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Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für einen Schrank zur Installation von IT-, EDV-, Netzwerk- und/oder Telekommunikationssystemen sowie ein Verfahren zum Kühlen eines solchen Schranks.
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Aus
DE 20 2009 006 916 U1 ist ein Kühlgerät für ein Gehäuse mit Abwärme erzeugenden Bauteilen mit einem aktiven und einem passiven Kühlsystem bekannt. Das passive Kühlsystem umfasst ein Kühlmittel und das aktive Kühlsystem umfasst ein Kältemittel, wobei beide Kühlsysteme in einem Kühlgerätgehäuse untergebracht sind. Sowohl das aktive als auch das passive Kühlsystem basieren auf Kühlflüssigkeiten, für die entsprechende Kühlkreisläufe vorgesehen sind. Nachteilig an einem Kühlgerät mit zwei separaten Kühlflüssigkeitskreisläufen ist, dass ein hoher technischer Aufwand erforderlich ist, um eine permanente Dichtheit des Systems zu gewährleisten. Wird das System undicht, besteht die Gefahr, dass die zu kühlenden Komponenten aufgrund austretender Kühlflüssigkeit beschädigt werden. Ferner ist die Umwälzung der flüssigen Kühlmittel mit Pumpen mit einem hohen Energieaufwand verbunden. Nachteilig an dem System ist ferner, dass in diesem System eine indirekte Kühlung im passiven Kühlkreislauf derart stattfindet, dass mit Umgebungsluft über einen Wärmetauscher eine Kühlflüssigkeit gekühlt wird, welche dann zur indirekten Kühlung eines Gehäuses eingesetzt wird. Diese mehrfache Energieumwandlung ist mit entsprechenden Verlusten verbunden.
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DE 20 2005 018 284 U1 ist eine Kühleinheit zum Einbau in einen Schaltschrank bekannt, welche zur Kühlung des Schaltschranks ebenfalls einen Kühlflüssigkeitskreislauf aufweist. Bei der beschriebenen Kühleinheit wurde durch eine spezielle Warmluftführung versucht, den energetischen Aufwand zur Kühlung zu senken. Auch bei dieser Kühleinheit wird versucht, erwärmter Luft Wärme indirekt dadurch zu entziehen, dass die Luft entlang einer Montageplatte geführt wird. Dadurch soll eine indirekte Kühlung erfolgen. Diese indirekte Kühlung ist nur beschränkt leistungsfähig.
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DE 20 2008 015 571 U1 ist eine Einrichtung zum wirksamen Kühlen des Innenraums eines Elektronikschranks bekannt, mit welcher größere Wärmemengen abführbar sein sollen, ohne dass die Umgebungstemperatur wesentlich erhöht wird. Dazu ist eine Kühleinrichtung mit Verdichter, Verflüssiger und Verdampfer vorgesehen, bei welcher der Verdampfer durch Kältemittelleitungen mit dem räumlich getrennt vom Elektronikschrank montierten Verdichter und dem Verflüssiger verbunden und von einem Kühlkanal umschlossen ist, und zwar derart, dass die umgewälzte Raumluft des Elektronikschranks innerhalb des Kühlkanals unmittelbar mit den Kühlflächen des Verdampfers in Berührung kommt. Die in
DE 20 2008 015 571 U1 beschriebene Einrichtung erfordert einen hohen Energieaufwand.
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DE 603 03 558 T2 ist ein Kompaktklimagerät für einen Schaltschrank bekannt, das drei verschiedene Betriebsarten ermöglicht. In einer ersten Betriebsart ist in dem Kompaktklimagerät über eine Trennwand und Klappen ein Primärkreislauf von einem Sekundärkreislauf getrennt. Im Primärkreislauf wird Luft aus einem Schrankinnenraum durch das Kompaktklimagerät gefördert, innerhalb des Geräts gekühlt und wieder in den Schrankinnenraum zurückgefördert. In einem Sekundärkreislauf wird Luft aus einer äußeren Umgebung verwendet, um einen in dem Kompaktklimagerät angeordneten Kondensator zu kühlen. Die zweite Betriebsart besteht aus einer mechanischen Kühlung in einem offenen Kreislauf mit Luft von der äußeren Umgebung des geschlossenen Schaltschranks, wobei Luft vom Innenraum des geschlossenen Schaltschranks mittels Überdruck durch eine Innenlufteinlasskammer direkt in die äußere Umgebung des geschlossenen Schaltschranks herausgelassen wird. Die dritte Betriebsart besteht aus einer freien Kühlung des geschlossenen Schaltschranks, wobei die Luft keiner mechanischen Kühlung ausgesetzt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlanordnung für einen Schrank zur Installation von IT-, EDV-, Netzwerk- und/oder Telekommunikationssystemen, insbesondere einen Serverschrank, sowie ein Verfahren zur Kühlung eines solchen Schranks zur Verfügung zu stellen, welche eine besonders energiesparende und gleichzeitig sichere Kühlung der in dem Schrank installierten oder zu installierenden IT-, EDV-, Netz- und/oder Telekommunikationssystemen ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 7. Eine erfindungsgemäße Kühlanordnung für einen Schrank zur Installation von IT-, EDV-, Netzwerk- und /oder Telekommunikationssystemen weist einen Korpus sowie mindestens folgende Elemente auf:
- a) eine verschließbare Öffnung zur Installation und Wartung der Systeme,
- b) einen Zuluftkanal, durch welchen ungekühlte Umgebungsluft in den Korpus des Schranks einströmen kann,
- c) einen Abluftkanal, durch welchen Luft aus dem Korpus des Schranks in die Umgebung zurückströmen kann,
- d) ein von einer Steuerung aktivierbares Kühlsystem, das dazu ausgebildet ist, in und/oder durch den Schrank strömende Luft zu kühlen,
- e) mindestens einem Temperatursensor,
- f) wobei die Steuerung in Abhängigkeit der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur steuert, ob ungekühlte Umgebungsluft in den Korpus des Schranks einströmt und/oder ob das Kühlsystem aktiviert ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Kühlanordnung sind darüber hinaus der Zuluftkanal und der Abluftkanal über eine Mischkammer miteinander verbunden, wobei innerhalb der Mischkammer Luftklappen vorgesehen sind, um gekühlte Umgebungsluft, ungekühlte Umgebungsluft und/oder aus dem Korpus strömende Luft (Abluft) miteinander zu vermischen und so die in den Korpus einströmende Luft zuvor auf eine gewünschte Temperatur bringen zu können. Das Vorsehen einer Mischkammer ermöglicht es, die Kühlung des Serverschranks einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung variabel zu gestalten. Insbesondere kann sehr kalte Umgebungsluft (z.B. Temperatur beträgt 10°C oder weniger) mit Abluft vermischt werden, um zu verhindern, dass zu kalte, in den Serverschrank einströmende Luft eine Kondensierung oder sonstige Beeinträchtigung des Innenraums verursacht, die zu einer Schädigung von Bauteilen führen könnte. Ist die Umgebungsluft innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs (z.B. zwischen 10°C und 22°C), kann eine direkte freie Kühlung ausschließlich über ungekühlte Umgebungsluft erfolgen. Reicht ungekühlte Umgebungsluft zur Kühlung des Serverschranks nicht mehr aus, kann das Kühlsystem aktiviert werden und so mit höchstem Energieaufwand die gewünschte Kühlung des Serverschranks gesteuert werden. Bei aktiviertem Kühlsystem ist es sinnvoll, die Temperatur des Abluftstroms und des ungekühlten Umgebungsluftstroms zu erfassen (z.B. über entsprechende Sensoren). Das Kühlsystem sollte dann vorzugsweise den Luftstrom kühlen, dessen Temperatur niedriger ist.
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Als verschließbare Öffnung im Sinne der Erfindung kann beispielsweise eine Tür vorgesehen sein. Vorzugsweise weist der Schrank einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung zwei Türen auf, die beispielsweise auf der Vorderseite und auf der Rückseite des Schranks angeordnet sind. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Schränke zur Aufnahme von Servern. Daher wird der Schrank einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung im Folgenden auch als Serverschrank bezeichnet.
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Eine wichtige Eigenschaft der erfindungsgemäßen Kühlanordnung besteht darin, dass zur Kühlung zum einen ungekühlte Umgebungsluft verwendet wird und zum anderen ein von der Temperatur der ungekühlten Umgebungsluft unabhängiges Kühlsystem vorhanden ist. Unter ungekühlter Umgebungsluft wird nicht etwa die Luft verstanden, die aus der unmittelbaren Umgebung des Serverschranks selbst zur Verfügung steht. Unter Umgebungsluft im Sinne der Erfindung wird insbesondere atmosphärische Außenluft verstanden, welche über einen Zuluftkanal von einer Außenwand eines Gebäudes zu dem Serverschrank hingeleitet wird. Umgebungsluft im Sinne der Erfindung kann jedoch auch Luft aus einem von dem Serverschrank beabstandeten Raum sein, welcher beispielsweise aufgrund seiner Lage (z.B. Keller) oder aufgrund bereits vorhandener technischer Einrichtungen (z.B. ein vollklimatisierter Raum, in welchem sich der Serverschrank nicht befindet) eine bestimmte Luftmenge zur Verfügung stellen kann, welche über den Zuluftkanal ohne weitere Kühlung in den Serverschrank eingeleitet werden kann. Wichtig ist, dass die Luft über einen Zuluftkanal zu dem Serverschrank geleitet wird, welcher einen gewissen Abstand zwischen Serverschrank und der Umgebung überbrückt, aus der die Luft angesaugt wird. Vorzugsweise weist der Zuluftkanal eine Isolierung auf, welche einer Erwärmung der durch den Abluftkanal strömenden Luft entgegenwirkt. Mit dem Wort „ungekühlt“ im Sinne der Erfindung ist gemeint, dass Luft aus einer von dem Serverschrank beabstandeten Umgebung angesaugt und ohne zusätzliche Kühlung über einen Zuluftkanal zum Serverschrank geleitet wird.
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Als Kühlsysteme im Sinne der Erfindung werden jegliche Vorrichtungen verstanden, die dazu geeignet sind, Luft mittelbar oder unmittelbar zu kühlen. Dies sind insbesondere Wärmetauscher, Kühlgeräte mit Kompressor und Verdampfer oder auch Reservoirs, denen große Mengen Kühlmittel entnehmbar ist. Die Nutzung eines solchen Kältereservoirs könnte beispielsweise in einer Industrieanlage in Betracht kommen, in welcher prozessbedingt große Kältemengen für den kontinuierlichen Betrieb eines Wärmetauschers zur Verfügung stehen. Ein Kältereservoir könnte jedoch auch ein Fluss oder ein See sein.
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Das Wort Steuerung soll sowohl Steuerungen als auch Regelungen im technischen Sinne umfassen. Ob es sich im Einzelfall um eine Steuerung oder Regelung handelt, hängt insbesondere davon ab, wo Temperatursensoren positioniert sind.
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Mit einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung ist es möglich, eine energieeffiziente Kühlung von IT-, EDV-, Netzwerk- und/oder Telekommunikationssystemen zu realisieren, da bei vorhandener angemessen temperierter ungekühlter Umgebungsluft lediglich Mittel erforderlich sind, um ungekühlte Umgebungsluft durch den Zuluftkanal in den Korpus des Serverschranks einströmen und über den Abluftkanal wieder zurück in die Umgebung strömen zu lassen. Solche Mittel können beispielsweise entsprechend dimensionierte Ventilatoren sein, welche einen vergleichsweise geringen Energiebedarf haben. Erst wenn mit Hilfe des Temperatursensors festgestellt wird, dass die ungekühlte Umgebungsluft für eine ausreichende Kühlung des Serverschranks nicht mehr genügt, wird mit Hilfe der Steuerung ein Kühlsystem aktiviert. Das Kühlsystem, welches üblicherweise mit einem höheren Energieverbrauch einhergeht, wird daher nur dann aktiviert, wenn die vorstehend erwähnte energieeffiziente Kühlung mit Hilfe von ungekühlter Umgebungsluft nicht ausreichend ist.
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In einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanordnung umfasst der Korpus des Schranks Mittel zur Aufnahme einer Haltevorrichtung und/oder eine Haltevorrichtung zur Aufnahme von und Verbindung mit IT-, EDV-, Netzwerk- und/oder Telekommunikationssystem in genormten Standardgrößen. Mittel zur Aufnahme einer Haltevorrichtung können beispielsweise geschlitzte oder gelochte Stahlbleche sein, welche das Einstecken, Einschrauben oder sonstige Verbindungen von bekannten Haltevorrichtungen für Serverschränke ermöglicht. Zum Anmeldezeitpunkt waren Standardformate für die oben genannten Systeme insbesondere 19 Zoll und 21 Zoll. Es ist jedoch selbstverständlich, dass andere Formate, die aufgrund variierender Gehäusegrößen aktuell werden, von der vorliegenden Offenbarung mit umfasst sind. Bei Haltevorrichtungen im Sinne der Erfindung bezieht sich das vorstehend erwähnte Format von 19 bzw. 21 Zoll insbesondere auf die Breite der entsprechenden Haltevorrichtung, welche den Einbau beliebiger Geräte des entsprechenden Formats ermöglicht. Die Tiefe des Serverschranks kann variieren. Häufige Bautiefen sind 60 cm, 80 cm, 100 cm und 120 cm. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Bautiefen beschränkt.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn ein zweiter Zuluftkanal zum Einströmen von gekühlter Luft vorgesehen ist. Denn dann liegt ein redundantes System vor, welches im Falle einer Kanalbeschädigung oder Zerstörung noch immer eine teilweise oder sogar vollständige Kühlung der Serverschranks ermöglicht.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform umfasst das Kühlsystem eine Kühlvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, durch diese hindurchströmende Luft abzukühlen. Die Verwendung einer Kühlvorrichtung, bei der es sich beispielsweise um ein Klimatisierungsgerät oder einen Wärmetauscher handeln kann, hat den Vorteil, dass diese sowohl für die zusätzliche Kühlung ungekühlter Umgebungsluft geeignet ist, bevor die Umgebungsluft in den Serverschrank einströmt. Darüber hinaus ist eine Kühlvorrichtung dazu geeignet, aus dem Serverschrank ausströmende Luft zu kühlen und direkt wieder in den Schrank einströmen zu lassen (Umluftbetrieb). Ferner kann mit einer Kühlvorrichtung und einem zweiten Zuluftkanal eine von der Einströmung ungekühlter Luft unabhängige Möglichkeit zur Kühlung des Serverschranks geschaffen werden. Die Verwendung einer Kühlvorrichtung ermöglicht es daher, Luft (z.B. Abluft, ungekühlte Umgebungsluft etc.) nach Bedarf und über einen frei wählbaren Zeitraum nachzukühlen.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform ist eine Kühlvorrichtung ausgangsseitig am Zuluftkanal, insbesondere unmittelbar am Korpus des Gehäuses, und/oder einseitig am Zuluftkanal, insbesondere an einer Außenwand eines Gebäudes montiert. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Kühlvorrichtung üblicherweise am Serverschrank innerhalb eines Gebäudes installiert ist und so die Gefahr einer Beschädigung durch Vandalismus oder äußere Einwirkungen (Witterung etc.) ausgeschlossen ist.
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Wenn die Kühlvorrichtung ein Außengerät (108a) und ein Innengerät (108b) umfasst, welche räumlich voneinander getrennt sind und über eine Verrohrung (130) miteinander in Verbindung stehen, hat dies den Vorteil, dass die Kühlvorrichtung unabhängig von dem aus Zuluftkanal und Abluftkanal bestehenden Kanalwerk ist. Das Innengerät der Kühlvorrichtung kann in diesem Fall eine direkte Verbindung zu dem Serverschrank aufweisen, während das Außengerät im Bereich einer Außenwand eines Gebäudes montiert sein kann. Es ist in diesem Fall möglich, die Kühlvorrichtung im Umluftbetrieb zu verwenden und für die Kühlung des Serverschranks ausschließlich im Serverschrank vorhandene Luft zu verwenden. Diese Möglichkeit macht eine zuverlässige Kühlung auch dann möglich, wenn Schäden am Kanalwerk auftreten.
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Eine eingangsseitige Montage der Kühlvorrichtung, beispielsweise an der Außenseite einer Außenwand eines Gebäudes ist zwar mit dem Risiko verbunden, dass die Kühlvorrichtung durch Witterung, Vandalismus oder sonstige äußere Einwirkungen Schaden nehmen kann. Diese Variante hat jedoch den Vorteil, dass für den Serverschrank eine nur minimale Stellfläche im Gebäude erforderlich ist.
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Durch die Anordnung von Brandschutzschiebern und/oder Brandschutzklappen in den Verbindungsbereichen zwischen dem Zu- bzw. Abluftkanal kann der Serverschrank einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung besonders geschützt werden. Insbesondere kann durch Brandschutzschieber bzw. Brandschutzklappen verhindert werden, dass in einem Brandfalle der Serverschrank einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung aufgrund eines sich durch das Kanalwerk (Zu- und Abluftkanal) ausbreitendes Feuer Schaden nimmt. Die Sicherheit kann weiter erhöht werden, wenn der Korpus des Serverschranks besonders robust und insbesondere gasdicht, wasserdicht, brandgeschützt und einbruchsicher ausgebildet ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Kühlen eines wie vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen geschlossenen Schranks, insbesondere Serverschranks. Auf die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kühlanordnung beschriebenen Vorteile wird hiermit verwiesen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Kühlen eines wie vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Schranks, insbesondere eines geschlossenen Serverschranks, wobei mit Hilfe einer Steuerung folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
- a) kontinuierliches Erfassen mindestens einer Temperatur mit einem Temperatursensor,
- b) sofern die erfasste Temperatur unterhalb einer unteren Temperaturgrenze liegt, bewirkt die Steuerung, dass ausschließlich ungekühlte Umgebungsluft in den Serverschrank einströmt,
- c) sofern die erfasste Temperatur zwischen einer unteren Temperaturgrenze und einer oberen Temperaturgrenze liegt, bewirkt die Steuerung, dass ein Kühlsystem aktiviert und Umgebungsluft in den Serverschrank einströmt und
- d) sofern die erste Temperatur oberhalb einer oberen Temperaturgrenze liegt, bewirkt die Steuerung, dass ausschließlich von dem Kühlsystem gekühlte Luft in den Serverschrank einströmt.
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Ferner wird mit Hilfe der innerhalb der Mischkammer vorgesehenen Luftklappen gekühlte Umgebungsluft, ungekühlte Umgebungsluft und/oder aus dem Korpus strömende Luft (Abluft) miteinander vermischt und so die in den Korpus einströmende Luft zuvor auf eine gewünschte Temperatur gebracht.
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Wie bereits vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kühlanordnung beschrieben, macht sich das erfindungsgemäße Verfahren das Prinzip zunutze, dass Serverschränke in den meisten Regionen häufig ausreichend mit ungekühlter Umgebungsluft, insbesondere mit atmosphärischer Außenluft, gekühlt werden können. Eine derartige Kühlung ist besonders energieeffizient möglich, da hierzu ausschließlich ein entsprechendes Kanalsystem (Zuluftkanal und Abluftkanal) einschließlich entsprechender Umwälzeinrichtungen (z.B. Ventilatoren) erforderlich ist, das es ermöglicht, ungekühlte Umgebungsluft in den Serverschrank ein- und aus dem Serverschrank ausströmen zu lassen.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mit einem ersten Temperatursensor die Temperatur der aus dem Serverschrank (100) ausströmenden Luft (Abluft) und mit einem zweiten Temperatursensor die Temperatur der ungekühlten Umgebungsluft erfasst, wobei die Steuerung das Einströmen ungekühlter Umgebungsluft veranlasst, wenn die Temperatur der Abluft höher ist als die Temperatur der ungekühlten Umgebungsluft. Bei diesem Verfahren wird zur Effizienzsteigerung die Tatsache ausgenutzt, dass ungekühlte Umgebungsluft, die – von den Kosten für die Förderung dieser Luft mit Ventilatoren oder sonstigen Vorrichtungen – ohne Mehrkosten zur Verfügung steht, zur ausschließlichen oder zusätzlichen Kühlung der Kühlluft im Serverschrank zur Verfügung steht.
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Um zu vermeiden, dass bei schlagartigem Anstieg der Temperatur in einem Serverschrank einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung das Kühlsystem zu spät aktiviert wird, kann die Steuerung das Kühlsystem auch dann aktivieren, wenn die Temperatur innerhalb eines vordefinierten Zeitfensters um mehr als einen vorgegebenen Differenzwert ansteigt. Hierzu kann beispielsweise mit dem Temperatursensor permanent die Temperatur erfasst werden und eine Aktivierung des Kühlsystems erfolgen, wenn die Temperatur im Serverschrank innerhalb eines Zeitfensters von einer Minute um mehr als 2°C ansteigt. Bei den vorstehend genannten Zahlenwerten handelt es sich selbstverständlich lediglich um Beispiele. Die Werte können entsprechend der technischen Anforderungen und der jeweiligen Nutzerwünsche individuell festgelegt werden.
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Zusammenfassend soll an dieser Stelle noch einmal betont werden, dass sich mit der erfindungsgemäßen Kühlanordnung insbesondere folgende Betriebszustände realisieren lassen. Es versteht sich, dass sich auch Serverschränke realisieren lassen, die nur einzelne der nachstehend genannten Betriebszustände realisieren können (beliebig kombinierbar):
- 1. Kühlung des Serverschranks ausschließlich über ungekühlte Umgebungsluft; bei sehr kalter Umgebungsluft kann diese vor dem Einströmen in den Innenraum des Serverschranks mit Abluft vermischt werden,
- 2. Kühlung des Serverschranks mit Umgebungsluft, die über ein Kühlsystem, insbesondere eine Kühlvorrichtung, gekühlt wird,
- 3. Kühlung des Serverschranks im Umluftbetrieb, bei dem permanent Abluft durch ein Kühlsystem, insbesondere eine Kühlvorrichtung, gekühlt wird.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung werden nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform eines Serverschranks einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung in einer Ansicht von oben,
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2 eine zweite Ausführungsform eines Serverschranks einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung in einer Ansicht von oben,
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3 eine dritte Ausführungsform eines Serverschranks einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung in einer Ansicht von oben,
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4 eine vierte Ausführungsform eines Serverschranks einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung in einer Ansicht von oben und
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5 eine fünfte, nicht von der Erfindung abgedeckte Ausführungsform eines Serverschranks mit einer Kühlanordnung in einer Ansicht von oben.
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Die 1 bis 4 zeigen Serverschränke 100 einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung mit einem Korpus 102, einem Zuluftkanal 104, einem Abluftkanal 106 und einem von einer Steuerung aktivierbaren Kühlsystem 108, das dazu ausgebildet ist, in und/oder durch die Serverschränke 100 strömende Luft zu kühlen.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Kühlsystem 108 ein Klimagerät mit einem separaten Gehäuse, Luftkanälen, einer Mischkammer mit Klappen, Filtern, zwei Ventilatoren, Verdichter, Verdampfer, Kondensator, Ventilen, einer Verrohrung, Stromversorgung, Steuerung und/oder Regelung vorgesehen. Zwischen dem Klimagerät 108 und dem Korpus 102 des Serverschranks sind Brandschutzschieber bzw. Brandschutzklappen 110 angeordnet, um im Bedarfsfall den Zuluftkanal 104 und den Abluftkanal 106 von dem Korpus 102 des Gehäuses isolieren zu können. An der Wandstärke des Korpus 102 ist zu erkennen, dass der Serverschrank besonders robust ausgeführt ist. Er ist gasdicht, wasserdicht, brandgeschützt und einbruchsicher. Anstelle von oder zusätzlich zu Brandschutzschiebern oder -klappen können auch Brandschutzventile vorhanden sein. Die brandschutzsichere Gestaltung des Serverschranks 100 vermeidet eine Schädigung der in dem Serverschrank installierten Geräte in einem Brandfall. Darüber hinaus wird verhindert, dass in einem im Serverschrank entstehenden Brandfall sich das Feuer leicht nach außen ausbreiten kann.
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Der Zuluftkanal 104 und der Abluftkanal 106 führen von dem Korpus 102 des Serverschranks 100 zu einer Wand 112. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um die Außenwand eines Gebäudes, so dass über den Zuluftkanal 104 Frischluft (atmosphärische Außenluft) in den Korpus 102 des Serverschranks eingeleitet werden kann. So kann der Serverschrank beispielsweise bei Außentemperaturen von bis zu 22 °C ausschließlich über Frischluft gekühlt werden, welche über den Zulaufkanal 104 zu dem Korpus 102 des Serverschranks 100 hin geleitet und über den Abluftkanal 106 von dem Korpus 102 des Serverschranks 100 in die Atmosphäre zurückgeleitet wird. Die mechanische Kältererzeugung mit dem Klimagerät 108 kann in diesem Fall ausgeschaltet bleiben. Vorzugsweise wird die Luft innerhalb des Korpus so geführt, dass sie wie in 1 gezeigt seitlich einströmt und dann den Korpus gemäß den Pfeilen 114 von der Vorderseite 116 zur Rückseite 118 durchströmt. Sofern erforderlich, sind in dem Korpus 102 oder in angrenzenden Elementen Leitbleche vorgesehen, welche den Kühlluftstrom lenken.
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In der in 1 gezeigten Ausführungsform des Serverschranks ist außerhalb des Korpus 102 eine Vorrichtung zur gleichmäßigen vertikalen Luftverteilung 134 vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Leitbleche und/oder um ein Blech bzw. einen Luftleitkasten mit verschiedenen Öffnungsquerschnitten handeln, welche bewirken, dass die Luft in vertikaler Richtung gleichmäßig verteilt wird, um eine gleichmäßige Kühlung aller im Serverschrank installierten Vorrichtungen zu gewährleisten. Die in 1 gezeigte Vorrichtung 134 weist ein mittig angeordnetes Trennblech auf, mit welchem der von dem Klimagerät 108 kommende Zuluftstrom von dem in das Klimagerät 108 strömenden Abluftstrom separiert wird.
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Wie in 1 zu erkennen ist, weist der Serverschrank 100 als erste verschließbare Öffnung auf der Vorderseite 116 eine erste verschließbare Tür 120 und auf der Rückseite 118 eine zweite verschließbare Tür 122 auf. In 1 sind die erste Tür 120 und die zweite Tür 122 in der geschlossenen Position gezeigt. Gestrichelt dargestellt sind die geöffneten Positionen der Türen 120 bzw. 122.
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Mit dem Bezugszeichen 124 gekennzeichnet sind vertikal verlaufende Führungselemente für die Aufnahme von Vorrichtungen in Standardgrößen wie 19“ oder 21“.
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Auf die Anschlusselemente 126 bzw. 128 des Zuluftkanals 104 bzw. Abluftkanals 106 an die Wand 112 werden in der Praxis vorzugsweise bogenförmige, nicht gezeigte Elemente aufgesetzt, mit welchen verhindert wird, dass aus dem Abluftkanal ausströmende Luft unmittelbar wieder in den Zuluftkanal einströmt.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Serverschranks, welche der ersten Ausführungsform im Wesentlichen entspricht. Der Korpus 102 unterscheidet sich insofern von dem Korpus der ersten Ausführungsform, als im Bereich der Anbindung des Klimageräts 108 keine separaten Brandschutzschieber bzw. Brandschutzklappen vorgesehen sind. Ferner ist bei der zweiten Ausführungsform die Vorrichtung zur gleichmäßigen vertikalen Luftverteilung 134 außerhalb des Korpus 102 angeordnet. Da zwischen den Führungselementen 124 und der Seitenwand des Korpus 102 ein Freiraum ist, sind Leitbleche 136 vorgesehen, die erzwingen, dass der Kühlluftstrom den Serverschrank gemäß den Pfeilen 114a, 114b und 114c durchströmt.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Serverschranks. Bei dieser Ausführungsform ist die Kühlvorrichtung nicht direkt am Korpus 102, sondern auf der Außenseite der Wand 112 und somit eingangsseitig am Zuluftkanal 104 angeordnet. Als Kühlvorrichtung kann beispielsweise die gleiche Kühlvorrichtung verwendet werden wie in den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass für die Installation des Serverschranks innerhalb des Gebäudes nur ein sehr geringer Platzbedarf erforderlich ist. Insbesondere können bereits installierte Serverschränke unabhängig von dem vorhandenen Raumangebot in einen Serverschrank gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform umgewandelt werden.
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4 zeigt eine vierte Ausführungsform eines Serverschranks, welche im Wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist jedoch die Kühlvorrichtung 108 bei der vierten Ausführungsform in ein Außengerät 108a und ein Innengerät 108b unterteilt. Das Außengerät 108a umfasst Gehäuse, Verdichter, Kondensator, Ventile, Verrohrung, Stromversorgung und Steuerung. Es ist auf der Außenseite der Wand 112 installiert. Das Innengerät 108b ist direkt am Serverschrank montiert und umfasst Gehäuse, Luftkanäle, Mischkammer mit Klappen, Filtern, zwei Ventilatoren, Verdampfer, Verrohrung, Stromversorgung, Steuerung und/oder Regelung. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, es sich in diesem Fall um ein redundantes System handelt, d. h. bei einer Beschädigung des Kanalwerks kann eine weitere Kühlung des Serverschranks gewährleistet werden, bis etwaige Schäden an dem Kanalwerk behoben sind. Dazu wird die Luft nur noch zwischen dem Serverschrank und dem Innengerät im Umluftbetrieb gefördert und die Luft bedarfsweise mit Hilfe des zwischen dem Außengerät und dem Innengerät zirkulierenden Kühlmittels gekühlt.
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Eine fünfte Ausführungsform eines Serverschranks, die von der Erfindung nicht abgedeckt ist, ist in 5 dargestellt. Diese hat einige Gemeinsamkeiten mit der vierten Ausführungsform. Auch hier ist die Kühlvorrichtung in ein Außengerät 108a und ein Innengerät 108b aufgeteilt. Das Außengerät 108a besteht hier aus einem Gehäuse, Verdichter, Kondensator, Ventilen, Verrohrung, Stromversorgung und einer Steuerung. Das Innengerät 108b umfasst Gehäuse, zwei Ventilatoren, Verdampfer, Verrohrung, Stromversorgung, Steuerung und/oder Regelung mit Luftverteilung (gleichmäßige Verteilung der kalten Luft auf allen Höheneinheiten und gleichmäßige Ansaugung der Abluft). Über die zwischen Außengerät und Innengerät verlaufende Verrohrung 130 wird in der fünften Ausführungsform ausschließlich Kältemittel geleitet. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich daher insofern von der vierten Ausführungsform, als eine von dem Zuluftkanal 104 und dem Abluftkanal 106 unabhängige Möglichkeit besteht, die durch den Serverschrank 100 strömende Luft mit Hilfe einer Kühlvorrichtung zu kühlen. Dazu wird Luft aus dem Serverschrank angesaugt, von der Kühlvorrichtung gekühlt und anschließend gemäß dem Pfeil 114d mit Hilfe des Leitblechs 136b wieder dem Kühlluftstrom zugeführt. Die fünfte Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie aus einer großen Zahl von bereits existierenden Vorrichtungen aufgebaut werden kann, für die jedoch in jedem Fall eine wie eingangs beschriebene Steuerung erforderlich ist.
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Der Zuluftkanal 104 und der Abluftkanal 106 sind in der fünften Ausführungsform lediglich über eine Lüftereinheit 132 für Außenluft umfassend Gehäuse, Filter, zwei Ventilatoren und eine Stromversorgung mit dem Korpus 102 des Serverschranks 100 verbunden.
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Insbesondere im Zusammenhang mit der fünften Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn ein erster Temperatursensor zur Bestimmung der Ablufttemperatur und ein zweiter Temperatursensor zur Bestimmung der Frischlufttemperatur (Temperatur der ungekühlten Umgebungsluft) vorhanden sind. In diesem Fall kann nämlich durch eine gleichzeitige Verwendung der Kühlvorrichtung 108 und ein Einblasen von ungekühlter Außenluft der Energiebedarf für die Kühlvorrichtung reduziert werden. Dies ist dann der Fall, wenn die Abluft durch Zuführen von kälterer ungekühlter Außenluft weiter abgekühlt werden kann.
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Auch wenn in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen als Kühlvorrichtung ausschließlich konventionelle Kühlvorrichtungen mit Verdichter, Verdampfer und Kältemittel beschrieben sind, ist die Erfindung nicht auf diese Kühlvorrichtungen beschränkt. Beispielsweise kann eine derartige Kühlvorrichtung auch ein Wärmetauscher oder eine sonstige Vorrichtung sein, die es ermöglicht, Luftströme zu temperieren und insbesondere zu kühlen.
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Ebenso wenig soll die Verwendung des Wortes Serverschranks derart eng ausgelegt werden, dass nur Schränke zur Installation von Servern damit gemeint sind. Ein Serverschrank im Sinne der Erfindung ist jeder Schrank, der üblicherweise für die Installation von IT-, EDV-, Netzwerk- und/oder Telekommunikationssystemen verwendet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Serverschrank
- 102
- Korpus
- 104
- Zuluftkanal
- 106
- Abluftkanal
- 108
- Kühlsystem
- 108a
- Außengerät
- 108b
- Innengerät
- 110
- Brandschutzschieber bzw. Brandschutzklappen
- 112
- Wand
- 114
- mit Pfeilen angedeutete Bewegung des Luftstroms
- 116
- Vorderseite
- 118
- Rückseite
- 120
- erste verschließbare Tür
- 122
- zweite verschließbare Tür
- 124
- vertikal verlaufende Führungselemente
- 126
- Anschlusselement
- 128
- Anschlusselement
- 130
- Verrohrung
- 132
- Lüftereinheit
- 134
- Vorrichtung zur vertikalen Luftverteilung
- 136
- Leitbleche
