DE10029660A1 - Anordnung zur Notkühlung in Klimasystemen - Google Patents

Anordnung zur Notkühlung in Klimasystemen

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DE10029660A1
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Torsten Muecker
Michael Hasdorf
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Hasdorf Michael 13187 Berlin De
Muecker Torsten 13089 Berlin De
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20536—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for racks or cabinets of standardised dimensions, e.g. electronic racks for aircraft or telecommunication equipment
    • H05K7/20627—Liquid coolant without phase change
    • H05K7/20654—Liquid coolant without phase change within rooms for removing heat from cabinets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/54—Free-cooling systems

Abstract

Die Erfindung betrifft die Notkühlung bei der Klimatisierung stationärer IT-Technik, insbesondere in Knoten der Sprachkommunikation und Internettechnologie sowie in zentralen Datenverarbeitungsanlagen. Zweck der Erfindung ist es, die hohen spezifischen Kühlleistungen im Notfall mit systemimmanenten Komponenten besser als bislang abzusichern. Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß für den Freikühlbetrieb ausgelegte Plattenwärmetauscher durch entsprechende Schaltungen zur Notkühlung eingesetzt werden. Dabei wird über einen internen Kreislauf, der durch Öffnen einer Kurzschlußstrecke und Schließen der Systemsteuerung eröffnet wird, die von den Kältemaschinen erzeugte Wärme über die Plattenwärmetauscher vom Notbetriebswasser bis zu einer sich aus den Betriebsdaten der Kältemaschinen ergebenden Temperatur erwärmt. Dafür wird Wasser aus einem Wasserreservoir und/oder einem Brunnen und/oder aus dem öffentlichen Netz und/oder Eisspeicher genutzt. Der Notbetrieb kann somit praktisch in jedem Fall ausreichend lange anforderungsgerecht aufrechterhalten werden.

Description

Die Erfindung betrifft zentrale Kühlanlagen mit hohen Anforderungen an die Ausfallsicherheit.
Ihre Anwendung bietet sich besonders in einem neuartigen Klimasystem für Aufstellungsräume von Nachrichten- und Rechentechnik mit an sich bekannten und üblichen Komponenten an, das sich durch eine mehr­ schienige, mindestens aber 3-schienige Kälteversorgung auszeichnet, wobei die Anzahl der Kälteerzeuger gemäß n+1 festgelegt ist, die Mindestanzahl der Umluftklimageräte (ULK) pro Raumeinheit der Mindestanzahl der Schienen entspricht und pro Schiene ein Platten­ wärmetauscher (PWT) eingesetzt ist. Des weiteren sind die Rückkühl­ werke (RKW) im Normalfall so geschaltet, daß jeder Kälteerzeugungs­ einheit ein Rückkühlwerk zugeordnet ist; bei Ausfall der Rückkühlwerke oder Kältemaschinen (KM) sind diese jedoch so miteinander verbunden, daß eine Kältemaschine auf ein anderes Rückkühlwerk umgeschaltet werden kann bzw. ein Rückkühlwerk von mehreren unterschiedlichen Kältemaschinen mittels Kurzschlußstrecke oder Ringleitung anfahrbar ist.
Es ist bekannt, daß bei erforderlichen Notkühlungen solcher Anlagen häufig auf eine direkte Einspeisung von Wasser aus dem öffentlichen Netz zur kompletten Deckung der Kälteleistung zurückgegriffen wird. Aufgrund der hohen spezifischen Kälteleistung, die insbesondere in Aufstellungsräumen der IT-Technik gebraucht wird, ist diese Art der Notkühlung zunehmend nicht mehr ausreichend.
Es ist daher Ziel der Erfindung, eine anforderungsgerechte Möglichkeit für die Aufrechterhaltung einer Notkühlung zu finden. Dabei besteht die Aufgabe, mit systemimmanenten Komponenten auszukommen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für den Freikühlbetrieb ausgelegte Plattenwärmetauscher durch entsprechende Schaltungen zur Notkühlung eingesetzt werden.
Plattenwärmetauscher sind bei Realisierung eines Freikühlbetriebes zur Abführung der Wärme vorhanden. Sie sind notwendig, da bei geschlos­ senen Kühlkreisläufen mit Glykolanteil gefahren werden und bei offenen Kreisläufen eine erhebliche Wasseraufbereitung erforderlich ist. Die Auslegung und Fahrweise der Plattenwärmetauscher erfolgt üblicher­ weise unter dem Aspekt der Maximierung des Freikühlbetriebes.
Für die Notkühlung kann Wasser aus einem Wasserreservoir, Wasser aus einem Brunnen, Wasser aus dem öffentlichen Netz oder Eisspeicher genutzt werden. Diese Notkühl-Wasserquellen haben eine Temperatur, die etwa der ausgelegten Eintrittstemperatur der Umluftklimageräte entspricht. Aus diesem Grund kann die zur Verfügung stehende Wassermenge bei Einsatz einer Notkühlung, z. B. Komplettausfall aller Rückkühlwerke, vollständig die Umluftklimageräte einer Schiene mit Kaltwasser versorgen. Das Temperaturniveau des zurückkommenden Kaltwassers ist dann noch ausreichend, um über einen internen Kreislauf, der durch Öffnen einer Kurzschlußstrecke und Schließen der System­ trennung eröffnet wird (Fig. 1) über die vorhandenen Plattenwärme­ tauscher einen Notbetrieb der Kältemaschinen aufrecht zu erhalten, indem die von den Kältemaschinen erzeugte Wärme über die Platten­ wärmetauscher vom Notbetriebswasser bis zu einer sich aus den Betriebsdaten der Kältemaschinen ergebenden Temperatur erwärmt wird. Das Wasser tritt über eine druckgeregelte Austrittsarmatur aus diesem internen Kreislauf aus.
Das aus den unterschiedlichen Quellen zur Verfügung stehende Wasser wird also im ersten Schritt zur direkten Kühlung in das Kaltwassernetz eingespeist. Es ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, mit einer erheblich geringeren Wassermenge als bislang den Kühlbetrieb aufrecht zu erhalten, was entweder zur Verringerung der Wasseran­ schlußleistung, des Wasserreservoirs oder der Einspeisung führt. Der Notbetrieb kann somit praktisch in jedem Fall ausreichend lange aufrechterhalten werden.
Weitere Einzelheiten des internen Notkühlkreises sind aus Fig. 1 ersichtlich.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
KM Kältemaschine
PWT Plattenwärmetauscher
RKW Rückkühlwerk
S Schiene
ULK Umluftklimageräte
USV Unabhängige Stromversorgung
Systemtrennung

Claims (5)

1. Anordnung zur Notkühlung in Klimasystemen, insbesondere in solchen für Aufstellungsräume von Nachrichten- und Rechentechnik mit an sich bekannten Komponenten, die sich dadurch auszeichnen, daß eine mehrschienige, mindestens aber 3-schienige Kälteversorgung installiert und die Anzahl der Kälteerzeuger gemäß n+1 festgelegt ist, die Mindest­ anzahl der Umluftklimageräte pro Raumeinheit der Mindestanzahl der Schienen entspricht, pro Schiene ein Plattenwärmetauscher verwendet ist und die Rückkühlwerke, im Normalfall so geschaltet, daß jeder Kälte­ erzeugereinheit ein Rückkühlwerk zugeordnet ist, bei Ausfallen der Rückkühlwerke oder Kältemaschinen aber so miteinander verbunden sind, daß eine Kältemaschine auf ein anderes Rückkühlwerk umge­ schaltet werden kann bzw. ein Rückkühlwerk von mehreren unter­ schiedlichen Kältemaschinen mittels Kurzschlußstrecken oder Ringleitungen anfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für den Freikühlbetrieb ausgelegte Plattenwärmetauscher zur Notkühlung verwendet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schiene über eine direkte Wassereinspeisung die Kühlleistung erbringt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß über einen internen Kreislauf durch Öffnen einer Kurzschlußstrecke die von den Kältemaschinen erzeugte Wärme über die Plattenwärmetauscher bis zu einer sich aus den Betriebsdaten der Kältemaschinen ergebenden Temperatur erwärmt wird, wobei das Notbetriebswasser von den aus dem Kaltwasserrücklauf der direkt mit Notkühlwasser versorgten Schiene über eine entsprechende Schiene entnommen wird.
4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Notbetriebswasser über eine druckgeregelte Armatur aus dem internen Kreislauf austritt.
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser aus einem Wasserreservoir und/oder aus einem Brunnen und/oder aus dem öffentlichen Netz und/oder einem Eisspeicher genutzt wird.
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