DE102006053667A1

DE102006053667A1 - device arrangement

Info

Publication number: DE102006053667A1
Application number: DE200610053667
Authority: DE
Inventors: Nirmala Jyothi Jujagiri; Hartmut Paul; Mouhamadou Ousmane; Wilfried Braun
Original assignee: Rittal GmbH and Co KG
Current assignee: Rittal GmbH and Co KG
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2008-05-21
Also published as: WO2008058611A2; TW200833224A; WO2008058611A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Geräteanordnung mit einem Gehäuse, das einen Aufnahmeraum umgibt, in dem elektrische Baugruppen untergebracht sind, wobei die Baugruppen an wenigstens zwei Baugruppenträgern gehalten sind, wobei dem Baugruppenträger eine Kühleinrichtung mit wenigstens einem Wärmetauscher zugeordnet ist, wobei die Kühleinrichtung einen Kühlluftstrom durch den Baugruppenträger hindurchfördert, und wobei die Baugruppenträger in Strömungsrichtung des Kühlluftstroms hintereinander angeordnet sind. Um bei einer solchen Geräteanordnung eine effektive Kühlung der einzelnen Baugruppenträger mit stets ausreichendem Kühlleistungsniveau erreichen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wärmetauscher im Bereich zwischen den beiden hintereinander angeordneten Baugruppenträgern angeordnet ist und den von dem in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher angeordneten Baugruppenträger kommenden Luftstrom zumindest teilweise aufnimmt und kühlt und dass der Kühlluftstrom den zweiten in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher angeordneten Baugruppenträger zumindest teilweise zugefördert ist.The invention relates to a device arrangement having a housing which surrounds a receiving space, are housed in the electrical components, wherein the assemblies are held on at least two racks, wherein the rack is associated with a cooling device with at least one heat exchanger, wherein the cooling means a cooling air flow through the Subrack passes through, and wherein the subrack are arranged one behind the other in the flow direction of the cooling air flow. In order to achieve effective cooling of the individual subrack with always sufficient cooling performance level in such a device arrangement, it is inventively provided that the heat exchanger is arranged in the region between the two subrack arranged one behind the other and the coming of the arranged upstream of the heat exchanger rack airflow at least partially receives and cool and that the cooling air flow is at least partially conveyed to the second arranged in the flow direction behind the heat exchanger subrack.

Description

Die Erfindung betrifft eine Geräteanordnung mit einem Gehäuse, das einen Aufnahmeraum umgibt, in dem elektrische Baugruppen untergebracht sind, wobei die Baugruppen an wenigstens zwei Baugruppenträgern gehalten sind, wobei dem Baugruppenträger eine Kühleinrichtung mit wenigstens einem Wärmetauscher zugeordnet ist, wobei die Kühleinrichtung einen Kühlluftstrom durch den Baugruppenträger hindurch fördert und wobei die Baugruppenträger in Strömungsrichtung des Kühlluftstroms hintereinander angeordnet sind.The The invention relates to a device arrangement with a housing, surrounding a receiving space in which electrical assemblies are housed, wherein the assemblies held on at least two racks are, with the rack a cooling device with at least one heat exchanger is assigned, wherein the cooling device a cooling air flow through the rack promotes through and where the subracks in the flow direction the cooling air flow arranged one behind the other.

Eine derartige Geräteanordnung wird üblicher Weise im Schaltschrankbau eingesetzt. Dementsprechend sind in dem als Schaltschrank gebildeten Gehäuse mehrere Baugruppenträger übereinander angeordnet. Die elektronischen Geräte der Baugruppenträger erzeugen im Betrieb Verlustwärme, die abgeführt werden muss. Dem Schaltschrank wird hierzu ein Kühlgerät zugeordnet, das im Deckenbereich des Schaltschrankes die warme Luft abführt, diese kühlt und anschließend im Bodenbereich dem Schaltschrankinnenraum wieder zuführt.A Such device arrangement becomes more common Way used in control cabinet construction. Accordingly, in the as a cabinet formed housing several subracks one above the other arranged. Create the electronic devices of the rack in operation loss heat, the dissipated must become. The control cabinet is assigned to a cooling unit, which in the ceiling area the control cabinet dissipates the warm air, this cools and subsequently in the floor area the control cabinet interior supplies again.

Weiterhin sind, wie dies die DE 102 10 417 zeigt, Schaltschränke bekannt, die auf einem Doppelboden aufgestellt sind. Über den Doppelboden wird dem Innenraum des Schaltschrankes Kühlluft zugeführt. Diese wird durch mehrere Baugruppen parallel hindurch geführt und dann in einen Serverraum, in dem mehrere Schaltschränke aufgestellt sind, abgegeben. Um zu verhindern, dass der Serverraum aufgeheizt wird, wird die Luft durch einen Wärmetauscher hindurch geführt. Dort wird ihm Wärmeenergie entzogen und die gekühlte Luft dem umgebenden Raum zugeführt. Der Wärmetauscher ist dabei seitlich an den Schaltschrank angebaut.Furthermore, like this DE 102 10 417 shows, cabinets known that are placed on a raised floor. About the raised floor cooling air is supplied to the interior of the cabinet. This is passed through several modules in parallel and then in a server room in which several cabinets are placed dispensed. To prevent the server room from being heated, the air is passed through a heat exchanger. There, heat energy is withdrawn and the cooled air is supplied to the surrounding space. The heat exchanger is mounted on the side of the control cabinet.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Geräteanordnung zu schaffen, mit der bei platzsparender Bauweise eine effektive Kühlung der Baugruppen ermöglicht ist, wobei in den einzelnen Baugruppen individuell einstellbare Kühlbedingungen erreicht werden.It The object of the invention to provide a device arrangement, with the space-saving design enables effective cooling of the assemblies, wherein individually adjustable cooling conditions in the individual modules be achieved.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Wärmetauscher im Bereich zwischen den beiden hintereinander angeordneten Baugruppenträgern angeordnet ist und den, von dem in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher angeordneten Baugruppenträger kommenden Luftstrom zumindest teilweise aufnimmt und kühlt und, dass der Kühlluftstrom dem zweiten in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher angeordneten Baugruppenträger zumindest teilweise zugefördert ist.These Task is solved by that the heat exchanger arranged in the region between the two racks arranged one behind the other is and, from, in the flow direction in front of the heat exchanger arranged subrack incoming air stream at least partially absorbs and cools and, that the cooling air flow the second in the flow direction behind the heat exchanger arranged subrack at least partially funded is.

Diese Geräteanordnung ermöglicht eine serielle Durchströmung der Baugruppenträger mit Kühlluft, wobei die Kühlluft, bevor sie dem zweiten Baugruppenträger zugeführt wird, wieder auf ein für die erforderliche Kühlarbeit ausreichendes Niveau abgekühlt wird. Damit ist in den hintereinander angeordneten Baugruppen eine zuverlässige Kühlung erreicht. Die serielle Kühlung der Baugruppenträger ermöglicht dabei eine platzsparende Bauweise.These device arrangement allows a serial flow the rack with cooling air, the cooling air, before it is fed to the second rack, back to one for the required cooling work cooled enough level becomes. This is in the successively arranged modules a reliable cooling reached. The serial cooling the rack allows while a space-saving design.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die im Wärmetauscher abgeführte Kühlleistung in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder der Luftfeuchte geregelt ist.According to one preferred embodiment variant of the invention it is provided that in the heat exchanger dissipated cooling capacity dependent on is regulated by the temperature and / or the humidity.

Die Temperaturregelung ermöglicht eine Einregelung der Kühllufttemperatur entsprechend den speziellen Kühlanforderungen in dem Baugruppenträger. Um zu verhindern, dass im Aufnahmeraum des Gehäuses Kondensat entsteht, kann eine Luftfeuchte-abhängige Regelung vorgenommen werden. Eine Kondensatbildung kann aber auch dadurch einfach verhindert werden, dass die geförderte Luft im Gehäuse nicht unter die Temperatur abgekühlt wird, die sie beim Eintritt in das Gehäuse hat. Hierbei hat sich eine Temperaturregelung als vorteilhaft erwiesen, bei der vorgesehen ist, dass die Temperatur des den benachbarten Baugruppenträgern zugeführten Kühlluftstromes jeweils gleich oder mit einer Schwankungsbreite von ± 5° C gleich ist oder dass die Temperatur des den benachbarten Baugruppenträgern zugeführten Kühlluftstromes derart geregelt ist, dass der Taupunkt des Kühlluftstromes nicht unterschritten ist.The Temperature control allows a regulation of the cooling air temperature according to the special cooling requirements in the rack. In order to prevent condensate from forming in the receiving space of the housing, it is possible a humidity-dependent Regulation be made. Condensation can also This simply prevents the pumped air in the housing is not cooled below the temperature that she has when entering the case. Here is a Temperature control proved to be advantageous in the provided is that the temperature of the adjacent racks supplied cooling air flow each equal to or equal to a fluctuation range of ± 5 ° C is or that the temperature of the adjacent racks supplied cooling air flow is regulated so that the dew point of the cooling air flow is not exceeded.

Um einen leistungsstarken und zuverlässigen Luftdurchsatz durch die einzelnen Baugruppenträger sicherzustellen, kann es vorgesehen sein, dass jedem Wärmetauscher eine Lüftereinheit zugeordnet ist, die den Kühlluftstrom fördert.Around a powerful and reliable air flow through the individual subracks It can be provided that each heat exchanger a fan unit is assigned to the cooling air flow promotes.

Dabei kann es insbesondere aus Gründen der einfachen Wartung auch vorgesehen sein, dass die Lüftereinheit und der Wärmetauscher getrennte Baueinheiten sind, die in Strömungsrichtung des Kühlluftstromes hintereinander im Gehäuse angeordnet sind.there It may be for reasons of Simple maintenance also be provided that the fan unit and the heat exchanger are separate units that are in the flow direction of the cooling air flow one behind the other in the housing are arranged.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings explained in more detail. It demonstrate:

1 in schematischer Darstellung eine Geräteanordnung mit einem Gehäuse und darin angeordneten Baueinheiten und 1 a schematic representation of a device arrangement with a housing and therein arranged units and

2 in schematischer Darstellung eine Geräteanordnung ähnlich der gemäß 1, jedoch mit erweitertem Innenausbau im Gehäuse. 2 in a schematic representation of a device arrangement similar to that according to 1 , but with extended interior design in the housing.

Die 1 zeigt ein Gehäuse 10, das einen Aufnahmeraum umgibt. Das Gehäuse 10 ist allseitig umschlossen und der Aufnahmeraum steht über einen Lufteinlass 11 und einen Luftauslass 12 mit der Umgebung in räumlicher Verbindung.The 1 shows a housing 10 that surrounds a recording room. The housing 10 is all-round enclosed and the reception room is above an air intake 11 and an air outlet 12 in spatial communication with the environment.

In dem Aufnahmeraum sind zwei Baugruppenträger 14 eingebaut (nach dem μ-TCA-Standard) und zueinander beabstandet gehalten. Die Baugruppenträger 14 sind jeweils mit elektrischen Baueinheiten bestückt. Zwischen den beiden Baugruppenträgern 14 ist ein Luft-Kühlfluid Wärmetauscher 15, vorliegend ein Luft-Wasser-Wärmetauscher 15 untergebracht. Diesem ist eine Lüftereinheit 16 zugeordnet. Die Baugruppenträger 14, der Wärmetauscher 15 und die Lüftereinheit 16 haben vorzugsweise die gleiche Baubreite (Erstreckung in der Bildebenenbreite) und gegebenenfalls auch die gleiche Bautiefe (Erstreckung in Richtung der Bildtiefe). Der Luft-Wasser-Wärmetauscher 15 ist über einen Kühlflüssigkeitsanschluss 13 an eine Vorlaufleitung und eine Rücklaufleitung eines Kühlsystems angeschlossen. Das Kühlsystem kann eine externe Rückkühlanlage oder ein im Aufnahmeraum untergebrachtes Kühlgerät sein.In the receiving space are two racks 14 installed (according to the μ-TCA standard) and kept at a distance from each other. The subracks 14 are each equipped with electrical components. Between the two racks 14 is an air-cooling fluid heat exchanger 15 , in the present case an air-water heat exchanger 15 accommodated. This is a fan unit 16 assigned. The subracks 14 , the heat exchanger 15 and the fan unit 16 preferably have the same width (extent in the image plane width) and possibly also the same depth (extension in the direction of the image depth). The air-water heat exchanger 15 is via a coolant connection 13 connected to a flow line and a return line of a cooling system. The cooling system may be an external recooling system or a cooling device housed in the receiving space.

Die Funktionsweise der Geräteanordnung gemäß 1 ist wie folgt:
Die Lüftereinheit 16 fördert Kühlluft durch den Lüftereinlass 11 in den Aufnahmeraum. Die Kühlluft kommt beispielsweise aus einem Doppelboden auf dem das Gehäuse 10 aufgestellt ist, wobei im Doppelboden Kühlluft mit einer vorgebbaren oder vorgegebenen Kühllufttemperatur T1 gefördert wird. Die Kühllufttemperatur T1 und der Kühlluft-Volumenstrom sind so gewählt, dass die im ersten Baugruppenträger 14 während des Betriebseinsatzes entstehende Verlustwärme ausreichend abgeführt wird. Nachdem der erwärmte Luftstrom den ersten Baugruppenträger 14 passiert hat, weist er eine Temperatur T2 auf. Er wird im Wärmetauscher 15 auf eine Temperatur T3 gekühlt. Um Kondensatprobleme zu vermeiden, liegt diese Temperatur nicht oder nur wenig unter der Temperatur T1. Die Lüftereinheit 16 fördert den so gekühlten Luftstrom durch den zweiten Baugruppenträger 14. Er nimmt dort die Verlustwärme auf und wird dann mit der Temperatur T4 an die Umgebung abgegeben.The operation of the device arrangement according to 1 is as follows:
The fan unit 16 conveys cooling air through the fan inlet 11 in the recording room. The cooling air comes, for example, from a double bottom on the housing 10 is set up, wherein in the raised floor cooling air is promoted with a predetermined or predetermined cooling air temperature T1. The cooling air temperature T1 and the cooling air volume flow are selected so that in the first rack 14 sufficient heat dissipated during operation is dissipated. After the heated air flow the first rack 14 has happened, it has a temperature T2. He is in the heat exchanger 15 cooled to a temperature T3. To avoid condensate problems, this temperature is not or only slightly below the temperature T1. The fan unit 16 promotes the thus cooled air flow through the second rack 14 , He absorbs the heat loss there and is then released with the temperature T4 to the environment.

Falls es vom Anwender nicht gewünscht ist, erwärmte Luft in die Umgebung des Gehäuses 10 abzugeben, kann vor dem Luftaustritt 12 ein weiterer Wärmetauscher 14 (gegebenenfalls kombiniert mit einer Lüftereinheit 15) angeordnet sein. Dieser kühlt dann den Luftstrom auf ein Temperaturniveau gleich oder annähernd gleich T1 ab.If it is not desired by the user, heated air into the environment of the housing 10 can give up, before the air outlet 12 another heat exchanger 14 (optionally combined with a fan unit 15 ) can be arranged. This then cools the air flow to a temperature level equal to or approximately equal to T1.

Die 2 zeigt eine erweiterte Aufbauvariante einer Geräteanordnung, wobei drei Baugruppenträger 14 verwendet sind. Zwischen den Baugruppenträgern 14 ist jeweils eine Lüftereinheit 16 und ein Wärmetauscher 15 angeordnet, so dass das Aufbauprinzip nach 1 beibehalten ist und auf die oben genannten Ausführungen verwiesen werden kann. Die Wärmetauscher 15 sind vorzugsweise mit ihren Kühlflüssigkeitsanschlüssen 13 an ein gemeinsames Kühlsystem angeschlossen. Wie sich aus 2 leicht ersehen lässt, stellt der Aufbau eine zweifache Kaskadierung des Systems gemäß 1 dar. Selbstverständlich kann auch eine mehrfache Kaskadierung vorgesehen sein, so dass sich auch große Schaltschränke kompakt mit Einbauten bestücken lassen.The 2 shows an expanded construction variant of a device arrangement, wherein three racks 14 are used. Between the racks 14 each is a fan unit 16 and a heat exchanger 15 arranged, so that the building principle after 1 is maintained and can be referred to the above statements. The heat exchangers 15 are preferably with their coolant connections 13 connected to a common cooling system. As it turned out 2 can be easily seen, the structure according to a double cascading of the system according to 1 Of course, a multiple cascading be provided so that even large cabinets can be fitted with compact installations.

Wie bei der 1 wird der Kühlluftstrom mit der Temperatur T1 mittels der beiden Lüftereinheiten 16 durch den Lufteintritt 11 gefördert, erwärmt (T2), wieder abgekühlt (T3) und im zweiten Baugruppenträger 14 erneut erwärmt (T4). Dann wird der Luftstrom im zweiten Wärmetauscher 15 auf die Temperatur T5 abgekühlt, so dass der dritte Baugruppenträger 14 wieder ausreichend gekühlt werden kann. Die dann aus diesem Baugruppenträger 14 austretende Luft verlässt das Gehäuse 10 (bedarfsweise mit einem weiteren Wärmetauscher 14 gekühlt) mit der Temperatur T6. Die Temperaturen T1, T3 und T5 werden als Funktion der Temperatur und/oder der Luftfeuchte so von einer Steuerung geregelt, dass keine Kondensatprobleme auftreten. Eine Erhöhung der erforderlichen Kühlleistung kann über eine Variation des Kühlluftstromes erfolgen. Demnach sind die Lüfter der Lüftereinheiten 16 in Abhängigkeit von den Temperaturen T2 und/oder T4 und/oder T6 drehzahlgeregelt.As with the 1 is the cooling air flow at the temperature T1 by means of the two fan units 16 through the air intake 11 conveyed, heated (T2), cooled down again (T3) and in the second subrack 14 reheated (T4). Then the air flow in the second heat exchanger 15 cooled to the temperature T5, leaving the third rack 14 can be sufficiently cooled again. The then from this rack 14 escaping air leaves the housing 10 (as needed with another heat exchanger 14 cooled) with the temperature T6. The temperatures T1, T3 and T5 are controlled as a function of temperature and / or humidity by a controller that no condensate problems occur. An increase in the required cooling capacity can take place via a variation of the cooling air flow. Accordingly, the fans of the fan units 16 as a function of the temperatures T2 and / or T4 and / or T6 speed-controlled.

Claims

Device arrangement with a housing ( 10 ), which surrounds a receiving space in which electrical assemblies are housed, wherein the assemblies to at least two racks ( 14 ), wherein the subrack ( 14 ) a cooling device with at least one heat exchanger ( 15 ) is assigned, wherein the cooling device a cooling air flow through the rack ( 14 ) and whereby the subracks ( 14 ) are arranged one behind the other in the flow direction of the cooling air flow, characterized in that the heat exchanger ( 15 ) in the area between the two subracks arranged one behind the other ( 14 ) is arranged and the, of which in the flow direction in front of the heat exchanger ( 15 ) arranged subrack ( 14 ) incoming air stream at least partially receives and cools and that the cooling air flow to the second in the flow direction behind the heat exchanger ( 15 ) arranged subrack ( 14 ) is at least partially subsidized.

Device arrangement according to claim 1, characterized in that in the heat exchanger ( 15 ) dissipated cooling capacity is regulated as a function of the temperature and / or the humidity.

Device arrangement according to claim 2, characterized in that the temperature of the neighboring subracks ( 14 ) is the same or with a fluctuation range of ± 5 ° C is equal to each supplied cooling air flow.

Device arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the temperature of the adjacent subrack ( 14 ) supplied cooling air flow is controlled such that the dew point of the cooling air flow is not exceeded.

Device arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that each heat exchanger ( 15 ) a fan unit ( 16 ), which promotes the cooling air flow.

Device arrangement according to claim 5, characterized in that the fan unit ( 16 ) and the heat exchanger ( 15 ) are separate structural units, which in the flow direction of the cooling air flow one behind the other in the housing ( 10 ) are arranged.