-
Die Erfindung betrifft ein passiv gekühltes Instrumenten-Schutzgehäuse, insbesondere ein passiv gekühltes Instrumentenschutzhaus für darin aufgenommene zu schützende Bauteile, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
-
Instrumenten-Schutzgehäuse sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, so zum Beispiel als Instrumentenschutzkästen, die relativ kleinvolumig ausgebildet sind und zum Beispiel an einer Wand oder einer Prozessleitung befestigt werden können und in denen kleinere elektrische Instrumente angeordnet sind. Weiter sind insbesondere in Verbindung mit einem großindustriellen Einsatz großvolumige und großbauende Schutzgehäuse als Instrumentenschutzhäuser bekannt, in denen entsprechend großbauende elektrische bzw. elektronische Instrumente und Analysegeräte aufgenommen und verwahrt werden können. Derartige Instrumentenhäuser als Schutzgehäuse finden zum Beispiel als Analysenhäuser für Umweltmessstationen, für Mobilfunkstationen im Telekommunikationsbereich, für Schaltanlagen als Gleichrichtergehäuse sowie Gasregelstationen Verwendung. Solche großvolumigen Schutzgehäuse bzw. Instrumentenschutzhäuser sind regelmäßig aus einer Deckenwand, Seitenwänden und einer Bodenwand aufgebaut, wobei die Wände durch eine Mehrzahl von miteinander verbundenen plattenartigen Wandelementen gebildet sind. Beispielsweise sind derartige plattenartige Wandelemente durch Sandwichplatten gebildet, die jeweils aus einer stabilen Außenhaut und einer stabilen Innenhaut sowie aus einer zwischen der Außenhaut und der Innenhaut liegenden Wärmedämmschicht aufgebaut sind. Diese so aufgebauten Instrumentenschutzhäuser haben gegenüber einer herkömmlichen Ziegelbauweise bzw. einem Fertigbau in Beton zum Beispiel den Vorteil, dass sie ein niedrigeres Gesamtgewicht aufweisen, was die Aufstellung in und auf Gebäuden und/oder Stahlbaukonstruktionen erlaubt.
-
Des Weiteren sind derartige Instrumentenschutzhäuser komplett transportabel und können in der Werkstatt fertig ausgerüstet werden, zum Beispiel mit Heizungen, Klimatisierungen, Elektroinstallationen, Beleuchtungen, Rohr- und Kabeldurchführungen, Montagesystemen etc.
-
Insbesondere bei der Verwendung derartiger Instrumentenschutzhäuser bzw. Schutzgehäuse in solchen Klimazonen, in denen sehr hohe Temperaturschwankungen gegeben sind, zum Beispiel in Wüstengegenden, besteht die Gefahr, dass es zu einer unerwünschten Kondensatbildung im Innenraum des Schutzgehäuses bzw. Instrumentenschutzhauses kommen kann, was wiederum die darin angeordneten elektrischen Instrumente und Analysegräte beschädigen bzw. bezüglich ihrer Messergebnisse negativ beeinflussen kann. Des Weiteren können in solchen extrem klimatischen Bedingungen, zum Beispiel in Wüstengebieten, die Außentemperaturen, vor allem tagsüber derart hoch sein, dass ebenfalls die Gefahr einer Beeinträchtigung bzw. Beschädigung der empfindlichen Instrumente und Analysegeräte zu besorgen ist.
-
Aus der
WO 99/08354 ist bereits ein schrankartiges Gehäuse zur Aufnahme von wärmeerzeugenden, elektrischen und/oder elektronischen Baueinheiten bekannt. Zur Wärmeabfuhr aus dem Innenraum sind die Seitenwände doppelwandig ausgebildet und bestehen jeweils aus einer Innenwand und einer Außenwand zwischen denen ein freier Zwischenraum verbleibt. Die Zwischenräume in den Wänden sind nach unten und oben hin offen, das heißt weisen eine Strömungsverbindung zur Umgebung auf, damit bei der Betätigung von Ventilatoren die Umgebungsluft auf der Unterseite der Wände angesaugt wird und oben wieder aus den Wänden austritt. Beim Durchströmen der Zwischenräume nehmen die Luftströme Wärme aus den Innenwänden auf und transportieren diese Wärme in die Umgebung ab. Die doppelwandigen Seitenwände sind durch Hohlkammerprofile ausbildende Aluminium-Strangprofile ausgebildet. Zusätzlich zu diesem sogenannten externen Kühlkreislauf kann im Innenraum des Gehäuses auch noch ein zweiter interner Kühlkreislauf installiert sein, der von dem externen Kühlkreislauf strömungsmäßig vollständig getrennt ist.
-
Ein ähnlicher Aufbau ist auch aus der
DE 295 92 60 U1 in Verbindung mit einem witterungsgeschützten Elektronik-Schaltschrank bekannt, bei dem der doppelwandige Aufbau jedoch mittels einer den Schaltstrang umgebenden Schutzhaube erreicht wird. Konkret ist hier in einer Ausführungsform ein einzelner Wärmetauscher so in den Aufbau integriert, dass ein wärmeaufnehmendes Wärmetauscherteil im Schrank selbst und ein wärmeabgebendes Wärmetauscherteil im Schutzdach liegt. Die Luft als Wärmetauschmedium wird hierbei über Ventilatoren durch den Aufbau gesaugt. Auch mit einem derartigen Aufbau ist insbesondere in solchen Klimazonen, in denen insbesondere tagsüber sehr hohe Temperaturen vorliegen, keine zufriedenstellende Klimatisierung eines Innenraums des Schutzgehäuses möglich, so dass es zu einer unerwünschten Kondensatbildung im Innenraum des Schutzgehäuses kommen kann.
-
Des Weiteren ist aus der
EP 1 612 500 A2 ein Instrumenten-Schutzgehäuse bekannt, bei dem ein Teilbereich der Gehäusewand als Wärmetauscher-Wandbereich ausgebildet ist, wobei in den Wärmetauscher-Wandbereich ein interner Wärmetauscher integriert ist, mittels dem ein Wärmetausch mit dem Innenraum des Schutzgehäuses durchgeführt werden kann. Dieser interne Wärmetauscher ist mit einem externen Wärmetauscher, mittels dem ein Wärmetausch mit der Außenumgebung des Schutzgehäuses durchgeführt werden kann strömungsverbunden, wobei die miteinander strömungsverbundenen internen und externen Wärmetauscher jeweils ein vorgegebenes Aufnahmevolumen für eine vorgegebene Menge eines zwischen diesen in einem geschlossen System zirkulierbaren Wasser als Wärmetauscherflüssigkeit aufweisen. Bei einem derartigen Aufbau ist durch einen hohen Aufwand sicher zu stellen, dass der Wandbereich flüssigkeitsdicht gestaltet ist.
-
Weiter ist aus der
DE 10 2009 060 398 A1 ein passiv gekühltes Instrumenten-Schutzgehäuse bekannt, das einen internen Wärmetauscher und einen externen Wärmetauscher aufweist, die über einen Schichtspeicher als Speicherbehälter miteinander indirekt strömungstechnisch verbunden sind. Wird durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Beispiel festgestellt, dass eine Innenraumtemperatur einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, wird eine Pumpe angesteuert und entsprechend Kaltwasser in den inneren Wärmetauscher gepumpt, wobei gleichzeitig heißes, warmes Wasser über eine vom internen Wärmetauscher abgehende Ausgangsleitung in den Warmwasserbereich des Speicherbehälters eingespeichert wird. Dadurch sinkt dann die Temperatur im Innenraum des Schutzgehäuses durch Wärmeaustausch unter einen vorgegebenen Schwellwert ab. Mittels des externen Wärmetauschers wird dagegen in den Fällen, in denen die Außen- und Umgebungstemperatur unter die Innenraumtemperatur absinkt, was regelmäßig nachts, in zum Beispiel Wüstengegenden der Fall ist, kaltes Wasser in den Speicherbehälter eingeschichtet. Ein derartiges passiv gekühltes Instrumenten-Schutzgehäuse weist bereits eine Reihe von Vorteilen auf. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei extremen Bedingungen oftmals ein derartiges passiv gekühltes Instrumenten-Schutzgehäuse nicht einsetzbar ist, da, mit zum Beispiel Wasser als Kühlmedium, die erforderlichen Temperaturdifferenzen nicht erreicht werden.
-
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein passiv gekühltes Instrumenten-Schutzgehäuse, insbesondere ein passiv gekühltes Instrumentenschutzhaus für darin aufgenommene zu schützende Bauteile zur Verfügung zu stellen, mittels dem auf einfache und funktionssichere Weise ein stets optimaler Wärmeaustausch mit dem Gehäuseinnenraum erfolgen kann, um die dort angeordneten, zu schützenden Bauteile zuverlässig vor zu hohen Temperaturen zu schützen.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Gemäß Patentanspruch 1 wird ein passiv gekühltes Instrumenten-Schutzgehäuse, insbesondere eine passiv gekühltes Instrumentenschutzhaus für darin aufgenommene zu schützende Bauteile, wie beispielsweise elektrische und/oder elektronische Geräte, vorgeschlagen, das wenigstens einen im Gehäuseinnenraum angeordneten internen Wärmetauscher und wenigstens einen außerhalb des Gehäuses angeordneten externen Wärmetauscher aufweist. Ferner ist ein im Gehäuseinnenraum angeordneter und als Schichtspeicher ausgebildeter Speicherbehälter für ein Kühlmedium vorgesehen, in dem das Kühlmedium in unterschiedlichen Temperaturzonen geschichtet eingespeichert ist. Der wenigstens eine interne und der wenigstens eine externe Wärmetauscher weisen jeweils wenigstens eine Ausgangsleitung auf, mittels der dem Speicherbehälter im jeweiligen Wärmetauscher erwärmtes Kühlmedium zuführbar ist. Ferner weisen der wenigstens eine interne und der wenigstens eine externe Wärmetauscher jeweils wenigstens eine Eingangsleitung auf, mittels der dem jeweiligen Wärmetauscher kaltes Kühlmedium aus dem Speicherbehälter zuführbar ist. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Kühlgerät vorgesehen, der wenigstens einen in dem Speicherbehälter angeordneten Kühlgerät-Verdampfer, in dem ein Kühlgerät-Kühlmittel unter Wärmeentzug vom Speicherbehälter-Kühlmedium verdampft wird, und wenigstens einen außerhalb des Gehäuses angeordneten Kondensator oder Verflüssiger aufweist, in dem das vom Kühlgerät-Verdampfer kommende dampfförmige oder gasförmige Kühlgerät-Kühlmittel verflüssigt wird. Weiter ist wenigstens eine Schalt- und/oder Absperreinrichtung vorgesehen, mittels der das Kühlgerät abschaltbar und/oder vom durch den wenigstens einen internen und externen Wärmetauscher sowie dem Speicherbehälter gebildeten passiven Kühlsystem abkoppelbar ist. Schließlich ist eine Steuer- und Regeleinrichtung vorgesehen, die mit dem Kühlgerät dergestalt wirkverbunden ist, dass das Kühlgerät in Abhängigkeit von definierten Parametern, insbesondere in Abhängigkeit von Zeit- und/oder Temperaturparametern, aktiviert oder deaktiviert wird. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das Kältegerät dann aktiviert wird, wenn eine von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfasste Isttemperatur des Speicherbehälter-Kühlmediums eine vorgegebene Solltemperatur überschreitet, während das Kühlgerät deaktiviert oder abgeschalteten wird, wenn eine von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfasste Isttemperatur des Speicherbehälter-Kühlmediums die vorgegebene Solltemperatur nicht überschreitet oder unterschreitet. Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass die Solltemperatur in Abhängigkeit von einer im Innenraum des Gehäuses einzustellenden oder einstellbaren Innenraum-Isttemperatur vorgegeben ist oder wird. Alternativ bzw. zusätzlich könnte diese reine Temperaturregelung aber auch noch mit einer Zeitsteuerung gekoppelt sein, die beispielsweise bewirkt, dass das Kältegerät zu bestimmten Zeiten bzw. Tageszeiten aktiviert wird und z. B. nach Erreichen einer Solltemperatur abgeschaltet wird.
-
Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Lösung wird auf einfache Weise der Einsatz eines passiven Kühlsystems für Instrumenten-Schutzgehäuse auch in solchen Klimazonen möglich, in denen vorübergehend keine solche Abkühlung des Speicherbehälter-Kühlmediums möglich ist, dass ein bestimmter Isttemperaturwert im Gehäuseinnenraum durch Wärmetausch zur Verfügung gestellt werden kann. Denn durch das Kühlgerät, dessen Inbetriebnahme durch die Steuer- und Regeleinrichtung gesteuert bzw. geregelt wird, ist sichergestellt, dass zu solchen Zeiten stets eine ausreichende Menge an kühlem Kühlmittel zur Verfügung steht, dass ein gewünschtes Innenraumtemperaturniveau zuverlässig eingeregelt werden kann.
-
Besonders bevorzugt ist hierbei eine Ausgestaltung, bei der der wenigstens eine Kühlgerät-Verdampfer in eine Kaltzone des Speicherbehälters integriert ist. Denn dadurch ist sichergestellt, dass genau dort wo Kühlwasser abgezogen wird und zu dem internen Wärmetauscher geleitet wird, eine ausreichend kühle Kühlmittelmenge zur Verfügung gestellt wird.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgeschlagen, dass der externe Wärmetauscher als sich über wenigstens einen Teilbereich oberhalb einer Dach- oder Deckenwand des Gehäuses erstreckender plattenförmiger Wärmetauscher ausgebildet ist, wobei der externe, plattenförmige Wärmetauscher gegen die Horizontale geneigt ist. Mit einem derartigen plattenförmigen Wärmetauscher (nicht zu verwechseln mit einem Plattenwärmetauscher) wird auf einfache Weise zum einen eine Art Sonnenblende ausgebildet, mittels der die Dach- bzw. Deckenwand vor einer direkten Sonneneinstrahlung abgeschirmt wird. Auf der anderen Seite wird mit einer derartigen geneigten Wärmetauscheranordnung auch sichergestellt, dass das im Wärmetauscher befindliche Kühlmedium im erwärmten Zustand nach oben zum geodätisch höchsten Punkt aufsteigen kann, was die natürliche Konvektion begünstigt.
-
An dieser Stelle sehr ausdrücklich erwähnt, dass selbstverständlich in den externen und in den internen Wärmetauscherkreislauf auch Pumpen eingeschaltet werden können, die zu vorgegebenen Zeiten eine definierte Menge des Kühlmediums in die jeweiligen Wärmetauscher fördern, bzw. aus diesen abziehen. Grundsätzlich ist aber auch, wie bereits vorher kurz erwähnt, die Möglichkeit gegeben, keine derartigen Pumpen oder sonstigen Fördereinrichtungen einzusetzen, sondern den Wärmeaustausch lediglich durch natürliche Konvektion zu bewerkstelligen. Der Einsatz von Pumpen bzw. Fördereinrichtungen hängt stark von den jeweils konkret gegebenen Einsatzbedingungen und Temperaturgefällen ab.
-
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgeschlagen, dass der externe, plattenförmige Wärmetauscher mit einem Abstand, wenigstens einem Spaltabstand, oberhalb der Dach- oder Deckenwand angeordnet ist. Hierzu kann der externe, plattenförmige Wärmetauscher beispielsweise über Stützen oder ein Gestell auf der Dach- bzw. Deckenwand abgestützt sein. Mit einem derartigen Abstand ist auf einfache Weise sichergestellt, dass keine thermische Wechselwirkung zwischen dem externen Wärmetauscher und der Deckenwand erfolgt, was gegebenenfalls das Wärmetauschergebnis negativ beeinflussen könnte.
-
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindungsidee wird vorgeschlagen, das der externe, plattenförmige Wärmetauscher eine Eingangsleitung aufweist, die von einem geodätisch tiefen Bereich des Wärmetauschers ausgehend und/oder beabstandet von einer Seitenwand des Gehäuses nach unten in Richtung Bodenwand des Gehäuses und bevorzugt bodenseitig zu einer Kaltzone des Speicherbehälters geführt ist. Auch ein derartiger konkreter Aufbau hilft wesentlich, die Konvektion und die Strömung des Kühlmediums im kalten bzw. aufgewärmten Zustand zu begünstigen, sodass gegebenenfalls auf den Einsatz von Pumpen oder dergleichen Fördereinrichtungen verzichtet werden kann.
-
Das zuvor Gesagte gilt analog für eine Ausführungsform, gemäß der vorgeschlagen wird, dass der externe, plattenförmige Wärmetauscher eine Ausgangsleitung aufweist, die von einem geodätisch höher gelegenen Bereich des Wärmetauschers ausgehend und/oder beabstandet von einer Seitenwand des Gehäuses, durch eine Seitenwand des Gehäuses hindurch zu einer Warmzone des Speicherbehälters geführt ist.
-
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der wenigstens eine interne Wärmetauscher an einer Innenwand des Gehäuses angeordnet ist und/oder in eine Innenwand des Gehäuses integriert ist. Hierdurch wird ein kompakter, den Innenraum wenig beeinträchtigender Aufbau des Gehäuses mit einem internen Wärmetauscher zur Verfügung gestellt. Beispielsweise könnten hier wandseitig mäanderartig verlegte Schlauch- bzw. Rohrleitungen vorgesehen sein, die zur Gehäuseaußenseite hin thermisch isoliert sind und zur Behälterinnenseite bzw. zum Behälterinnenraum hin zum Beispiel mittels einer wärmeleitenden Platte beispielsweise einer Aluminiumplatte oder dergleichen abgedeckt sind, wodurch ein zuverlässiger Wärmetausch mit dem Gehäuseinnenraum erfolgen kann. Selbstverständlich ist auch eine Ausgestaltung und Anordnung eines internen Wärmetauschers möglich, bei dem die Schlangen frei an der Behälterinnenwand verlegt sind.
-
In analoger Weise kann zum Beispiel der externe Wärmetauscher durch zum Beispiel mäanderförmig verlegte Schlauch- und/oder Rohrleitungen gebildet sein. Ein derartiger Aufbau der internen bzw. externen Wärmetauscher ist auf funktionssichere Art und Weise mit relativ einfachen Mitteln herstellbar.
-
Auch in Verbindung mit dem wenigstens einen internen Wärmetauscher ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der der wenigstens eine interne Wärmetauscher eine Eingangsleitung aufweist, die von einem geodätisch tiefem Bereich des Wärmetauschers ausgehend vorzugsweise bodenseitig zu einer Kaltzone des Speicherbehälters geführt ist. Weiter kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine interne Wärmetauscher eine Ausgangsleitung aufweist, die von einem geodätisch höheren Bereich des Wärmetauschers ausgehend vorzugsweise decken- oder dachseitig zu einer Warmzone des Speicherbehälters geführt ist.
-
Mit einer derartigen konkreten Ausgestaltung und Anordnung der Eingangs- bzw. Ausgangsleitung des internen Wärmetauschers wird auf einfache Weise eine der natürlichen Konvektion folgende Anordnung der Medienleitungen möglich, die für die passive Kühlung insgesamt förderlich ist. Zudem wird hier der Innenraumbereich hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Volumens relativ wenig beeinträchtigt.
-
Das Speicherbehälter-Kühlmedium kann grundsätzlich durch jedes geeignete Kühlmedium gebildet sein. Besonders vorteilhafte Ergebnisse lassen sich in Verbindung mit der passiven Kühlung erzielen, wenn das Speicherbehälter-Kühlmedium Wasser ist.
-
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindungsidee kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Schalt- und/oder Absperreinrichtung für den externen Wärmetauscher vorgesehen ist, mittels der die Strömungsverbindung zwischen dem Speicherbehälter und dem externen Wärmetauscher abgesperrt werden kann. Diese wenigstens eine Schalt- und/oder Absperreinrichtung für den externen Wärmetauscher ist bevorzugt so mit der Steuer- und Regeleinrichtung gekoppelt, dass der externe Wärmespeicher absperrt wird, wenn mittels der Steuer- und Regeleinrichtung erfasst wird, dass die Außenwand- oder Umgebungstemperatur außerhalb des Gehäuses gleich oder größer ist als die Temperatur im Inneren des Gehäuses. Entsprechend umgekehrt wird der externe Wärmespeicher zugeschalten, wenn mittels der Steuer- und Regeleinrichtung erfasst wird, dass die Außen- oder Umgebungstemperatur außerhalb des Gehäuses unter die Temperatur im Inneren des Gehäuses absinkt, weil dann eine zuverlässige Einspeicherung von kühlem Kühlmedium in den Speicherbehälter möglich wird. Grundsätzlich gibt es hierbei verschiedene Möglichkeiten, die Schalt- und/oder Absperreinrichtung auszubilden, z. B. durch eventuell vorgesehene Pumpen, die einfach an- oder ausgeschaltet werden. Grundsätzlich ist aber auch eine Ausgestaltung möglich, bei der jeweils ein Absperrelement in die Ausgangsleitung und in die Eingangsleitung zum externen Wärmetauscher integriert ist bzw. sind, wobei die Anordnung der Absperrelemente vorzugsweise im gehäuseseitig angeordneten Teilbereich der Ausgangs- und Eingangsleitung erfolgt. Damit wir eine zuverlässige Absperrung des externen Wärmetauschers möglich.
-
Ferner wir ein Verfahren zum Betreiben eines passiv gekühlten Instrumenten-Schutzgehäuses beansprucht, und zwar insbesondere eines Instrumentenschutzhauses, das einen Aufbau aufweist, mittels dem eine Verfahrensführung möglich wird, wie dies beides zuvor beschrieben worden ist. Die dadurch erzielbaren Vorteile wurden bereits in Verbindung mit der ausführlichen Würdigung des Instrumenten-Schutzgehäuses genannt, so dass hier zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen auf die zuvor gemachten Ausführungen verwiesen wird.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
-
Die einzige Figur zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Instrumenten-Schutzhaus 1, das eine Bodenwand 2, Seitenwände 3 sowie eine Deckenwand 4 aufweist und hier, wie in der 1 beispielhaft dargestellt einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Die Bodenwand 2, die Seitenwände 3 und die Deckenwand 4 sind bevorzugt durch Sandwichelementplatten gebildet, die aus einer stabilen Außenhaut 5 und einer davon beabstandeten stabilen Innenhaut 6, jeweils bevorzugt aus einem Glasfaserkunststoffmaterial ausgebildet sind, zwischen denen eine Dämmschicht 7, zum Beispiel PU-Schaum oder eine spezielle Mineralwolle oder dergleichen angeordnet ist. Das Instrumenten-Schutzhaus 1 ist beispielsweise über eine hier nicht dargestellte Tür zugänglich, wobei im Innenraum 8 des Instrumenten-Schutzhauses hier nicht dargestellte Bauelemente, die vor hohen Temperaturen zu schützen sind, angeordnet und aufgenommen sind. Derartige Bauelemente können zum Beispiel elektrische bzw. elektronische Messgeräte, Instrumente oder dergleichen sein, die zum Beispiel in Verbindung mit der Überwachung von Anlagen in Wüstengebieten eingesetzt werden.
-
Oberhalb der Deckenwand 4 ist mit Abstand zu der Deckenwand 4 ein externer, platten- bzw. dachförmiger Wärmetauscher 9 angeordnet, der über Stützen 10 unterschiedlicher Höhe gehaltert und abgestützt ist, und zwar dergestalt, dass der plattenförmige externe Wärmetauscher 9 mit einem vorbestimmten Winkel gegen die Horizontale geneigt ist.
-
Der externe Wärmetauscher 9 weist eine solche flächige Erstreckung auf, dass er die Deckenwand 4 von oben her großflächig abschirmt und damit eine Art Sonnenschild ausbildet, die die Deckenwand 4 und damit das Instrumenten-Schutzhaus 1 vor einer direkten Sonneneinstrahlung mehr oder weniger schützt.
-
Von einem geodätisch tiefsten Anschlussbereich dieses externen Wärmetauschers 9 ausgehend ist eine Eingangsleitung 16 abgezweigt, die beabstandet von der Seitenwand 3 des Instrumenten-Schutzhauses 1 nach unten in Richtung zur Bodenwand 2 geführt ist und dort durch die Seitenwand 3 hindurch bodenseitig zu einem im Innenraum 8 aufgenommenen Speicherbehälter 13 geführt ist. Dieser Speicherbehälter 13 ist als Schichtspeicher ausgebildet, in dem beispielsweise Wasser als Kühlmedium in unterschiedlichen Temperaturzonen geschichtet eingespeichert ist. Der untere Bereich des Speicherbehälters 13 bildet dabei die sogenannte Kaltzone 14 aus, in der kaltes Wasser eingespeichert wird, während der demgegenüber geodätisch obere Bereich des Speicherbehälters 13 eine sogenannte Warmzone 15 ausbildet, in dem gegenüber der Kaltzone 14 wärmeres Wasser eingespeichert ist.
-
Wie der 1 entnommen werden kann, mündet somit die vom Anschlussbereich 11 abzweigende Eingangsleitung 16 des externen Wärmetauschers 9 bodenseitig in die Kaltzone 14 des Speicherbehälters 13.
-
An dem geodätisch oberen Anschlussbereich 12 des externen Wärmetauschers 9 ist eine Ausgangsleitung 17 angeschlossen, die beabstandet von der Seitenwand 3 nach unten und durch die Seitenwand 3 im oberen deckenwandnahen Bereich durch die Seitenwand 3 hindurch geführt ist und dort in die Warmzone 15 des Speicherbehälters 13 einmündet. Beispielsweise im Durchstoßbereich der Eingangsleitung 16 und der Ausgangsleitung 17 durch die Seitenwände 3 kann ein Schalt- und/oder Absperrelement 18, 19 angeordnet sein, das wie dies in der 1 strichpunktiert dargestellt ist, signaltechnisch mit einer Steuer- und Regeleinrichtung 20 gekoppelt ist, wobei die Steuer- und Regeleinrichtung 20 die Schalt- und/oder Absperrelemente 18, 19 zur Absperrung bzw. Abkopplung des externen Wärmetauschers 9 steuert, was nachfolgend noch näher beschrieben wird. Die Schalt- und/oder Absperrelemente 18, 19 können z. B. durch ggf. vorgesehene Pumpen gebildet sein, die dann einfach aus- bzw. eingeschaltet werden können, um die gewünschte Strömung zu ermöglichen oder abzusperren.
-
Im Innenraum 8 des Instrumenten-Schutzhauses 1 ist zum Beispiel im Bereich der Seitenwände 3 ein interner Wärmetauscher 21 angeordnet, der am geodätisch tiefsten Punkt mit einer Eingangsleitung 22 versehen ist, die in die Kaltzone 14 des Speicherbehälters 13 einmündet. Eine Ausgangsleitung 23 des internen Wärmetauschers 21 ist am geodätisch obersten Punkt abgezweigt und mündet in die Warmzone 15 des Speicherbehälters 13 ein. Während die Eingangsleitung 22 bevorzugt bodenseitig verlegt ist, verläuft die Ausgangsleitung 23 bevorzugt deckenseitig.
-
Sowohl der interne als auch der externe Wärmetauscher 9, 21 sind beispielsweise durch Kühlschlangen gebildet, die von dem im Speicherbehälter 13 eingespeicherten Wasser durchströmt werden, wobei dann ein Wärmeaustausch mit der Außenumgebung (externer Wärmetauscher 9) bzw. mit dem Innenraum 8 (interner Wärmetauscher 21) in an sich bekannter Weise stattfindet.
-
In hier nicht gezeigter Weise kann in den Kreislauf zum internen Wärmetauscher 21 ebenso wie in den Kreislauf zum externen Wärmetauscher 9 eine Pump- und/oder Fördereinrichtung eingeschaltet sein, mittels der das Wasser in der gewünschten Förderrichtung in und durch die Wärmetauscher gefördert werden kann.
-
In die Kaltzone 14 des Speicherbehälters 13 ist ferner ein hier lediglich schematisch dargestellter Verdampfer 14 eines Kühlgerätes 25 integriert, der über eine Rohrleitung 26 mit einem außerhalb des Instrumenten-Schutzhauses 1 angeordneten Verflüssiger 27 (Kondensator) strömungsverbunden ist. Das Kühlgerät 25 stellt einen separaten Kühlmedium-Kreislauf dar, in dem ein Kühlmedium umläuft, das im Verdampfer 24 unter Wärmeaufnahme aus der Kaltzone 14 des Speicherbehälters verdampft und anschließend im Verflüssiger 27 wieder verflüssigt wird.
-
Die Steuer- und Regeleinrichtung 20 ist zum Beispiel über eine Schalt- und/oder Absperreinrichtung 28, z. B. ein Relais oder ein Absperrventil, dergestalt mit dem Kühlgerät 25 wirkverbunden, dass das Kühlgerät nur dann aktiviert wird, wenn eine von der Steuer- und Regeleinrichtung 20 erfasste Isttemperatur des Speicherbehälter-Kühlmediums eine vorgegebene Solltemperatur überschreitet. Andererseits wird das Kühlgerät 25 mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 20 durch Aktivierung und Betätigung der Schalt- und/oder Absperreinrichtung 28 deaktiviert bzw. abgeschalten, wenn eine von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfasste Isttemperatur des Speicherbehälter-Kühlmediums (Wasser) die vorgegebene Solltemperatur nicht überschreitet oder unterschreitet. Hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass die Solltemperatur in Abhängigkeit von einer im Innenraum des Gehäuses einzustellenden oder einstellbaren Innenraum-Isttemperatur vorgegeben ist.
-
Mit einer derartigen Verfahrensführung und Vorrichtung wird auf einfache Weise sichergestellt, dass zu den Zeiten, zu denen das Wasser als Speicherbehälter-Kühlmedium in der Kaltzone 14 nicht die gewünschte niedrige Temperatur aufweist, um in Verbindung mit dem internen Wärmetauscher 21 eine gewünschte Solltemperatur im Innenraum 8 einzustellen, das Kaltwasser in der Kaltzone 14 mittels des Kühlgerätes 25 vorteilhaft auf ein solches Niveau heruntergekühlt werden kann, bis mit dem internen Wärmetauscher 21 die gewünschte Innenraumtemperatur eingestellt werden kann.
-
Das passive Kühlsystem funktioniert so, dass für den Fall, dass zum Beispiel die Temperatur der Außenumgebung des Instrumenten-Schutzhauses 1 höher ist als die Temperatur im Innenraum 8, die Kühlung bzw. Klimatisierung des Innenraums 8 durch Wärmeaustausch mit dem internen Wärmetauscher 21 erfolgt, der zu vorgebebenen Zeiten mit einer vorgegebenen Menge des aus der Kaltzone 14 abgezogenen Kaltwassers über die Eingangsleitung 22 beschickt wird. Sofern Schalt- und/oder Absperrelemente 18, 19 vorhanden sein sollten, kann zudem vorgesehen sein, dass der externe Wärmetauscher 9 durch Betätigung der Schalt- und/oder Absperrelemente 18, 19 abgeschaltet wird. In dem Maße, in dem über die Eingangsleitung 22 Kaltwasser aus der Kaltzone 14 des Speicherbehälters 13 in den internen Wärmetauscher 21 einströmt, wird über die Ausgangsleitung 23 erwärmtes Wasser in die Warmzone 15 des Speicherbehälters eingespeichert.
-
Sobald dann, zum Beispiel nachts in Wüstengegenden, die Außenumgebungstemperatur unter die Temperatur des Innenraums 8 des Instrumenten-Schutzhauses 1 abfällt, wird das abgekühlte und sich im externen Wärmetauscher 9 am geodätisch tiefer liegenden Ende sammelnde Kaltwasser über die Eingangsleitung 16 in die Kaltzone 14 des Speicherbehälters 13 eingespeichert. Sofern Schalt- und/oder Absperrelemente 18, 19 vorhanden sein sollten, können diese von der Steuer- und Regeleinrichtung 20 so angesteuert werden, dass der externe Wärmetauscher 9 hier dann wieder an das passive Kühlsystem angekoppelt wird. In dem Maße, in dem abgekühltes Kaltwasser in die Kaltzone 14 des Speicherbehälters 13 eingespeichert wird, kann Warmwasser aus der Warmzone 15 des Speicherbehälters 13 über die Ausgangsleitung 17 zum externen Wärmetauscher 9 geführt werden, wo es dann in der zuvor beschriebenen Weise abgekühlt wird.
-
Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung und Verfahrensführung wird somit auf einfache und funktionssichere Weise auch bei solchen Einsatzfällen, bei denen die Temperatur des Kaltwassers in der Kaltzone 14 des Speicherbehälters 13 gegebenenfalls nicht ausreichend abgekühlt ist, um im Innenraum 8 eine gewünschte Temperatur einzuregeln, durch optionales Zuschalten des Kühlgerätes 25 sichergestellt, dass der Innenraum 8 stets in der gewünschten Weise klimatisiert bzw. gekühlt werden kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 99/08354 [0005]
- DE 2959260 U1 [0006]
- EP 1612500 A2 [0007]
- DE 102009060398 A1 [0008]
