CN103609205A

CN103609205A - 冷却装置

Info

Publication number: CN103609205A
Application number: CN201180068698.5A
Authority: CN
Inventors: M·德里希; D·黑曼; M·尼科莱; J·扎策尔; D·泰斯
Original assignee: SWITCHGEAR CABINET OR RACK
Current assignee: SWITCHGEAR CABINET OR RACK
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: DE112011104973B4; CN103609205B; WO2012116724A1; DE112011104973A5

Abstract

本发明涉及一种冷却装置，其带有容纳区域，在该容纳区域中布置有热交换器和至少一个通风装置单元，其中，该通风装置单元为径流式通风装置或该通风装置单元具有这样的径流式通风装置，并且其中，该径流式通风装置产生带有通过热交换器的主流方向的气流。为了可同时以很高的冷却功率和很小结构宽度制造冷却装置，根据本发明设置成径流式通风装置在流方向上布置在热交换器之后，并且该径流式通风装置的旋转轴线处成相对于主流方向成<90°的角度。

Description

冷却装置

技术领域

本发明涉及一种冷却装置，其带有容纳区域，在该容纳区域中布置有热交换器和至少一个通风装置单元，其中，该通风装置单元为径流式通风装置或该通风装置单元具有这样的径流式通风装置，并且其中，该径流式通风装置产生带有通过热交换器的主流方向的气流。

背景技术

从文件WO2009／141610A1中已知的冷却装置用于冷却安置在架子或开关柜中的电子构件。在此将冷却装置集成到成排的架子或开关柜中，其在数据中心中使冷通道相对于热通道隔开。冷却装置接纳来自热通道的热空气、对该热空气进行冷却并且然后将该热空气对其进行调节地交付到冷通道中。为了产生气流，在空调装置中安装有抽吸待冷却的空气的通风装置叶轮。在冷通道区域中将已冷却的空气沿侧向吹出，从而将其吹过相邻的开关柜或架子的前侧。在此，比起在冷通道的剩余区域中存在的压力，由于流速在开关柜更确切地说架子前侧的区域中出现更低的压力。由于压差而将流保持在开关柜和架子的前侧处，使得流没有在冷通道内均匀地分散。因此获得不均匀的冷却效果。此外，冷却装置在冷通道中的突出的通风装置区域被认为是有干扰的。

从文件DE102008002789A1中已知另一种冷却装置，其在数据中心中可插入在成排的架子中。该冷却装置具有安装在前部区域中的通风装置，其将待对其进行调节的空气在背侧吸入到空调装置中并且又将空气从前侧吹出。在此在支撑框架中安置有插入式壳体，其中，该插入式壳体容纳空气调节装置的构件，尤其容纳热交换器和通风装置。已知的空调装置具有相对很大的结构宽度并且因此需要相应的安装空间。

在数据中心中，由于成本原因日益增长地需要所安装的结构单元在很小的空间上提供很高的性能。因此还存在这样的要求，即设计带有尽可能小的安装面的冷却装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开头所提及的类型的冷却装置，利用该冷却装置可以更加运行可靠的方式在很小的结构体积中耗散很高的功耗。

该目的由此实现，即，将冷却装置的径流式通风装置在流方向上布置在热交换器之后，并且该径流式通风装置的旋转轴线处成相对于主流方向成<90°的角度。

由于径流式通风装置在流方向上布置在热交换器之后，该径流式通风装置将由已冷却的气流用空气来调节并且被保持在可靠的运行温度上。因此，一方面保证径流式通风装置的功率稳定性，且另一方面在没有附加的建造措施的情况下实现很高的使用寿命。

此外，通过将径流式通风装置在流方向上布置在热交换器之后实现高效地流经热交换器，因为径流式通风装置布置在吸取侧。

径流式通风装置在其旋转轴线方面设立成相对于主流方向成<90°的角度。因此虽然流没有理想地在其旋转轴线的方向上流过该径流式通风装置，但产生特别的优点，即，可将很大的通风装置叶轮可建造在带有较小的壳体宽度的冷却装置中。因此，即使在没有理想的气流角度的情况下也可实现显著的功率提升。

此外，径流式通风装置的斜置具有这样的优点，即，在相应地布置吹出口的情况下可将已冷却空气通过冷却装置的前侧排出，从而在冷通道中产生理想的气流路径。优选地，径流式通风装置的旋转轴线设立成相对于主流方向处在20°至70°之间-特别优选地在30°至60°之间-的角度范围中。在该角度范围中，由于径流式通风装置的并非完美的平行于轴线的流仅仅产生很小的流损失。

根据本发明的优选的设计方案设置成两个或多个通风装置单元相叠地布置，并且相邻的通风装置单元的径流式通风装置的旋转轴线彼此处成有角度。因此径流式通风装置布置成相互交叉，从而其一方面还以偏置的方式抽吸空气并且特别还以偏置的方式排出空气。因此可实现为冷通道特别均匀地供应已冷却的空气。

根据本发明的特别优选的设计方案设置成通风装置单元具有横向于径流式通风装置的旋转轴线延伸的安装宽度，其大于在前侧形成的安装口的净安装尺寸。因此建造有这样的通风装置单元，即，该通风装置单元在其径流式通风装置直径方面大于安装口的宽度并且因此在很小的壳体宽度的情况下能够实现最大的通风装置功率。

利用这样的大的通风装置可消除很高的压差，从而为了很高的功率收益的目的还可使用相应设计的带有很高的空气阻力的热交换器。

为了在冷却装置的这样的设计方案中确保将通风装置单元安装到容纳腔中或将通风装置单元从容纳腔中拆出，设置成通风装置单元的在容纳腔深度的方向上伸延的安装深度小于安装口的净安装尺寸。于是可在容纳区域中转动通风装置单元，使得其可通过反应安装深度的侧部从安装口中运动出来。那么例如为了维护目的可将通风装置单元简单地取出，或者可简单地安装新的通风装置单元。

如果设置成热交换器在容纳区域的竖直方向上延伸并且所有的径流式通风装置输送通过该热交换器的空气，因此可实现很高的冷却功率。在径流式通风装置中的一个失灵的情况下，利用剩下的径流式通风装置提供冗余。

根据本发明的冷却装置可为这样的冷却装置，即，其具有支撑框架，在其中，前侧的安装口由彼此平行地间隔开的竖直的两个框架件限制。支撑框架形成用于冷却装置的单个构件的稳定的容纳部，并且通过隔开前侧的竖直的框架件来提供安装口，通过该安装口可在已安装的状态中实现通风装置单元的维护。

根据本发明的冷却装置可以此为特征，即，引导部与通风装置单元相关联，该引导部在深度方向上引导通风装置单元的偏置。以这种方式可进行简易地装配或拆卸通风装置单元，其中，引导部使得能够实现可靠且装配友好地推入或推出通风装置单元。

为了得到经改进的保护可设置成在前侧的安装口可借助于可取下的罩盖来封闭。罩盖尤其有穿孔，从而空气可通过前侧流出。

如果设置成在容纳腔中设置有竖直相叠地布置的两个或多个通风装置容纳部，并且可将通风装置单元可替换地插入到每个通风装置容纳部中，那么可取决于用户的功率需求为冷却装置装备有一个或多个通风装置单元。

根据本发明的可设想的设计变型方案可设置成在流方向上在热交换器之后将电的控制电路布置在容纳区域中。利用控制电路例如可操控通风装置单元。因为控制电路在流方向上布置在热交换器之后，所以同时对其进行冷却，使得对此不需要单独的安装花费。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施例来进一步阐述本发明。其中，

图1以透视性的侧视图显示了冷却装置；以及

图2显示了根据图1的冷却装置在前部区域中且在水平截面中的详细图示。

具体实施方式

图1显示了带有围绕容纳区域的框架10的冷却装置。框架10由八个水平的框架件和四个竖直的框架件11、12、13组成。在此，在冷却装置深度方向上伸延的两个水平的框架件11和在冷却装置宽度方向上伸延的两个水平的框架件12形成底部框和顶部框。底部框与顶部框经由在框架10的角部区域中的四个竖直的框架件13来连接。容纳区域可在前侧利用罩盖14.1且在背侧利用罩盖14.2来封闭。在此，罩盖14.1、14.2优选以铰接的方式来固定，从而其形成可使进入容纳区域变得容易的门。

在框架10的背侧的区域中将支架15稳定地固定在底部框和两个竖直的框架件13处。支架15承载联接附件16，其不仅形成用于热交换器20的始流部，而且形成用于热交换器20的回流部。热交换器20建造成方形并且实施为空气-水-热交换器。热交换器利用在底侧和顶侧的固定件21来相对于框架10进行支撑。在此，热交换器20在竖直方向上几乎在框架10的整个构造高度上延伸。热交换器20在平行于水平的框架件12伸延的框架宽度方向上同样几乎在容纳区域的整个安装宽度上伸延。热交换器20构造为常规的空气-水-热交换器，其在热交换器片之间形成空气导引通道。空气导引通道在热交换器20的面向罩盖14.2的背侧与热交换器20的面向罩盖14.1的前侧之间形成流连接部。相应地利用空气在主流方向HS(参见图2)上流经热交换器20。在流方向上在热交换器20之后联接有液滴分离器30。该液滴分离器30通过支架31固定在冷凝物收集器40处。冷凝物收集器40构造为槽，其在深度方向上不仅延伸越过热交换器20，并且延伸越过液滴分离器30。

在框架10的前部区域中设置有六个通风装置容纳部。这些通风装置容纳部可在打开前侧的罩盖14.1时接近。前侧的两个竖直的框架件13和前侧的水平的框架件11、12在此限制安装口，通过该安装口来接近通风装置容纳部。每个通风装置容纳部具有形成引导部65的底部。该底部借助于固定件64稳定地固定在竖直的框架件12处。

在每个通风装置容纳部中可插入有通风装置单元60。目前，竖直相叠地布置有六个通风装置容纳部并且所有的通风装置容纳部相应地以通风装置单元60来占据。还可设想并非所有的通风装置容纳部都被占据。那么可在未被占据的通风装置容纳部的区域中插入防止空气短路的封闭壁。此外，然后利用封闭壁桥接未被占据的通风装置容纳部并且互相支撑已被占据的通风装置容纳部。因此产生稳定的结构类型。

在图2中示意性地表征了穿过空调装置的前部区域中的通风装置单元60的水平截面。如该图示中显示的那样将安装口18限制在两个竖直的框架件13之间。在装配状态中，通风装置单元60布置在竖直的框架件13之后。通风装置单元60在通风装置容纳部中放置在用作引导部65的底部上。通风装置单元60具有带有吹出口62的通风装置壳体61。在该通风装置壳体61中安置有径流式通风装置66。在此，径流式通风装置66优选地如此设计，即，其输送叶片与径流式通风装置66的旋转方向相反地弯曲，因此其为向后弯曲的径流式通风装置66。由此对于很高的空气容积输送功率来说可实现很高的功率收益。

如图2中表征那样，径流式通风装置66在水平方向上具有几乎与通风装置壳体61相同的结构尺寸。通风装置单元60具有在径流式通风装置66的旋转轴线R的方向上伸延的安装深度T以及在水平方向上伸延的、处成垂直于旋转轴线R的安装宽度B。在此，安装宽度B选择成大于在竖直的框架件13之间的安装口18的净口尺寸。特别优选地，安装宽度B还可选择成大于冷却装置壳体的总宽度。由此还尤其使得径流式通风装置66在其旋转轴线R方面能够设立成相对于通过热交换器20的主流方向HS成<90°的角度α。由于斜置，径流式通风装置66有角度地抽吸空气，这如同在图2中利用箭头图示表征的那样。径流式通风装置66的调整(调整角α)如此选择使得吹出口62面向冷却装置的前侧并且因此可使空气通过安装口18朝冷却装置的前侧排出。

在本实施例中，吹出口62布置成相对于前侧偏置安装尺寸t并且相对于侧部偏置安装尺寸b。因此在前侧的右方的竖直的框架件13与通风装置单元60的右方的边缘之间产生空隙，其可取决于其尺寸利用导引板来覆盖，以优化前侧的吹出。然而特别优选地如此调整和布置通风装置单元60使得其以其吹出口62处在两个竖直的框架件13之间的间隔区域中。那么不强制地需要附加的空气导引板，并且可在竖直的框架件13处将空气引开并且朝前侧排出。

将驱动径流式通风装置66的通风装置马达67节省空间地保持在左侧的竖直的框架件13之后和通风装置壳体61之前。

如可从图1中识别出的那样，单个的径流式通风装置66的旋转轴线R调整成交替交叉。因此，根据图1，例如最上面的径流式通风装置66将其空气吹出至左侧，布置在其之下的径流式通风装置66将其空气吹出至右侧，且然后紧接的径流式通风装置66又将其空气吹出至左侧。通过吹出口62的这种相互的布置实现冷通道的特别均匀的供应(即供气)。

前侧的安装口18可利用构造为门的罩盖14.1来覆盖。其作为进入保护部构造成有穿孔，从而相对于环境形成导引空气的连接部。此外，背侧的罩盖14.2也构造成有穿孔，从而可通过该罩盖14.2吸入待冷却的空气。

单个的通风装置单元60的装配以简单的方式来完成。将通风装置单元如此旋转使得其可在其带有安装深度T的情况下移动通过安装口18。在这种情况下由此实现有目的的和简单的装配，即，可在引导部65上移动通风装置单元60。那么如情况可能可在竖直的框架件13之后将通风装置单元60旋转到预先确定的位置中并且随后将其固定。

在冷却运行中，径流式通风装置66将冷却用空气从热通道抽吸通过穿孔的背侧的罩盖14.2。然后将空气导引通过热交换器20并且借助该热交换器进行冷却。热交换器20现在构造为空气-水-热交换器，其具有彼此隔开的热交换器片，在该热交换器片之间形成空气导引通道。在空气已经穿过热交换器20之后使其穿过液滴分离器30。可能产生的冷凝物在液滴分离器30中被捕获并且在重力方向上向下导向至冷凝物收集器40。因为热交换器20同样安置到冷凝物收集器40中，在热交换器20处可能产生的冷凝物也被捕获在冷凝物收集器40中。已冷却的空气紧接着到达到通风装置单元60并且借助于径流式通风装置66输送通过吹出口62并且通过穿孔的前侧的罩盖14.1排出。然后，空气到达到冷通道中。其在此可用于冷却目的。

如前面说明的那样，取决于用户需求，冷却装置可装备有一个或多个通风装置单元60。随着通风装置单元60的数量的增加而提升冷却装置的冷却功率。因此用户可取决于所期望的功率数据来选择通风装置单元60的数量。如果所需要的冷却功率增加，那么可添加其它的通风装置单元60。

还可设想可通过通风装置单元60的数量来满足冗余。例如，如果用于冷却的三个通风装置单元60就已足够，那么用户可使用第四通风装置单元60，从而用户获得第n+1冗余。

此外还可通过所使用的通风装置单元60的数量来降低运行成本。例如，如果三个通风装置单元60可足以实现所期望的冷却功率，那么这些通风装置单元60以最大的转速且因此以最大的能量吸收来运行。出于该原因，现在可安装附加的(例如附加的三个)通风装置单元60(即，总计多达六个通风装置单元60)。因此降低每个通风装置单元60的总空气功率，由此还降低能量吸收。借此得到可观的运行成本节省和增加的使用寿命。如前面说明的那样，冷却装置具有六个相同的通风装置容纳部，结构相同的通风装置单元60可模块状地插入到该通风装置容纳部中。附加地，通风装置单元60具有电接口，其使得能够经由装置软件以即插即用方法实现通风装置单元60的激活。

如图1中所示，将电的控制电路50集成到冷却装置的容纳区域中。该控制电路在流方向上布置在热交换器20之后。因此控制电路由热交换器20冷却并且对此不需要其它的结构上的措施。此外，通过热交换器20的这种布置在背侧的含水的区域与电气设备之间实现空间上的分开。此外，附加地，还将电的控制电路50布置在框架10的顶部区域中。

特别优选地，冷却装置具有平行于前侧(即横向于通过热交换器20的气流方向(主流方向HS))的、小于或等于300mm的结构宽度。其相应于在常见的计算中心中的标准结构单元的一半。为了现在可耗散在60kW的范围内的功耗，每个通风装置单元60如此设计，即其传输每小时在1000m³与1600m³之间的范围内的空气体积流。在此通过热交换器20的水通过量应处在90l／min与160l／min之间的范围内，以便在狭窄的结构宽度的情况下在宽度方向上实现热交换器20的足够均匀的负荷。如果冷却装置的容纳空间具有在0.6m³至0.8m³的范围内的体积，那么这是尤其需要的。

Claims

1.一种冷却装置，其带有容纳区域，在该容纳区域中布置有热交换器(20)和至少一个通风装置单元(60)，其中，所述通风装置单元(60)为径流式通风装置(66)或该通风装置单元具有这样的径流式通风装置，并且其中，所述径流式通风装置(66)产生带有通过所述热交换器(20)的主流方向(HS)的气流，其特征在于，所述径流式通风装置(66)在流方向上布置在所述热交换器(20)之后，并且所述径流式通风装置的旋转轴线(R)处成相对于所述主流方向(HS)成<90°的角度(α)。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述径流式通风装置(66)的旋转轴线(R)处成相对于所述主流方向(HS)成在20°与70°之间的角度(α)。

3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，两个或多个通风装置单元(60)相叠地布置并且相邻的通风装置单元(60)的径流式通风装置(66)的旋转轴线(R)彼此处成有角度。

4.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，所述通风装置单元(60)具有横向于所述径流式通风装置(66)的旋转轴线(R)延伸的安装宽度(B)，其大于在前侧形成的安装口(18)的净安装尺寸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却装置，其特征在于，在所述旋转轴线(R)的方向上伸延的安装深度(T)小于所述安装口(18)的净安装尺寸。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述通风装置单元(60)具有吹出口(62)，空气可穿过该吹出口通过冷却装置前侧吹出。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述热交换器(20)在所述容纳区域的竖直方向上延伸并且所有的径流式通风装置(66)输送通过所述热交换器(20)的空气。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的冷却装置，其特征在于，该冷却装置具有支撑框架，在该支撑框架中，前侧的所述安装口(18)由彼此平行地间隔开的竖直的两个框架件(13)限制。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的冷却装置，其特征在于，引导部(65)与所述通风装置单元(60)相关联，该引导部在深度方向上引导所述通风装置单元(60)的偏置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的冷却装置，其特征在于，在流方向上在所述热交换器(20)之后将电的控制电路(20)布置在所述容纳区域中。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的冷却装置，其特征在于，在所述容纳区域中设置有两个或多个通风装置容纳部，其竖直地相叠地来布置，并且可将通风装置单元(60)可替换地插入到每个通风装置容纳部中。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的冷却装置，其特征在于，前侧的所述安装口(18)可借助于可打开的穿孔的罩盖(14.1)来封闭。