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Die Erfindung betrifft eine Schaltschrankklimaeinrichtung zum Anbau oder Halbeinbau an oder in ein zu klimatisierendes Gerät mit einer Vielzahl von elektronischen oder elektrotechnischen Komponenten in diesem Gerät, wobei innerhalb eines Gehäuses der Ei9nrichtung alle Klimatisierungsmittel einschließlich Lüfter, Kompressor, Wärmetauscher, Verrohrung, Kältemittel und Verdampfer befindlich sind, das Gehäuse Mittel zum Befestigen an oder in einem Ausschnitt im zu klimatisierenden Gerät aufweist und das Gehäuse einen zum zu klimatisierenden Gerät orientierten ersten und einen zur freien Umgebung weisenden zweiten Teilabschnitt umfasst, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
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Schaltschrankklimageräte oder vergleichbare Einrichtungen zum sicheren Betreiben elektrotechnischer oder elektronischer Komponenten, die sich in einem Schaltschrank oder dergleichen Umhausung befinden, sind seit vielen Jahren Stand der Technik.
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Bei derartigen Klimageräten wird für eine Stabilisierung der Innentemperatur im entsprechenden Gerätegehäuse gesorgt. Diesbezüglich wird erwärmte Geräteluft angesaugt und mit Hilfe eines Kältemittels heruntergekühlt. Die entsprechend heruntergekühlte Luft wird dann wieder in den zu kühlenden Raum abgegeben. Damit kann temperaturerhöhende Verlustwärme abgeführt und kompensiert werden.
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Üblicherweise wird das Kältemittel in einem Verdichter auf Kompressorbasis komprimiert. Der Verdichter saugt das Kältemittel in Gasform an. Dabei kommt es zu einer Druckerhöhung.
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Danach wird mittels des Verdichters das Kältemittel in einen Verflüssiger oder Kondensator, bestehend aus einer Vielzahl von Kondensatorrohren gepresst. Im Anschluss wird das Kältemittel mit Hilfe zugeführter Außenluft, das heißt Umgebungsluft, heruntergekühlt. Dabei gibt es Abwärme an die kältere Luft in der unmittelbaren Umgebung ab. Hierbei sinkt die Temperatur des Kältemittels und es beginnt zu kondensieren. Dabei ändert es seine Form, das heißt es findet eine Änderung des Aggregatzustandes von gasförmig zu flüssig statt.
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Über eine entsprechende Rohrverbindung wird das flüssige Kältemittel mit Hilfe eines Expansionsventils in den Verdampfer eingeleitet.
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Im Verdampfer findet dann ein Verdampfen des flüssigen Kältemittels statt. Diesbezüglich wird die warme Luft aus dem Inneren des Gerätegehäuses angesaugt und durch den Verdampfer geleitet. Im Gegenzug wird die heruntergekühlte Luft in den zu kühlenden Raum geblasen.
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Schaltschrankklimageräte werden in mehreren Bauformen, zum Beispiel als Gerät zum Wandanbau, Wandeinbau oder aber auch als sogenannte Dachgeräte angeboten, die auf der Oberseite eines Schaltschrankes montierbar sind.
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Durch den Luftaustausch bedingt, kann es zum Eindringen von Verschmutzungen in das Innere des zu kühlenden Gerätegehäuses kommen. Diesbezüglich sind in vielen Fällen zusätzliche Filtereinrichtungen vorgesehen.
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Im Zuge der kritischen Betrachtung der chemischen und physikalischen Eigenschaften üblicher Kältemittel und deren Auswirkungen auf die Umwelt, ist man stets bemüht, solche Kältemittel einzusetzen, die weitgehend umweltverträglich sind.
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Die Hersteller von diesbezüglichen Klima- oder Kältegeräten sehen sich zunehmend mit der F-Gase-Regulation Nr. 517/2014 der Europäischen Union konfrontiert und müssen zur Sicherung der Marktfähigkeit der eigenen Produkte alternative Kältemittel einsetzen oder zumindest erproben.
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Dabei hat es sich gezeigt, dass bestimmte Kältemittel durchaus sehr umweltverträgliche Eigenschaften aufweisen, insbesondere auch dann, wenn es zu ungewollten Leckagen und damit zum Austritt von Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf kommt.
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Einige dieser an sich vorteilhaften Kältemittel sind jedoch brennbar bzw. mehr oder weniger leicht entflammbar.
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Dies führt dann zu Problemen, wenn derartiges Kältemittel in den Innenraum eines quasi umschlossenen Gehäuses eines Schaltschrankes gelangt. Kommt es dort zum Beispiel zum Anziehen eines Schützes oder eines Relais, sind Schaltfunken nicht ausgeschlossen, die zu einer Entzündung führen können.
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Ein Ausweg aus dieser Problemstellung wäre letztendlich nur die Ausbildung explosionsgeschützter Klimageräte oder aber das Vorsehen einer kostenintensiven Sensorik, um beim Ausströmen von Kältemittel sofort geeignete Maßnahmen in die Wege zu leiten, um ein Entflammen mit entsprechenden Folgeschäden auszuschließen.
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Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickeltes Schaltschrankklimaeinrichtung zum Anbau oder Halbeinbau an oder in ein zu klimatisierendes Gerät anzugeben, welches so konfiguriert ist, dass auch solche Kältemittel eingesetzt werden können, welche beim Austritt bzw. Übergang in den gasförmigen Zustand und Austritt ein entflammbares oder entzündbares Medium darstellen.
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Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine weiterentwickelte Schaltschrankklimaeinrichtung gemäß der Lehre nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
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Es wird demnach von einer an sich bekannten Schaltschrankklimaeinrichtung ausgegangen, die zum Anbau oder Halbeinbau an oder in ein zu klimatisierendes Gerät geeignet ist. Unter einem zu klimatisierenden Gerät wird hier beispielsweise ein Schrank, insbesondere ein Schaltschrank verstanden, der eine Vielzahl von elektronischen oder elektrotechnischen Komponenten aufweist, wobei diese elektronischen oder elektrotechnischen Komponenten Abwärme oder Verlustwärme erzeugen und diesbezüglich zu klimatisieren sind.
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Innerhalb des Gehäuses der Schaltschrankklimaeinrichtung befinden sich alle notwendigen Klimatisierungsmittel einschließlich Lüfter, Kompressor, Wärmetauscher bzw. Kühler, Verrohrung, Kältemittel und Verdampfer.
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Das Gehäuse der Schaltschrankklimaeinrichtung weist Mittel zum Befestigen an oder in einem Ausschnitt im zu klimatisierenden Gerät auf.
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Das Gehäuse umfasst darüber hinaus einen zum zu klimatisierenden Gerät orientierten, ersten und einen zur freien Umgebung weisenden, zweiten Teilabschnitt.
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Insofern steht die Schaltschrankklimaeinrichtung strömungsseitig mit der freien Umgebung, aber auch indirekt über den Wärmetauscher mit dem Inneren des zu klimatisierenden Gerätes in Verbindung, um Warmluft abzuführen und gekühlte Luft in das Innere des zu klimatisierenden Gerätes einströmen zu lassen.
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Erfindungsgemäß ist zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse-Teilabschnitt ein Trennungsbereich, zum Beispiel in Form eines Trennbleches, ausgebildet, wobei alle oder eine weit überwiegende Anzahl derjenigen Klimatisierungsmittel, welche bezüglich des Kältemittels leckagegefährdet oder leckageanfällig sind, im zur freien Umgebung weisenden, zweiten Teilabschnitt und einem diesbezüglich gebildeten Kompartement angeordnet sind. Lediglich der Wärmetauscher befindet sich im Luftstrom des ersten Teilabschnittes.
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Vorstehendes bedeutet, dass bei einer möglichen Leckage austretendes Klimatisierungsmittel dieses nicht in den quasi geschlossenen Innenraum des zu klimatisierenden Gerätes eindringen kann, sondern vielmehr in die freie Umgebung gelangt.
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Hierdurch wird eine zu hohe Konzentration und ein Entflammen gasförmigen Kältemittels innerhalb des zu klimatisierenden Gerätes mit entsprechender Brand- oder Explosionsgefahr verhindert.
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Dadurch, dass bei einem möglichen Leckagefall das Klimatisierungsmittel in die Umgebung gelangt, kann keine Konzentration entstehen, die ein Entflammen ermöglicht.
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Aufgrund der vorgestellten Lösung ist es möglich, auf ansonsten notwendige und aufwendige Sensoren im Inneren des zu klimatisierenden Gehäuses zu verzichten, das heißt eine entsprechende Detektion von austretendem Kältemittel innerhalb des zu klimatisierenden Gerätes mit dem Ableiten entsprechend geeigneter Sicherungsmaßnahmen kann entfallen.
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Bevorzugt sind geschweißte, gelötete, gebogene, gefalzte und/oder gekrimmte Abschnitte, insbesondere eines Kältemittel-führenden Verdampfers nebst zugehöriger Verrohrung im zweiten Gehäuse-Teilabschnitt angeordnet.
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Weiterhin wird bevorzugt eine Anordnung von Kältemittel-führenden lösbaren Verbindungen im zweiten Gehäuse-Teilabschnitt.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, im zweiten Gehäuseabschnitt oder an diesen Abschnitt angrenzend eine strömungsleitende und/oder strömungserzeugende Einrichtung vorzusehen, um gasförmiges Kältemittel bei einem eventuellen Austritt schnell und effektiv aus dem Bereich des zweiten Gehäuse-Teilabschnittes zu entfernen, das heißt in die Umgebung abzuführen.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist bevorzugt geeignet beim Einsetzen von brennbaren oder leicht entflammbaren Kältemitteln.
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Das zu klimatisierende Gerät und dessen Gehäuse ist im Wesentlichen geschlossen oder verschließbar. Da auf eine Zwangsdurchströmung des Gerätes, beispielsweise in Form eines Schaltschrankes verzichtet werden kann, und zwar auch in dem Falle bei einem gemäß dem Stand der Technik denkbaren Eindringen brennbaren Kältemittels in das Gerätegehäuse, vereinfacht sich die konstruktive Ausbildung des entsprechenden Gehäuses und es können Maßnahmen zur Abschottung bei einem Einsatz unter kritischen Umweltbedingungen oder in industrielle Umgebung entfallen.
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Es liegt selbstverständlich im Sinne der Erfindung, dass dann, wenn über einen signifikanten Kältemitteldruckverlust ein mögliches Entweichen von Kältemittel festgestellt wird, eine Störungsmeldung abgesetzt bzw. ein Alarm ausgelöst wird, um einerseits die Betriebsfähigkeit des Klimagerätes wiederzustellen und um andererseits einen Austritt weiteren Kältemittels zu unterbinden, derart, dass in der unmittelbaren Umgebung des Klimagerätes keine zu hohe Konzentration von Kältemittel vorliegt.
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Es sei an dieser Stelle darauf aufmerksam gemacht, dass es bei der Verrohrung für einen Verdampfer oder Wärmetauscher nicht notwendig ist, die gesamte Verrohrung im zweiten Gehäuse-Teilabschnitt anzuordnen. Vielmehr ist es völlig ausreichend, die zum Beispiel durch Löten hergestellten Rohrverbindungsstellen oder besonders bruchgefährdete Abschnitte in diesem Bereich zu positionieren.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
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Hierbei zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines beispielhaften Schaltschrankes mit angekoppelter Klimatisierungseinrichtung;
- 2 eine perspektivische Darstellung der Klimatisierungseinrichtung zum Anbau an einen beispielhaften Schaltschrank (nicht gezeigt) mit weggelassener Abdeckung und den Hauptbaugruppen und
- 3a, b Darstellungen eines beispielhaften Schaltschrankes mit angebauter Klimaeinrichtung (3a) sowie eine Darstellung der Umrisse eines Schaltschrankes (strichpunktierte Linie) mit angekoppelter Klimaeinrichtung und dort sichtbaren Verbindungsabschnitten für den Kühlluftstrom mit Lufteinlass und Luftauslass.
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Gemäß der Prinzipdarstellung nach 1 wird von einem zu klimatisierenden Gerät 1, beispielsweise einem Schaltschrank ausgegangen, der eine Vielzahl von elektronischen oder elektrotechnischen Komponenten innerhalb seines Schaltschrankgehäuses aufweist. Es besteht die Aufgabe, diese elektronischen oder elektrotechnischen Komponenten zu kühlen, d. h. entstandene Verlustwärme abzuführen bzw. zur Vermeidung von Taupunkteffekten für eine Erwärmung des Innenraumes des Schaltschrankes zu sorgen.
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Eine Seitenwand des Gerätes 1 weist zwei beabstandete Durchbrüche auf. Ein erster Durchbruch 5 führt strömungsseitig Abluft aus dem Inneren des Gerätes 1.
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Ein zweiter Durchbruch 6 führt gekühlte bzw. klimatisierte Luft in das Innere des Gerätes 1.
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Die eigentliche Klimaeinrichtung 2 weist einen Trennungsbereich 7 auf.
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Durch diesen Trennungsbereich 7 entsteht ein erster Teilabschnitt bzw. Teilraum 8.
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Dieser erste Teilabschnitt 8 weist, bezogen auf die Durchbrüche 6 und 7 komplementäre Öffnungen auf, um eine entsprechende Kühlluftströmung zu gestatten.
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Zur Strömungserzeugung ist ein entsprechender Lüfter (in der 1 nicht gezeigt) vorhanden.
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Der zweite Teilabschnitt 9, der vom ersten Teilabschnitt 8 über den Trennungsbereich 7 separiert ist, weist einen Umgebungslufteinlass 3 sowie einen entsprechendes Umgebungsluftauslass 4 auf.
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Im zweiten Teilabschnitt 9 sind alle oder eine weit überwiegende Anzahl derjenigen Klimatisierungsmittel verbaut, welche bezüglich des Kältemittels leckagegefährdet oder leckageanfällig sind. Es entsteht also ein vom ersten Teilabschnitt 8 getrenntes Kompartement.
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In diesem getrennten Kompartement sind unter anderem ein Kompressor und ein Verdampfer mit zugehörigen Leitungsverbindungen (siehe 2) angeordnet.
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Die Klimatisierungseinrichtung 2 kann in bekannter Weise durch mechanische Verbindungsmittel an dem Gehäuse des Gerätes 1 befestigt werden.
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Die 2 zeigt eine erfindungsgemäß zum Einsatz kommende Klimatisierungseinrichtung nebst weggebrochener Umhausung.
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Die Klimatisierungseinrichtung weist einen Kompressor 50, einen ersten Lüfter 40, einen Kühl- oder Wärmetauscher 30, einen Verdampfer 100 und einen zweiten Lüfter 20 auf.
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Der zweite Lüfter 20 sorgt für die Strömung im Bereich des ersten Teilabschnittes 8 und führt gekühlte bzw. klimatisierte Luft in das Innere des Gerätes 1 (siehe 1, wobei die Pfeildarstellungen die Strömungsrichtungen symbolisieren).
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Mit den 3a und 3b wird beispielhaft gezeigt, wie eine Klimatisierungseinrichtung 2 mit einem Gerät, im gezeigten Beispiel einem angedeuteten Schaltschrankgehäuse an einer ensprechenden Seitenwand ankoppelbar ist.
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Die 3b lässt die Anordnung der Durchbrüche zur Realisierung der internen Strömung deutlich werden.
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Umgebungsluft wird über die Öffnung 3 angesaugt und tritt im Bereich der Öffnung 4 wieder aus. Die Bezugszeichen 5 und 6 nach 3b entsprechen den Darstellungen mit den Bezugszeichen 5 und 6 nach 1.
