CN106463924A - 空气调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空气调节系统、尤其是冷却系统，其至少具有开关柜(1)，该开关柜具有承载装置(4)，待调节空气的电气和/或电子器件(2)成排地上下叠置地和并排地设置在该承载装置的面向开关柜门的前侧(17)上，其特征在于，借助于分别作为独立构件的至少一个散热器(50)能够至少部分地对位于开关柜(1)之内的器件(2)调节空气。

Description

空气调节系统

技术领域

本发明涉及一种空气调节系统、尤其是冷却系统，其至少具有开关柜，该开关柜具有承载装置，待调节空气的电气和/或电子器件成排地上下叠置地和并排地设置在该承载装置的面向开关柜门的前侧上。

背景技术

通过DE102009054011B4已知一种同类型的用于设置在开关柜中的电气器件的冷却系统，该冷却系统具有开关柜，该开关柜具有承载装置，电气器件成排地上下叠置地和并排地设置在该承载装置的前侧上，并且该冷却系统具有空气输送装置，利用该空气输送装置，在承载装置的后侧上可促成从上向下的空气流，在该空气流时通过多个沿竖直方向和/或水平方向彼此间隔开距离的通孔能将从承载装置后侧上的空气流分出的部分空气流针对性地供应给设置在承载装置前侧上的待冷却的电气器件。

在该已知的解决方案中规定，在安装的开关柜中，承载装置具有水平延伸的安装接片，所述器件的至少一部分固定在这些安装接片上，其中，在两个沿竖直方向相邻的安装接片之间设有接片间隙，通孔设置在该接片间隙的区域中，并且这样的接片间隙用于供所述器件的电连接线路引导穿过。

特别是在工业控制技术中，电气和/或电子器件经常设置在开关柜或开关盒中。各个器件在运行期间产生一定程度上巨大的损失热量，这导致开关柜之内的温度升高。为了确保所述器件的功能性，不允许温度超过最大值。因此，装入器件中的半导体元件仅可以在至多例如85℃或125℃的器件温度下功能可靠地运行。

在按照DE102009054011B4的已知的解决方案的扩展方案中已经已知，在开关柜后侧上和在其内侧上流动的空气是比较冷的，例如这是因为经由开关柜的后侧的壁对开关柜内部进行冷却或者因为在该区域中被供应冷空气，例如通过供应冷的外部空气或者通过供应经由热交换器冷却的空气。被动的冷却此外可以通过开关柜的散热来实现或者通过用环境空气冷却开关柜外侧来实现。

通过针对性地将冷却空气引导穿过承载装置的通孔可以瓦解在该承载装置的前侧上形成的热巢，这特别是在如下情况下适用，即，通孔设置在可能形成热巢的区域中，所述热巢一般会在沿竖直方向看相邻的各器件之间产生。这样的热巢此外也可能在设置于承载框架前侧上的器件的背风侧上形成，亦即在电气器件的与在承载框架前侧上流动的空气背离的一侧上形成，这特别是在所述器件大体积或大面积地设计时是这种情况。因此，通孔可以在已知的解决方案中优选设置在器件的背风侧上，从而穿流的冷却空气直接吹入相应的热巢中并且由此将该热巢瓦解。尽管如此，已知的解决方案在空气调节功率、特别是冷却功率方面还不令人满意。

发明内容

从所述现有技术出发，本发明的目的因此在于，在保持已知解决方案的优点(亦即电气和/或电子器件以功能可靠且节约空间的方式集成在开关柜中)的同时，这样进一步作改善，即，提供这样一种空气调节系统、特别是冷却系统，其不仅非常高效地工作、而且能够实现紧凑的构造并且是维修方便的。这样的目的通过一种在其整体上具有权利要求1的特征的空气调节系统来实现。

通过按照权利要求1的特征部分借助于分别作为独立构件的至少一个散热器能够至少部分地对位于开关柜之内的器件调节空气并且优选能够对其冷却，尽管从各电气和/或电子器件出发的热载荷不同也能够在开关柜之内实现基本上均匀的温度场，从而实现均匀、然而极为有效地对器件调节空气。设计为独立的构件的散热器能够低成本地在最简单的实施方式中作为所谓的“冷却板”来实现，所述“冷却板”能够根据其热状态尤其是以冷却的方式实现在开关柜之内的温度场的均匀化。如果提到的“冷却板”由金属板形成，那么该“冷却板”是以高效的方式导热的并且特别是可以从冷的初始条件出发，其方式为，所述“冷却板”例如储存开关柜之外的低环境温度，这样的低环境温度被馈送给开关柜内部用以冷却器件。特别是允许这样冷却的板(“冷却板”)，即，就此而言将位于承载装置后侧上的开关柜空气下降地在安装的开关柜中从上向下沿着承载装置后侧引导，以便然后在该承载装置前侧上在对流的热流的影响下基于对器件排热而在承载装置上又向上提升，于是将器件相应冷却。

提到的散热器因此优选是空间受限的独立的主体，该主体将储存在该主体中或者供应给该主体的热能馈送给邻近的在此以空气的形式的介质，并且优选的是，所述散热器是排出废热的冷却装置，以便避免开关柜中的器件的过热。但要了解的是，这样的散热器在需要的情况下在调节空气的意义上也可以用于对电气和/或电子器件加热，特别是当这样的器件在特别冷的环境中接通并且就此而言然后仍要运行。

散热器(其在形成所谓的“冷却板”的情况下具有板状的延伸形状)可以构成开关柜的壁部件、优选该开关柜的后壁；但是也可以将这样的板状散热器集成在开关柜之内，但是对此应考虑，在开关柜的开关柜门打开时板状的散热器不妨碍器件的接近可能性，这可以通过如下方式来防止，即，例如将板状的散热器设计为相应开关柜门的组成部分。

另一种可能性在于，散热器可设置在建筑物上、特别是设置在厅室的壁部件或类似物上(相应的开关柜安装在所述厅室中)并且于是可以在这样的以建筑物技术安装的散热器前面安装开关柜，以便由此实现对开关柜内部的空气调节。

在按照本发明的系统的另一种特别优选的实施方式中规定，在带有器件的承载装置和可配设的散热器之间的可预定的距离借助于调节装置能被调节。按照多少和哪些类型的器件被固定在承载装置上，在开关柜之内的热引入载荷可以彼此不同，并且通过调节在散热器和承载装置之间的距离可以一并调节开关柜之内的可预设的冷却功率的强度。

为了在开关柜之内利用冷空气形成优化的空气流而规定，所述后面的流动空间的容积比所述前面的流动空间的容积小多倍，为此(也为了在开关柜之内达到更好的循环)而可以规定，流动的冷或热空气的循环通过优选以至少一个圆筒风扇的形式的空气输送装置来完成。

在能量方面较耗费、但是可施加的冷却功率却更好，则可规定，气态的冷却介质在循环中被引导穿过板状的散热器之内的冷却管，以便可以将热量从开关柜内部中馈送给环境。在散热器上可能产生的冷凝物可以在开关柜之内借助于收集装置收集并且借助于排出或卸出装置从开关柜中排出到环境中。

附图说明

本发明其它的优点、特征和细节由从属权利要求和以下的说明获得，在该说明中，参照附图对不同实施例详细描述。在此，以基本的且不按比例的视图示出：

图1示出按照本发明的开关柜的透视图，以及

图2至4以侧视图的形式示出按照本发明的开关柜按照图1的三个不同的实施例。

具体实施方式

图1示出按照本发明的开关柜1的透视图，例如该开关柜优选在工业制造技术中用于安装电气和/或电子器件2，例如控制装置、电源、开关装置、安全装置、传感器等。在此须强调，技术公开的开关柜也应涵盖如开关盒以及用于提到的常见类型的器件2的其它容纳容器那样的设备。

在开关柜1中设有仅示意示出的承载装置4，该承载装置在该实施例中包括两个或更多个竖直延伸的承载轨8和在当前情况下一共三个大致水平延伸的安装接片12、14、16。在安装接片12、14、16和承载轨8之间的连接可以经由在图1中未示出的例如以连接弓或类似物的形式的连接元件来实现，其中，安装接片12、14、16朝向在图1中看到的前侧17设置在承载轨8前面。承载轨8和安装接片12、14、16构成框架10，该框架也可以相应地预安装并且随后可以嵌入开关柜1中作为用于器件2的承载装置4。

各个器件2成排地上下叠置地设置在安装接片12、14、16的前侧17上并且也设置在框架状的承载装置4的前侧17上，尤其是设置在、优选可松脱地固定相应所属的安装接片12、14、16上。开关柜1的这样的前侧17可以利用在图1中出于更简单显示的原因而未进一步示出的开关柜门可被封闭，其中，开关柜1的这样的开口也能通过双扇门或其它的多扇门封闭。在承载装置4的后侧19上、特别是在承载轨8的区域中借助于空气输送装置20(图2)能促成大致从上向下沿箭头线的方向的空气流34。

在安装接片12、14、16之间的接片间隙借助于封闭元件22、24、26至少部分地可封闭，其中，在所述接片间隙的区域中，器件2的电连接线路从框架10前侧17引导至后侧19上，并且就此而言布线和电线引导与此相应地可以在框架状承载装置4的后侧19上延伸。为此目的，封闭元件22、24、26分别可多件式构成、特别是例如具有一个布线梳28(图2)和一个盖元件32。这样的封闭元件以及布线梳连同盖元件仅被示例性地并且仅以基本的方式和方法基于更简单的显示来示出。

在盖元件32中设有通孔30，冷却空气可以从后侧穿过所述通孔19到承载装置4前侧17上并且由此可以符合目的地供应给产生热的相应器件2。在按照图1的视图中，仅可见用于最上面示出的左侧器件的通孔30；尽管如此，也在第二封闭元件24中和第三封闭元件26中分别设有一个用于第二和第三器件2的通孔。代替在此示出的解决方案，然而也可以引导空气从后侧19穿过每个其它的开口至开关柜前侧17；特别是也可考虑使冷却空气简单地在水平延伸的安装接片12、14、16之间流过。

图2至4分别以大幅简化的方式示出按照本发明的开关柜1的多个实施例的侧视图。空气输送装置20在相应当前实施例中构成为横流风扇或圆筒风扇并且在开关柜1内部的上方区域中抽吸空气并且将其输送到框架10或承载装置4的后侧19上。空气输送装置20就此而言在其运行期间促成了在框架10后侧19上从上向下指向的空气流34，该空气流分成一些部分空气流42、44、46，所述部分空气流从框架10后侧19穿过例如通孔30至前侧17，在所述前侧上设有电气器件2。在前侧17上然后可以将各个部分空气流归一成一条在前侧的总空气流。这样的空气引导又以箭头显示的方式给出。在此，例如穿过通孔30的部分空气流42在该部分空气流42能在框架10前侧17上与另外的部分空气流44、46归一之前吹过在图1中左上方示出的器件2，正好该通孔30相应地配设给该器件。然而总而言之，已经通过器件2的待排出的热量在开关柜1中的前侧17上形成对流流动，该对流流动从下向上引导。因此，在器件2之上，前侧的总空气流被空气输送装置20又吸入并且经由其排出口沿着承载装置4的后侧19向下输送，从而在封闭的开关柜1中发生空气的永久循环。

在第一安装接片12之上以基本的方式和方法设有固定元件48，在所述固定元件上连接、特别是安装有空气输送装置20。在固定元件48和第一安装接片12之间的第一接片间隙借助于在这里基本上不透气地密闭框架10的盖元件36封闭。相反，在第一安装接片12和第二安装接片14之间的接片间隙中设有具有通孔30的第一盖元件32。第一盖元件32在此能够可嵌入接片间隙的被布线梳28界定的侧边缘中。通孔30在此可以在第一盖元件32中给定，或者第一盖元件32可以通过局部的材料变薄、打孔或类似方式而具有理论破裂部位，借助于所述理论破裂部位，通孔30可以简单并且优选无工具地在需要情况下制成。在一种简化的构造方式中也可以将在各个安装接片12、14、16之间的穿透空间用于将空气从后侧19朝向前侧17出于对器件2调节空气的目的来进行输送。

因为在图1中示例性示出的中间的器件2具有比较大的构造高度，所以第二盖元件38嵌入在第二安装接片14和第三安装接片16之间的接片间隙中，在该第二盖元件的通孔中嵌入、优选可松脱地嵌入空气引导元件50，借助于该空气引导元件，就此而言穿过的冷却空气有目的地可被输送到第二器件2的前端部上。以相应的方式，空气引导元件50也可以将冷却空气备选地或补充地沿水平方向分开。

在第三安装接片16之下设有在第三安装接片16整个宽度上延伸的通孔，经由该通孔可以使余下的空气流34从后侧19穿流至框架10前侧17并且首先可以在第三器件2(在图1中左侧最下方示出)上以冷却方式吹过并且随后向上朝向空气输送装置20被吸出。承载装置4或框架10的构造仅是示例性的，并且，相比于在此示例性用于阐述本发明所示出的组件而言，在实践中这里的组件配备有显著更多的以水平和竖直布置的安装接片。

从上述开关柜的基本构造出发，现在更详细地描述按照本发明的空气调节系统。如图1所示，在开关柜1后侧上作为独立的构件50设有散热器，该散热器对处于开关柜1之内的器件2调节空气、优选相应冷却。在图1中示出的散热器50是在空间上受限的单独的主体，该主体将储存在该主体中或者供应给该主体的热能馈送给邻近的介质、如优选空气，其中，优选散热器50是排出废热的冷却装置，以便避免开关柜1中器件2的过热。

在按照图1的实施例中，散热器50具有板状延伸形状并且优选构成开关柜1的后侧的壁部件。就此而言，开关柜1在其后侧上被散热器50遮盖，使得散热器50侧壁齐平地过渡到开关柜1侧壁上。在最简单的实施方式中，散热器50构成为所谓的“冷却板”，其相应储存开关柜1之外的低环境温度并且然后可以将其进一步馈送给开关柜1内部。通过这样的构成为“冷却板”的散热器50的冷却，已经描述的热量下降趋势在开关柜1后侧19上得以增强。

如按照图2的实施例所示出的那样，散热器或降温器50可以构成为冷却装置的冷却板，所述冷却装置特别是与汽化器或者压缩式制冷机52配合作用，所述汽化器或者压缩式制冷机根据按照图2的视图连同其压缩机和冷凝器在开关柜1上方设置在该开关柜之外。冷却空气的温度调节在此优选如此进行，即，可能的话即使在调节空气的条件不利时在汽化器上也不发生冷凝。例如在开关柜1中出现的冷凝物借助于空心轨状的收集装置54来收集并且经由未进一步示出的排出装置从开关柜1中排出。

优选的是，对于这样的设计而言，构成为冷却板的散热器50以三明治结构的形式设计，其包括板状的承载介质，在该承载介质中嵌入有优选曲折铺设的冷却盘管或冷却管路56。冷却管路或冷却管56以其前流和回流分别连接在制冷压缩机52上，该制冷压缩机连同所属的冷凝器在开关柜1之外位置固定地设置在该开关柜的上侧上，以便因此在开关柜之内不占用构造空间。冷却管56在支承在开关柜1上侧上的制冷压缩机12上的连接通过未进一步示出的可分离的耦联器实现，从而制冷压缩机12的简单维修是可能的或者可以简单地更换整个冷却系统的各个组件，只要将压缩机52经由可分离的耦联器从其它的散热器50分离的话。

接下来的各实施例仅就它们与之前的实施例的显著不同之处进行阐述。就此而言对此所涉及的实施形式相应地也适于接下来介绍的按照图3和4的实施例。

对于按照图3的实施例而言，框架10、亦即承载装置4在开关柜1中的固定借助于牢固装入的所谓的伺服轴58进行，原本的框架10竖直保持在该伺服轴上；但是特别优选与冷却的、后侧设置的散热器50保持有可调节的距离X。另外，在当前实施例中，散热器50以底面连接于建筑物壁60的前面，所述建筑物壁可以是用于开关盒1的安装厅室的一部分，其中，就此而言，压缩机52也被固定在建筑物壁60上。这样的在壁侧的布置结构也可以沿着较大的厅室壁延伸，从而多个开关柜1能够以它们的在后侧敞开形成的空心盒结构布置于相应的散热器装置50前面。看向图3，在散热器50前侧上涂覆有纳米油漆涂层62，所述纳米油漆涂层能够在该区域中自动实现清洁散热器50免于脏物或者说相应简化清洁。就此而言，散热器50又可以齐平地封闭开关柜1的后侧或者相应地在边缘侧作为延长部跨接，以便能够对于仅一个散热器板实现多个开关柜1(未示出)的竖立可能性。

在按照图4的实施方式中，多个板状的散热器50被分别配设给承载装置4的一个器件区域2并且另外在后侧经由绝热体64防止向环境的冷却损失。在某种程度上上述各实施例主要强调了冷却方面，但相应散热器50也可以设置用于对开关柜1的器件2调节热量以便例如在开关柜1的安装地点在温度非常低的情况下对器件2在加热的意义上调节空气，从而能够快速确保所述器件的功能性。按照设计方案，除了冷却管56之外附加地或备选地出现相应设计的引导热介质的加热管路，其中，也可以考虑电加热散热器50。

基于相应散热器50的模块化构造，能够实现开关柜1的多种应用可能性。因此也可以想到，将相应散热器50在前侧集成到开关柜1的未进一步示出的门系统中，或者将其包含于该开关柜的其它壁部件，例如可调底座、侧壁和上侧壁。

Claims (11)

1.空气调节系统、尤其是冷却系统，至少具有开关柜(1)，该开关柜具有承载装置(4)，待调节空气的电气和/或电子器件(2)成排地上下叠置地和并排地设置在该承载装置的面向开关柜门的前侧(17)上，其特征在于，借助于分别作为独立构件的至少一个散热器(50)能够至少部分地对位于开关柜(1)之内的器件(2)调节空气。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述散热器(50)是在空间上受限的单独的主体，该主体将储存在该主体中或者供应给该主体的热能馈送给邻近的介质、例如优选空气，并且优选的是：所述散热器(50)是冷却装置，该冷却装置排出废热，以便避免开关柜(1)中的器件(2)的过热。

3.按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述散热器(50)具有板状的延伸形状，并且所述散热器构成开关柜(1)的至少一个壁部件，和/或所述散热器能够集成在开关柜(1)中或者所述散热器在开关柜(1)之外在该开关柜的紧邻的附近覆盖或者说遮盖开关柜或该开关柜的壁部件。

4.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，在承载装置(4)和能配设的散热器(50)之间的能预定的距离(X)借助于调节装置(58)能被调节。

5.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，在相应散热器(50)和相应配设的承载装置(4)的后侧之间设有后面的流动空间(19)，借助于该后面的流动空间能够促成在安装的开关柜(1)中从上向下下降的空气流；并且在承载装置(4)和相应的开关柜门之间的前面的流动空间(17)允许上升的空气流，该上升的空气流至少部分地在产生热量的器件(2)上被引导经过这些器件。

6.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述后面的流动空间(19)的容积比所述前面的流动空间(17)的容积小多倍。

7.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述承载装置(4)设有穿流通道(30)，所述穿流通道相应地能够实现从后面的流动空间(19)到前面的流动空间(17)的直接的横向连通，使得能配设的器件(2)在开关柜(1)中不仅在正面而且在侧面被冲流。

8.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，流动的冷或热空气的循环通过优选以圆筒风扇的形式的空气输送装置(20)来完成。

9.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，气态的冷却介质在循环中被引导穿过板状的散热器(50)之内的冷却管(56)，该冷却介质通过压缩机装置(52)、优选散热器(50)的绝热冷却管(56)将吸纳的热量馈送给环境。

10.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述散热器(50)在其面向承载装置(4)的前侧上设有优选以纳米涂漆(62)形式的纳米结构。

11.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，在散热器(50)运行时可能产生的冷凝物借助于收集装置(54)收集并且借助于排出装置从开关柜(1)中排出。