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Die
Erfindung betrifft eine Klimatisierungsvorrichtung für einen
Schaltschrank, welche in einem durch zumindest einen Lüfter angetriebenen
geschlossenen Luftkreislauf warme Luft aus dem Schaltschrank in
einem Luft/Wasser-Wärmetauscher abkühlt und
die gekühlte
Luft dem Schaltschrank zuführt.
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Schaltschränke für elektronische
Baugruppen, wie Server in Rechenzentren, müssen klimatisiert werden um
die im Betrieb entstehende Abwärme
abzuführen
und eine Überhitzung
der Baugruppen zu verhindern. Nach dem Stand der Technik werden
die Schaltschränke
aus einem Doppelboden unter den Schaltschränken von einer Seite, dem so
genannten Kaltgang, mit kalter Luft beaufschlagt, die auf der anderen Seite
im so genannten Warmgang nach oben abgeführt wird. Teilweise wird der
Kaltgang an der Oberseite der Schränke abgedeckt um eine Durchmischung
von kalter Zuluft und warmer Abluft zu verhindern und die Effizienz
zu verbessern. Ist in dem Schaltschrank, wie beispielhaft bei Blade-Servern,
eine hohe Leistung abzuführen,
reicht diese Art der Kühlung
nicht aus und es wird neben jeden Schaltschrank ein Klimatisierungsmodul
eingebaut, das den Schaltschrank aus der Seitenwand von vorne mit
kalter Luft beaufschlagt und die warme Luft an der Rückseite
der Seitenwand abzieht. In dem Klimatisierungsmodul wird die Luft
in einem Luft/Wasser-Wärmetauscher
abgekühlt.
Die Wärmeenergie wird über die
Wasserableitung abgeführt
und in einem externen Wärmetauscher
dem Wasser entzogen.
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Wird
eine höhere
Kühl-Leistung
benötigt, kann
an den Schaltschrank an der zweiten Seite ein zweites Klimamodul
angebracht werden. Wird eine geringere Kühl-Leistung benötigt, kann
ein Klimamodul zwischen zwei Schaltschränken angeordnet werden und
beide kühlen.
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Rechenzentren
werden nach der zulässigen Ausfallzeit
pro Jahr in unterschiedliche Klassen eingeteilt, wobei die höchste Verfügbarkeit
in den Klassen Tier III und Tier IV gefordert wird. Für Anwendungen
in den Bereichen Finanzen, Versicherungen, Handel und Dienstleistungen
wird in vielen Fällen Tier
IV, was eine Funktion der Kühlung
auch unter Fehlerbedingungen ohne Unterbrechung rund um die Uhr
erfordert. Betreffend der Kühlung
der Schaltschränke
wird dies durch den Einsatz unabhängiger Kühlkreisläufe erreicht. Bei Kühleinrichtungen
mit hoher Verfügbarkeit
muss beispielhaft auch der Austausch von Komponenten im laufenden
Betrieb möglich
sein. Würde
eine Kühleinrichtung
eines Schaltschranks ausfallen, müsste der betroffene Server
abgeschaltet werden um eine dauerhaften Schaden zu vermeiden.
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Nachteilig
bei den vorgenannten Lösungen ist
eine große
Bauform, wenn eine hohe Ausfallsicherheit gewährleistet werden muss und teilweise eine
bei hoher Leistungsdichte nicht ausreichende Kühl-Leistung.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Klimatisierungseinrichtung
für Schaltschränke bereitzustellen,
die eine hohe Ausfallsicherheit mit kompaktem Aufbau verbindet.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb
einer solchen Klimatisierungseinrichtung bereitzustellen.
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Die
die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass
in dem Luft/Wasser-Wärmetauscher
zumindest zwei unabhängige Kühlwasserwege
vorgesehen sind, die an zumindest zwei separate Kühlwasserkreisläufe angeschlossen sind.
Beide Kühlwasserkreisläufe nutzen
zum Wärmeaustausch
mit der Luft aus dem Schaltschrank die gleichen Lamellen des Luft/Wasser-Wärmetauschers,
was einen Platz sparenden Aufbau ermöglicht. Bei Ausfall eines Kühlwasserkreislaufes
ist sichergestellt, dass die zu kühlende Luft bei gleicher Luftführung im
Luftkreislauf über
den Wärmeaustauscher
mit dem zweiten Kühlwasserkreislauf
gekühlt wird,
wodurch eine hohe Ausfallsicherheit der Klimatisierungseinrichtung
erreicht wird.
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Eine
solche Klimatisierungseinrichtung kann in bekannter Art seitlich
an einen Schaltschrank derart montiert werden, dass der geschlossene
Luftkreislauf zwischen der Klimatisierungseinrichtung und dem Schaltschrank
entsteht. Dabei kann eine Ausfallsicherheit erreicht werden, die
bei bekannten Systemen nur durch einen zweiten Luft/Wasser-Wärmetauscher
in einem zweiten Kühlwasserkreislauf, beispielsweise
durch Einsatz einer eigenständigen zweiten
Klimatisierungseinrichtung, erreicht wird. In Kombination mit einem
geeigneten Luftmanagement und einer redundanten Steuerung wird eine
Klimatisierungseinrichtung auf Tier III-Niveau erreicht. Bei einer
beidseitigen Bestückung
des Schaltschrankes mit einer erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung
kann eine High-Density-Klimatisierung auf Niveau Tier IV erreicht
werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist zur Steuerung des Volumenstromes in den Kühlwasserwegen
in jedem Kühlwasserkreislauf
zumindest ein Regelventil angeordnet.
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Die
Regelventile ermöglichen
die Regelung der Kühlleistung
des Luft/Wasser-Wärmetauschers durch
entsprechende Anpassung der Durchflussmengen an Kühlwasser
in den einzelnen Kühlwasserkreisläufen, beispielsweise
in Abhängigkeit
von der Temperatur der dem Schaltschrank zugeführten gekühlten Luft. Dabei können die
Durchflussmengen durch beide Kühlwasserkreisläufe gleich
oder unterschiedlich eingestellt werden. Durch unterschiedliche Durchflussmengen
können
beispielsweise Unterschiede in der Kühlwassertemperatur der beiden Kühlwasserkreisläufe vor
dem Luft/Wasser-Wärmetauscher
ausgeglichen werden, in dem in dem Kühlwasserkreislauf mit der höheren Kühlwassertemperatur
ein größerer Kühlwasser-Volumenstrom
eingestellt wird als in dem Kühlwasserkreislauf
mit der niedrigeren Kühlwassertemperatur,
so dass die pro Zeiteinheit durch die beiden Kühlwasserkreise abgeführte Wärmemenge
zumindest annähernd
gleich ist.
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Ist
es vorgesehen, dass in jedem Kühlwasserkreislauf
zumindest ein Wasser-Temperaturfühler und/oder
zumindest ein Durchflussmesser angeordnet sind, so können die
beiden Kühlwasserkreisläufe separat überwacht
werden. An Hand der mit den Wasser-Temperaturfühlern gemessenen Temperaturen
können
beispielsweise Unterschiede in der Kühlwassertemperatur der beiden
Kühlwasserkreisläufe festgestellt
werden und durch eine entsprechende Ansteuerung der Regelventile
die Durchflussmengen durch die einzelnen Kühlwasserkreisläufe so eingestellt
werden, dass die durch die beiden Kühlwasserkreisläufe pro
Zeiteinheit abgeführte
Wärmemenge zumindest
annähernd
gleich ist. Die gemessenen Temperaturen können weiterhin mit einem Grenzwert verglichen
werden, der eine maximal zulässige
Kühlwassertemperatur
vorgibt. Überschreitet
die Kühlwassertemperatur
in einem Kühlwasserkreislauf
den Grenzwert, kann dieser über
das entsprechende Regelventil abgeschaltet werden. In einer erweiterten Ausführung kann
neben der Kühlwassertemperatur in
den Zuläufen
auch die Temperatur in den Rückläufen überwacht
werden und in die Ansteuerung der Regelventile einbezogen werden.
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Mit
Hilfe der Durchflussmesser kann beispielsweise eine Unterbrechung
eines Kühlwasserkreislaufs
festgestellt werden und daraufhin durch eine entsprechend vergrößerte Durchflussmenge
in dem zweiten Kühlwasserkreislauf
eine ausreichende Kühlleistung
des Luft/Wasser-Wärmetauschers
sicher gestellt werden.
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Eine
einfache Wartung der Klimatisierungseinrichtung wird dadurch erreicht,
dass die Regelventile und/oder die Wasser-Temperaturfühler und/oder die
Durchflussmesser in einer räumlich
von dem Luftkreislauf getrennten Blockeinheit angeordnet sind. Diese
Blockeinheit kann im Doppelboden unterhalb des Schaltschranks angeordnet
sein. Regelventile, Wasser-Temperaturfühler und Durchflussmesser sind
so auch während
des Betriebs der Klimatisierungseinrichtung zugänglich.
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Ist
es vorgesehen, dass die maximale Kühlleistung der einzelnen Kühlwasserkreisläufe mindestens
der Nennkühlleistung
der Klimatisierungseinrichtung entspricht, so kann ein redundantes
Kühlsystem
aufgebaut werden. Fällt
ein Kühlwasserkreislauf
aus, so kann in allen Betriebsbedingungen des Schaltschrankes die
gesamte Kühlleistung
von dem zweiten Kühlwasserkreislauf
aufgebracht werden. Die einzelnen Kühlwasserkreisläufe sind
dabei so dimensioniert, dass sie bei Betrieb der Klimatisierungseinrichtung
mit Nennkühlleistung
etwa 50% der Wärmelast
abführen.
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Der
Aufbau einer redundanten Klimatisierungseinrichtung setzt voraus,
dass auch die Luftzirkulation durch den Schaltschrank und den Luft/Wasser-Wärmetauscher
störungstolerant
sichergestellt ist. Um dies zu erreichen kann es vorgesehen sein, dass
in dem Luftkreislauf zumindest zwei Lüfter vorgesehen sind, wobei
die Lüfter
mit getrennten Stromversorgungen verbunden sind. Die Lüfter sind
dabei so ausgelegt, dass auch bei Ausfall eines Lüfters oder
bei Ausfall der Stromversorgung eines Lüfters eine ausreichende Luftzirkulation
zur Erreichung der Nennkühlleistung
sichergestellt ist. Dazu kann es vorgesehen sein, dass die Drehzahl
des intakten Lüfters
entsprechend angepasst wird.
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Es
kann weiterhin vorgesehen sein, dass mehrere Lüfterpaare vorgesehen sind,
die entsprechend paarweise an getrennten Stromversorgungen angeschlossen
sind. Bei Ausfall eines Lüfters
wird die benötigte
Luftzirkulation in dem Schaltschrank durch eine entsprechende Anpassung
der Drehzahl der verbliebenen Lüfter
aufrechterhalten. Die Lüfter können so
ausgelegt sein, dass sie im laufenden Betrieb einzeln ausgetauscht
werden können.
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Die
Sicherstellung der benötigen
Kühlung des
Schaltschrankes unter verschiedenen Betriebsbedingungen mit unterschiedlicher
Wärmeentwicklung
in dem Schaltschrank und bei möglichen
Störungen
in der Klimatisierungseinrichtung kann dadurch erreicht werden,
dass eine Regeleinheit zur Regelung des Luft-Volumenstroms in dem
Luftkreislauf und zur separaten Regelung der Kühlwasser-Volumenströme in den
zumindest zwei Kühlwasserkreisläufen vorgesehen
ist. Die Regelung kann dabei auf Basis von Sensorsignalen, wie den
Kühlwasser-Durchflussmengen
oder den Kühlwassertemperaturen
im Zulauf und Rücklauf
der einzelnen Kühlwasserkreisläufe, der
Temperatur der dem Schaltschrank zugeführten gekühlten Luft und/oder der Temperatur
der vom Schaltschrank entnommenen erwärmten Luft erfolgen.
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Die
das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass
in dem Luft/Wasser-Wärmetauscher
das Kühlwasser
in zumindest zwei unabhängigen
Kühlwasserwegen
geführt
wird und dass der Volumenstrom des Kühlwassers in den unabhängigen Kühlwasserwegen
in zumindest zwei separaten Kühlwasserkreisläufen getrennt
geregelt wird. Bei Störung
oder Ausfall eines Kühlwasserkreislaufs
kann die Kühlung
durch den zweiten Kühlwasserkreislauf
aufrechterhalten werden, was einen unterbrechungsfreien Betrieb
der Klimatisierungseinrichtung ermöglicht. Durch die getrennte
Regelung der Volumenströme
in den Kühlwasserkreisläufen kann
eine Störung
in einem Kühlwasserkreislauf durch
eine Anpassung des Volumenstroms in dem anderen Kühlwasserkreislauf
ausgeglichen werden.
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Da
beide Kühlwasserkreisläufe über die
unabhängigen
Kühlwasserwege
dem gleichen Luft/Wasser-Wärmetauscher
zugeordnet sind und somit die gleichen Kühllamellen zum Wärmeaustausch
mit dem zugeführten
Luftstrom nutzen, kann ein kostengünstiger und Platz sparender
Aufbau des Luft/Wasser-Wärmetauschers
bei gleichzeitig sehr hoher Ausfallsicherheit erreicht werden.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein,
dass die Temperatur der dem Schaltschrank zugeführten Luft über die Volumenströme des Kühlwassers
in dem ersten Kühlwasserkreislauf
und in dem zweiten Kühlwasserkreislauf
eingestellt wird. Die Temperatur der dem Schaltschrank zugeführten Luft definiert
in Abhängigkeit
von dem Luft-Volumenstrom in dem Luftkreislauf die Kühlung der
elektronischen Komponenten in dem Schaltschrank. Durch Vorgabe einer
geeigneten Temperatur der dem Schaltschrank zugeführten Luft
kann daher unter Berücksichtigung einer
ausreichenden Luftzirkulation die ausreichende Kühlung des Schaltschrankes sichergestellt
werden. Die Temperatur der dem Schaltschrank zugeführten Luft
ist direkt abhängig
von den Volumenströmen
des in den beiden Kühlwasserwegen
geführten
Kühlwassers
und kann so in Abhängigkeit
von der benötigten Kühlleistung
für den
Schaltschrank durch eine entsprechende Regelung der Volumenströme eingestellt werden.
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Ist
es vorgesehen, dass im Normalbetrieb die Volumenströme in den
beiden Kühlwasserkreisläufen so
eingestellt werden, dass eine gleiche Verteilung der Kühlleistung
auf die beiden Kühlwasserkreisläufe erfolgt
und dass bei einer erhöhten
Temperatur des dem Luft/Wasser-Wärmetauschers
zugeführten Kühlwassers
in dem ersten Kühlwasserkreislauf
der Volumenstrom in dem ersten Kühlwasserkreislauf und/oder
in dem zweiten Kühlwasserkreislauf
derart erhöht
wird, dass die Temperaturvorgabe der dem Schaltschrank zugeführten Luft
eingehalten wird, so kann die Klimatisierungseinrichtung abhängig von den
jeweiligen Störgrößen optimale
betrieben werden.
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Der
günstigste
Wärmeübergang
bei geringstem Kühlwasserdurchsatz
wird im Normalbetrieb bei gleichen Kühlwassertemperaturen in den
beiden Kühlwasserkreisläufen vor
dem Luft/Wasser-Wärmetauscher
dann erreicht, wenn die von beiden Kühlwasserkreisläufen aufgenommene
Wärmeleistung ungefähr gleich
ist.
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Bei
symmetrischem Aufbau der beiden Kühlwasserwege in dem Luft/Wasser-Wärmetauscher mit dadurch bedingter
gleicher Wärmeübergangszahl von
der zu kühlenden
Luft zu dem Kühlwasser
ergibt sich dann ein ungefähr
gleich großer
Kühlwasser-Volumenstrom
in den beiden Kühlwasserkreisläufen. Ist die
Temperatur des Kühlwassers
in beispielsweise dem ersten Kühlwasserkreislauf
vor dem Luft/Wasser-Wärmetauscher
erhöht,
so kann zur Aufrechterhaltung der benötigten Kühlleistung der Klimatisierungseinrichtung
die Durchflussmenge in dem ersten Kühlwasserkreislauf erhöht werden.
Alternativ oder zusätzlich
dazu kann auch die Durchflussmenge in dem zweiten Kühlwasserkreislauf
erhöht
werden. Dabei sind die beiden Kühlwasserkreisläufe als gleichwertig
zu sehen, das heißt,
dass auch bei entsprechend erhöhter
Kühlwassertemperatur
in dem zweiten Kühlwasserkreislauf
die Durchflussmenge in einem oder in beiden der Kühlwasserkreisläufe erhöht werden
kann.
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Weiterhin
kann es vorgesehen sein, dass bei Erreichen einer vorgebbaren ersten
Grenztemperatur des dem Luft/Wasser-Wärmetauschers zugeführten Kühlwassers
in dem ersten Kühlwasserkreislauf der
Volumenstrom in dem ersten Kühlwasserkreislauf
unterbrochen wird und die Kühlung über den zweiten
Kühlwasserkreislauf
erfolgt, dass in zeitlichen Abständen
der erste Kühlwasserkreislauf
zeitweise zugeschaltet und die Temperatur des Kühlwassers kontrolliert wird
und dass bei Unterschreiten einer zweiten Grenztemperatur des zugeführten Kühlwassers
des ersten Kühlwasserkreislaufes
dieser dauerhaft zugeschaltet wird. Dadurch wir erreicht, dass bei
einer zu hohen Kühlwassertemperatur
in dem ersten Kühlwasserkreislauf,
bei der keine Kühlung
der in dem Luftkreislauf geführten
Luft möglich ist
beziehungsweise bei der innerhalb des Luft/Wasser-Wärmetauschers
ein übermäßiger Wärmetrans port
von dem ersten Kühlwasserkreislauf
auf den zweiten Kühlwasserkreislauf
erfolgt, die Kühlwasserzufuhr
des ersten Kühlwasserkreislaufs
zu dem Luft/Wasser-Wärmetauscher
unterbrochen und eine ausreichende Kühlung der Luft durch den zweiten Kühlwasserkreislauf
sichergestellt werden.
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Durch
das anschließende
zeitweise Zuschalten des ersten Kühlwasserkreislaufs und der
dadurch bedingten Zirkulation des Kühlwassers in dem ersten Kühlwasserkreislauf
kann durch eine entsprechende Temperaturmessung überprüft werden, ob das Kühlwasser
wieder eine für
die Kühlung
der Luft in dem Luftkreislauf geeignete Temperatur aufweist und
entsprechend dauerhaft zugeschaltet werden kann. Dabei kann die
zweite Grenztemperatur des Kühlwassers,
unterhalb der die dauerhafte Zuschaltung des ersten Kühlwasserkreislaufs
erfolgt, niedriger oder gleich der ersten Grenztemperatur, bei der
die Unterbrechung des Kühlwasserkreislaufs
erfolgt, sein. Auch hier sind die beiden Kühlwasserkreisläufe als gleichwertig
zu sehen, das heißt,
dass bei Erreichen der ersten Grenztemperatur in dem zweiten Kühlwasserkreislauf
dieser entsprechend unterbrochen wird und die Kühlung über den ersten Kühlwasserkreislauf
erfolgt.
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Eine
Unterbrechung der Kühlwasserzufuhr eines
Kühlwasserkreislaufs
zu dem Luft/Wasser-Wärmetauscher
kann dadurch kompensiert werden, dass bei Unterbrechung des Volumenstroms des
Kühlwassers
des ersten Kühlwasserkreislaufs der
Volumenstrom des Kühlwassers
des zweiten Kühlwasserkreislaufs
derart erhöht
wird, dass die Temperaturvorgabe der dem Schaltschrank zugeführten Luft
eingehalten wird. Eine Unterbrechung der Kühlwasserzufuhr in einem der
Kühlwasserkreisläufe kann
beispielsweise durch in den Kühlwasserkreisläufen vorgesehene
Durchflussmesser erkannt werden.
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Die
Kühlung
des Schaltschrankes auf ein vorgegebenes Temperaturniveau kann dadurch
sichergestellt werden, dass die Drehzahl des zumindest einen Lüfters derart
eingestellt wird, dass eine vorgegebene Temperaturdifferenz zwischen
der dem Schaltschrank zugeführten
gekühlten
Luft und der aus dem Schaltschrank abgeführten warmen Luft eingehalten
wird.
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Dies
gilt insbesondere in Kombination mit der Regelung der Temperatur
der dem Schaltschrank zugeführten,
gekühlten
Luft über
die Volumenströme
in den beiden Kühlwasserkreisläufen.
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Entsprechend
einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung
kann es vorgesehen sein, dass bei Verwendung von zumindest zwei
Lüftern
die Drehzahl der Lüfter
separat derart geregelt wird, dass die vorgegebene Temperaturdifferenz
zwischen der dem Schaltschrank zugeführten gekühlten Luft und der aus dem
Schaltschrank abgeführten
warmen Luft eingehalten wird. Bei Ausfall eines Lüfters kann
durch entsprechende Anpassung der Drehzahl des zweiten Lüfters der
benötigte Luft-Volumenstrom
in dem Luftkreislauf aufrechterhalten werden. Dazu werden die beiden
Lüfter
bevorzugt durch unabhängige
Stromkreise beziehungsweise Lüftercontroller
versorgt, so dass bei Ausfall eines Stromkreises oder Lüftercontrollers
die Luftzirkulation aufrechterhalten werden kann. Bei Verwendung
von vier oder mehr Lüftern
in gerader Anzahl können
jeweils zwei Lüfter
zu Paaren gekoppelt einem Lüftercontroller
zugeordnet werden. Bei Ausfall eines Lüftercontrollers kann dann die
Luftzirkulation durch entsprechende Drehzahlerhöhung der verbliebenen Lüfterpaare
aufrechterhalten werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung einer Klimatisierungsvorrichtung,
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2 die
Klimatisierungsvorrichtung mit einer Darstellung der Luftströme,
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3 eine
schematische Darstellung der Klimatisierungsvorrichtung mit den
Kühlwasserkreisläufen.
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1 zeigt
eine Klimatisierungsvorrichtung 1 für einen Schaltschrank 2,
wie sie beispielhaft zur Klimatisierung eines Serverschranks verwendet
werden kann. Die Klimatisierungsvorrichtung 1 ist seitlich des
Schaltschranks 2 angeordnet. In der Klimatisierungsvorrichtung 1 wird
Luft in einem Luft/Wasser-Wärmetauscher 10 abgekühlt.
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Hierzu
wird sie aus dem rückwärtigen Teil des
Schaltschranks 2 mittels eines ersten Lüfters 13 und eines
zweiten Lüfters 14 angesaugt
und in Richtung des Luft/Wasser-Wärmetauschers 10 geblasen. Der
erste Lüfter 13 und
der zweite Lüfter 14 werden hierbei
an voneinander unabhängigen
Stromversorgungen betrieben. Neben den Lüftern 13, 14 können in
der Klimatisierungsvorrichtung 1 weitere Lüfter vorgesehen
sein, die an die unabhängigen
Stromversorgungen verteilt angeschlossen sind. Der erste Lüfter 13 und
der zweite Lüfter 14 werden
durch ein Steuermodul 11 angesteuert, das unter anderem
Informationen über
die Lufttemperatur vor und nach dem Lüfter erhält und eine Drehzahlinformation
ausgibt. Das Steuermodul 11 ist mit den Lüftern 13, 14, den
weiteren Lüftern
und den ihnen zugeordneten Steuermodulen in der Klimatisierungsvorrichtung 1 ausfalltolerant
verknüpft.
Die Lüfter 13, 14 können durch
eine rückseitige
Türöffnung 12,
auch während des
Betriebs der Klimatisierungsvorrichtung 1, einzeln entnommen
und ausgetauscht werden. Informationen über die Lüfterdrehzahlen, Luft- und Wassertemperaturen
sowie Warnanzeigen können
auf einem in einer frontseitigen Türöffnung 15 angebrachten
Anzeigemodul 16 angezeigt werden. Das Anzeigemodul 16 verfügt über eine
berührempfindliche Oberfläche, so
dass es für
Eingaben von Parametern benutzt werden kann.
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2 zeigt
die Klimatisierungsvorrichtung 1 mit dem ersten Lüfter 13 und
dem zweiten Lüfter 14 sowie
dem Luft/Wasser-Wärmetauscher 10.
Der mittels des ersten Lüfters 13 durch
den Luft/Wasser-Wärmetauscher 10 geblasene
Luftstrom wird in dem Luft/Wasser-Wärmetauscher 10 abgekühlt und tritt
im vorderen Bereich der Seitenwandung der Klimatisierungsvorrichtung 1 als
erster Kaltluftstrom 20 aus und wird in den hier nicht
dargestellten Schaltschrank 2 geleitet. Der Kaltluftstrom 20 nimmt
die Abwärme
in dem Schaltschrank 2 auf und tritt als erster Warmluftstrom 21 im
hinteren Bereich der Seitenwandung der Klimatisierungsvorrichtung 1 ein.
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Von
hier wird er im ersten Lüfter 13 sowie den
darunter liegenden Lüftern
komprimiert und dem Luft/Wasser-Wärmetauscher 10 zugeführt, so
dass ein geschlossener Luftkreislauf gebildet wird.
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Die
Klimatisierungsvorrichtung 1 kann zur Klimatisierung zweier
Schaltschränke 2 verwendet werden,
indem sie zwischen den beiden Schaltschränken 2 angeordnet
wird. In diesem Fall wird durch weitere Öffnungen in der vorderen Seitenwandung
der Klimatisierungsvorrichtung 1 ein zweiter Kaltluftstrom 22 in
den zweiten Schaltschrank geleitet. Nach Aufnahme der Abwärme wird
dieser als zweiter Warmluftstrom 23 durch weitere Öffnungen
in dem hinteren Bereich der Klimatisierungsvorrichtung 1 mittels
des ersten Lüfters 13 sowie
den darunter liegenden Lüftern
komprimiert und dem Luft/Wasser-Wärmetauscher 10 zugeführt, so
dass ein zweiter geschlossener Luftkreislauf gebildet wird.
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3 zeigt
schematisch die Führung
des Kühlwassers
in der Klimatisierungsvorrichtung 1, die der Klimatisierung
des seitlich angeordneten Schaltschranks 2 dient. In dem
Luft/Wasser-Wärmetauscher 10 in
der Klimatisierungsvorrichtung 1 sind ein erster Kühlwasserweg 31 und
ein zweiter Kühlwasserweg 32 angeordnet,
die gemeinsam als so genannte „interlaced
coil” Kühl-Lamellen
des Luft/Wasser-Wärmetauschers 10 kühlen. Dem
ersten Kühlwasserweg 31 wird
Kühlwasser
aus einem ersten Kühlwasserkreislauf 35 über eine
erste Kaltwasser-Zuführung 37 zugeführt und
aus dem ersten Kühlwasserweg 31 über eine
erste Warmwasser-Rückführung 38 wieder
abgeführt.
Der Volumenstrom in dem ersten Kühlwasserweg 31 wird
dabei über
ein erstes Regelventil 33 bestimmt.
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Dem
zweiten Kühlwasserweg 32 wird
Kühlwasser
aus einem zweiten Kühlwasserkreislauf 36 über eine
zweite Kaltwasser-Zuführung 39 zugeführt und
aus dem zweiten Kühlwasserweg 32 über eine zweite
Warmwasser-Rückführung 40 wieder
abgeführt.
Der Volumenstrom in dem zweiten Kühlwasserweg 32 wird
dabei über
ein zweites Regelventil 34 bestimmt. Durch die Anordnung
des ersten Kühlwasserwegs 31 und
des zweiten Kühlwasserwegs 32 in einem
gemeinsamen Luft/Wasser-Wämetauscher 10 wird
eine sehr Platz sparende Anordnung erreicht.
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Im
Betrieb der Klimatisierungsvorrichtung 1 werden die Temperatur
des ersten Kaltluftstroms 20 und die Differenztemperatur
zwischen dem ersten Kaltluftstrom 20 und dem ersten Warmluftstrom 21 geregelt.
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Die
Regelung der Temperatur des ersten Kaltluftstroms 20 erfolgt
dabei über
die Kühlwasser-Volumenströme durch
den ersten Kühlwasserweg 31 und
den zweiten Kühlwasserweg 32.
Diese Volumenströme
werden durch das erste Regelventil 33 und das zweite Regelventil 34 bestimmt.
Im Normalbetrieb sind die Kühlwasser-Volumenströme durch
den ersten Kühlwasserweg 31 und
den zweiten Kühlwasserweg 32 in
etwa gleich und es wird in beiden Kreisen gleich viel Abwärme transportiert.
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Steigt
in dem ersten Kühlwasserkreislauf 35 die
Temperatur, wird mittels des ersten Regelventils 33 der
Volumenstrom erhöht,
so dass die gleiche Wärmemenge
transportiert werden kann. Ebenso wird in dem ersten Kühlwasserkreislauf 35 mittels des
ersten Regelventils 33 der Volumenstrom erhöht, wenn
eine Einschränkung
des Volumenstroms im zweiten Kühlwasserkreislauf 36 festgestellt
wird um die Kühl-Leistung weiterhin
zu gewährleisten.
Steigt die Temperatur in der ersten Kaltwasser-Zuführung 37 über einen
vorbestimmbaren Grenzwert an, kann der Volumenstrom durch den ersten
Kühlwasserweg 31 mittels
des ersten Regelventils 33 gesperrt werden. In einem solchen
Fall wird nachfolgend in zeitlichen Abständen das erste Regelventil 33 wieder kurzzeitig
geöffnet,
um zu erkennen, ob die Temperatur in der ersten Kaltwasser-Zuführung 37 wieder
unter einen vorbestimmbaren Grenzwert gesunken ist und der erste
Kühlwasserkreislauf 35 wieder
in die Kühlung
einbezogen werden kann.
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Das
dargestellte Vorgehen gilt sinngemäß bei einem Anstieg der Temperatur
im zweiten Kühlwasserkreislauf 36 oder
einer Einschränkung
des Volumenstroms im ersten Kühlwasserkreislauf 35.
Sowohl der erste Kühlwasserkreislauf 35 als
auch der zweite Kühlwasserkreislauf 36 sind
so ausgelegt, dass sie die gesamte Nenn-Kühl-Leistung der Klimatisierungsvorrichtung 1 abführen können.
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Die
Regelung der Differenztemperatur zwischen dem ersten Kaltluftstrom 20 und
dem ersten Warmluftstrom 21 erfolgt über die Drehzahl des ersten
Lüfters 13 sowie
der weiteren darunter angeordneten Lüfter.
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Das
erste Regelventil 33 und das zweite Regelventil 34 sind
zusammen mit Temperaturfühlern
in der ersten Kaltwasser-Zuführung 37,
der ersten Warmwasser-Rückführung 38,
der zweiten Kaltwasser-Zuführung 39,
der zweiten Warmwasser-Rückführung 40 sowie
Durchflussmessern in einem Doppelboden unter der Klimatisierungsvorrichtung 1 und dem
Schaltschrank 2 angeordnet und so dass sie für Inspektion
und Austausch auch im Betrieb der Anlage leicht zugänglich sind.
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Eine
besonders hohe Ausfallsicherheit auf Tier IV-Niveau ist mit der
Klimatisierungsvorrichtung 1 erzielbar, wenn zu jedem Schaltschrank 2 auf
beiden Seiten je eine Klimatisierungsvorrichtung 1 vorgesehen
ist.