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Cabine pour la protection d'une installation émettrice ou d'autres appareils électrotechniques destinés à la télécommunication.
La présente invention concerne une cabine pour la protection d'une installation émettrice ou d'autres appareils électrotechniques de télécommunication, présentant au moins un élément de ventilation ainsi que des ouvertures d'évacuation d'air dans au moins une paroi de la cabine.
Des installations émettrices ou des appareils électrotechniques correspondants produisent des puissances dissipées relativement élevées et leur durée de vie dépend de certaines températures limites, qui ne peuvent être dépassées. Comme cabines, on se sert de ce que l'on appelle des caissons mobiles de télécommunication, qui sont fabriqués sous la forme de conteneurs d'acier ou également de cabines de béton - respectivement pourvues d'une porte d'entrée.
La Demanderesse a développé, pour évacuer les pertes de chaleur jusqu'à 4 kW, un concept d'aération propre pour des cabines de béton, ledit concept opérant sans appareil de climatisation et ne nécessitant l'utilisation d'un ventilateur intégré - de manière relativement rare - qu'à des températures extérieures élevées. A cet effet, côté porte, on incorpore un élément de ventilation en dimensions de 52 cm x 64 cm, qui contient un mat filtrant. Pour l'évacuation de l'air, il est prévu près du toit des fentes d' aération, comme on peut le voir dans une forme de réalisation du document DE 197 06 320 Al de la Demanderesse.
Lorsque la
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température à l'intérieur de la station dépasse 45 , un ventilateur intégré à la paroi en regard - pour un diamètre de cavité de 34,5 cm - s'enclenche, de sorte qu'autant l'élément de ventilation d'amenée d'air avec le mat filtrant que les fentes d' aération servent comme section transversale d'amenée d'air. On évite une très large entrée de poussières du fait du type de leur structure.
Connaissant cet état de la technique, l'inventeur s'est donné pour objet d'améliorer le comportement au froid dans ce que l'on appelle des caissons mobiles ainsi que de satisfaire à des exigences plus élevées auxquelles le mode d'utilisation employé jusqu'à présent ne répondait pas. D'une part, il faut évacuer, en dehors de 4 kW, également une puissance dissipée de 7 kW et 10 kW, d'autre part, la température autorisée à l'intérieur de la cabine n'atteindra encore au maximum que 35 C, et ce, même à une température ambiante maximale - de l'air extérieur - de 40 C; dans cette configuration, une amenée et une évacuation d'air naturelles avec l'appui d'un ventilateur ne mènent pas à une amélioration.
Pour atteindre cet objectif, on se référera à l'enseignement de la revendication indépendante ; revendications dépendantes indiquent des perfectionnements avantageux. A cet effet, entrent dans le cadre de l'invention toutes les combinaisons d'au moins deux caractéristiques divulguées dans la description, les dessins et/ou les revendications.
Selon l'invention, dans une ouverture d'aération de la zone du toit - ou dans une liaison
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correspondante avec la face externe de cabine - de la cabine, on a agencé au moins un élément de ventilation et, dans l'espace intérieur de la cabine, au moins un appareil de refroidissement pour refroidir l'air intérieur. En outre, l'appareil de refroidissement doit être agencé à l'intérieur en amont d'au moins une ouverture de paroi de la cabine.
Il s'est révélé avantageux d'agencer, en amont d'au moins une ouverture de paroi, un condenseur et un vaporisateur de l'appareil de refroidissement, une ouverture de sortie d'air étant prévue au moins à proximité du vaporisateur dans la paroi frontale d'un boîtier de l'appareil de refroidissement.
Par ailleurs, à cet appareil de refroidissement doit être affecté un circuit d'air séparé, comme expliqué plus en détail ci-dessous.
Un appareil de climatisation normal, par exemple, d'une puissance de refroidissement de 7 kW ou 10 kW est très cher et volumineux. Dans un appareil divisé, se présenterait en outre le danger de vandalisme pour les parties se situant à l'extérieur.
C'est ainsi que, selon la conception de l'invention, sur la plus grande partie de la période annuelle - à des températures qui ne sont pas si élevées l'aération est réalisée selon la méthode précitée, c'est-à-dire via un élément d'amenée d'air avec un mat filtrant, qui, en raison de l'encombrement de l'appareil de refroidissement d'appoint développé selon l'invention et à affecter à l'amenée d'air, est agencé sur la partie arrière de la cabine ou, selon le cas, du caisson de télécommunication mobile, y compris l'évacuation d'air
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ambiant, et d'un ventilateur d'une puissance horaire de
3000 m3, qui se trouve dans le toit - pour des raisons d'encombrement et en raison de la position au point le plus élevé.
Lorsque l'aération et l'évacuation d'air naturelles ou, selon le cas, l'utilisation supplémentaire du ventilateur ne suffisent plus en raison de la température, pour répondre aux exigences mentionnées ci-dessus, l'air d'amenée - air extérieur jusqu'à 40 C - est refroidi avec l'appareil de refroidissement intérieur spécial et, simultanément, le ventilateur dans le toit fonctionne. Cette solution est, par rapport aux installations de climatisation traditionnelles, qui refroidissent en général l'air intérieur, plus économique autant à l'achat qu'en exploitation et est moins coûteux à l'entretien ; appareils de refroidissement travaillent sensiblement moins que l'installation de climatisation.
L'appareil de refroidissement utilisé selon l'invention dans les dimensions préférées de 62 x 40 x 18 cm contient le condenseur décrit directement en amont et à hauteur de l'élément d'amenée d'air. L'air d'amenée pénètre alors refroidi par en dessous de l'appareil dans le caisson de télécommunication mobile, alimente celui-ci en air froid, qui est en relation d'échange de chaleur avec les appareils et évacue la chaleur dissipée via le ventilateur qui se trouve dans le toit et l'évacuation d'air ambiant. Comme l'appareil est monté dans un coin du caisson de télécommunication mobile, la sortie d'air
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de refroidissement a lieu selon l'invention en forme de L sur deux côtés de l'appareil.
Le condenseur de l'appareil de refroidissement est de préférence refroidi par un circuit d'air séparé, qui est maintenu par des ventilateurs radiaux - qui se trouvent dans la partie supérieure de l'appareil - et est formé avec l'air extérieur via une grille d'amenée d'air dans la paroi de béton du caisson de télécommunication mobile ainsi que via une grille d'évacuation d'air au-dessus de la grille d'amenée d'air dans la paroi de béton du caisson de télécommunication mobile.
Les appareils de refroidissement sont conçus de manière à présenter les mêmes grandeurs et les mêmes mesures de connexion autant pour une puissance dissipée de 4 kW que de 7 kW et de 10 kW dans le caisson de télécommunication mobile.
En raison de ces mesures, on peut exploiter un procédé de climatisation de la cabine précitée pour protéger une installation émettrice ou d'autres appareils électrotechniques de télécommunication, dans lequel l'air d'amenée est refroidi par un appareil de refroidissement intérieur, tandis qu'un élément d'aération qui se trouve dans le toit est actionné.
La conception selon l'invention mène entre autres aux avantages suivants : # moins d'heures de travail que pour un appareil de climatisation, car les températures intérieures sont toujours plus importantes que les températures extérieures et, par suite, # durée de vie plus longue,
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# solution plus économique que des appareils de climatisation, # économie de place en raison de la structure spéciale, # capacité d'échange pour des exigences différentes (4 kW, 7 kW, 10 kW) dans un bâtiment, car les appareils de refroidissement d'appoint et les éléments de construction d'amenée et d'évacuation d'air et analogues ont les mêmes mesures dans le caisson de télécommunication mobile.
D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront de la description suivante d'exemples de réalisation préférés ainsi que des dessins dans lesquels : la Fig. 1 est une vue de dessus d'une cabine en béton dite caisson de télécommunication mobile - sans plaque de toit - pour installations émettrices de télécommunication, les Fig. 2 à 4 représentent des vues en coupe de parois latérales et de parois frontales du caisson de télécommunication mobile, la Fig. 5 représente une vue en coupe verticale de la cabine selon la ligne V-V de la Fig. 1 avec vue frontale sur un appareil de climatisation, la Fig. 6 représente une vue en coupe verticale de la cabine selon la ligne VI-VI de la Fig. 1, la Fig. 7 représente en vue en coupe partielle horizontale dans une section de la Fig.
3 selon la flèche VII avec une cornière d'appui faisant saillie d'une paroi latérale,
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la Fig. 8 est une vue du détail de la section de la Fig. 7 dans une vue en coupe perpendiculaire à celle-ci avec une vue de dessus sur la cornière d'appui, la Fig. 9 représente la cornière d'appui à plus grande échelle par rapport à la Fig. 8, la Fig. 10 représente une vue en coupe partielle d'une porte de la Fig. 1 avec la zone de socle qui s'y rapporte, la Fig. 11 est une vue de dessus d'une plaque de toit du caisson de télécommunication mobile, les Fig. 12 et 13 représentent des sections à plus grande échelle de la Fig. 11 selon la flèche XII ou, selon le cas, XIII, la Fig. 14 est une vue frontale de l'appareil de refroidissement indiqué dans la Fig. 1, la Fig. 15 représente une vue latérale de la Fig. 14, la Fig.
16 représente en vue arrière l'appareil de refroidissement des Fig. 1, 14, et la Fig. 17 est une vue de dessus des Fig. 14 à 16. les Fig. 18,19 représentent une vue en coupe transversale et une vue en coupe longitudinale d'une autre cabine avec des éléments d'installation, la Fig. 20 est une vue en plan des Fig. 18 et 19, les Fig. 21 et 22 représentent des schémas d'écoulement pour les vues en coupe transversale et en coupe longitudinale selon les Fig. 18 et 19 avec représentation des trajets d'écoulement en convection naturelle (première étape),
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les Fig. 23 et 24 représentent deux schémas pour une aération forcée (deuxième étape), et les Fig. 25 et 26 représentent deux schémas destinés à montrer le fonctionnement comme appareil de climatisation (troisième étape).
Une cabine ou un caisson de télécommunication mobile 10 de forme parallélépipédique fabriqué(e) en béton en projection plane rectangulaire, par exemple ayant une longueur externe a ici de 240 cm ainsi qu'une largeur b de 180 cm présente, sur une plaque de fond 12, des parois latérales 14, 14a formées de manière monolithique et parallèles l'une à l'autre, et des parois frontales 16 reliant ces parois latérales d'une épaisseur e de 10 cm ainsi que d'une hauteur libre h de 240 cm. Dans les bords supérieurs 17 de ces parois de station 14, 14a, 16 est respectivement formé un gradin reconnaissable en 18 de hauteur f d'environ 6 cm ainsi que d'une largeur g de 140 cm ; longueur restante e1 du bord supérieur restant 17 correspond plus ou moins à l'épaisseur de paroi e.
Ce gradin 18 forme, avec une plaque de toit 20 que l'on peut voir nettement dans les Fig. 5,6, une fente d'aération proche du toit 22, dont la conformation - en particulier un recouvrement extérieur avec des profilés de toit 24 - peut être tirée par exemple du document DE 197 06320 Al en tant que partie d'une station de commutation. Les flèches d'écoulement x de la Fig. 1 indiquent les directions d'écoulement qui sont établies ici.
La plaque de toit 20 d'une hauteur de bord z de 14 cm, pourvue d'une ligne de faîte 19 avec deux surfaces 21 inclinées vers le bord, est appliquée avec
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un écart i d'environ 10 cm sur les parois de station 14, 14a, 16 qui s'amincissent en coupe transversale vers le haut dans l'exemple des Fig. 5,6 et sont fixées dans les coins - dans la zone des trous d'ancrage 26 - en intercalant des bouchons étanches 27 par des tirants d'ancrage 28. Les profilés de toit mentionnés 24 sont fixés ensuite dans la zone des fentes d'aération 22 - notamment dans des trous de cheville 23. Dans la Fig. 1, le bord 20a de la plaque de toit 20 qui manque ici est indiqué en pointillés.
La plaque de toit 20 pourvue sur sa surface interne de plaques d'isolation 30 présente, selon les Fig. 5,6, une ouverture d'aération 34 - recouverte par un dôme de toit 32 et entourée par un collet de bord externe 33 - avec un ventilateur 36 ; puissance horaire atteint de préférence 3000 m3. Une saillie circulaire de l'ouverture d'aération tubulaire 34 est indiquée dans la Fig. 1 en 34a, tandis que, dans la Fig. 11, on indique une ouverture d'aération 34 rectangulaire dans une variante possible.
Dans une ouverture plus ou moins centrale 38 de la paroi latérale 14 est articulée latéralement selon la Fig. 1 une porte placée à gauche 40 de largeur bi d'environ 90 cm et de hauteur hl de 200 cm ; de la joue d'articulation de l'ouverture 38, on peut reconnaître dans son seuil 39 une cheville de mise à la terre 42.
Les sections selon les Fig. 7,8 de la paroi latérale sans porte 14a montrent sur un côté d'une cavité 44 de largeur n de 16 cm et de longueur ni de 32 cm une cornière d'appui 46 de longueur q de 45 cm, dont la
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branche interne 47 est vissée sur la paroi latérale 14a en 49 dont la branche externe 48 de largeur qi d'environ 8 cm s'écarte de la paroi latérale 14a.
Dans l'espace intérieur 50 de la cabine de béton 10 sont agencés, dans les Fig. 1, 5,6, sur les parois frontales 16, en 52, des émetteurs ou d'autres appareils électrotechniques de télécommunication, qui produisent des puissances dissipées relativement élevées et dont la durée de vie dépend de certaines températures limites. A cet effet, sur la paroi latérale 14, sans porte se trouve un appareil de refroidissement 54 avec un boîtier 56 de largeur s ici de 65 cm, de profondeur t d'environ 40 cm et de hauteur h, de 180 cm. En raison de l'amenée d'air, il est prévu dans cette paroi latérale 14 selon la Fig. 3 deux ouvertures 15 avec des grilles d'aération négligées dans les dessins.
L'appareil de refroidissement 54 contient dans son boîtier 56 - en amont et à hauteur d'un élément d'amenée d'air de la paroi latérale 14, équipé d'un ou plusieurs mats filtrants - un condenseur 59 et, en dessous de celui-ci, un évaporateur 60 d'une largeur respective S1 de 50 cm. Près de l'évaporateur 60 est schématisé un compresseur 61 et sur la surface frontale 57 du boîtier 56 tournée vers l'espace intérieur 50 de la cabine une ouverture de sortie d'air 58 ; Fig. 6 montre en outre un ouverture de sortie d'air latérale 58a.
L'air d'amenée refroidi pénètre par en dessous à partir de l'appareil de refroidissement 54 dans le caisson de télécommunication mobile 10 (flèche y), alimente celui-ci en air froid, qui est en échange de chaleur avec les appareils
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électriques et évacue la chaleur dissipée via le ventilateur 36 se trouvant dans la plaque de toit 20 ainsi que par évacuation d'air ambiant 22.
L'appareil de refroidissement 54 est monté à une distance c ici de 60 cm de la paroi frontale adjacente 16 et la sortie d'air de refroidissement se produit sur au moins deux côtés de cet appareil de refroidissement 54.
Le condenseur de l'appareil de refroidissement 54 est refroidi par un circuit d'air séparé qui est entretenu par des ventilateurs radiaux 62 se trouvant au-dessus dans l'appareil de refroidissement 54 - et est formé avec l'air extérieur via une grille d'amenée d'air dans la paroi de béton du caisson de télécommunication mobile 10 ainsi que via une grille d'évacuation d'air se trouvant au-dessus de la grille d'amenée d'air dans la paroi de béton. Le courant d'amenée d'air et le courant d'évacuation d'air peuvent également être acheminés via une grille commune.
Les appareils de refroidissement 54 sont conçus de manière à présenter les mêmes grandeurs et les mêmes mesures de raccordement non seulement pour 4 kW mais aussi pour 7 kW ou 10 kW de puissance dissipée dans le caisson de télécommunication mobile 10 ; autant en raison de la standardisation (fabrication en série du boîtier) qu'en raison également des formes identiques des cabines 10 en béton, et également en raison de la capacité d'échange dans une de celles-ci.
Outre l'appareil de refroidissement 54, un distributeur basse tension 64 d'une largeur t1 de 30 cm
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ainsi que d'une hauteur k de 90 cm est agencé à distance k. de la plaque de sol 12.
De même, la cabine ou la station de télécommunication mobile 10a des Fig. 18 à 26 est coulée de façon monolithique et est fermée vers le haut par une plaque de toit 20. Ses parois 14,14. et 16 sont autant isolées de la chaleur que la structure de sécurité à une seule aile 40. Le poids de la cabine 10a sans les appareils est de 70 kN.
L'aménagement avec des appareils peut être conformé de manière variable et est constitué, dans l'exemple représenté, de quatre armoires de distribution 52 - d'une largeur qui correspond également à la profondeur t2 de 60 cm et d'une hauteur h3 de 200 cm - ainsi que d'une distribution basse tension 64. Sur la paroi latérale côté porte 14 est installé, comme composant du concept d'aération, un appareil de refroidissement 54 d'une profondeur t de 34 cm ainsi que d'une hauteur h2 de 205 cm derrière un élément de ventilation particulier 66.
La station de télécommunication mobile 10, 10. est soumise à des exigences particulières en termes de température interne. En conséquence, à une température externe maximale de 35 C et une puissance dissipée des appareils installés de 7 kW, on ne peut dépasser une température interne de 35 C. Pour garantir ces données, on utilise un concept d'aération et de climatisation en trois étapes. Dans la première étape, il se produit, selon les Fig. 21 et 22, l'évacuation de la chaleur dissipée par convection naturelle, c'est-à-dire à travers une jalousie d'amenée d'air 68 équipée d'un mat
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filtrant les poussières et une évacuation ambiante 70 de l'air usé.
Lorsque les températures externes augmentent, l'évacuation de la chaleur dissipée se fait dans la deuxième étape - Fig. 23 et 24 - par augmentation du débit d'aération à l'aide d'un ventilateur 36a installé dans la paroi arrière de la station. Lorsque, dans la deuxième étape, la température limite de 35 C est atteinte dans l'espace intérieur 50 de la station, l'appareil de refroidissement 54 s'enclenche sur l'amenée d'air de telle sorte que le courant d'amenée d'air de l'étape 2 soit encore refroidi. L'évacuation de chaleur de l'appareil de refroidissement 54 se fait via un circuit d'aération - soutenu par un ventilateur séparé.
Autant l'ouverture d'amenée d'air dans la cabine 10a que les ouvertures d'aération du circuit de l'appareil de refroidissement sont recouvertes par une jalousie d'aération commune spécialement construite. Les influences atmosphériques directes sur l'appareil de refroidissement 52 sont exclues. Cette structure garantit une protection élevée de la cabine.
En outre, il est possible d'introduire sans limitation des câbles sur les trois côtés restants de la station.
L'efficacité de l'installation décrite a été documentée par un essai effectué dans une chambre de climatisation, dans laquelle, pour simuler la puissance dissipée des appareils, on a installé trois corps chauffants avec une puissance de chauffage totale de 7 kW qui ont été enclenchés en permanence sur toute la
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durée des séries de mesure. La régulation des étapes d'aération 2 (ventilateur) et 3 (appareil de refroidissement) a été réglée de manière que le ventilateur s'enclenche à une température ambiante de 30 C et se re-déclenche à 25 C, tandis que l'appareil de refroidissement s'enclenche à une température ambiante de 35 C et se re-déclenche à 27 C.
Le capteur ambiant pour le réglage se trouve au centre de l'espace entre les appareils à distance d'environ 15 cm en dessous de la plaque de toit 20. Pour pouvoir saisir le développement des températures en divers points de tout l'espace interne, on a placé quinze thermoéléments.
Les essais effectués dans la chambre de climatisation doivent servir à déterminer la distribution de températures dans la cabine, la température ambiante moyenne et le positionnement approprié du capteur de température ambiante pour le réglage du ventilateur et de l'appareil de climatisation. A cet effet, les températures environnantes ont été réglées progressivement de 10 C à 35 C. En l'occurrence, l'humidité relative de l'air a été ajustée selon la norme DIN 8900 partie 2.
Il s'est avéré, 20 minutes après l'enclenchement de la charge thermique, qu'à une température environnante de 10 C, la valeur limite de 35 C sur le capteur ambiant était dépassée si bien que les étapes d'aération 2 et 3 étaient mises en service.
Il était manifeste que le capteur ambiant pendait en dessous du toit dans une gaine thermique, comme cela
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apparaît également de mesures d'essai de ventilation de transformateurs.
Au cours des essais, on a déterminé pour la position optimale du capteur ambiant, qui doit saisir la température ambiante moyenne pour le réglage des étapes d'aération 2 et 3, la position devant la paroi arrière en dessous du ventilateur.
Après le repositionnement du capteur ambiant, il s'est révélé, lors de la continuation des mesures, que l'étape d'aération 2 était en mesure de maintenir la température ambiante en dessous de 35 C jusqu'à une température environnante de 30 C. Comme on pouvait supposer en outre qu'aux plus basses températures environnantes, l'étape d'aération 1 (convection naturelle) suffit, la température de la chambre de climatisation a été réduite par tâtonnements à 5 C à la fin des essais.
D'autres essais techniques de mesure ont eu lieu à l'air libre. Le lieu a été choisi de telle sorte que la station de télécommunication mobile 10, reste toute la journée librement au soleil et dans le vent.
Le dispositif de mesure s'est orienté vers les résultats de l'essai technique de mesure dans la chambre de climatisation. C'est ainsi que la régulation de l'étape d'aération 2 - ventilateur - a été maintenue (enclenchement à 30 C, déclenchement à température ambiante de 25 C) et celle de l'étape d'aération 3 (appareil de refroidissement) a été modifiée de telle sorte que l'appareil de refroidissement s'enclenche à 35 C et se re-déclenche à 30 C.
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Le capteur E pour la saisie et la régulation de la température ambiante moyenne a été positionné sur la paroi arrière 14a en dessous du ventilateur 36a. Les essais techniques de mesure dans la chambre de climatisation ont confirmé que, même aux températures diurnes de plus de 30 C - comme on a pu en obtenir au cours des jours de mesure à l'air libre - l'étape d'aération 2 était en mesure de maintenir la température ambiante moyenne même lorsque la charge thermique de 7 kW était enclenchée en permanence en dessous de 35 C, donc sans enclenchement de l'appareil de refroidissement.
Les positions de deux capteurs de température interne F et d'un capteur de température externe G peuvent être observées sur les Fig. 19 et 20 - les mesures de distance définissant les positions (r = 100 mm ; ri = 100 mm ; r@ = 180 mm ; r3 = 80 mm) .
A température externe en cours de refroidissement en dessous de 20 C, le ventilateur 36a s'est déclenché si bien que l'on se trouve à l'étape d'aération 1, c'est-à-dire que la température ambiante est descendue en dessous de 25 C.
Au bout d'environ 10 minutes, la température ambiante a augmenté de nouveau à 30 C si bien que le ventilateur 36, s'est enclenché à nouveau. Sur la durée de cette série de mesures d'environ 94 heures, le temps de fonctionnement du ventilateur 36a (étape d'aération 2) est d'environ 78 heures (= 83%) si bien que l'étape d'aération 1 était suffisante pendant environ 16 heures (= 17%). Les températures externes se sont déplacées dans cet intervalle de temps de 34 C à 14 C.
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Dans une autre série de mesures s'étalant sur 23 heures, au cours desquelles la charge thermique interne a été réduite à 5 kW, la durée de fonctionnement du ventilateur était de 18 heures (= 78), si bien que l'étape d'aération 1 était suffisante pendant 5 heures (= 22a). Dans cet intervalle de temps, les températures externes se sont déplacées entre 33 C et 13 C.
Les essais techniques de mesure ont également révélé qu'avec le concept d'aération en trois étapes selon l'invention, on a découvert une solution économique multifonctionnelle, en particulier pour les exigences élevées imposées aux stations de télécommunications mobiles compte tenu des températures internes à maintenir.
La station 10,10, opérant avec ce concept d'aération se distingue par sa robustesse, ses entretiens améliorés et son caractère très économique.
Toutes les unités fonctionnelles importantes sont disposées dans la gaine de béton protectrice. Le fonctionnement ne nécessite pas beaucoup d'entretien et est économe en énergie, car le fonctionnement de l'appareil de refroidissement n'est nécessaire que sur un intervalle de temps court - en tenant compte de toute l'année- c'est-à-dire dans des conditions de température extrêmes - donc rares.
Enfin, on attirera l'attention sur le fait que le concept d'aération à trois étapes selon l'invention peut être utilisé dans le cadre de l'invention même dans d'autres cabines pour installations électriques - qui ne sont pas décrites ici.
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Cabin for the protection of a transmitting installation or other electrotechnical devices intended for telecommunications.
The present invention relates to a cabin for the protection of a transmitting installation or other electrotechnical telecommunications devices, having at least one ventilation element as well as air exhaust openings in at least one wall of the cabin.
Transmitting installations or corresponding electrotechnical devices produce relatively high dissipated powers and their lifetime depends on certain limit temperatures, which cannot be exceeded. As cabins, so-called mobile telecommunication boxes are used, which are manufactured in the form of steel containers or also concrete cabins - respectively provided with an entrance door.
The Applicant has developed, to evacuate heat losses up to 4 kW, a clean ventilation concept for concrete cabins, said concept operating without air conditioning and requiring no use of an integrated fan - so relatively rare - only at high outside temperatures. For this purpose, on the door side, a ventilation element in dimensions of 52 cm x 64 cm is incorporated, which contains a filter mat. For the evacuation of the air, there are provided near the roof ventilation slots, as can be seen in an embodiment of the document DE 197 06 320 A1 of the Applicant.
When the
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temperature inside the station exceeds 45, a fan integrated in the facing wall - for a cavity diameter of 34.5 cm - switches on, so that as much the supply ventilation element air with the filter mat that the ventilation slots serve as a cross section for air intake. A very large entry of dust is avoided because of the type of their structure.
Knowing this state of the art, the inventor set himself the object of improving the cold behavior in so-called mobile boxes as well as satisfying higher requirements which the mode of use employed up to 'now did not respond. On the one hand, it is necessary to evacuate, apart from 4 kW, also a dissipated power of 7 kW and 10 kW, on the other hand, the authorized temperature inside the cabin will only reach a maximum of 35 C , even at a maximum ambient temperature - outside air - of 40 C; in this configuration, a natural supply and exhaust of air with the support of a fan does not lead to an improvement.
To achieve this objective, reference will be made to teaching independent claims; dependent claims indicate advantageous improvements. To this end, it falls within the scope of the invention all combinations of at least two characteristics disclosed in the description, the drawings and / or the claims.
According to the invention, in a ventilation opening in the roof area - or in a connection
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corresponding with the external cabin face - of the cabin, at least one ventilation element has been arranged and, in the interior space of the cabin, at least one cooling device for cooling the interior air. In addition, the cooling device must be arranged inside upstream of at least one opening of the cabin wall.
It has proved advantageous to arrange, upstream of at least one wall opening, a condenser and a vaporizer of the cooling device, an air outlet opening being provided at least near the vaporizer in the front wall of a cooling unit housing.
In addition, this cooling device must be assigned a separate air circuit, as explained in more detail below.
A normal air conditioning unit, for example, with a cooling power of 7 kW or 10 kW is very expensive and bulky. In a divided apparatus, the danger of vandalism for parties outside would also arise.
Thus, according to the conception of the invention, over most of the annual period - at temperatures which are not so high, aeration is carried out according to the aforementioned method, that is to say via an air supply element with a filter mat, which, due to the size of the auxiliary cooling device developed according to the invention and to be assigned to the air supply, is arranged on the rear part of the cabin or, as the case may be, of the mobile telecommunication box, including the exhaust air
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ambient, and a fan with an hourly power of
3000 m3, which is located in the roof - for reasons of space and because of the position at the highest point.
When the natural ventilation and exhaust air or, as the case may be, the additional use of the fan is no longer sufficient due to the temperature, to meet the requirements mentioned above, the supply air - air outside up to 40 C - is cooled with the special indoor cooling device and, at the same time, the ventilator in the roof operates. This solution is, compared to traditional air conditioning systems, which generally cool indoor air, more economical both for purchase and in operation and is less expensive to maintain; Cooling devices work significantly less than the air conditioning installation.
The cooling device used according to the invention in the preferred dimensions of 62 x 40 x 18 cm contains the condenser described directly upstream and at the height of the air supply element. The supply air then enters, cooled from below the device, into the mobile telecommunications box, supplies the latter with cold air, which is in heat exchange relationship with the devices and dissipates the dissipated heat via the ventilator which is in the roof and the exhaust of ambient air. As the device is mounted in a corner of the mobile telecommunications box, the air outlet
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cooling takes place according to the invention in the form of L on two sides of the device.
The condenser of the cooling device is preferably cooled by a separate air circuit, which is maintained by radial fans - which are located in the upper part of the device - and is formed with the outside air via a air intake grille in the concrete wall of the mobile telecommunications unit as well as via an air exhaust grille above the air intake grille in the concrete wall of the mobile telecommunications unit .
The cooling devices are designed so as to present the same magnitudes and the same connection measurements as much for a dissipated power of 4 kW as of 7 kW and 10 kW in the mobile telecommunications box.
As a result of these measures, it is possible to use a method of air conditioning the abovementioned cabin to protect a transmitting installation or other electrotechnical telecommunication devices, in which the supply air is cooled by an internal cooling device, while 'a ventilation element in the roof is activated.
The design according to the invention leads, among other things, to the following advantages: # fewer working hours than for an air conditioning unit, since the interior temperatures are always higher than the outside temperatures and, consequently, # longer service life ,
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# more economical solution than air conditioners, # space saving due to the special structure, # exchange capacity for different requirements (4 kW, 7 kW, 10 kW) in a building, because the cooling devices 'Make-up and construction elements for air intake and exhaust and the like have the same dimensions in the mobile telecommunications box.
Other advantages, characteristics and details of the invention will emerge from the following description of preferred embodiments as well as from the drawings in which: FIG. 1 is a top view of a concrete cabin known as a mobile telecommunication box - without a roof plate - for telecommunication transmitting installations, FIGS. 2 to 4 show sectional views of side walls and front walls of the mobile telecommunications box, FIG. 5 shows a view in vertical section of the cabin along the line V-V of FIG. 1 with front view on an air conditioning unit, FIG. 6 represents a view in vertical section of the cabin along the line VI-VI of FIG. 1, FIG. 7 shows a view in horizontal partial section in a section of FIG.
3 according to arrow VII with a support angle projecting from a side wall,
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Fig. 8 is a detail view of the section of FIG. 7 in a sectional view perpendicular thereto with a top view on the support angle, FIG. 9 shows the support angle on a larger scale relative to FIG. 8, FIG. 10 shows a partial sectional view of a door of FIG. 1 with the base zone which relates thereto, FIG. 11 is a top view of a roof plate of the mobile telecommunications box, FIGS. 12 and 13 show enlarged sections of FIG. 11 according to arrow XII or, as the case may be, XIII, FIG. 14 is a front view of the cooling apparatus shown in FIG. 1, FIG. 15 shows a side view of FIG. 14, FIG.
16 shows a rear view of the cooling apparatus of FIGS. 1, 14, and FIG. 17 is a top view of FIGS. 14 to 16. Figs. 18,19 show a cross-sectional view and a longitudinal sectional view of another cabin with installation elements, FIG. 20 is a plan view of FIGS. 18 and 19, Figs. 21 and 22 show flow diagrams for the cross-sectional and longitudinal cross-section views according to FIGS. 18 and 19 with representation of the flow paths in natural convection (first step),
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Figs. 23 and 24 show two diagrams for forced ventilation (second step), and Figs. 25 and 26 show two diagrams intended to show the operation as an air conditioning unit (third step).
A cubicle or a mobile telecommunication box 10 of parallelepiped shape made of concrete in rectangular planar projection, for example having an external length a here of 240 cm as well as a width b of 180 cm present, on a bottom plate 12, side walls 14, 14a formed in a monolithic manner and parallel to each other, and front walls 16 connecting these side walls with a thickness e of 10 cm as well as a free height h of 240 cm . In the upper edges 17 of these station walls 14, 14a, 16 is respectively formed a recognizable step 18 with a height f of about 6 cm and a width g of 140 cm; remaining length e1 of the remaining upper edge 17 corresponds more or less to the wall thickness e.
This step 18 forms, with a roof plate 20 which can be clearly seen in FIGS. 5,6, a ventilation slot close to the roof 22, the conformation of which - in particular an external covering with roof profiles 24 - can be taken for example from the document DE 197 06320 A1 as part of a station switching. The flow arrows x in FIG. 1 indicate the flow directions which are established here.
The roof plate 20 with an edge height z of 14 cm, provided with a ridge line 19 with two surfaces 21 inclined towards the edge, is applied with
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a distance i of about 10 cm on the station walls 14, 14a, 16 which become thinner in cross section upwards in the example of FIGS. 5,6 and are fixed in the corners - in the area of the anchor holes 26 - by interposing tight plugs 27 by anchor rods 28. The roof profiles mentioned 24 are then fixed in the area of the ventilation 22 - in particular in ankle holes 23. In FIG. 1, the edge 20a of the roof plate 20 which is missing here is indicated by dotted lines.
The roof plate 20 provided on its internal surface with insulation plates 30 has, according to FIGS. 5,6, a ventilation opening 34 - covered by a roof dome 32 and surrounded by an external edge collar 33 - with a fan 36; hourly power preferably reaches 3000 m3. A circular projection of the tubular ventilation opening 34 is shown in FIG. 1 at 34a, while in FIG. 11, a rectangular ventilation opening 34 is indicated in a possible variant.
In a more or less central opening 38 of the side wall 14 is articulated laterally according to FIG. 1 a door placed on the left 40 of width bi about 90 cm and height hl of 200 cm; of the hinge cheek of the opening 38, one can recognize in its threshold 39 a grounding pin 42.
The sections according to Figs. 7,8 of the side wall without door 14a show on one side of a cavity 44 of width n of 16 cm and length or 32 cm a support angle 46 of length q of 45 cm, the
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internal branch 47 is screwed onto the side wall 14a at 49 whose external branch 48 of width qi of about 8 cm deviates from the side wall 14a.
In the interior space 50 of the concrete booth 10 are arranged, in FIGS. 1, 5,6, on the front walls 16, at 52, transmitters or other electrotechnical telecommunication devices, which produce relatively high dissipated powers and whose lifetime depends on certain limit temperatures. For this purpose, on the side wall 14, without door is a cooling device 54 with a housing 56 of width s here 65 cm, depth t of about 40 cm and height h, 180 cm. Due to the air supply, it is provided in this side wall 14 according to FIG. 3 two openings 15 with ventilation grids neglected in the drawings.
The cooling device 54 contains in its housing 56 - upstream and up to an air supply element from the side wall 14, equipped with one or more filter mats - a condenser 59 and, below the latter, an evaporator 60 with a respective width S1 of 50 cm. Near the evaporator 60 is shown schematically a compressor 61 and on the front surface 57 of the housing 56 facing the interior space 50 of the cabin an air outlet opening 58; Fig. 6 further shows a lateral air outlet opening 58a.
The cooled supply air enters from below the cooling device 54 into the mobile telecommunication box 10 (arrow y), supplies the latter with cold air, which is in exchange for heat with the devices.
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electric and dissipate the dissipated heat via the fan 36 located in the roof plate 20 as well as by evacuation of ambient air 22.
The cooling device 54 is mounted at a distance c here of 60 cm from the adjacent front wall 16 and the cooling air outlet occurs on at least two sides of this cooling device 54.
The condenser of the cooling device 54 is cooled by a separate air circuit which is maintained by radial fans 62 located above in the cooling device 54 - and is formed with the outside air via a grid. air intake in the concrete wall of the mobile telecommunication box 10 as well as via an air exhaust grid located above the air intake grid in the concrete wall. The air intake and exhaust air can also be routed through a common grid.
The cooling devices 54 are designed so as to present the same quantities and the same connection measurements not only for 4 kW but also for 7 kW or 10 kW of power dissipated in the mobile telecommunications box 10; as much because of standardization (mass production of the housing) as also because of the identical shapes of the concrete cabins 10, and also because of the capacity for exchange in one of them.
In addition to the cooling device 54, a low-voltage distributor 64 with a width t1 of 30 cm
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as well as a height k of 90 cm is arranged at distance k. from the floor plate 12.
Likewise, the cabin or mobile telecommunication station 10a of FIGS. 18 to 26 is poured monolithically and is closed upwards by a roof plate 20. Its walls 14,14. and 16 are as isolated from heat as the safety structure with a single wing 40. The weight of the cabin 10a without the devices is 70 kN.
The arrangement with devices can be shaped in a variable manner and consists, in the example shown, of four distribution cabinets 52 - of a width which also corresponds to the depth t2 of 60 cm and a height h3 of 200 cm - as well as a low voltage distribution 64. On the side wall on the door side 14 is installed, as a component of the ventilation concept, a cooling device 54 with a depth t of 34 cm and a height h2 of 205 cm behind a particular ventilation element 66.
The mobile telecommunication station 10, 10. is subject to special requirements in terms of internal temperature. Consequently, at a maximum external temperature of 35 C and a dissipated power of the installed appliances of 7 kW, one cannot exceed an internal temperature of 35 C. To guarantee these data, a concept of ventilation and air conditioning is used in three steps. In the first step, it occurs, according to Figs. 21 and 22, the evacuation of the heat dissipated by natural convection, that is to say through an air intake louver 68 equipped with a mat
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filtering the dust and an ambient exhaust 70 of the used air.
When the external temperatures increase, the dissipation of the dissipated heat is done in the second stage - Fig. 23 and 24 - by increasing the ventilation flow using a fan 36a installed in the rear wall of the station. When, in the second step, the limit temperature of 35 C is reached in the interior space 50 of the station, the cooling device 54 engages on the air supply so that the supply current of air from step 2 is still cooled. The heat is removed from the cooling device 54 via an aeration circuit - supported by a separate fan.
As much the air intake opening in the cabin 10a as the ventilation openings of the circuit of the cooling apparatus are covered by a specially constructed common ventilation louver. Direct atmospheric influences on the cooling device 52 are excluded. This structure guarantees high protection of the cabin.
In addition, it is possible to introduce cables without limitation on the three remaining sides of the station.
The efficiency of the described installation was documented by a test carried out in an air conditioning chamber, in which, to simulate the dissipated power of the devices, three heating bodies were installed with a total heating power of 7 kW which were permanently engaged throughout the
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duration of the measurement series. The regulation of ventilation steps 2 (fan) and 3 (cooling device) has been adjusted so that the fan switches on at an ambient temperature of 30 C and re-trips at 25 C, while the device cooling switches on at an ambient temperature of 35 C and re-activates at 27 C.
The ambient sensor for adjustment is located in the center of the space between the devices at a distance of approximately 15 cm below the roof plate 20. To be able to capture the development of temperatures at various points throughout the internal space, fifteen thermoelements were placed.
The tests carried out in the air conditioning chamber must be used to determine the temperature distribution in the cabin, the average ambient temperature and the appropriate positioning of the ambient temperature sensor for the adjustment of the fan and the air conditioning unit. For this purpose, the surrounding temperatures were gradually adjusted from 10 C to 35 C. In this case, the relative humidity of the air was adjusted according to DIN 8900 part 2.
It turned out, 20 minutes after switching on the thermal load, that at a surrounding temperature of 10 C, the limit value of 35 C on the ambient sensor was exceeded so that the ventilation steps 2 and 3 were put into service.
It was obvious that the ambient sensor was hanging below the roof in a thermal sheath, like this
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Also appears from transformer ventilation test measurements.
During the tests, the position in front of the rear wall below the fan was determined for the optimal position of the ambient sensor, which must enter the average ambient temperature for the adjustment of ventilation steps 2 and 3.
After repositioning the ambient sensor, it appeared, during the continuation of the measurements, that the aeration step 2 was able to maintain the ambient temperature below 35 C up to an ambient temperature of 30 C As it could also be supposed that at the lower surrounding temperatures, ventilation step 1 (natural convection) is sufficient, the temperature of the air conditioning chamber was reduced by trial and error to 5 C at the end of the tests.
Other technical measurement tests were carried out in the open air. The location was chosen so that the mobile telecommunication station 10 remains free all day in the sun and in the wind.
The measurement device was oriented towards the results of the technical measurement test in the air conditioning chamber. This is how the regulation of ventilation step 2 - fan - was maintained (switching on at 30 C, tripping at room temperature of 25 C) and that of ventilation step 3 (cooling device) has been changed so that the cooler turns on at 35 C and re-turns on at 30 C.
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The sensor E for recording and regulating the average ambient temperature has been positioned on the rear wall 14a below the fan 36a. Technical measurement tests in the air conditioning chamber confirmed that even at daytime temperatures over 30 C - as was obtained during the days of measurement in the open air - ventilation step 2 was able to maintain the average ambient temperature even when the thermal load of 7 kW was permanently switched on below 35 C, therefore without switching on the cooling device.
The positions of two internal temperature sensors F and one external temperature sensor G can be seen in Figs. 19 and 20 - the distance measurements defining the positions (r = 100 mm; ri = 100 mm; r @ = 180 mm; r3 = 80 mm).
At external temperature during cooling below 20 C, the fan 36a has tripped so that we are in the ventilation step 1, that is to say that the ambient temperature has dropped below 25 C.
After about 10 minutes, the ambient temperature increased again to 30 C so that the fan 36, started again. Over the duration of this series of measurements of approximately 94 hours, the operating time of the fan 36a (ventilation step 2) is approximately 78 hours (= 83%) so that ventilation step 1 was sufficient for approximately 16 hours (= 17%). The external temperatures have moved in this time interval from 34 C to 14 C.
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In another series of measurements over 23 hours, during which the internal thermal load was reduced to 5 kW, the operating time of the fan was 18 hours (= 78), so that the step of aeration 1 was sufficient for 5 hours (= 22a). In this time interval, the external temperatures have moved between 33 C and 13 C.
Technical measurement tests have also revealed that with the three-step ventilation concept according to the invention, an economical multifunctional solution has been discovered, in particular for the high demands placed on mobile telecommunications stations taking into account the internal temperatures at maintain.
The station 10,10, operating with this concept of ventilation is distinguished by its robustness, its improved maintenance and its very economical character.
All the important functional units are arranged in the protective concrete sheath. The operation does not require much maintenance and is energy efficient, since the operation of the cooling device is only necessary over a short time interval - taking into account the whole year - that is - say in extreme temperature conditions - therefore rare.
Finally, it will be pointed out that the three-step ventilation concept according to the invention can be used within the framework of the invention even in other cabins for electrical installations - which are not described here.