de­run­gen bei sich ändern­den Geo­me­trien oder Lüf­tungs­leis­tun­gen wer­den nachvollzogen.
Damit die Luft nicht nur bewegt, son­dern gezielt zu den Wär­me­quel­len gelenkt wird, wur­de mit­tels einer Strö­mungs­be­rech­nung die not­wen­di­ge Geo­me­trie des inter­nen Auf­baus der Leuch­te opti­miert. Auch die Plat­zie­rung von Bau­tei­len zur opti­ma­len Wär­me­ver­tei­lung inner­halb der Leuch­te wur­de opti­mal aus­ge­legt. Die OP-Leuch­te bie­tet so ein inter­nes Kühl-Kon­zept, das so gut aus­ge­legt ist, dass die Leuch­te sämt­li­che Anfor­de­run­gen für den Ein­satz im Ope­ra­ti­ons­saal erfüllt.

„Wirt­schaft­lich, zeit­lich aber auch funk­tio­nal bie­tet die Kon­zep­ti­on mit­tels nume­ri­scher Strö­mungs­me­cha­nik (CFD = Com­pu­ta­tio­nal Flu­id Dyna­mics) die opti­ma­le Lösung. Über digi­ta­le Ver­suchs­mo­del­le las­sen sich so sinn­vol­le, aber auch weni­ger sinn­vol­le Wege früh erken­nen und inno­va­ti­ve Kühl­kon­zep­te ent­wi­ckeln. Dabei geht es längst nicht mehr nur um die zeit­li­che Erspar­nis, die Simu­la­ti­ons­be­rech­nun­gen bie­ten. Son­dern es kön­nen digi­ta­le Kon­zep­te ent­wi­ckelt wer­den, die viel­leicht über Real-Ver­su­che nicht ent­deckt wor­den wären.“
— Ste­fan Merk­le, Geschäfts­füh­rer der Merk­le & Part­ner GbR