DE102016013078A1

DE102016013078A1 - System zur passiven Kühlung von wenigstens einem in einem passiv gekühlten lnstrumenten-Schutzgehäuse aufgenommenen Bauteil

Info

Publication number: DE102016013078A1
Application number: DE102016013078.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2036-11-05
Also published as: DE102016013078B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur passiven Kühlung von wenigstens einem in einem passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaus (1) aufgenommenen Bauteil, mit einem passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaus (1), insbesondere mit einem wenigstens teilweise nicht-funktionsfähigen und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellenden passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaus (1), in dessen Gehäuseinnenraum ein als Schichtspeicher ausgebildeter primärer Speicherbehälter (2) angeordnet ist, wobei das Schutzhaus (1) einen primären internen Wärmetauscher (3) und einen primären externen Wärmetauscher (4) aufweist. Erfindungsgemäß ist insbesondere zur Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit des passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhauses (1) und/oder zur Bereitstellung einer ausreichenden Kühlleistung ein weiteres, sekundäres passives Kühlsystem als Nachrüstmodul (7) vorgesehen, das ein Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (8) aufweist, in dessen Gehäuseinnenraum ein als Schichtspeicher ausgebildeter sekundärer Speicherbehälter (9) angeordnet ist, wobei das Nachrüstmodul (7) einen sekundären externen Wärmetauscher (16) aufweist, der sowohl außerhalb des Schutzhauses (1) als auch außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8) angeordnet ist, und wobei das Nachrüstmodul (7) einen sekundären internen Wärmetauscher (10) aufweist, der thermisch mit dem Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur passiven Kühlung von wenigstens einem in einem passiv gekühlten Instrumenten-Schutzgehäuse aufgenommenen Bauteil, insbesondere zur passiven Kühlung von wenigstens einem in einem Instrumenten-Schutzgehäuse aufgenommenen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil bzw. Gerät, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 29.
Große, in der Art von Wohnhäusern bauende Instrumenten-Schutzhäuser sind insbesondere in Verbindung mit einem großindustriellen Einsatz bekannt, um in diesen entsprechend großbauende elektrische bzw. elektronische Bauteile bzw. Instrumente und Analysegeräte aufnehmen und verwahren zu können. Derartige Instrumentenhäuser finden zum Beispiel als Analysenhäuser für Umweltmessstationen, für Mobilfunkstationen im Telekommunikationsbereich, für Schaltanlagen als Gleichrichtergehäuse sowie Gasregelstationen Verwendung. Solche großvolumigen 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 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 Instrumentenschutzhauses kommen kann, was wiederum die darin angeordneten elektrischen Bauteile bzw. 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, Bauteile und Analysegeräte zu besorgen ist.
Um diesen Problemen zu begegnen, ist es z.B. aus der ITVA20070027 A1 bereits bekannt, passiv gekühlte Instrumenten-Schutzhäuser (auch passiv gekühlte Shelter genannt) einzusetzen, die einen internen Wärmetauscher und einen externen Wärmetauscher aufweisen, die über einen Schichtspeicher als Speicherbehälter miteinander indirekt strömungstechnisch verbunden sind. Der Schichtspeicher ist hier im Gehäuseinnenraum deckenseitig aufgehängt und steht mit dem außerhalb des Schutzgehäuses auf dem Dach des Schutzgehäuses angeordneten sowie schräg verlaufenden externen Wärmetauscher einerseits über eine erste Leitung mit einer Warmzone des Schichtspeichers und weiter über eine zweite Leitung mit einer Kaltzone des Schichtspeichers in Strömungsverbindung. Der Schichtspeicher bildet weiter integral den internen Wärmespeicher aus und ist zu diesem Zweck, d.h. für einen Wärmetausch mit dem Gehäuseinnenraum, aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial mit einer relativ dünnen, z.B. 5mm dünnen, Wandstärke hergestellt. Überschreitet die Temperatur in Gehäuseinnenraum einen bestimmten Temperaturwert findet ein Wärmeaustausch mit dem Wasser im Schichtspeicher, insbesondere mit dem in der Kaltzone des Schichtspeichers eingespeicherten Kaltwasser statt. 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. Sollte es notwendig sein, die Kühlleistung derartiger passiv gekühlter Instrumenten-Schutzhäuser noch weiter zu erhöhen, wird mit der DE 10 2012 011 032 B4 ein passiv gekühltes Instrumenten-Schutzhaus vorgeschlagen, das zusätzlich ein Kühlgerät aufweist, das einen in dem Speicherbehälter angeordneten Kühlgerät-Verdampfer, in dem ein Kühlgerät-Kühlmittel unter Wärmeentzug vom Speicherbehälter-Kühlmedium verdampft wird, und 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 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/oder 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. Das Kühlgerät wird dann aktiviert, 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. Mit einer derartigen Lösung wird der Einsatz eines passiven Kühlsystems für Instrumenten-Schutzhäuser 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/oder 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.
Ein Problem in Verbindung mit dem aus der ITVA20070027 A1 bereits bekannten, passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaus ist jedoch, dass der aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellte Schichtspeicher insbesondere in sehr heißen Gebieten zu Verformungen und zum Fließen des Kunststoffmaterials neigt, wodurch es dann zum Beispiel im Bereich der Flansche aber auch an anderen Stellen zu Undichtigkeiten kommen kann. Aufgrund dieser Undichtigkeiten kann dann das im Speicherbehälter bzw. Schichtspeicher aufgenommene Medium, welches vorzugsweise Wasser ist, in den Gehäuseinnenraum und damit auch auf die an sich zu schützenden Bauteile bzw. Geräte tropfen. Zudem kommt es durch diese Undichtigkeiten zum Eindringen von Luft bzw. zur Luftblasenbildung im passiven Kühlkreislauf, so dass die passive Kühlung nur noch in einem unzureichenden Maße bzw. ggf. sogar gar nicht mehr funktioniert und daher von der passiven Kühlung keine ausreichende bzw. ggf. sogar gar keine Kühlleistung mehr zur Verfügung gestellt wird.
In diesem Fall müssen die auch als Shelter bezeichneten defekten bzw. nicht mehr bzw. nicht mehr voll funktionsfähigen Instrumenten-Schutzhäuser durch neue Schutzhäuser ersetzt werden, was einen erheblichen logistischen Aufwand und auch einen erheblichen Kostenaufwand bedeutet. Die großvolumigen und großbauenden neuen Instrumenten-Schutzhäuser müssen in diesem Fall dann an den Ort des „alten“ Instrumenten-Schutzhauses verbracht werden und dann vor Ort mit dem Innenleben des „alten“ Instrumenten-Schutzhauses bestückt werden. In diesem Fall erfolgt dann die fertige Ausrüstung und Montage der Bauteile in dem neuen Instrumenten-Schutzhaus nicht mehr in der Werkstatt des Herstellers, sondern vor Ort in teils unwirtlichen Gegenden. Dies ist nicht nur ein erheblicher Materialaufwand, sondern auch ein erheblicher Personalaufwand, der insgesamt zu sehr hohen Kosten führt.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur passiven Kühlung von wenigstens einem in einem passiv gekühlten Schutzhaus aufgenommenen Bauteil zur Verfügung zu stellen, mit dem ein wenigstens teilweise nicht-funktionsfähiges und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellendes passiv gekühltes Instrumenten-Schutzhaus auf einfache, funktionssichere und preiswerte Weise so nachrüstbar und/oder umbaubar ist, dass dessen Funktionsfähigkeit wiederhergestellt ist und/oder eine geforderte Kühlleistung bereitgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß Anspruch 1 wird ein System zur passiven Kühlung von wenigstens einem in einem passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaus aufgenommenen Bauteil, insbesondere zur passiven Kühlung von wenigstens einem in dem Instrumenten-Schutzhaus aufgenommenen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil bzw. Gerät, vorgeschlagen, das ein passiv gekühltes Instrumenten-Schutzschau, insbesondere ein wenigstens teilweise nicht-funktionsfähiges und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellendes passiv gekühltes Instrumenten-Schutzhaus, aufweist, in dessen Gehäuseinnenraum ein als Schichtspeicher ausgebildeter primärer Speicherbehälter für ein Kühlmedium, in dem das Kühlmedium in unterschiedlichen Temperaturzonen geschichtet eingespeichert ist, angeordnet ist. Das Schutzhaus weist im Gehäuseinnenraum wenigstens einen primären internen Wärmetauscher für einen Wärmeaustausch mit dem das wenigstens eine zu kühlende Bauteil aufnehmenden Gehäuseinnenraum und/oder mit dem wenigstens einen zu kühlenden Bauteil auf. Weiter weist das Schutzhaus wenigstens einen, außerhalb des Schutzhauses angeordneten primären externen Wärmetauscher für einen Wärmeaustausch mit der Außenumgebung des Schutzhauses auf. Erfindungsgemäß ist nunmehr, insbesondere zur Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit des passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaueses bzw. zur Bereitstellung der erforderlichen Kühlleistung durch und/oder mit dem Instrumenten-Schutzhaus wenigstens ein weiteres sekundäres passives Kühlsystem als Nachrüstmodul vorgesehen, das ein Nachrüstmodul-Schutzgehäuse, insbesondere in der Art eines Schaltschrankes, aufweist. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass das Nachrüstmodul-Schutzgehäuse hinsichtlich seiner Außenabmessungen kleiner ist, vorzugsweise wesentlich keiner ist, als das Schutzhaus und/oder ist bevorzugt vorgesehen, dass das Nachrüstmodul-Schutzgehäuse so dimensioniert ist, dass es, bezogen auf das Volumen des Gehäuseinnenraums des Schutzhauses, grundsätzlich in dem Gehäuseinnenraum des Schutzhauses aufnehmbar und/oder anordenbar ist bzw. wäre. Ein derartiges, im Vergleich zum Instrumenten-Schutzhaus klein bauendes bzw. kleinvolumiges Nachrüstmodul kann wesentlich einfacher transportiert und zum Ort des passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhauses verbracht werden. Dadurch ergeben sich wesentliche logistische Vorteile, die in Verbindung mit dem Ersatz eines großbauenden, großvolumigen Instrumenten-Schutzhauses niemals erreicht werden können.
Weiter erfindungsgemäß ist in dem Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses ein als Schichtspeicher ausgebildeter sekundärer Speicherbehälter für ein Kühlmedium angeordnet, in dem das Kühlmedium in unterschiedlichen Temperaturzonen geschichtet eingespeichert ist. Das Nachrüstmodul weist weiter wenigstens einen sekundären externen Wärmetauscher auf, der sowohl außerhalb des Schutzhauses als auch außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses angeordnet ist. Und weiter weist das Nachrüstmodul wenigstens einen sekundären internen Wärmetauscher auf, der für einen Wärmeaustausch thermisch mit dem Gehäuseinnenraum des Schutzhauses gekoppelt ist.
Mit einem derartigen passiv gekühlten Nachrüstmodul lässt sich somit ein nicht mehr voll funktionsfähiges bzw. defektes und/oder nicht bzw. nicht mehr die erforderliche Kühlleistung bereitstellendes passiv gekühltes Instrumenten-Schutzhaus auf einfache Weise vor Ort nachrüsten und ertüchtigen, so dass das vorhandene Instrumenten-Schutzhaus weiter Verwendung finden kann und nicht vollständig zurückgebaut bzw. abgebaut werden muss.
Die erfindungsgemäße Lösung mit dem ein weiteres, sekundäres passives Kühlsystem bereitstellenden Nachrüstmodul ermöglicht zudem eine hohe konstruktive Flexibilität, bei der das Nachrüstmodul-Schutzgehäuse sowohl innerhalb als auch außerhalb des Schutzhauses angeordnet werden kann, was zum Beispiel vom vorhandenen Platz im Inneren des Schutzhauses abhängig gemacht werden kann. Zudem kann auch der Grad der Beschädigung des passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhauses berücksichtigt werden, zum Beispiel dergestalt, dass bei einem undichten Speicherbehälter des passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhauses zumindest ein Teil der im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses angeordneten Bauteile dann auch im Inneren des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses angeordnet wird. Bei anderen, diesbezüglich unkritschen Beschädigungen und/oder bei einer zum Beispiel nicht ausreichenden Kühlleistung des primär vorhanden passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhauses, können die zu kühlenden Bauteile selbstverständlich auch im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses belassen werden. Auch Mischformen (teilweise Anordnung der Geräte im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses und im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses) sind selbstverständlich jederzeit mögich.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ergibt sich somit eine wesentliche Flexibilität hinsichtlich der Nachrüstung eines bestehenden passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhauses mit einem ein sekundäres passives Kühlsystem ausbildenden Nachrüstmodul.
An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass die Begrifflichkeit „Instrumenten“ in Verbindung mit einem Instrumenten-Schutzhaus in keinster Weise einschränkend zu verstehen ist und keine Einschränkung auf irgendwelche „Instrumente“ bedeutet. Es handelt sich hierbei um einen Begriff der Fachterminologie und selbstverständlich kann in dem Schutzhaus jedes zu kühlende Bauteil, Gerät etc. angeordnet werden.
Weitere Vorteile der Erfindungsidee ergeben sich insbesondere auch in Verbindung mit den nachstehend näher gewürdigten vorteilhaften Ausführungsformen und Ausführungsvarianten:
Wie zuvor dargestellt, ist der sekundäre interne Wärmetauscher des Nachrüstmoduls für einen Wärmeaustausch thermisch mit dem Gehäuseinnenraum des Schutzhauses gekoppelt. Dies kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, zum Beispiel mittelbar und/oder unmittelbar, indem zum Beispiel bei einer mittelbaren Ausführungsform der sekundäre interne Wärmetauscher im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses angeordnet ist, das wiederum selbst im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses angeordnet ist. In Verbindung mit der unmittelbaren Anordnung kann der sekundäre interne Wärmetauscher aber auch außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses und damit unmittelbar und direkt im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses angeordnet sein.
Es versteht sich weiter, dass sämtliche internen und externen Wärmetauscher wenigstens eine Ausgangsleitung aufweisen können, mittels der dem jeweils zugeordneten Speicherbehälter im jeweiligen Wärmetauscher erwärmtes Kühlmedium zugeführt werden kann. Zudem können auch sämtliche internen und externen Wärmetauscher wenigstens eine Eingangsleitung aufweisen, mittels der dem jeweiligen Wärmetauscher kaltes Kühlmedium aus dem jeweils zugeordneten Speicherbehälter zugeführt werden kann. Mittels derartiger Leitungsverbindungen lässt sich eine besonders funktionssichere Medienführung im erfindungsgemäßen System erzielen. Die Leitungen können dabei auf einfache und preiswerte Weise zum Beispiel durch Schlauchleitungen gebildet sein, insbesondere auch durch flexible Schlauchleitungen.
Gemäß einer besonders bevorzugten konkreten ersten Ausgestaltung ist das oder ein Nachrüstmodul-Schutzgehäuse außerhalb des Schutzhauses angeordnet, während der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher des Nachrüstmoduls außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses, und zwar im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses und damit unmittelbar im Schutzhaus angeordnet ist. Diese Anordnung des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses außerhalb des Schutzhauses ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Gehäuseinnenraum des Schutzhauses so mit Equipment ausgestattet ist, dass kein ausreichender Platz für die Anordnung des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses ist. In Verbindung mit dieser Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher eine Eingangsleitung aufweist, die von einem geodätisch tiefen Bereich des sekundären internen Wärmetauschers ausgehend, zum Beispiel bodenseitig, nach außerhalb des Schutzhauses zu dem Nachrüstmodul-Schutzgehäuse und dort zu einer Kaltzone des sekundären Speicherbehälters geführt ist. Analog dazu kann der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher eine Ausgangsleitung aufweisen, die von einem geodätisch höheren Bereich des sekundären internen Wärmetauschers ausgehend nach außerhalb des Schutzhauses zu dem Nachrüstmodul-Schutzgehäuse und dort zu einer Warmzone des sekundären Speicherbehälters geführt ist. Eine derartige konkrete Ausgestaltung hilft wesentlich, die Konvektion und die Strömung des Kühlmediums im kalten bzw. aufgewärmten Zustand zu begünstigen, so dass gegebenenfalls auf den Einsatz von Pumpen oder dergleichen Fördereinrichtungen verzichtet werden kann.
An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass grundsätzlich, also sowohl hier als auch in sämtlichen anderen Ausführungsbeispielen, in den externen und in den internen Wärmetauscherkreislauf jeweils 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 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 und besonders bevorzugten Ausführungsform wird das oder ein Nachrüstmodul-Schutzgehäuse im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses und damit innerhalb des Schutzhauses selbst angeordnet. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses noch ausreichend Platz für das Aufstellen bzw. Anordnen des gegenüber dem Schutzhaus wesentlich kleiner bauenden Nachrüstmodul-Schutzgehäuses ist. In Verbindung mit einem derartigen, im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses angeordneten Nachrüstmodul-Schutzgehäuse ist gemäß einer ersten Ausführungsvariante vorgesehen, dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses, im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses und damit unmittelbar im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses angeordnet ist. Dies ist besonders in denjenigen Fällen vorteilhaft, in denen im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses nach wie vor wenigstens ein zu kühlendes Bauteil angeordnet ist.
In Verbindung mit dieser Ausführungsvariante ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher eine Eingangsleitung aufweist, die von einem geodätisch tiefen Bereich des sekundären internen Wärmetauschers ausgehend zu dem Nachrüstmodul-Schutzgehäuse und dort zu einer Kaltzone des sekundären Speicherbehälters geführt ist. Analog hierzu ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher eine Ausgangsleitung aufweist, die von einem geodätisch höheren Bereich des sekundären internen Wärmetauschers ausgehend zu dem Nachrüstmodul-Schutzgehäuse und dort zu einer Warmzone des sekundären Speicherbehälters geführt ist. Auch hier hilft ein derartiger konkreter Aufbau der Eingangs- und Ausgangsleitungen wesentlich, die Konvektion und die Strömung des Kühlmediums zu begünstigen, so dass gegebenenfalls auf den Einsatz von Pumpen oder dergleichen Fördereinrichtungen verzichtet werden kann.
Wie bereits zuvor ausgeführt, ist ein derartiger Aufbau, bei dem das Nachrüstmodul-Schutzgehäuse im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses und der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses angeordnet ist besonders vorteilhaft für Ausführungsvarianten, bei denen wenigstens ein zu kühlendes Bauteil im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung, bei der das oder ein Nachrüstmodul-Schutzgehäuse im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses und damit innerhalb des Schutzhauses angeordnet ist, ist vorgesehen, dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses und damit mittelbar im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses angeordnet ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn zum Beispiel ein primärer Speicherbehälter so beschädigt ist, dass von diesem Kühlmedium in den Gehäuseinnenraum des Schutzhauses tropft bzw. ausläuft und die Gefahr einer Beschädigung der darin angeordneten zu schützenden Bauteile besteht. In diesem Fall können dann die zu schützenden Bauteile zumindest teilweise bzw. an den Stellen, wo dies besonders kritisch ist, ausgebaut und im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses angeordnet werden, der somit dann die bzw. eine weitere Schutzhülle für diese Bauteile ausbildet.
Auch in Verbindung mit der eben beschriebenen Variante, bei der das oder ein Nachrüstmodul-Schutzgehäuse im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses und der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses angeordnet ist, ist es wiederum vorteilhaft, wenn der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher eine Eingangsleitung aufweist, die von einem geodätisch tiefen Bereich des sekundären internen Wärmetauschers ausgehend zu einer Kaltzone des sekundären Speicherbehälters geführt ist. Analog dazu ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher eine Ausgangsleitung aufweist, die von einem geodätisch höheren Bereich des sekundären internen Wärmetauschers ausgehend zu einer Warmzone des sekundären Speicherbehälters geführt ist.
Insbesondere in Verbindung mit der Anordnung von wenigstens einem zu kühlenden Bauteil im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses kann es dabei vorteilhaft sein, das wenigstens eine zu kühlende Bauteil an einer Außenwand des im Nachrüstmodul-Schutzgehäuse angeordneten sekundären Speicherbehälters anzuordnen, was einen sehr guten unmittelbaren Wärmeübergang ermöglicht und zudem eine platzsparende Anordnungsmöglichkeit ist.
Grundsätzlich sind auch Anordnungen und Ausführungsformen denkbar und vom Schutzumfang umfasst, bei denen das Nachrüstmodul mehrere sekundäre interne Wärmetauscher umfasst und wenigstens ein sekundärer interner Wärmetauscher im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses und wenigstens ein sekundärer interner Wärmetauscher im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses angeordnet ist. Dies kann z.B. in denjenigen Fällen erfolgen, in denen zu kühlende Bauteile in beiden Gehäuseinnenräumen angeordnet sind.
Wie die zuvor gemachten Ausführungen zeigen, gibt es zahlreiche Möglichkeiten, mit der erfindungsgemäßen Lösung eines Nachrüstmoduls, zu schützende Bauteile, die im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses und/oder im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses angeordnet sind, in der gewünschten Weise zu kühlen, indem die Temperatur bzw. der Temperaturbereich im jeweiligen Gehäuseinnenraum entsprechend eingestellt bzw. eingeregelt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der primäre externe Wärmetauscher geodätisch oberhalb des primären Speicherbehälters angeordnet und/oder ist der sekundäre externe Wärmetauscher geodätisch oberhalb des sekundären Speicherbehälters angeordnet. In diesem Fall kann dann auf den Einsatz einer Schalt- und/oder Absperreinrichtung für den sekundären externen Wärmetauscher verzichtet werden, mittels der die Strömungsverbindung zwischen dem sekundären Speicherbehälter und dem sekundären externen Wärmetauscher absperrbar ist, wie dies z.B. bei einem geodätisch nicht höher als der Speicherbehälter liegenden externen Wärmetauscher der Fall ist. Diese wenigstens eine Schalt- und/oder Absperreinrichtung für den sekundären externen Wärmetauscher wäre dann für den Fall, dass der sekundäre externe Wärmetauscher z.B. geodätisch nicht höher liegt als der zugeordnete sekundäre Speicherbehälter so mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung zu koppeln, dass der sekundäre externe Wärmespeicher abgesperrt wird, wenn mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfasst wird, dass die Außen- oder Umgebungstemperatur außerhalb des Schutzhauses und/oder des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses gleich oder größer als die Temperatur im Inneren des Schutzhauses bzw. Schutzgehäuses. Entsprechend umgekehrt würde der sekundäre externe Wärmetauscher zugeschaltet werden, wenn mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfasst wird, dass die Außen- oder Umgebungstemperatur außerhalb des Schutzhauses und/oder des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses unter die Temperatur im Innenraum des Schutzhauses bzw. Schutzgehäuses absinkt, weil dann eine zuverlässige Einspeicherung von kühlem Kühlmedium in den jeweiligen Speicherbehälter möglich wird. Grundsätzlich gäbe es hierbei verschiedene Möglichkeiten, die Schalt- und/oder Absperreinrichtung auszubilden, zum Beispiel durch eventuell vorgesehene Pumpen, die einfach an- oder ausgeschaltet werden. Grundsätzlich wäre in diesem Fall auch eine Ausgestaltung möglich, bei der jeweils eine Schalt- und/oder Absperreinrichtung in die Ausgangsleitung und in die Eingangsleitung zum sekundären externen Wärmetauscher integriert ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Anordnung der Schalt- und/oder Absperreinrichtung dann im gehäuseseitig angeordneten Teilbereich der Ausgangs- und Eingangsleitung erfolgen würde.
Der sekundäre externe Wärmetauscher ist bevorzugt als plattenförmiger Wärmetauscher (im Sinne von flächig bzw. großflächig und nicht zu verwechseln mit einem Plattenwärmetauscher, wenngleich der externe Wärmetauscher grundsätzlich auch als Plattenwärmetauscher ausgebildet sein kann) ausgebildet, der wenigstens einen Teilbereich, vorzugsweise den gesamten Bereich, oberhalb einer Dach- und/oder Deckenwand des Schutzhauses und/oder des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses überdeckt. Die Ausbildung des sekundären externen Wärmetauschers als plattenförmiger Wärmetauscher ermöglicht die Ausbildung einer Art Sonnenblende, mittels der die Dach- bzw. Deckenwand des Schutzhauses bzw. des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses sehr gut vor einer direkten Sonneneinstrahlung geschützt und abgeschirmt werden kann.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der sekundäre externe Wärmetauscher gegen die Horizontale geneigt ist. Mit der geneigten Wärmetauscheranordnung wird auf einfache Weise sichergestellt, dass ein geodätisch höher liegender und ein geodätisch tiefer liegender Bereich ausgebildet wird, so dass das im Wärmetauscher befindliche Kühlmedium im erwärmten Zustand nach oben zum geodätisch höchsten Punkt aufsteigen kann, was die natürliche Konvektion begünstigt.
Der wenigstens eine primäre externe Wärmetauscher ist dagegen regelmäßig auf dem Dach und/oder in Hochachsenrichtung oberhalb einer Dach- und/oder Deckenwand des Schutzhauses angeordnet. Insbesondere in Verbindung mit einem derartigen Aufbau und einer derartigen Anordnung des primären externen Wärmetauschers ist es vorteilhaft, dass der sekundäre externe plattenförmige Wärmetauscher zudem auch in Hochachsenrichtung gesehen oberhalb des wenigstens einen primären externen Wärmetauschers angeordnet ist und/oder diesen wenigstens bereichsweise überdeckt. Letzteres ermöglicht eine besonders kompakte und wenig raumgreifende Anordnung des sekundären externen Wärmetauschers.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der sekundäre externe, vorzugsweise plattenförmige, Wärmetauscher in Hochachsenrichtung gesehen einen Abstand, insbesondere wenigstens einen Spaltabstand, zu dem unterhalb angeordneten primären externen Wärmetauscher und/oder zu einer unterhalb liegenden Dach- und/oder Deckenwand des Schutzhauses bzw. des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses auf. Hierzu kann der sekundäre externe Wärmetauscher beispielsweise über Stützen oder ein Gestell auf der Dach- bzw. Deckenwand abgestützt sein. Mit dem Abstand wird auf einfache Weise sichergestellt, dass keine thermische Wechselwirkung zwischen dem sekundären externen Wärmetauscher und weiteren Bauteilen erfolgen kann, was gegebenenfalls das Wärmetauschergebnis negativ beeinflussen könnte.
Der sekundäre externe, vorzugsweise plattenförmige, Wärmetauscher weist bevorzugt eine Eingangsleitung, zum Beispiel in Form einer flexiblen Schlauchleitung, auf, die, von einem geodätisch tiefen Bereich des sekundären externen Wärmetauschers ausgehend, vorzugsweise in Hochachsenrichtung gesehen nach unten, zu einer Kaltzone des sekundären Speicherbehälters geführt ist. Analog dazu kann das sekundäre externe, vorzugsweise plattenförmige, Wärmetauscher auch eine Ausgangsleitung, vorzugsweise in Form einer flexiblen Schlauchleitung, aufweisen, die von einem geodätisch höher gelegenen Bereich des sekundären externen Wärmetauschers ausgehend, vorzugsweise in Hochachsenrichtung gesehen nach unten, zu einer Warmzone des sekundären Speicherbehälters geführt ist. Auch hier hilft ein derartiger konkreter Aufbau wesentlich, die Konvektion und die Strömung des Kühlmediums im kalten bzw. aufgewärmten Zustand zu begünstigen, so dass gegebenenfalls auf den Einsatz von Pumpen oder dergleichen Fördereinrichtungen verzichtet werden kann. Der Einsatz wenigstens einer Fördereinrichtung, insbesondere einer Pumpe als Fördereinrichtung, kann jedoch grundsätzlich vorgesehen sein, wobei dann die Integration dieser Fördereinrichtung vorzugsweise in die dem sekundären externen Wärmetauscher zugeordnete Eingangsleitung und/oder Ausgangsleitung erfolgt.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung kann das Nachrüstmodul wenigstens ein Kühlgerät aufweisen, das wenigstens einen in dem sekundären Speicherbehälter angeordneten Kühlgerät-Verdampfer, in dem ein Kühlgerät-Kühlmittel unter Wärmenutzung vom Speicherbehälter-Kühlmedium verdampft wird, und wenigstens einen außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 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 Nachrüstmodul abkoppelbar ist. Und weiter ist eine Steuer- und/oder 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 ist eine Ausführungsform, bei der das Kältegerät dann aktiviert wird, wenn eine von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfasste Ist-Temperatur des Speicherbehälter-Kühlmediums eine vorgegebene Solltemperatur überschreitet, während das Kühlgerät deaktiviert oder abgeschaltet wird, wenn eine von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfasste Ist-Temperatur des Speicherbehälter-Kühlmediums die vorgegebene Solltemperatur nicht überschreitet oder unterschreitet. Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass die Solltemperatur in Abhängigkeit von einer im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses bzw. des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses einzustellenden oder einstellbaren Innenraum-Isttemperatur vorgegebenen ist oder wird. Alternativ dazu bzw. zusätzlich könnte diese reine Temperaturregelung aber auch mit einer Zeitsteuerung gekoppelt sein, die beispielweise bewirkt, dass das Kältegerät zu bestimmten Zeiten bzw. Tageszeiten aktiviert und zum Beispiel nach Erreichen einer Solltemperatur abgeschaltet wird.
Mit einem derartigen zusätzlichen Kühlgerät wird weiter auf besonders funktionssichere Weise sichergestellt, dass das passive Kühlsystem auch in solchen Klimazonen funktionssicher arbeitet, 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/oder 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 sekundären internen Wärmetauscher geleitet wird, eine ausreichend kühle Kühlmittelmenge zur Verfügung gestellt wird.
Das Speicherbehälter-Kühlmittel 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.
Der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher kann grundsätzlich auf unterschiedlichste Art und Weise ausgebildet bzw. realisiert werden, so zum Beispiel dergestalt, dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher an einer Innenwand des Schutzhauses und/oder des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher auch in eine Innenwand des Schutzhauses und/oder des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses integriert sein.
Der primäre interne Wärmetauscher ist bei einem derartigen System vorzugsweise ein integraler Bestandteil des primären Speicherbehälters, dessen Wandbereich für einen Wärmetausch zwischen dem Speicherbehälter-Kühlmedium und dem Gehäuseinnenraum des Instrumentenschutzhauses und/oder mit einem an dem primären Speicherbehälter angeordneten, zu kühlendem Bauteil wenigstens bereichsweise aus einem thermisch leitfähigen Material, bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial, höchst bevorzugt aus einem thermoplastischen Material, hergestellt ist. Bei derartigen Aufbauten treten die eingangs beschriebenen Probleme auf.
Ferner wird ein Verfahren zur Nachrüstung und/oder zum Umbau eines wenigstens teilweise nicht-funktionsfähigen und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellenden passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhauses beansprucht, gemäß dem zur Nachrüstung und/oder zum Umbau, insbesondere zur Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit des passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhauses und/oder zur Bereitstellung einer ausreichenden Kühlleistung, wenigstens ein weiteres, sekundäres passives Kühlsystem als Nachrüstmodul vorgesehen ist, wobei das Nachrüstmodul unter anderem wenigstens einen sekundären internen Wärmetauscher aufweist, der für einen Wärmetausch dergestalt thermisch mit dem Gehäuseinnenraum des Schutzhauses gekoppelt wird, dass der Gehäuseinnenraum des Schutzhauses mittels des Nachrüstmoduls alleine oder alternativ mittels der teilweise nicht-funktionsfähigen und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellenden primären passiven Kühlung des Instrumenten-Schutzhauses und zusätzlich des Nachrüstmoduls auf eine für die gewünschte Kühlung erforderliche Temperatur abkühlbar ist, insbesondere auf eine Temperatur abkühlbar ist, die geringer ist als die mit der wenigstens teilweise nicht-funktionsfähigen und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellenden primären passiven Kühlung des Schutzhauses erzielbare Temperatur im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses.
Die in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Verfahrensführung erzielbaren Vorteile wurden bereits in Verbindung mit der ausführlichen Würdigung des Systems genannt, so dass hier zur Vermeidung zu unnötigen Wiederholungen auf die zuvor gemachten Ausführungen verwiesen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

1 schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur passiven Kühlung mit einem im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses angeordneten Nachrüstmodul-Schutzgehäuse,
2 schematisch eine zur 1 alternative Ausführungsvariante, bei der der sekundäre interne Wärmetauscher außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses, jedoch nach wie vor im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses angeordnet ist,
3 schematisch eine zu den 1 und 2 alternative Ausführungsform mit einem außerhalb des Schutzhauses angeordneten Nachrüstmodul-Schutzgehäuse und einem im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses angeordneten sekundären internen Wärmetauscher, und
4 eine zur 3 alternative Ausführungsvariante, bei der der sekundäre externe Wärmetauscher oberhalb des Schutzhauses und oberhalb des primären externen Wärmetauschers angeordnet ist.

In der 1 ist ein schematischer Querschnitt als Prinzipskizze durch ein erfindungsgemäßes System zur passiven Kühlung gemäß einer ersten Ausführungsvariante gezeigt, bei der ein passiv gekühltes Instrumenten-Schutzhaus 1 vorgesehen ist, in dessen Gehäuseinnenraum ein als Schichtspeicher ausgebildeter primärer Speicherbehälter 2 für ein Kühlmedium, insbesondere für Wasser als Kühlmedium, angeordnet ist, in dem das Kühlmedium in unterschiedlichen Temperaturzonen geschichtet eingespeichert ist. Nachstehend wird oftmals der Einfachheit halber die Begrifflichkeit Wasser verwendet, was in keinem Fall einschränkend auszulegen ist und auch die Möglichkeit des Einsatzes jedweden anderen geeigneten Kühlmediums einschließt.
Der Wandbereich des primären Speicherbehälters 2 ist aus einem thermisch leitfähigen, insbesondere thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellt, so dass dieser primäre Speicherbehälter 2 in integraler Weise gleichzeitig auch einen primären internen Wärmetauscher ausbildet, was in der 1 beispielhaft durch die Wärmetauschfläche 3 dargestellt ist. Mittels des als primärer interner Wärmetauscher fungierenden Speicherbehälters 2 ist somit ein Wärmetausch zwischen dem Speicherbehälter-Kühlmedium und dem Gehäuseinnenraum des Instrumenten-Schutzhauses 1 möglich, in dem in hier nicht dargestellter Weise zu kühlende Bauteile, insbesondere elektrische bzw. elektronische Bauteile, Instrumente und/oder Analysegeräte, angeordnet sein können.
Der Speicherbehälter 2 ist im hier gezeigten Beispielfall im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses 1 deckenseitig aufgehängt und steht mit einem außerhalb des Schutzhauses auf dem Dach des Schutzhauses angeordneten sowie schräg verlaufenden primären externen Wärmetauscher 4, der somit geodätisch höher liegt als der Speicherbehälter 2, über Verbindungsleitungen 5, 6 in Strömungsverbindung, wobei die Verbindungsleitung 5 in eine Kaltzone des primären Speicherbehälters 2 und die Verbindungsleitung 6 in eine Warmzone des primären Speicherbehälters 2 mündet. Überschreitet die Temperatur im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses 1 einen bestimmten vorgegebenen Temperaturwert, findet ein Wärmeaustausch mit dem Wasser im primären Speicherbehälter 2, insbesondere mit dem in einer Kaltzone des Speicherbehälters eingespeicherten Kaltwasser statt. Dadurch kann dann die Temperatur im Innenraum des Schutzhauses durch Wärmeaustausch unter einen vorgegebenen Schwellwert absinken. Mittels des primären externen Wärmetauschers 4, 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 primären Speicherbehälter 2 eingeschichtet.
Kommt es nunmehr, zum Beispiel durch extrem hohe Temperaturen zu einem Fließen des Kunststoffmaterials des primären Speicherbehälters2 bzw. zu Verformungen desselben, zum Beispiel im Flansch- und/oder Anschlussbereich der Verbindungsleitungen 5,6 und/oder des primären externen Wärmetauschers 4, kann dies zu Undichtigkeiten im System führen, die wiederum ein Herabtropfen des Wassers aus dem Speicherbehälter in den Gehäuseinnenraum bewirken kann. Dort befinden regelmäßig die zu klimatisierenden bzw. zu schützenden extrem empfindlichen elektronischen Bauteile und Geräte, die durch dieses Tropfwasser in Mitleidenschaft gezogen werden können. Des Weiteren kann durch derartige Beschädigungen bzw. Undichtigkeiten des primären Speicherbehälters Luft in den Kühlkreislauf eindringen, was die Kühlleistung erheblich verringern kann und sogar bis hin zum Defekt des Kühlsystems insgesamt führen kann.
Um nunmehr in Verbindung mit einem derartigen wenigstens teilweise nicht-funktionsfähigen und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellenden passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaus 1 die Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit und/oder die Bereitstellung einer ausreichenden Kühlleistung zu bewirken, ist gemäß der in der 1 dargestellten Erfindungsvariante vorgesehen, dass passiv gekühlte Instrumenten-Schutzhaus 1 um ein weiteres, sekundäres passives Kühlsystem in Form einer Nachrüstmoduls 7 zu ergänzen.
Das Nachrüstmodul 7 weist ein Nachrüstmodul-Schutzgehäuse 8, insbesondere in der Art eines Schaltschrankes, auf, das, wie dies aus der schematischen Darstellung der 1 sehr gut ersichtlich ist, hier hinsichtlich seiner Außenabmessungen wesentlich kleiner ist als das Schutzhaus 1, so dass das Nachrüstmodul-Schutzgehäuse 8 im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses 1 und damit innerhalb dieses Schutzhauses 1 angeordnet werden kann.
Das Nachrüstmodul 7 weist in seinem Gehäuseinnenraum einen als Schichtspeicher ausgebildeten sekundären Speicherbehälter 9 für ein Kühlmedium, bevorzugt Wasser, auf, in dem das Kühlmedium in unterschiedlichen Temperaturzonen geschichtet eingespeichert ist. Das Nachrüstmodul 7 weist weiter einen sekundären internen Wärmetauscher 10 auf, der im hier gezeigten Beispielfall im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 und damit mittelbar im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses 1 angeordnet ist.
Der sekundäre interne Wärmetauscher 10 weist eine Eingangsleitung 11 auf, die von einem geodätisch tiefen Bereich des sekundären internen Wärmetauschers 10 ausgehend zu einer Kaltzone 12 des sekundären Speicherbehälters 9 geführt ist. Zudem weist der sekundäre interne Wärmetauscher 10 eine Ausgangsleitung 13 auf, die von einem geodätisch höheren Bereich des sekundären internen Wärmetauschers 10 ausgehend zu einer Warmzone 14 des sekundären Speicherbehälters 9 geführt ist.
Ein hier lediglich äußerst schematisch dargestelltes zu kühlendes Bauteil 15 ist hier beispielhaft im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 angeordnet, hier ebenfalls wiederum lediglich beispielhaft an einer Außenwand des sekundären Speicherbehälters 9. In Verbindung mit einer derartigen Ausgestaltung ist das zu kühlende Bauteil 15 somit sicher und geschützt in dem eine Schutzhülle ausbildenden Nachrüstmodul-Schutzgehäuse angeordnet und aufgenommen, so dass es dort zu keiner Beeinträchtigung durch zum Beispiel herabtropfendes Wasser aus dem defekten primären Speicherbehälter 2 kommen kann.
Wie dies der 1 weiter entnommen werden kann, weist das Nachrüstmodul 7 weiter einen sekundären externen Wärmetauscher 16 auf, der geodätisch höher liegt als der sekundäre Speicherbehälter 9 und hier als großflächiger, plattenförmiger Wärmetauscher ausgebildet ist, der wenigstens einen Teilbereich, vorzugsweise den gesamten Bereich, oberhalb einer Dach- bzw. Deckenwand 17 bzw. oberhalb des primären externen Wärmetauschers 4 überdeckt und ebenso wie der primäre externe Wärmetauscher 4 gegen die Horizontale geneigt ist.
Der plattenförmige, sekundäre externe Wärmetauscher 16 kann in hier nicht dargestellter Weise zum Beispiel über Stützen oder dergleichen im Bereich der Dach- bzw. Deckenwand 17 festgelegt sein.
Der sekundäre externe, plattenförmige Wärmetauscher 16 weist eine Eingangsleitung 18, zum Beispiel in Form einer flexiblen Schlauchleitung, auf, die von einem geodätisch tiefen Bereich des sekundären externen, plattenförmigen Wärmetauschers ausgehend zu der Kaltzone 12 des sekundären Speicherbehälters 9 geführt ist. Weiter weist der sekundäre externe, plattenförmige Wärmetauscher 16 eine Ausgangsleitung 19, vorzugsweise in Form einer flexiblen Schlauchleitung, auf, die von einem geodätisch höher gelegenen Bereich des sekundären externen, plattenförmigen Wärmetauschers 16 ausgehend zu der Warmzone 14 des sekundären Speicherbehälters 9 geführt ist.
Mit einem derartigen erfindungsgemäßen System wird somit auch in Verbindung mit einem wenigstens teilweise nicht bzw. nicht mehr funktionsfähigen und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellenden passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaus 1 nach wie vor eine zuverlässige Kühlung bzw. Klimatisierung des zu kühlende Bauteile 15 aufnehmenden Gehäuseinnenraums möglich, der im Beispielfall der 1 der Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 ist, das wiederum im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses 1 aufgenommen ist.
Sollte die durch das Nachrüstmodul 7 erzielbare Kühlleistung immer noch nicht ausreichen, um die erforderliche Kühlung des Gehäuseinnenraums des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 bzw. des Gehäuseinnenraums des Schutzhauses 1 sicherzustellen, kann, wie dies in der 1 weiter dargestellt ist, noch zusätzlich ein Verdampfer 23 eines Kühlgerätes 24 in den sekundären Speicherbehälter 9 integriert werden, der über eine Rohrleitung 25 mit einem hier beispielhaft außerhalb des Instrumenten-Schutzhauses 1 angeordneten Verflüssiger 26 (Kondensator) strömungsverbunden ist. Das Kühlgerät 24 stellt einen separaten Kühlmedium-Kreislauf bereit, bei dem das Kühlmedium, z.B. Wasser, im Verdampfer 23 unter Wärmeaufnahme aus dem Speicherbehälter 9 verdampft und anschließend im Verflüssiger 26 wieder verflüssigt wird.
Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 22 ist zum Beispiel über eine Schalt- und/oder Absperreinrichtung 27, zum Beispiel ein Relais oder ein Absperrventil, dergestalt mit dem Kühlgerät 24 wirkverbunden, dass das Kühlgerät 24 nur dann aktiviert wird, wenn eine von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 22 erfasste Ist-Temperatur des Speicherbehälter-Kühlmediums eine vorgegebene Solltemperatur überschreitet. Andererseits wird das Kühlgerät 24 mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 22 durch Aktivierung und Betätigung der Schalt- und/oder Absperreinrichtung 27 deaktiviert bzw. abgeschalten, wenn eine von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfasste Isttemperatur des Speicherbehälter-Kühlmediums (vorzugsweise Wasser) die vorgegebene Solltemperatur nicht überschreitet oder unterschreitet. Hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass die Solltemperatur in Abhängigkeit von einer im Innenraum des Schutzhauses 1 bzw. im Beispielfall der 1 bevorzugt des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 einzustellenden oder einstellbaren Innenraum-Isttemperatur vorgegeben ist.
Das passive Kühlsystem des Nachrüstmoduls 7 funktioniert so, dass für den Fall, dass zum Beispiel die Temperatur der Außenumgebung des Instrumenten-Schutzhauses 1 höher ist als die Temperatur im Innenraum des Schutzhauses 1 bzw. bevorzugt des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8, die Kühlung bzw. Klimatisierung des Gehäuseinnenraums durch Wärmeaustausch mit dem sekundären internen Wärmetauscher 10 erfolgt, der zu vorgegebenen Zeiten mit einer vorgegebenen Menge des aus der Kaltzone 12 abgezogenen Kaltwassers über die Eingangsleitung 11 beschickt wird. In dem Maße, in dem über die Eingangsleitung 11 Kaltwasser aus der Kaltzone 12 des sekundären Speicherbehälters 9 in den sekundären internen Wärmetauscher 10 einströmt, wird über die Ausgangsleitung 13 erwärmtes Wasser in die Warmzone 14 des sekundären Speicherbehälters eingespeichert.
Sobald dann, zum Beispiel nachts in Wüstengegenden, die Außenumgebungstemperatur unter die Temperatur des Gehäuseinnenraums des Instrumenten-Schutzhauses 1 bzw. insbesondere des Gehäuseinnenraums des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 abfällt, wird das abgekühlte und sich im sekundären externen Wärmetauscher 16 am geodätisch tiefer liegenden Ende sammelnde Kaltwasser über die Eingangsleitung 18 in die Kaltzone 12 des sekundären Speicherbehälters 9 eingespeichert. In dem Maße, in dem abgekühltes Kaltwasser in die Kaltzone 12 des sekundären Speicherbehälters 9 eingespeichert wird, kann Warmwasser aus der Warmzone 14 des sekundären Speicherbehälters 9 über die Ausgangsleitung 19 zum sekundären externen Wärmetauscher 16 geführt werden, wo es dann in der zuvor beschriebenen Weise abgekühlt wird.
Sollte das primäre passive Kühlsystem des Instrumenten-Schutzhauses 1 mit dem primären Speicherbehälter 2 bzw. primären internen Wärmetauscher und dem primären externen Wärmetauscher 4 noch in irgendeiner Art und Weise funktionsfähig sein und zum Beispiel eine bestimmte Kühlleistung bereitstellen können, dann kann selbstverständlich auch noch ergänzend mittels diesem passiven Kühlsystem gekühlt werden.
In der 2 ist nunmehr eine alternative Ausgestaltung gezeigt, die sich von derjenigen der 1 lediglich dadurch unterscheidet, dass hier der sekundäre interne Wärmetauscher 10 nicht mehr innerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8, sondern außerhalb desselben unmittelbar im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses 1 angeordnet ist. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das wenigstens eine zu kühlende Bauteil 15, wie in der 2 lediglich äußerst schematisch dargestellt, hier nach wie vor im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses 1 angeordnet ist.
Bei dieser in der 2 gezeigten Ausführungsform sind somit die Eingangsleitung 11 und die Ausgangsleitung 13 jeweils durch eine Gehäusewand des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 hindurch nach außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 in den Gehäuseinnenraum des Schutzhauses 1 geführt, in dem der sekundäre interne Wärmetauscher 10 angeordnet ist.
Grundsätzlich sind auch Anordnungen und Ausführungsformen denkbar, bei denen das Nachrüstmodul 7 mehrere sekundäre interne Wärmetauscher umfasst und wenigstens ein sekundärer interner Wärmetauscher 10 im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses 1 und wenigstens ein sekundärer interner Wärmetauscher 10 im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 angeordnet ist, was z.B. für diejenigen Fälle von Interesse sein kann, in denen in beiden Gehäuseinnenräumen zu kühlende Bauteile angeordnet sind. Diese Kombination der Ausführungsformen gemäß der 1 und 2 ist in der 2 strichliert und lediglich beispielhaft und schematisch dargestellt.
Ansonsten entspricht der Aufbau und die Funktionsweise identisch derjenigen der 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die dort gemachten Ausführungen verwiesen wird.
In der 3 ist eine weitere alternative Ausführungsform gezeigt, bei der nunmehr das Nachrüstmodul-Schutzgehäuse 8 außerhalb des Schutzhauses 1 angeordnet ist, was zum Beispiel dann der Fall sein kann, wenn im Inneren des Schutzhauses 1 nicht ausreichend Platz für die dortige Anordnung des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 ist. Aber auch in diesem hier gezeigten Beispielfall ist das Nachrüstmodul-Schutzgehäuse 8 hinsichtlich seiner Außenabmessungen bevorzugt nach wie vor kleiner als das Schutzhaus 1 bzw. ist alternativ das Nachrüstmodul-Schutzgehäuse so dimensioniert, dass es, bezogen auf das Volumen des Gehäuseinnenraums des Schutzhauses, grundsätzlich in dem Gehäuseinnenraum des Schutzhauses 1 aufnehmbar und/oder anordenbar wäre.
Bei dieser Ausführungsvariante ist der sekundäre interne Wärmetauscher 10 des Nachrüstmoduls außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8, im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses 1 und damit unmittelbar im Schutzhaus 8 angeordnet. Die Eingangsleitung 11 ist dann in diesem Fall von einem geodätisch tiefen Bereich des sekundären internen Wärmetauschers 10 ausgehend nach außerhalb des Schutzhauses 1 zu dem Nachrüstmodul-Schutzgehäuse 8 und dort zu der Kaltzone 12 des im Nachrüstmodul-Schutzgehäuse 8 angeordneten sekundären Speicherbehälters 9 geführt. Analog dazu ist die Ausgangsleitung 13 des sekundären internen Wärmetauschers 10 von einem geodätisch höheren Bereich des sekundären internen Wärmetauschers 10 ausgehend nach außerhalb des Schutzhauses 1 zu dem Nachrüstmodul-Schutzgehäuse 8 und dort zu der Warmzone 14 des im Nachrüstmodul-Schutzgehäuse 8 angeordneten sekundären Speicherbehälters 9 geführt.
Diese Ausführungsvariante gemäß der 3 ist somit besonders vorteilhaft in den Fällen, in denen alle bzw. wenigstens ein Großteil der zu kühlenden Bauteile 15 nach wie vor im Gehäuseinnenraum des wenigstens teilweise nicht-funktionsfähigen und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellenden passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaus 1 angeordnet sind. Grundsätzlich sind aber auch hier wieder Anordnungen und Ausführungsformen denkbar, bei denen das Nachrüstmodul 7 mehrere sekundäre interne Wärmetauscher 10 umfasst und wenigstens ein sekundärer interner Wärmetauscher 10 im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses 1 und wenigstens ein sekundärer interner Wärmetauscher 10 im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 angeordnet ist, was z.B. für diejenigen Fälle von Interesse sein kann, in denen in beiden Gehäuseinnenräumen zu kühlende Bauteile angeordnet sind. Dies ist in der 3 wiederum strichliert und lediglich beispielhaft und schematisch dargestellt.
In der Ausführungsvariante der 3 ist der sekundäre externe, plattenförmige Wärmetauscher 16 beispielhaft lediglich im Bereich oberhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 angeordnet, während in der eine Alternative zur 3 darstellenden 4 der sekundäre externe, plattenförmige Wärmetauscher 16 analog zu den Ausführungsformen der 1 und 2 oberhalb des primären externen Wärmetauschers 4 des Schutzhauses 1 angeordnet ist. Diese unterschiedlichen Anordnungsmöglichkeiten des sekundären externen, plattenförmigen Wärmetauschers 16 erfordern lediglich eine andere Anordnung und Führung der Eingangsleitung 18 und der Ausgangsleitung 19. Ansonsten ist der Aufbau und die Funktionsweise in den 3 und 4 identisch.
Ebenso ist auch die Funktionsweise der Ausführungsformen gemäß 3 und 4 identisch mit bzw. analog zu derjenigen der Ausführungsformen gemäß der 1 und 2, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die dort gemachten Ausführungen verwiesen wird.
Es sei lediglich noch erwähnt, dass die zu kühlenden bzw. zu klimatisierenden Bauteile im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses 8 grundsätzlich beliebig angeordnet werden können, z.B. auch unmittelbar am sekundären Speicherbehälter 9 angeordnet werden können, um z.B. bereits dort einen Wärmeaustausch zu ermöglichen.
Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass die Begrifflichkeit zu kühlendes Bauteil ausdrücklich in einem weiten Sinne zu verstehen ist. Gemeint ist hier einmal die Möglichkeit, dass Bauteil selbst unmittelbar und direkt zu kühlen bzw. selbstverständlich auch die Möglichkeit, dem Gehäuseinnenraum, in dem das zu kühlende Bauteil aufgenommen ist, zu kühlen, um damit letztendlich das Bauteil selbst zu kühlen bzw. in einem bestimmten Temperaturbereich zu halten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012011032 B4 [0005]

Claims

System zur passiven Kühlung von wenigstens einem in einem passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaus (1) aufgenommenen Bauteil, insbesondere zur passiven Kühlung von wenigstens einem in dem Instrumenten-Schutzhaus (1) aufgenommenen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder Gerät, mit einem passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaus (1), insbesondere mit einem wenigstens teilweise nicht-funktionsfähigen und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellenden passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaus (1), in dessen Gehäuseinnenraum ein als Schichtspeicher ausgebildeter primärer Speicherbehälter (2) für ein Kühlmedium, in dem das Kühlmedium in unterschiedlichen Temperaturzonen geschichtet eingespeichert ist, angeordnet ist, wobei das Schutzhaus (1) im Gehäuseinnenraum wenigstens einen primären internen Wärmetauscher (3) für einen Wärmeaustausch mit dem das wenigstens eine zu kühlende Bauteil (15) aufnehmenden Gehäuseinnenraum und/oder mit dem wenigstens einen zu kühlenden Bauteil (15) aufweist, und wobei das Schutzhaus (1) wenigstens einen, außerhalb des Schutzhauses (1) angeordneten primären externen Wärmetauscher (4) für einen Wärmeaustausch mit der Außenumgebung des Schutzhauses (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere zur Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit des passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhauses (1) und/oder zur Bereitstellung einer ausreichenden Kühlleistung, wenigstens ein weiteres, sekundäres passives Kühlsystem als Nachrüstmodul (7) vorgesehen ist, das ein Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (8), insbesondere in der Art eines Schaltschrankes, aufweist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (8) hinsichtlich seiner Außenabmessungen kleiner ist als das Schutzhaus (1) und/oder so dimensioniert ist, dass es bezogen auf das Volumen des Gehäuseinnenraums des Schutzhauses (1) grundsätzlich in dem Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) aufnehmbar und/oder anordenbar wäre, dass in dem Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8) ein als Schichtspeicher ausgebildeter sekundärer Speicherbehälter (9) für ein Kühlmedium angeordnet ist, in dem das Kühlmedium in unterschiedlichen Temperaturzonen geschichtet eingespeichert ist, dass das Nachrüstmodul (7) wenigstens einen sekundären externen Wärmetauscher (16) aufweist, der sowohl außerhalb des Schutzhauses (1) als auch außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8) angeordnet ist, und dass das Nachrüstmodul (7) wenigstens einen sekundären internen Wärmetauscher (10) aufweist, der für einen Wärmeaustausch thermisch mit dem Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher (10) mittelbar und/oder unmittelbar thermisch mit dem Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche internen und externen Wärmetauscher (3, 4, 10, 16) wenigstens eine Ausgangsleitung aufweisen, mittels der dem jeweils zugeordneten Speicherbehälter (2, 9) im jeweiligen Wärmetauscher erwärmtes Kühlmedium zuführbar ist, und wobei sämtliche internen und externen Wärmetauscher wenigstens eine Eingangsleitung aufweisen, mittels der dem jeweiligen Wärmetauscher kaltes Kühlmedium aus dem jeweils zugeordneten Speicherbehälter zuführbar ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder ein Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (8) außerhalb des Schutzhauses (1) angeordnet ist, und dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher (10) des Nachrüstmoduls (7) außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8), im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) und damit unmittelbar im Schutzhaus (1) angeordnet ist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher (10) eine Eingangsleitung (11) aufweist, die von einem geodätisch tiefen Bereich des sekundären internen Wärmetauschers (10) ausgehend nach außerhalb des Schutzhauses (1) zu dem Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (8) und dort zu einer Kaltzone (12) des sekundären Speicherbehälters (9) geführt ist.
System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher (10) eine Ausgangsleitung (13) aufweist, die von einem geodätisch höheren Bereich des sekundären internen Wärmetauschers (10) ausgehend nach außerhalb des Schutzhauses zu dem Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (8) und dort zu einer Warmzone (14) des sekundären Speicherbehälters (9) geführt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das oder ein Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (8) im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) und damit innerhalb des Schutzhauses (1) angeordnet ist, und dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher (10) außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8), im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) und damit unmittelbar im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) angeordnet ist.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher (10) eine Eingangsleitung (11) aufweist, die von einem geodätisch tiefen Bereich des sekundären internen Wärmetauschers (10) ausgehend zu dem Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (8) und dort zu einer Kaltzone (12) des sekundären Speicherbehälters (9) geführt ist.
System nach Anspruch 7oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher (10) eine Ausgangsleitung (13) aufweist, die von einem geodätisch höheren Bereich des sekundären internen Wärmetauschers (10) ausgehend zu dem Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (9) und dort zu einer Warmzone (14) des sekundären Speicherbehälters (9) geführt ist.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zu kühlendes Bauteil (15) im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das oder ein Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (8) im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) und damit innerhalb des Schutzhauses (1) angeordnet ist, und dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher (10) im Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8) und damit mittelbar im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) angeordnet ist.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher (10) eine Eingangsleitung (11) aufweist, die von einem geodätisch tiefen Bereich des sekundären internen Wärmetauschers (10) ausgehend zu einer Kaltzone (12) des sekundären Speicherbehälters geführt ist.
System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher (10) eine Ausgangsleitung (13) aufweist, die von einem geodätisch höheren Bereich des sekundären internen Wärmetauschers (10) ausgehend zu einer Warmzone (14) des sekundären Speicherbehälters (9) geführt ist.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zu kühlendes Bauteil (15) im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) und/oder des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8), insbesondere an einer Außenwand des im Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (8) angeordneten sekundären Speicherbehälters (9), angeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre externe Wärmetauscher (4) geodätisch oberhalb des primären Speicherbehälters (2) angeordnet ist und/oder dass der sekundäre externe Wärmetauscher (16) geodätisch oberhalb des sekundären Speicherbehälters (9) angeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre externe Wärmetauscher (16) als plattenförmiger Wärmetauscher ausgebildet ist, der wenigstens einen Teilbereich, vorzugsweise den gesamten Bereich, oberhalb einer Dach- und/oder Deckenwand (17) des Schutzhauses (1) und/oder des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8) überdeckt und/oder dass der sekundäre externe Wärmetauscher (16) gegen die Horizontale geneigt ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine primäre externe Wärmetauscher (4) auf dem Dach und/oder in Hochachsenrichtung gesehen oberhalb einer Dach- und/oder Deckenwand (17) des Schutzhauses (1) angeordnet ist.
System nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre externe plattenförmige Wärmetauscher (16), der wenigstens einen Teilbereich, vorzugsweise den gesamten Bereich, oberhalb einer Dach- und/oder Deckenwand (17) des Schutzhauses (1) überdeckt, zudem auch in Hochachsenrichtung gesehen oberhalb des wenigstens einen primären externen Wärmetauschers (4) angeordnet ist und/oder diesen wenigstens bereichsweise überdeckt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre externe Wärmetauscher (16) in Hochachsenrichtung gesehen einen Abstand, insbesondere wenigstens einen Spaltabstand, zu einem unterhalb angeordneten primären externen Wärmetauscher (4) und/oder zu einer unterhalb liegenden Dach- und/oder Deckenwand (17) des Schutzhauses (1) und/oder des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8) aufweist.
System nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre externe, vorzugsweise plattenförmige, Wärmetauscher (16) eine Eingangsleitung (18), vorzugsweise in Form einer flexiblen Schlauchleitung, aufweist, die, von einem geodätisch tiefen Bereich des sekundären externen Wärmetauschers (16) ausgehend, vorzugsweise in Hochachsenrichtung gesehen nach unten, zu einer Kaltzone (12) des sekundären Speicherbehälters (9) geführt ist.
System nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre externe, vorzugsweise plattenförmige, Wärmetauscher (16) eine Ausgangsleitung (19), vorzugsweise in Form einer flexiblen Schlauchleitung, aufweist, die von einem geodätisch höher gelegenem Bereich des sekundären externen Wärmetauschers (16) ausgehend, vorzugsweise in Hochachsenrichtung gesehen nach unten, zu einer Warmzone (14) des sekundären Speicherbehälters (9) geführt ist.
System nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Pumpe als Fördereinrichtung, vorgesehen ist, die in die Eingangsleitung (18) und/oder in die Ausgangsleitung (19) integriert ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachrüstmodul (7) wenigstens ein Kühlgerät (24) aufweist, das wenigstens einen in dem sekundären Speicherbehälter (9) angeordneten Kühlgerät-Verdampfer (23), in dem ein Kühlgerät-Kühlmittel unter Wärmenutzung vom Speicherbehälter-Kühlmedium verdampft wird, und wenigstens einen außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8) angeordneten Kondensator oder Verflüssiger (26) aufweist, in dem das vom Kühlgerät-Verdampfer (23) kommende dampfförmige oder gasförmige Kühlgerät-Kühlmittel verflüssigt wird, dass wenigstens eine Schalt- und/oder Absperreinrichtung (27) vorgesehen ist, mittels der das Kühlgerät (24) abschaltbar und/oder vom Nachrüstmodul (7) abkoppelbar ist, und dass eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (22) vorgesehen ist, die mit dem Kühlgerät (24) dergestalt wirkverbunden ist, dass das Kühlgerät (24) in Abhängigkeit von definierten Parametern, insbesondere in Abhängigkeit von Zeit- und/oder Temperaturparametern, aktiviert oder deaktiviert wird.
System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (22) mit dem Kühlgerät (24) dergestalt wirkverbunden ist, dass das Kühlgerät (24) aktiviert wird, wenn eine mittels einer Zeitsteuerung vorgegebene Tageszeit erreicht wird und/oder wenn eine von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (22) erfasste Isttemperatur des Speicherbehälter-Kühlmediums eine vorgegebene Solltemperatur überschreitet, und dass das Kühlgerät (24) deaktiviert oder abgeschalten ist oder wird, wenn eine mittels einer Zeitsteuerung vorgegebene Tageszeit noch nicht erreicht ist und/oder wenn eine von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (22) erfasste Isttemperatur des Speicherbehälter-Kühlmediums die vorgegebene Solltemperatur nicht überschreitet oder unterschreitet, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Solltemperatur in Abhängigkeit von einer im Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) und/oder des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8) einzustellenden oder einstellbaren Innenraum-Isttemperatur vorgegeben ist.
System nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kühlgerät-Verdampfer (23) in eine Kaltzone des sekundären Speicherbehälters (9) integriert ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine sekundäre interne Wärmetauscher (10) an einer Innenwand des Schutzhauses (1) und/oder des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8) angeordnet ist und/oder in eine Innenwand des Schutzhauses (1) und/oder des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8) integriert ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre interne Wärmetauscher (3) integraler Bestandteil des primären Speicherbehälters (2) ist, dessen Wandbereich für einen Wärmeaustausch zwischen dem Speicherbehälter-Kühlmedium und dem Gehäuseinnenraum des Instrumentenschutzhauses (1) und/oder mit einem an dem primären Speicherbehälter (2) angeordneten, zu kühlendem Bauteil wenigstens bereichsweise aus einem thermisch leitfähigen Material, bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial, höchst bevorzugt aus einem thermoplastischen Material, hergestellt ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherbehälter-Kühlmedium Wasser ist.
Verfahren zur Nachrüstung und/oder zum Umbau eines wenigstens teilweise nicht-funktionsfähigen und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellenden passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhauses (1), insbesondere Verfahren zur Bereitstellung eines Systems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem wenigstens teilweise nicht-funktionsfähigen und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellenden passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhaus (1), in dessen Gehäuseinnenraum ein als Schichtspeicher ausgebildeter primärer Speicherbehälter (2) für ein Kühlmedium, in dem das Kühlmedium in unterschiedlichen Temperaturzonen geschichtet eingespeichert ist, angeordnet ist, wobei das Schutzhaus (1) im Gehäuseinnenraum wenigstens einen primären internen Wärmetauscher (3) für einen Wärmeaustausch mit dem das wenigstens eine zu kühlende Bauteil (15) aufnehmenden Gehäuseinnenraum und/oder mit dem wenigstens einen zu kühlenden Bauteil (15) aufweist, und wobei das Schutzhaus (1) wenigstens einen, außerhalb des Schutzhauses (1) angeordneten primären externen Wärmetauscher (4) für einen Wärmeaustausch mit der Außenumgebung des Schutzhauses (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Nachrüstung und/oder zum Umbau, insbesondere zur Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit des passiv gekühlten Instrumenten-Schutzhauses (1) und/oder zur Bereitstellung einer ausreichenden Kühlleistung, wenigstens ein weiteres, sekundäres passives Kühlsystem als Nachrüstmodul (7) vorgesehen ist, das ein Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (8), insbesondere in der Art eines Schaltschrankes, aufweist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das Nachrüstmodul-Schutzgehäuse (8) hinsichtlich seiner Außenabmessungen kleiner ist als das Schutzhaus (1) und/oder so dimensioniert ist, dass es bezogen auf das Volumen des Gehäuseinnenraums des Schutzhauses (1) grundsätzlich in dem Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) aufnehmbar und/oder anordenbar wäre, dass in dem Gehäuseinnenraum des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8) ein als Schichtspeicher ausgebildeter sekundärer Speicherbehälter (9) für ein Kühlmedium angeordnet ist, in dem das Kühlmedium in unterschiedlichen Temperaturzonen geschichtet eingespeichert ist, dass das Nachrüstmodul (7) wenigstens einen sekundären externen Wärmetauscher (16) aufweist, der sowohl außerhalb des Schutzhauses (1) als auch außerhalb des Nachrüstmodul-Schutzgehäuses (8) angeordnet ist, und dass das Nachrüstmodul (7) wenigstens einen sekundären internen Wärmetauscher (10) aufweist, der für einen Wärmeaustausch dergestalt thermisch mit dem Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) gekoppelt wird, dass der Gehäuseinnenraum des Schutzhauses (1) mittels des Nachrüstmoduls (7) alleine oder alternativ mittels der teilweise nicht-funktionsfähigen und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellenden passiven Kühlung des Schutzhauses (1) sowie des Nachrüstmoduls (7) auf eine für die Kühlung erforderliche Temperatur abkühlbar ist, insbesondere auf eine Temperatur abkühlbar ist, die geringer ist als die mit der wenigstens teilweise nicht-funktionsfähigen und/oder nicht die erforderliche Kühlleistung bereitstellenden passiven Kühlung des Schutzhauses (1) erzielbare Temperatur.