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Die Erfindung betrifft eine Bodenplatte für ein Doppelbodensystem, ein Doppelbodensystem und ein Heiz- oder Kühlverfahren.
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Doppelbodensysteme kommen insbesondere in Bürogebäuden zum Einsatz. Dabei wird ein aus Bodenplatten aufgebauter und auf Trägern angeordneter zweiter Boden eingezogen. Zwischen der zweiten, der Doppelbodenebene, und der ersten Bodenebene wird dadurch ein Zwischenraum geschaffen, in dem Versorgungseinrichtungen wie beispielsweise Strom- und Netzwerkkabel oder Rohrleitungen mit Kühlmedium untergebracht werden können. Doppelbodensysteme werden insbesondere in Serverräumen verwendet, da dort aufgrund des geschaffenen Zwischenraums unterhalb der Doppelbodenebene die Vielzahl an Kabeln und Kühlleitungen verlegt werden kann ohne dass der Serverraum unbegehbar wird. Die Kühlung erfolgt dabei mittels Klimaschränken, die neben den Servern angeordnet sind.
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Aufgrund der Klimaschränke ist das Platzangebot in den Serverräumen verringert, d.h. die Anzahl der einstellbaren Rechnereinrichtungen wird durch das Vorhandensein der Klimaschränke verringert.
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Auch aus der
JP 8 312 997 A ist ein Doppelbodensystem bekannt. Dieses kann zum Heizen oder Kühlen eines Raumes verwendet werden. Dort sind einzelne Bodenplatten als Wärmetauscher ausgeführt, die von einem Heiz- oder Kühlmedium durchströmt werden. Um eine gleichmäßigere Wärmeverteilung in einem Gebäude zu erzielen, kann die Anordnung der Bodenplatten mit Wärmetauscher im Raum verändert werden. Dies ist aufwändig und unflexibel.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, eine verbesserte Bodenplatte für ein Doppelbodensystem anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Bodenplatte für ein Doppelbodensystem gemäß Patentanspruch 1 vorgesehen, die wenigstens einen Wärmetauscher aufweist. Der Wärmetauscher ist von einem Medium in Form eines Heiz- oder Kühlmediums durchströmt. Bodenplatte und Wärmetauscher wiederum sind von Luft durchströmt, die also vom Zwischenraum zwischen Doppelboden und Fußboden in den eigentlichen Raum strömt oder umgekehrt. Der Wärmetauscher wirkt dabei im Betrieb wärmend oder kühlend auf die Luft ein. So gelangt insbesondere erwärmte oder gekühlte Luft aus dem Zwischenboden in den Raum und wärmt oder kühlt diesen.
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Erfindungsgemäß ist eine durch den Wärmetauscher bedingte Heiz- oder Kühlleistung der Bodenplatte für jede Bodenplatte individuell einstellbar. Mit anderen Worten können im selben Doppelboden mehrere erfindungsgemäße Bodenplatten integriert sein, wobei jede dieser Bodenplatten eine individuelle Heiz- oder Kühlleistung aufweist. So kann im Raum durch in der Regel verschiedene Einstellung der individuellen Heiz- oder Kühlleistungen ein gewünschtes Temperaturprofil von insbesondere einströmender Luft, also ortsabhängig unterschiedliche Temperaturen oder zumindest ortabhängig stärkere und schwächere Heiz- oder Kühleffekte erzeugt werden.
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Der Wärmetauscher wird also aus den Serverraum herausgezogen und unter der Bodenoberfläche versteckt. Diese Anordnung ist selbstverständlich nicht auf Serverräume beschränkt, vielmehr lassen sich damit überall Klimaschränke oder auch Raumheizungen, z.B. Heizkörper ersetzen. Dabei bleibt der Wärmetauscher flexibel einsetzbar, da die einzelnen Bodenplatten herausnehmbar sind und damit die Kühlung oder Beheizung des Raumes durch Versetzen der entsprechenden Bodenplatten an jedem Ort im Raum erfolgen kann. Damit bleibt die Flexibilität, die durch Klimaschränke geboten wird, erhalten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese nur auf das Kühlen der Luft durch den Wärmetauscher gerichtet, Das Medium ist dann ein Kühlmedium und die Kühlleistung der Bodenplatte ist individuell einstellbar.
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Vorzugsweise kann die Bodenplatte wenigstens einen Ventilator aufweisen, der aktiv Luft durch die Bodenplatte fördert. Mit dem Ventilator kann dann z.B. warme Luft aus dem Zwischenraum zwischen der Doppelbodenebene und der ersten Bodenebene angesaugt und über den Wärmetauscher in den zu kühlenden Raum transportiert werden. Dabei ist die Anordnung des Ventilators bezüglich des Wärmetauschers zum Zwischenraum hin zwar vorteilhaft, selbstverständlich kann der Ventilator aber auch zwischen der an der Bodenoberfläche befindlichen Lüftungsplatte und dem Wärmetauscher angeordnet sein.
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Vorzugsweise ist die Heiz- oder Kühlleistung der Bodenplatte durch eine Veränderung der Förderleistung des Ventilators in jeder Bodenplatte individuell einstellbar sein. Mit anderen Worten wird mehr oder weniger Luft pro Zeiteinheit durch die Bodenplatte und den Wärmetauscher gefördert. Abhängig hiervon verändert sich die Temperatur der geförderten Luft und damit die Heiz- oder Kühlleistung der Bodenplatte. Besonders vorteilhaft erfolgt die Einstellung Heiz- oder Kühlleistung durch Einstellung der Drehzahl des Ventilators.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Heiz- oder Kühlleistung der Bodenplatte durch eine Veränderung des Volumendurchflusses des Mediums durch den Wärmetauscher in jeder Bodenplatte individuell einstellbar ist. Mit anderen Worten wird also pro Zeiteinheit mehr oder weniger Medium durch den Wärmetauscher gefördert. Auch dies beeinflusst den Wärmeübertrag zwischen Wärmetauscher und Luft, damit die Lufttemperatur und damit die Heiz- oder Kühlleistung der Bodenplatte.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Heiz- oder Kühlleistung der Bodenplatte durch eine Veränderung der Temperatur des Mediums in jeder Bodenplatte individuell einstellbar. Hierdurch verändert sich der Wärmeübertrag zwischen Wärmetauscher und Luft und damit die Lufttemperatur und damit die Heiz- oder Kühlleistung der Bodenplatte.
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Vorzugsweise kann die Bodenplatte einen Anschluss für eine Mediumzuleitung und eine Mediumableitung aufweisen. Das Medium kann dabei insbesondere Wasser oder Glycol sein. In diesem Fall kann die Kälte- oder Wärmeerzeugungseinheit separat auch außerhalb des zu kühlenden bzw. zu heizenden Raums aufgestellt werden und das Medium wird über die Zuleitung und die Ableitung zum Wärmetauscher hin- und wieder weggeführt. Ansonsten muss die Bodenplatte selbst eine Kälte- oder Wärme erzeugungseinheit aufweisen. Dabei stellt das Versetzen einer Bodenplatte mit Wärmetauscher auch bei Verwendung von einer Mediumzuleitung und -ableitung kein Problem dar, da sich Doppelbodensysteme gerade dadurch auszeichnen, dass sie quasi an jedem Ort durch Abheben der Bodenplatten zugänglich sind. Dementsprechend sind auch an Leitungen angeschlossene Bodenplatten versetzbar, da die Leitungen ebenfalls leicht versetzt werden können.
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Vorteilhafterweise kann die Bodenplatte Lüftungsspalten mit veränderbarer Querschnittsfläche aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lüftungsspalten durch verstellbare Querstreben gebildet sein.
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Bei diesem Ansatz kann die Heiz- oder Kühlleistung der Bodenplatte dadurch reguliert werden, dass die Menge der aus dem Boden heraus transportierten Luft reguliert wird. Die Kühlleistung des Wärmetauschers kann dabei unverändert bleiben. Durch die Veränderung der Querschnittsfläche wird ebenfalls die Menge der pro Zeiteinheit durch die Bodenplatte transportierten Luft verändert. Dadurch wird in einer weiteren alternativen Weise die Heiz- oder Kühlleistung der Bodenplatte eingestellt. Natürlich können die beschriebenen Arten der Beeinflussung der Heiz- oder Kühlleistung beliebig miteinander kombiniert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Lüftungsspalten in wenigstens zwei Abschnitte unterteilt sein, deren Querschnittsflächen unabhängig voneinander veränderbar sind. Dies ermöglicht eine richtungsabhängige Kühlung des Raums mit einer einzigen Bodenplatte.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine Steuerungseinrichtung vorhanden sein, die mit der Bodenplatte zusammenwirkt und mit der deren Kühlleistung nach einer der oben genannten Methoden einstellbar ist. Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung in einer oder mehreren oder allen erfindungsgemäßen Bodenplatten enthalten. Die Steuerungseinrichtung steuert dabei z.B. den Volumendurchfluss des Mediums, wobei selbstverständlich bei geringerem Volumenfluss auch eine geringere Heiz- oder Kühlleistung erzielt wird. Alternativ kann über die Steuerungseinrichtung bereits die Temperatur des Kühlmediums individuell für jede Bodenplatte vorgegeben werden, indem die Steuerungseinrichtung Kälte- oder Wärme erzeugungseinheiten jeder Bodenplatte separat ansteuert. In diesem Fall kann der Volumendurchfluss immer konstant gehalten werden.
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Mit besonderem Vorteil kann die Heiz- oder Kühlleistung in Abhängigkeit der Sensordaten wenigstens eines Temperatursensors und/oder wenigstens eines Stromsensors einstellbar sein. Dabei ist ein Temperatursensor in oder an der zu heizenden oder zu kühlenden Einrichtung, beispielsweise also einem Server, anzubringen. Unter Server wird in der vorliegenden Anmeldung die Hardware verstanden, also eine ein oder mehrere Speichereinrichtungen und/oder ein oder mehrere Prozessoren aufweisende Vorrichtung. Der Kühlbedarf ist insbesondere bei Servern variabel, da dieser von der Beanspruchung abhängt. Die Beanspruchung des Servers kann dabei anhand des vom Server verbrauchten Stroms erfasst und in einen Kühlbedarf umgerechnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Kühlbedarf auch durch eine einfache Temperaturmessung im oder am Server ermittelt werden. Dementsprechend kann die Kühlleistung der Bodenplatte auf den Kühlbedarf des Servers reguliert werden.
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Vorteilhafterweise befindet sich auch am Wärmetauscher ein zusätzlicher Temperatursensor, mit dem die Ist-Kühlleistung des Wärmetauschers ermittelbar ist. Dadurch kann ein Abgleich mit der Soll-Kühlleistung vorgenommen werden, um so die Parameter der Steuerungseinrichtung nachzuregulieren.
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Daneben betrifft die Erfindung auch ein Doppelbodensystem mit wenigstens einer oben beschriebenen Bodenplatte, wenigstens einem Träger und wenigstens eine Bodenplatte, die einen Ventilator aufweist. Die erfindungsgemäße Bodenplatte und die Bodenplatte mit lediglich einem Ventilator werden dabei auf entgegen gesetzten Seiten der zu kühlenden Einrichtung, insbesondere eines Servers angeordnet. Dadurch kann ein Kühlkreislauf gebildet werden, wobei kühle Luft über die Bodenplatte mit Wärmetauscher in den zu kühlenden Raum eingebracht wird, diese kühle Luft durch den Server bzw. serverseitige Kühleinrichtungen eingezogen wird, die so erwärmte Luft wieder aus dem Server auf der Rückseite heraus transportiert wird, die erwärmte Luft durch die Bodenplatte mit Ventilator eingezogen und in den Zwischenraum unterhalb der Doppelbodenebene verbracht wird und dort wieder zur Bodenplatte mit Wärmetauscher gelangt. Entsprechendes gilt für einen Heizkreislauf.
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Daneben betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Heizen oder Kühlen eines Raumes, dessen Boden als Doppelbodensystem ausgebildet ist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zum Kühlen oder Heizen eine erfindungsgemäße Bodenplatte verwendet wird.
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Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Bodenplatte neben der zu heizenden oder zu kühlenden Vorrichtung positioniert werden. Bei dieser Anordnung ist angedacht, dass für jede zu heizende oder zu kühlende Einrichtung eine eigene erfindungsgemäße Bodenplatte verwendet wird. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Bodenplatte selbstverständlich Ausgestaltungen erfahren, die weiter oben beschrieben wurden. Alternativ kann die erfindungsgemäße Bodenplatte auch im Wesentlichen mittig zwischen zwei oder mehr zu heizenden oder zu kühlenden Einrichtungen positioniert werden. In diesem Fall hat die Lüftungsplatte vorzugsweise Lüftungsspalten mit veränderbarer Querschnittsfläche, wobei die Veränderung der Querschnittsfläche bereichsabhängig erfolgen kann. Beispielsweise wird die Lüftungsplatte in vier rechteckige Abschnitte unterteilt und in jedem Abschnitt sind die Lüftungsspalten eigenständig und unabhängig von den Lüftungsspalten der anderen Abschnitte in der Querschnittsfläche veränderbar. Sollte ein Server mehr Kühlleistung benötigen als die anderen kann dementsprechend durch Regulierung der Querschnittsfläche des entsprechenden Abschnitts erreicht werden, dass im Raumbereich mit dem Server mit Kühlleistungsbedarf eine höhere Kühlleistung eingetragen wird als in den anderen Raumbereichen. Entsprechendes gilt für einen Heizvorgang.
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Vorzugsweise kann auf der anderen Seite der zu kühlenden Vorrichtung eine wenigstens einen Ventilator aufweisende Bodenplatte positioniert werden. Dadurch kann, wie oben bereits beschrieben, für jede zu heizende oder zu kühlende Vorrichtung ein Kreislauf mit zirkulierender Luft geschaffen werden.
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Vorzugsweise kann die Kühlleistung des Wärmetauschers in Abhängigkeit der Sensordaten eines der zu heizenden oder zu kühlenden Vorrichtung zugeordneten Temperatursensors und/oder eine Strominformation der zu heizenden oder zu kühlenden Vorrichtung eingestellt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Figuren und Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
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1: Eine Bodenplatte,
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2: Eine Lüftungsplatte,
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3: Eine Lüftungsplatte in einer zweiten Ausführungsform,
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4: Ein Doppelbodensystem, und
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5: Ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine Bodenplatte 1 mit einer Lüftungsplatte 2, einem Wärmetauscher 3 und einem Ventilator 4. Zum Wärmetauscher 3 führen eine Mediumzuleitung 5 und eine Mediumableitung 6 für Medium 34, also Heiz- oder Kühlmedium. Der Wärmetauscher besteht aus einem Rohr, das in Schlangenlinien oder Mäanderform zur Vergrößerung des Wärmeaustauschquerschnitts gewunden ist. Die Kühlung oder Erwärmung des Mediums 34 findet dabei außerhalb der Bodenplatte 1 in einer Kälte- oder Wärmeerzeugungseinrichtung statt, die gemäß 4 im Zwischenraum 20 zwischen der Doppelbodenebene 18 und der ersten Bodenebene 19 positioniert sein kann oder gänzlich außerhalb des zu kühlenden oder zu heizenden Raums. Die Einstellung der Heiz- oder Kühlleistung P der Bodenplatte 1 kann hierbei durch Wahl der Temperatur T des Mediums 34 erfolgen.
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Die Bodenplatte 1 wird in Richtung vom Zwischenraum 20 zum Raum 30 hin – alternativ auch in Gegenrichtung – von Luft 32 durchströmt. Je nach Ausbildung der Bodenplatte 1 wird die Luft 32 beim Durchströmen des Wärmetauschers 3 durch Wärmeaustausch zwischen Luft 32 und Medium 34 erwärmt oder gekühlt.
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Im Raum 30 ergibt sich daher eine Heiz- oder Kühlleistung P, die individuell für jede Bodenplatte 1 einstellbar ist. D.h. verschiedene Bodenplatten 1, die gemeinsam in einer Doppelbodenebene 18 verbaut sind, können Heiz- oder Kühlleistungen P unterschiedlicher Werte aufweisen, die auch über der Zeit variabel, insbesondere steuerbar bzw. sogar regelbar sind.
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Die 2 und 3 zeigen verschiedene Ausgestaltungen der Lüftungsplatten 2. 2 zeigt eine einteilige Lüftungsplatte 2 mit runden Öffnungen 7 und Lüftungsspalten 24, während gemäß 3 die Lüftungsplatte in vier Abschnitte 8–11 eingeteilt ist. Die einzelnen Abschnitte 8–11 bestehen aus drehbaren Lamellen bzw. Lüftungsspalten 25 bis 28, wodurch der Luftaustauschquerschnitt im Sinne einer Querschnittsfläche Q (symbolisch für eine der Öffnungen 7 dargestellt) der Lüftungsplatte 2 abschnittsweise veränderbar ist. Beispielsweise kann lediglich im Abschnitt 10 der Querschnitt der Lüftungsspalten 26 verändert werden, wodurch mit einer einzigen Bodenplatte 1 mit Wärmetauscher richtungsabhängig die Kühlleistung P erhöht werden kann.
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In 4 ist ein Doppelbodensystem dargestellt, bei dem mittels einer Bodenplatte 1 vor einem Server 12 dieser Server 12 als Vorrichtung gekühlt wird. Durch das weitere Vorsehen einer Bodenplatte 13 mit Lüftungsplatte 2 und Ventilator 4, der die durch den Server erwärmte Luft absaugt, wird ein Kreislauf aus zirkulierender Luft geschaffen. Dieser Kreislauf ist mit den Pfeilen 21 angedeutet. Die Heiz- oder Kühlleistung P wird hier alternativ dadurch verändert, dass die Förderleistung L des Ventilators 4 an Luft 32 verändert wird.
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Zur Steuerung der Heiz- oder Kühlleistung P befindet sich unter der Doppelbodenebene 18 oder auf einer Hutschiene im Server 12 eine Steuerungseinrichtung 14. Diese kann Sensordaten eines im Server 12 befindlichen Temperatursensors 15, eines ebenfalls dort angeordneten Stromsensors 16 und eines in der Bodenplatte 1 am Wärmetauscher 3 befindlichen Temperatursensors 17 auswerten und in Abhängigkeit der Sensordaten die Kühl- oder Heizleistung des Wärmetauschers 2 regulieren, d.h. steuern oder auch regeln. Dabei wird, wenn der Server 12 wenig Strom aufnimmt und dementsprechend wenig Wärme produziert die Kühlleistung P des Wärmetauschers 2 alternativ dadurch gedrosselt werden, dass der Volumenstrom bzw. Volumendurchfluss V des Kühlmediums 34 im Wärmetauscher 2 (siehe 1) verringert wird.
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Bei einer Ausgestaltung der Lüftungsplatte 2 wie in 3 dargestellt wird dagegen der Kühlbedarf mehrerer Server 12 ermittelt und bedarfsabhängig die Querschnittsfläche der Lüftungsplatte 2 durch Abstellung der Abschnitte 8–11 reguliert.
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5 zeigt ein entsprechendes Ablaufschema zum Heizen oder Kühlen eines Raumes, dessen Boden als Doppelbodensystem ausgebildet ist. Im ersten Schritt S1 wird warme oder kühle Luft aus dem Zwischenraum 20 des Doppelbodensystems durch einen Ventilator 4 angesaugt. In Schritt S2 wird diese Luft durch den Wärmetauscher 3 gekühlt oder erwärmt. Danach wird (Schritt S3) die Luft in den zu kühlenden oder zu heizenden Raum gebracht und zur Kühlung eines Servers 12 oder jeder beliebigen anderen zu kühlenden Einrichtung oder zum Heizen verwendet. Danach wird als Schritt S4 die erwärmte oder gekühlte Luft wieder abgesaugt und in den Zwischenraum 20 zwischen Doppelbodenebene 18 und erster Bodenebene 19 transportiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bodenplatte
- 2
- Lüftungsplatte
- 3
- Wärmetauscher
- 4
- Ventilator
- 5
- Mediumzuleitung
- 6
- Mediumableitung
- 7
- Öffnungen
- 8
- Abschnitt
- 9
- Abschnitt
- 10
- Abschnitt
- 11
- Abschnitt
- 12
- Server
- 13
- Bodenplatte
- 14
- Steuerungseinrichtung
- 15
- Temperatursensor
- 16
- Stromsensor
- 17
- Temperatursensor
- 18
- Doppelbodenebene
- 19
- erste Bodenebene
- 20
- Zwischenraum
- 21
- Pfeil
- 22
- Doppelbodensystem
- 23
- Träger
- 24
- Lüftungsspalte
- 25
- Lüftungsspalte
- 26
- Lüftungsspalte
- 27
- Lüftungsspalte
- 28
- Lüftungsspalte
- 30
- Raum
- 32
- Luft
- 34
- Medium
- S1
- Einsaugen
- S2
- Kühlen
- S3
- Verteilen
- S4
- Zurücksaugen
- P
- Heiz-/Kühlleistung
- L
- Förderleistung
- V
- Volumenstrom
- T
- Temperatur
- Q
- Querschnittsfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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