DE102008022000A1

DE102008022000A1 - casing

Info

Publication number: DE102008022000A1
Application number: DE102008022000A
Authority: DE
Inventors: Jose Manuel Fernandez Martin
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2008-05-02
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2009-11-26
Also published as: WO2009132639A2; WO2009132639A3; WO2009132639A4; WO2009132639A9

Abstract

Die Erfindung betrifft ein schrankartiges Gehäuse zur Aufnahme von Wärme erzeugenden, insbesondere elektrischen und/oder elektronischen Baueinheiten, bei welchem Gehäuse ein Innenraum von Wänden und einem Deckel umschlossen ist, wobei die Wände zumindest teilweise doppelwandig mit einer Außenwand und einer Innenwand und einem zwischen Außenwand und Innenwand angeordneten Zwischenraum ausgebildet sind und der Deckel den Innenraum nach oben hin abschließt und seitlich an die Innenwand der doppelwandigen Wand anschließt, wobei die Innenwand aus dem Innenraum zumindest einen Teil der von den Baueinheiten erzeugten Wärme aufnimmt, wobei das Gehäuse ein erstes Dach aufweist, welches über den nach oben offenen Zwischenraum der doppelwandigen Wand greift und mit der zugehörigen Außenwand abschließt, wobei zur Kühlung des Innenraums durch Erzeugung eines Luftstroms durch den Zwischenraum ein oder mehrere Ventilatoren vorhanden sind, welche im ersten Dach angeordnet sind, wobei der Zwischenraum nach oben hin offen ist und dort mit dem einen oder mehreren Ventilatoren in Verbindung steht und nach unten offen ist und dort mit der Umgebung des Gehäuses in Verbindung steht, wobei an der der Innenwand zugewandten Oberfläche der Außenwand ein thermisches Isolationsmaterial mit einer geschlossenen Zellenstruktur aufgetragen ist und zwischen der Außenwand und der Innenwand ein als thermischer Isolator ausgeführter Abstandshalter vorhanden ist.The invention relates to a cabinet-like housing for receiving heat generating, in particular electrical and / or electronic units, in which housing an interior of walls and a lid is enclosed, wherein the walls at least partially double-walled with an outer wall and an inner wall and between outer wall and Inner wall arranged intermediate space are formed and the lid closes the interior upwards and connects laterally to the inner wall of the double-walled wall, wherein the inner wall from the interior at least absorbs a portion of the heat generated by the units, wherein the housing has a first roof, which engages over the upwardly open space of the double-walled wall and terminates with the associated outer wall, wherein for cooling the interior by generating an air flow through the gap one or more fans are present, which are arranged in the first roof, wherein d he gap is open at the top and is there with the one or more fans in communication and is open at the bottom and communicates with the environment of the housing, wherein on the inner wall facing surface of the outer wall, a thermal insulation material having a closed cell structure is applied and between the outer wall and the inner wall of a designed as a thermal insulator spacer is present.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a housing according to the Preamble of claim 1.

Für die gegen klimatische Einwirkungen und hinsichtlich der Abgabe elektromagnetischer Störstrahlung abgeschirmte Unterbringung von elektrischen und/oder elektronischen Geräten und Baugruppen der Telekommunikation, Verkehrsleittechnik, Hochspannungs- und Mittelspannungstechnik, insbesondere auch im Außenbereich, werden im Stand der Technik unterschiedliche schrankartige Gehäuse eingesetzt. Solche schrankartige Gehäuse sind z. B. aus DE U 295 19 260 und EP 1 002 352 B1 bekannt.For the shielded against climatic effects and with respect to the emission of electromagnetic interference accommodation of electrical and / or electronic devices and modules of telecommunications, traffic control, high voltage and medium voltage engineering, especially in outdoor areas, different cabinet-like housing are used in the prior art. Such cabinet-like housing are z. B. off DE U 295 19 260 and EP 1 002 352 B1 known.

Derartige meist rechteckige Gehäuse umschließen mit metallischen Wänden allseitig einen Innenraum, in welchem die Geräte untergebracht sind. Häufig sind für den erleichterten Zugang bei Installation, Wartung und Reparatur auf der Vorderseite des Gehäuses verschließbare Türen vorgesehen. Bei Gehäusen für den Einsatz im Außenbereich wird auf der Oberseite meist zusätzlich ein Dach angeordnet, welches das Gehäuse gegen Regen und Sonneneinstrahlung schützt.such usually rectangular encloses enclose with metallic Walls on all sides an interior in which the devices are housed. Often are for the facilitated Access during installation, maintenance and repair on the front the housing provided closable doors. For enclosures for outdoor use On the top is usually additionally arranged a roof, which the housing protects against rain and sunlight.

Die Schutzfunktion, insbesondere auch die elektromagnetische Abschirmfunktion des Gehäuses bringt es mit sich, dass der Innenraum gegenüber dem umgebenden Außenraum mittels geeigneter Dichtungen relativ dicht abgeschlossen ist. Dies hat zugleich den Vorteil, dass die im Gehäuse befindlichen Geräte und Baugruppen weitgehend vor Staub und Nässe, aber auch Insekten (Termiten) oder dgl., geschützt sind. Sofern die Geräte und Baugruppen während ihres Betriebs Wärme erzeugen, wird diese Wärme von der erwärmten Luft im Innenraum und/oder durch Wärme strahlung auf die Wände des Gehäuses übertragen und von deren Außenseite durch Luftkonvektion und/oder Wärmestrahlung an die Umgebung abgegeben.The Protective function, in particular the electromagnetic shielding function of the housing entails that the interior opposite the surrounding outdoor space by means of suitable seals relative is tightly closed. This has the advantage that the housed in the housing devices and assemblies largely against dust and moisture, but also insects (termites) or the like., Are protected. Unless the devices and Generate heat during operation This heat from the heated air in the interior and / or transmitted by heat radiation on the walls of the housing and from the outside thereof by air convection and / or Heat radiation delivered to the environment.

Es ist andererseits auch bekannt, im Inneren eines solchen Gehäuses zur Wärmeabfuhr spezielle Kühlaggregate bzw. Klimageräte anzuordnen, jedoch verbrauchen derartige Kühlaggregate bzw. Klimageräte relativ viel Strom. Ein solch hoher Stromverbrauch aber in denen Fällen nicht tolerierbar, wo die in dem Gehäuse untergebrachten Geräte und Baugruppen im Rahmen einer Notstromversorgung aus einer lokalen Batterie notversorgt werden müssen. Darüber hinaus ist ein hoher Stromverbrauch aus wirtschaftlichen und ökologischen Gründen mit der modernen Technologie nicht mehr zu vereinbaren.It On the other hand, it is also known inside such a housing for heat dissipation special cooling units or air conditioning units to arrange, however, consume such refrigeration units or air conditioners relatively much electricity. Such a high power consumption but in those cases intolerable, where in the case accommodated devices and assemblies as part of an emergency power supply need to be supplied from a local battery. About that In addition, high energy consumption is economic and environmental Reasons incompatible with modern technology.

Die Wärmeableitung von deren Außenseite durch Luftkonvektion und/oder Wärmestrahlung an die Umgebung wird problematisch, wenn im Inneren des Gehäuses sehr viel Wärme erzeugt wird, oder wenn durch starke Sonneneinstrahlung und hohe Außentemperaturen das Gehäuse von außen zusätzlich aufgeheizt wird. Spezielle (reflektierende) Beschichtungen der Gehäuseaußenflächen können den Einfluss der Sonneneinstrahlung zwar herabsetzen, die negativen Folgen einer starken Wärmeentwicklung im Inneren können dadurch jedoch nicht wirksam verhindert werden. Die Wärmeabführung aus dem Innenraum verschlechtert sich dagegen, wenn aus Stabilitätsgründen anstelle einfacher Wände doppelwandig ausgebildete Wände eingesetzt werden, weil der Wärmetransport von innen nach außen in diesem Fall durch zusätzliche Grenzflächen behindert wird. Eine gute Wärmeabfuhr aus dem Innenraum lässt sich dann zwar immer noch dadurch erreichen, dass mittels eines beispielsweise auf der Oberseite des Gehäuses angeordneten Ventilators ein kühlender Luftstrom von unten nach oben durch den (mit Lüftungsöffnungen versehenen) Innenraum des Gehäuses gesaugt wird; jedoch muss mit dieser Art der forcierten Kühlung der vorteilhafte Abschluss des Innenraums gegenüber dem Aussenraum aufgegeben werden.The Heat dissipation from the outside by air convection and / or thermal radiation to the environment becomes problematic if there is a lot of heat inside the case is, or if due to strong sunlight and high outside temperatures the housing additionally heated from the outside becomes. Special (reflective) coatings of the housing exterior surfaces may reduce the influence of the sun, the negative consequences of a strong heat in the However, inside can not be effectively prevented become. The heat dissipation from the interior deteriorates against, if for stability reasons instead simple walls double-walled walls be used because the heat transfer from the inside to outside in this case by additional interfaces is hampered. A good heat dissipation from the interior can still be achieved by means of one arranged for example on the top of the housing Fan a cooling air flow from bottom to top through the interior (with vents) the housing is sucked; However, with this type of forced cooling of the beneficial completion of the interior abandoned to the outside space.

In EP 1 002 352 B1 wird ein Gehäuse beschrieben, das die Doppelwandigkeit der Wände nutzt, um die Wärme aus dem Innenraum abzuführen. Die doppelwandig ausgebildeten Wände sind dabei aus vertikal angeordneten Aluminium- Hohlkammerprofilen zusammengesetzt. Nachteilig hierbei ist die sich zwischen der Innen- und Außenwand ergebene thermische Brücke.In EP 1 002 352 B1 describes a housing that uses the double walls of the walls to dissipate the heat from the interior. The double-walled walls are composed of vertically arranged aluminum hollow chamber profiles. The disadvantage here is the resulting between the inner and outer wall thermal bridge.

Die Wärmeabfuhr erfolgt durch Luftführung durch die Zwischenräume zwischen Innenwand und Außenwand und die Verwendung eines Oberdachs, eines Zwischendachs sowie im Zwischendach angebrachten Ventilatoren zur Erzeugung einer Luftströmung durch die Zwischenräume. Durch den zwischen Zwischendach und Oberdach gebildeten Zwischenraum wird die von den Ventilatoren abgesaugte Luft seitlich und nach unten aus Öffnungen in die Umgebung herausgedrückt. Die Strömung ist dabei im Bereich der Wände von unten nach oben gerichtet, wodurch die natürliche Konvektionsströmung unterstützt wird. Im Bereich des Zwischendachs ist die Strömung allerdings horizontal und im Bereich der anschließenden Öffnungen von oben nach unten gerichtet. In diesen Bereichen wird die natürliche Konvektionsströmung stark behindert, wodurch eine stärkere Saugleistung der Ventilatoren erforderlich wird.The Heat dissipation takes place by air through the Intermediate spaces between inner wall and outer wall and the use of a top roof, an intermediate roof and in the Intermediate roof mounted fans for generating an air flow through the gaps. Through the between intermediate roof and roof space formed gap is that of the fans extracted air laterally and downwards from openings in the environment pushed out. The flow is thereby directed in the area of the walls from bottom to top, thereby supports the natural convection flow becomes. In the area of the temporary roof, however, the current is horizontally and in the area of the adjoining openings directed from top to bottom. In these areas becomes the natural Convection strongly impeded, creating a stronger Suction power of the fans is required.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Gehäuse zu schaffen, bei welchem die Abführung der Wärme aus dem Innenraum gegenüber dem Stand der Technik effizienter und energiesparender erfolgt.task the invention is one over the prior art To provide improved housing, wherein the discharge the heat from the interior opposite the stand the technology is more efficient and energy-efficient.

Diese Aufgabe wird bei einem Gehäuse der bekannten Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, die thermische Isolation des Zwischenraums und der Innenwand gegenüber der sich unter Sonneneinstrahlung stark aufheizenden Außenwand zu verbessern.This object is achieved in a housing of the known type by the features of the patent claim 1 solved. The essence of the invention is to improve the thermal insulation of the gap and the inner wall with respect to the strongly heated outer wall under sunlight.

Erfindungsgemäß ist ein Isolationsmaterial mit geschlossener Zellenstruktur an der der Innenwand zugewandten Oberfläche der Außenwand angebracht. Die Dicke des Isolationsmaterials beträgt zweckmäßig zwischen 2 und 4 cm und der Wärmeleitungskoeffizient des Isolationsmaterials beträgt zweckmäßig weniger als 0,03 W/mK. Durch die geschlossene Zellenstruktur des Isolationsmaterials wird erreicht, dass das Material durch die im Zwischenraum befindliche Luftfeuchtigkeit nicht beschädigt wird. Als Isolationsmaterial kann in einer besonderen Ausführung der Erfindung extrudiertes Polystirol verwendet werden.According to the invention an insulating material with closed cell structure at the Inner wall facing surface of the outer wall appropriate. The thickness of the insulation material is appropriate between 2 and 4 cm and the heat conduction coefficient of the Insulation material is appropriate less than 0.03 W / mK. Due to the closed cell structure of the Insulation material is achieved that the material by the in Interspace located humidity is not damaged becomes. As insulation material may be in a particular embodiment extruded polystyrene can be used in the invention.

Gemäß der Erfindung ist zwischen der Innenwand und der Außenwand ein thermischer Isolator ausgeführter Abstandshalter vorhanden. Dieser Abstandshalter ist damit geeignet, die Innenwand von der Außenwand thermisch zu entkoppeln. Im Gegensatz zu den in EP 1 002 352 B1 beschriebenen Aluminium-Hohlraumprofilen, wo eine Wärmeübertragung zwischen Innen- und Außenwand durch die Hohlraumprofile selbst verursacht wird, findet bei der Erfindung zwischen der Innen- und der Außenwand nur eine sehr geringe Wärmeübertragung von weniger als 1 W/m²K statt. Eine Wärmeübertragung findet bei dem erfindungsgemäßen Gehäuse ausschließlich zwischen der Innenwand und der sich im Zwischenraum befindlichen Luft statt.According to the invention, a thermal insulator is provided between the inner wall and the outer wall. This spacer is thus suitable for thermally decoupling the inner wall from the outer wall. Unlike the in EP 1 002 352 B1 described aluminum cavity profiles where heat transfer between the inner and outer wall is caused by the cavity profiles themselves, takes place in the invention between the inner and the outer wall only a very small heat transfer of less than 1 W / m ² K. Heat transfer takes place in the housing according to the invention exclusively between the inner wall and the air located in the intermediate space.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist ein zweites Dach vorhanden, welches auf dem ersten Dach montiert ist. Das zweite Dach ist dabei unter einem vorgebbaren Winkel zum ersten Dach angebracht. An dem zweiten Dach sind zweckmäßig Solarmodule zur Energieversorgung der im Innenraum angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Baueinheiten angebracht.In An advantageous embodiment of the invention is a second Roof available, which is mounted on the first roof. The second The roof is mounted at a predeterminable angle to the first roof. On the second roof are useful solar modules for supplying energy to the interior arranged in the electrical and / or electronic components.

Je nach Standort des Gehäuses ist ein Winkel von etwa 90% der geographischen Latitude des aktuellen Standorts des Gehäuses zu wählen, wodurch der maximale Jahresenergieertrag der Solarmodule gewährleistet wird.ever by location of the housing is an angle of about 90% the geographical latitude of the current location of the enclosure to choose the maximum annual energy yield of the Solar modules is guaranteed.

Andererseits sollte aus Selbstreinigungsgründen dieser Winkel nicht kleiner als 10°–12° sein, sonst nimmt die Verschmutzung mit der Zeit zu, wodurch der Energieertrag der Solarmodule sinkt.on the other hand For self-cleaning reasons, this angle should not less than 10 ° -12 °, otherwise takes the pollution over time, causing the energy yield of the Solar modules sink.

Zweckmäßig beträgt der Winkel unter dem das zweite Dach auf dem ersten Dach angebracht ist zwischen 10° und 50°. Die Verwendung eines mit Solarmodulen bestückten zweiten Dachs bringt 3 entscheidende Vorteile:
Neben der Stromerzeugung dienen die vorgesehenen Solarmodule als ”aktive Kühlung” denn bei dem heutigen Stand der Technik wandeln Solarzellen ca. 15–25% der einfallenden Sonneneinstrahlung in elektrische Energie um. Die auf die Außenwände und das Dach des Gehäuses einfallende Sonnenergie ist somit um diese 15–25% reduziert, was eine geringere thermische Aufheizung der entsprechenden Flächen zur Folge hat. Im Gegensatz zu dem aus EP 1 002 352 müssen bei der Erfindung die beschatteten Flächen somit mit einem geringeren Energieaufwand gekühlt werden.Conveniently, the angle at which the second roof is mounted on the first roof is between 10 ° and 50 °. The use of a second roof equipped with solar modules offers 3 decisive advantages:
In addition to generating electricity, the solar modules provided serve as "active cooling" because in the current state of the art solar cells convert about 15-25% of the incident solar radiation into electrical energy. The incident on the outer walls and the roof of the housing solar energy is thus reduced by these 15-25%, resulting in a lower thermal heating of the corresponding surfaces result. In contrast to that EP 1 002 352 Therefore, in the invention, the shaded areas must be cooled with less energy.

Der dritte Vorteil ist, dass das zweite Dach weiterhin der ”passive Kühlung” durch Abschattung des Gehäuses dient und somit die Kühlung des Innenraums unterstützt.Of the third advantage is that the second roof continues to be the "passive Cooling "by shading the housing serves and thus supports the cooling of the interior.

Um diesen Abschattungseffekt zu verbessern ragt das zweite Dach über die Abmessungen des ersten Daches hinaus. Dadurch wird je nach Sonnenstand die Abschattung der Seitenwände ebenfalls begünstigt.Around To improve this shading effect, the second roof rises above the dimensions of the first roof out. This will depending on the position of the sun the shading of the side walls also favors.

Bei den Solarmodulen handelt es sich zweckmäßig um 48 VDC photovoltaische Solarmodule.at The solar modules are useful 48 VDC photovoltaic solar modules.

Durch die im ersten Dach angeordneten Ventilatoren werden die Solarmodule von der Rückseite mit einer Luftströmung aus dem Zwischenraum zwischen der Außen- und Innenwand des Gehäuses beaufschlagt. Die Temperatur dieser Luftströmung ist üblicherweise geringer als die Arbeitstemperatur der Solarmodule unter voller Sonneneinstrahlung, welche üblicherweise zwischen 45°C bis 50°C und höher beträgt. Es ist bekannt, dass Solarmodule allerdings einen Wirkungsgrad von 15–25% lediglich bei einer Temperatur von ca. 20°C aufweisen. Mit steigender Temperatur der Solarmodule nimmt der Wirkungsgrad der Solarmodule ab. Durch die rückseitige Kühlung der Solarmodule wird die Arbeitstemperatur der Solarmodule reduziert. Dadurch wird im Gegensatz zu ungekühlten Solarmodulen der Wirkungsgrad etwas verbessert.By The fans arranged in the first roof become the solar modules from the back with a flow of air out of the Interspace between the outer and inner wall of the housing applied. The temperature of this air flow is usually less than the working temperature of the solar modules under full Sunlight, usually between 45 ° C up to 50 ° C and higher. It is known, however, that solar modules have an efficiency of 15-25% only at a temperature of about 20 ° C. As the temperature of the solar modules increases, the efficiency decreases from the solar modules. By the back cooling The solar modules reduce the working temperature of the solar modules. This is in contrast to uncooled solar modules of Efficiency slightly improved.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist jeder Ventilator mit einem Bi-Metallschalter verbunden, wobei der Bi-Metallschalter im Innenraum an der Oberfläche einer wärmeerzeugenden Baueinheit angebracht. Der Bi-Metallschalter erlaubt es, in Abhängigkeit der Temperatur der wärmeerzeugenden Baueinheit den Ventilator zu steuern. Dadurch lässt sich über die Temperatur der Baueinheiten der Stromverbrauch der Ventilatoren steuern. Sinken die Außentemperaturen z. B. Nachts ab, so ist ein Betrieb der Ventilatoren nicht oder nur eingeschränkt nötig. Dadurch wird weitere elektrische Energie eingespart.In Another embodiment of the invention is each Fan connected to a bi-metal switch, with the bi-metal switch in the interior on the surface of a heat-generating unit appropriate. The bi-metal switch allows, depending on the temperature of the heat generating unit the fan to control. This can be over the temperature of the units control the power consumption of the fans. fall the outside temperatures z. B. at night, so is an operation the fans are not or only partially necessary. This saves additional electrical energy.

Zudem erschwert ein ausgeschalter, also nicht rotierender Ventilator, dass eine Luftströmung im Zwischenraum aufgrund Konvektion stattfindet. Somit bewegt sich die Luft im Luftspalt nicht oder nur geringfügig, wodurch der Luft im Zwischenraum bei niedrigen Außentemperaturen als zusätzliche Isolation für den Innenraum dient. Mit anderen Worten bei hohen Außentemperaturen und großer Sonneneinstrahlung, wobei die Ventilatoren in Betrieb sind, wird durch die Luftströmung im Zwischenraum verhindert, dass die die Baueinheiten umgebenden Innenwände zu stark aufgeheizt werden und so die Temperatur im Innenraum über die zulässigen Betriebstemperatu ren der Baueinheiten steigt. Bei niedrigen Außentemperaturen, wobei die Ventilatoren nicht im Betrieb sind, verhindert der Zwischenraum, dadurch dass eine Luftströmung verhindert wird, dass der Innenraum zu stark ausgekühlt wird.moreover makes a switched-off, not rotating, fan difficult that an air flow in the space due to convection takes place. Thus, the air does not move in the air gap or only slightly, reducing the air in the interspace at low Outdoor temperatures as additional insulation for the interior serves. In other words at high outside temperatures and high solar radiation, with the fans in Operation is by the air flow in the space prevents the surrounding inner walls surrounding the units too be heated up and so the temperature in the interior over the permissible operating temperatures of the units increase. At low outdoor temperatures, with the fans are not in operation, the gap, thereby preventing a Air flow prevents the interior from being too strong is cooled.

Dadurch wird eine automatische Regulierung der Innentemperatur des Innenraums auch in Orten mit extremen Schwankungen der Außentemperatur (z B. höheren Lagen, Wüsten, etc).Thereby will automatically regulate the interior temperature of the interior even in places with extreme fluctuations in the outside temperature (eg higher elevations, deserts, etc).

Zweckmäßig arbeiten die Ventilatoren mit einer Gleichspannung von 48 VDC. Ferner sind die Ventilatoren so dimensioniert, dass möglichst wenig Strom verbraucht wird, um den zur Kühlung notwenigen Luftstrom zu erzeugen. Zweckmäßig sollte jeder Ventilator mit so wenig elektrischer Leistungsaufnahme wie möglich eine möglichst große Luftmenge bewegen können, z. B. jeder Ventilator etwa 1000 m³/h bei etwa 50 W. Die nötige Lüftmenge und dadurch der Auswahl des jeweiligen Ventilators wird bei der abzuführende Wärme unter Berücksichtigung der Wärmekapazität der Luft bestimmt.The fans work expediently with a DC voltage of 48 VDC. Furthermore, the fans are dimensioned so that the least possible power is consumed in order to generate the necessary for cooling airflow. Suitably, each fan with as little electrical power consumption as possible should be able to move the largest possible amount of air, z. B. each fan about 1000 m ³ / h at about 50 W. The necessary amount of air and thus the selection of the respective fan is determined in the dissipated heat, taking into account the heat capacity of the air.

In einer weiteren Ausführungsform können bei zwei oder mehreren Ventilatoren die Ventilatoren bei unterschiedlichen vorgebbaren Temperaturen an den Oberflächen der wärmeerzeugenden Baueinheiten angesteuert werden. Dadurch kann ebenfalls Strom eingespart werden.In Another embodiment may be at two or multiple fans the fans at different predeterminable temperatures on the surfaces of the heat-generating Units are controlled. This can also save power become.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigenThe The invention will be explained in more detail with reference to figures. Show it

1 im schematischen Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses, 1 in the schematic longitudinal section of an embodiment of a housing according to the invention,

2 in schematischer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses. 2 in a schematic plan view of an embodiment of a housing according to the invention.

In 1 ist im schematischen Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses wiedergegeben. 2 zeigt in schematischer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses. Das Gehäuse 1 umschließt mit Wänden, zu denen die Seitenwände 2, 3 und der Deckel 7b gehören, einen Innenraum 4, in welchem die beispielhaft angedeuteten wärmeerzeugenden Baueinheiten 5a, 5b untergebracht. Der Innenraum ist auf er Unterseite durch ein Bodenblech abgeschlossen. Das Gehäuse 1 ist idealerweise erhöht auf einem Sockel (nicht dargestellt) angeordnet, damit Luft von unter her freien Zutritt zu den Unterseiten der Wände 2, 3 hat.In 1 is shown in schematic longitudinal section an embodiment of a housing according to the invention. 2 shows a schematic plan view of an embodiment of a housing according to the invention. The housing 1 encloses with walls to which the side walls 2 . 3 and the lid 7b belong, an interior 4 in which the heat-generating units indicated by way of example 5a . 5b accommodated. The interior is completed on the bottom by a floor panel. The housing 1 is ideally elevated on a pedestal (not shown) to allow air from underneath to gain free access to the undersides of the walls 2 . 3 Has.

Zweckmäßig umfasst das Gehäuse 1 zwei Seitenwände 2, 3, eine Vorderwand 12 und eine Rückwand 13. Zusätzlich umfasst das Gehäuse 1 eine Bodenplatte und einen Deckel 7b. Alle Wände 2, 3, 12, 13 sind zweckmäßig doppelwandig ausgeführt und bestehen aus einer Innenwand 2b, 3b und einer Außenwand 2a, 3a zwischen denen jeweils ein Zwischenraum 2c, 3c verbleibt. Dieser Zwischenraum 2c, 3c dient der Wärmeabfuhr aus dem Innenraum 4.Suitably, the housing comprises 1 two side walls 2 . 3 , a front wall 12 and a back wall 13 , In addition, the housing includes 1 a bottom plate and a lid 7b , All walls 2 . 3 . 12 . 13 are expediently double-walled and consist of an inner wall 2 B . 3b and an outer wall 2a . 3a between each one a gap 2c . 3c remains. This gap 2c . 3c serves the heat dissipation from the interior 4 ,

Die Außenwand 2a, 3a ist mit der Innenwand 2b, 3b über Abstandshalter 9 verbunden. Diese Abstandshalter 9 sind zweckmäßig als Bolzen ausgeführt. Um einen Wärmetransport zwischen den Wänden zu verhindern sind die Bolzen zweckmäßig aus einem niedrig wärmeleitenden Material gefertigt. Außerdem wird an der Innenseite dieser Außenwand 2a, 3a eine thermische Isolationsschicht 10 angebracht um die Sonneneinstrahlungswärme nicht an die Zwischenräume 2c, 3c abzugeben.The outer wall 2a . 3a is with the inner wall 2 B . 3b over spacers 9 connected. These spacers 9 are expediently designed as a bolt. In order to prevent heat transfer between the walls, the bolts are advantageously made of a low thermal conductivity material. Also, on the inside of this outer wall 2a . 3a a thermal insulation layer 10 attached to the sunlight heat not to the interstices 2c . 3c leave.

Durch die Zwischenräume 2c, 3c der Wände 2, 3 wird nun zur Kühlung, vorzugsweise von unten nach oben, ein Luftstrom geschickt, wie dies in 1 durch die mit Pfeilen versehenen Strömungslinien angedeutet ist. Die Luft wird auf der Unterseite der Wände 2, 3 aus der Umgebung des Gehäuses 1 angesaugt und tritt oben wieder aus den Wänden 2, 3 aus. Die Unterseite der Wände 2, 3 ist zweckmäßig mit Insektengittern versehen. Beim Durchströmen der Zwischenräume 2, 3 nehmen die Luftströme Wärme aus den Innenwänden 2b, 3b auf und transportieren diese Wärme in die Umgebung ab.Through the gaps 2c . 3c the walls 2 . 3 is now sent for cooling, preferably from bottom to top, an air stream, as in 1 indicated by the arrowed flow lines. The air gets on the bottom of the walls 2 . 3 from the environment of the housing 1 sucked in and comes up again from the walls 2 . 3 out. The bottom of the walls 2 . 3 is expediently provided with insect screens. When flowing through the gaps 2 . 3 The air streams absorb heat from the inner walls 2 B . 3b and transport this heat into the environment.

Zur Erzeugung des kühlenden Luftstromes sind Ventilatoren 6 vorgesehen, die flach liegend in einem ersten Dach 7a angeordnet sind. Das erste Dach 7, welches beispielsweise aus einem Blech besteht, greift über die nach oben offenen Zwischenräume 2c, 3c der doppelwandigen Wände 2, 3 und schließt mit der zugehörigen Außenwand 2a bzw. 3a der Wände 2, 3 ab. Hierdurch wird zwischen dem Deckel 7b und dem ersten Dach 7a ein flacher Zwischenraum 7c gebildet, in welchen die Luftströme aus den Zwischenräumen 2c, 3c der Wände 2, 3 einströmen können und von dort durch die Ventilatoren 6a, 6b nach oben abgesaugt werden. Die Ventilatoren 6 (und das gesamte Gehäuse 1) sind nach oben hin durch ein zweites Dach 8 geschützt, welches unter einem vorgebbaren Winkel oberhalb des ersten Dachs 7 angeordnet ist. Auf dem zweiten Dach 8 sind zweckmäßig Solarmodule angeordnet (nicht dargestellt).To generate the cooling air flow are fans 6 provided, lying flat in a first roof 7a are arranged. The first roof 7 , which consists for example of a metal sheet, reaches over the upwardly open spaces 2c . 3c the double-walled walls 2 . 3 and closes with the associated outer wall 2a respectively. 3a the walls 2 . 3 from. This will be between the lid 7b and the first roof 7a a flat space 7c formed, in which the air flows from the spaces 2c . 3c the walls 2 . 3 can flow in and from there through the fans 6a . 6b be sucked up. The fans 6 (and the entire case 1 ) are upwards through a second roof 8th protected, which at a predeterminable angle above the first Badger 7 is arranged. On the second roof 8th are expedient solar modules arranged (not shown).

Durch die Ventilatoren 6a, 6b wird die Luft aus dem Zwischenraum 2c, 3c, 7c in Richtung (Strömungspfeile in 1) der Unterseite 8a des zweiten Dachs 8 gedrückt. Dadurch wird eine Kühlung der Unterseite 8a des zweiten Dachs 8 bewirkt, wodurch die Betriebstemperatur der auf dem zweiten Dach 8 angeordneten Solarmodule reduziert wird und dadurch, wie bereits oben erläutert, der Wirkungsgrad der Solarmodule etwas erhöht wird. Die Solarmodule können dabei in einer besonderen Ausführungsform der Erfindung auch das Dach 8 selbst bilden. Die Projektion des zweiten Dachs 8 auf das erste Dach ist zweckmäßig größer. Dadurch wird eine zusätzliche Abschattung der Seitenwände erreicht.Through the fans 6a . 6b gets the air out of the gap 2c . 3c . 7c in direction (flow arrows in 1 ) of the bottom 8a of the second roof 8th pressed. This will cause a cooling of the bottom 8a of the second roof 8th causes the operating temperature of the second roof 8th arranged solar modules is reduced and thereby, as already explained above, the efficiency of the solar modules is slightly increased. The solar modules can also in a particular embodiment of the invention, the roof 8th form yourself. The projection of the second roof 8th on the first roof is appropriately larger. As a result, an additional shading of the side walls is achieved.

Durch die beschriebene Führung der Kühlluftströme in den Zwischenräumen 2c, 3c der doppelwandigen Wände 2, 3 und dem Zwischenraum oberhalb des Deckels 7b wird ein externer Kühlkreislauf zwischen Umgebung und Innenwänden 2b, 3b etabliert, der vom Innenraum 4 vollständig getrennt ist. Die Wärmeabfuhr erfolgt durch Konvektion und/oder forcierte Kühlung, ohne das Kühlluft durch den Innenraum 4 geführt werden muss. Die Kapselung des Innenraumes 4, die aus Gründen der Abschirmung und der Dichtheit gegen Staub und Nässe besonders vorteilhaft ist, braucht daher bei dieser Art der Kühlung nicht aufgegeben zu werden. Die Kühlleistung des Systems hängt von verschiedenen Parametern wie z. B. der Förderleistung der Ventilatoren 5a, 5b, dem Querschnitt und Strömungswiderstand der Lüftungskanäle, der Strömungsgeschwindigkeit, dem Wärmeübergang zwischen Innenwänden 2b, 3b und Luftstrom ab. Bewährt hat sich in der Praxis eine Auslegung des Systems, bei der die Lufteintrittsgeschwindigkeit an der Unterseite der Wände 2, 3 so ist, dass sich die Luft in dem Zwischenraum 2c, 3c im Wesentlichen laminar bewegt (kleine Reynolds Nummer, aber an der grenze zu Turbulente Bewegung). Im unsere Anwendung etwa 0,5 m/s. Dadurch wird ein optimaler Wärmeaustausch zwischen Innenwand 2b, 3b und Luft erreicht. Bei zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten, wie z. B. in EP 1 002 352 B1 mit 2 m/s angegeben, entstehen im Zwischenraum Turbulenzen. Diese Turbulenzen wirken sich auf den Wärmeaustausch zwischen Innenwand 2b, 3b und Luft nachteilhaft aus.By the described leadership of the cooling air flows in the spaces 2c . 3c the double-walled walls 2 . 3 and the space above the lid 7b becomes an external cooling circuit between environment and interior walls 2 B . 3b established by the interior 4 is completely separated. The heat is removed by convection and / or forced cooling, without the cooling air through the interior 4 must be led. The encapsulation of the interior 4 , which is particularly advantageous for reasons of shielding and tightness against dust and moisture, therefore does not need to be abandoned in this type of cooling. The cooling capacity of the system depends on various parameters such. B. the flow rate of the fans 5a . 5b , the cross-section and flow resistance of the ventilation ducts, the flow velocity, the heat transfer between inner walls 2 B . 3b and airflow. In practice, a design of the system, in which the air inlet velocity at the bottom of the walls has proved successful 2 . 3 so that is the air in the gap 2c . 3c essentially laminar moves (small Reynolds number, but on the border to turbulent motion). In our application about 0.5 m / s. This will provide optimal heat exchange between inner wall 2 B . 3b and air reached. At too high flow rates, such. In EP 1 002 352 B1 specified as 2 m / s, turbulences occur in the interspace. These turbulences affect the heat exchange between the inner wall 2 B . 3b and air disadvantageous.

Der Wärmeübergang an den Innenwänden 2b, 3b wird durch Kühlrippen 11 an den Innenwänden 2b, 3b optimiert. Zweckmäßig können auf der Oberseite des Deckels 7b weitere Mittel in Form von Heat Pipes (nicht dargestellt) zur Wärmeübertragung zwischen Deckel 7b und der Luft im Zwischenraum angebracht werden.The heat transfer on the inner walls 2 B . 3b is through cooling fins 11 on the inner walls 2 B . 3b optimized. Appropriately, on the top of the lid 7b further means in the form of heat pipes (not shown) for heat transfer between the lid 7b and air in the space.

Bezüglich der Ventilatoren 5a, 5b ist es im Hinblick auf den gewünschten geringen Energieverbrauch vorteilhaft, Ventilatortypen einzusetzen mit denen bei gegebenen Querschnitten der Zwischenräume 2c, 3c, 7c ein größtmögliches Luftvolumen pro Stunde, z. B. ca. 1000 m³/h pro Ventilator bewegt werden kann, bei einer so klein wie möglichen Leistungsaufnahme der Ventilatoren 5a, 5b, z. B. 50 W.Regarding the fans 5a . 5b In view of the desired low energy consumption, it is advantageous to use fan types with those given cross sections of the gaps 2c . 3c . 7c a maximum air volume per hour, z. B. about 1000 m ³ / h per fan can be moved with a power consumption of the fans as small as possible 5a . 5b , z. B. 50 W.

Der Aufbau der doppelwandigen Wände 2, 3 erfolgt dadurch, dass eine Außenwand 2a, 3a parallel zur Innenwand 2b, 3b angeordnet und mittels Abstandhalter 9 an diese befestigt wird, z. B. verschweißt oder verschraubt. Die Abstandshalter 9 sind dabei aus einem nicht thermisch leitenden Material gefertigt. Damit dienen die Abstandshalter als Isolation zwischen Innenwand 2b, 3b und Außenwand 2a, 3a, so dass kein Wärmetransport zwischen der Innenwand 2b, 3b und der Außenwand 2a, 3a erfolgt. Mit anderen Worten der Wärmeleitungskoeffizient der Abstandshalter sollte geringer sein als der Wärmeleitungskoeffizient der Luft im Zwischenraum 2c, 3c.The construction of the double-walled walls 2 . 3 done by having an outer wall 2a . 3a parallel to the inner wall 2 B . 3b arranged and by means of spacers 9 attached to this, z. B. welded or screwed. The spacers 9 are made of a non-thermally conductive material. Thus, the spacers serve as insulation between the inner wall 2 B . 3b and outer wall 2a . 3a , so no heat transfer between the inner wall 2 B . 3b and the outer wall 2a . 3a he follows. In other words, the heat conduction coefficient of the spacers should be less than the heat conduction coefficient of the air in the space 2c . 3c ,

An der der Innenwand 2b, 3b zugewandten Seite der Außenwand 2a, 3b ist erfindungsgemäß eine Isolationsschicht 10 aufgebracht. Diese Isolationsschicht 10 zeichnet sich durch einen sehr geringen Wärmeleitungskoeffizienten von λ < 0,04 W/mK, vorzugsweise λ = 0,025 W/mK aus. Die Isolationsschicht 10 zeichnet sich ferner durch eine geschlossene Zellenstruktur aus, wodurch gewährleistet ist, dass aufgrund der Luftfeuchtigkeit im Zwischenraum 2c, 3c das Isolationsmaterial nicht beschädigt wird. Zweckmäßig wird als Isolationsmaterial extrudiertes Polystirol verwendet. Die Dicke des Isolationsmaterials 10 wird mit 2 cm–4 cm angegeben. Durch die Isolationsschicht wird die Transmissionskomponente der äußeren Strahlung, d. h. der Strahlung welche auf das Gehäuse 1 trifft, minimiert. Die Transmissionswärme wird somit in Absorptionswärme in der Außenwand 2a, 3a umgewandelt. Entsprechend den Stephan-Boltzmann-Gesetz wird diese Wärme entsprechend T⁴ an die Umgebung abgestrahlt, wobei T der Oberflächentemperatur der Außenwand 2a, 3a entspricht.At the inner wall 2 B . 3b facing side of the outer wall 2a . 3b is an insulation layer according to the invention 10 applied. This isolation layer 10 is characterized by a very low coefficient of thermal conduction of λ <0.04 W / mK, preferably λ = 0.025 W / mK. The insulation layer 10 is also characterized by a closed cell structure, which ensures that due to the humidity in the space 2c . 3c the insulation material is not damaged. Appropriately, extruded polystyrene is used as insulation material. The thickness of the insulation material 10 is stated as 2 cm-4 cm. Through the insulating layer, the transmission component of the external radiation, ie the radiation which is on the housing 1 meets, minimizes. The heat of transmission thus becomes absorption heat in the outer wall 2a . 3a transformed. According to the Stephan-Boltzmann law, this heat is radiated to the environment according to T ⁴ , where T is the surface temperature of the outer wall 2a . 3a equivalent.

An den wärmeerzeugenden Baueinheiten 5a, 5b sind jeweils mechanische Bi-Metallschalter 14a, 14b angebracht, welche mit jeweils einem Ventilator 6a, 6b verbunden sind. Mittels der mechanischen Bi-Metallschalter 14a, 14b können die Ventilatoren 6a, 6b individuell in Abhängigkeit zur Oberflächentemperatur der wärmeerzeugenden Baueinheiten 5a, 5b gesteuert werden. Fällt z. B. die Oberflächentemperatur einer Baueinheit 5a, 5b unterhalb einer vorgegebenen Temperatur, so ist ein Betrieb des Ventilators 6a, 6b nicht nötig, so dass über den jeweiligen Bi-Metallschalter 14a, 14b der entsprechende Ventilator 6a, 6b ausgeschaltet wird. Damit wird zusätzlich Strom eingespart.At the heat-generating units 5a . 5b are each mechanical bi-metal switch 14a . 14b attached, each with a fan 6a . 6b are connected. By means of mechanical bi-metal switches 14a . 14b can the fans 6a . 6b individually depending on the surface temperature of the heat-generating units 5a . 5b to be controlled. Falls z. B. the surface temperature of a structural unit 5a . 5b below a predetermined temperature, so is an operation of the fan 6a . 6b not necessary, so over the respective bi-metal switch 14a . 14b the corresponding fan 6a . 6b is turned off. This is going to happen additional electricity saved.

Hierbei ist es in einer Ausführungsform der Erfindung möglich, dass die mechanischen Bi-Metallschalter 14a, 14b bei unterschiedlichen Temperaturen arbeiten, d. h. es wird erreicht, dass die Ventilatoren 6a, 6b bei unterschiedlichen Temperaturen anlaufen. Dadurch ist es möglich, die Luftströmung innerhalb der Zwischenräume 2c, 3c, 7c entsprechend der Wärmeentwicklung im Innenraum 4 anzupassen.In this case, in one embodiment of the invention, it is possible for the mechanical bi-metal switches 14a . 14b working at different temperatures, ie it is achieved that the fans 6a . 6b start at different temperatures. This makes it possible to control the flow of air within the interstices 2c . 3c . 7c according to the heat development in the interior 4 adapt.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 29519260 [0002]
- EP 1002352 B1 [0002, 0007, 0012, 0035]
- EP 1002352 [0016]

Claims

Cabinet-like housing for receiving heat-generating, in particular electrical and / or electronic, structural units ( 5a . 5b ), in which housing ( 1 ) an interior ( 4 ) of walls ( 2 . 3 ) and a lid ( 7b ) is enclosed, whereby the walls ( 2 . 3 ) at least partially double-walled with an outer wall ( 2a . 3a ) and an inner wall ( 2 B . 3b ) and one between outer wall ( 2a . 3a ) and inner wall ( 2 B . 3b ) arranged intermediate space ( 2c . 3c ) are formed and the lid ( 7b ) the interior ( 4 ) closes at the top and laterally to the inner wall ( 2 B . 3b ) connects the double-walled wall, wherein the inner wall ( 2 B . 3b . 7b ) from the interior ( 4 ) at least part of the building units ( 5a . 5b ) generates heat, the housing ( 1 ) a first roof ( 7a ), which over the upwardly open space ( 2c . 3c ) engages the double-walled wall and with the associated outer wall ( 2a . 3a ), wherein for cooling the interior ( 4 ) by generating an air flow through the gap ( 2c . 3c ) one or more fans ( 6a . 6b ), which in the first roof ( 7a ) are arranged, wherein the intermediate space ( 2c . 3c ) is open at the top and there with the one or more fans ( 6a . 6b ) is in communication and is open at the bottom, where it communicates with the environment of the housing, characterized in that on the inner wall ( 2 B . 3b ) facing surface of the outer wall ( 2a . 3a ) a thermal insulation material ( 10 ) is applied with a closed cell structure and that between the outer wall ( 2a . 3a ) and the inner wall ( 2 B . 3b ) a spacer designed as a thermal insulator ( 9 ) is available.

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that on the inner wall ( 2 B . 3b ) facing surface of the outer wall ( 2a . 3a ) attached insulation material ( 10 ) Z. B is an extruded polystyrene.

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the spacers ( 9 ) consist of a thermal insulation material.

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that a second roof ( 8th ), which is on the first roof ( 7a ) is arranged at a predeterminable angle to the first roof and which solar modules for supplying energy to the interior ( 4 ) arranged electrical and / or electronic, structural units ( 5a . 5b ).

Housing according to claim 4, characterized in that the angle under which the second roof ( 8th ) on the first roof ( 7a ) is located between 10 ° and 80 ° or about 90% of the latitude of the location of the housing ( 1 ) is.

Housing according to one of claims 4 or 5, characterized in that the second roof ( 8th ) about the dimensions of the first roof ( 7a protrudes).

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that each fan ( 6a . 6b ) with a mechanical bi-metal switch ( 14a . 14b ), which in the interior ( 4 ) on the surface of a heat-generating unit ( 5a . 5b ), the bi-metal switch ( 14a . 14b ) a temperature-dependent control of the respective fan ( 6a . 6b ) allowed.

Housing according to claim 7, characterized in that with two or more fans ( 6a . 6b ) each fan ( 6a . 6b ) at an individual duel for the respective fan ( 6a . 6b ) is predetermined temperature.

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 1 ) two side walls ( 2 . 3 ), a front wall and a rear wall and that all walls are double-walled and flows through the cooling air flow.

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the inner walls ( 2 B . 3b ) of the double-walled walls and / or the lid ( 7b ) Cooling fins ( 11 ) to increase the heat transfer area.