DE102022122580A1

DE102022122580A1 - Kühlgerät für die Schaltschrankklimatisierung und ein entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE102022122580A1
Application number: DE102022122580.1A
Authority: DE
Inventors: Sven Rathenow; Dieter Becker; Christoph Schoeck; Jan Meschkat; Thorsten Betz
Original assignee: Rittal GmbH and Co KG
Current assignee: Rittal GmbH and Co KG
Priority date: 2022-09-06
Filing date: 2022-09-06
Publication date: 2024-03-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät für die Schaltschrankklimatisierung umfassend eine Lüfteranordnung mit zumindest einem Lüftermodul, das zumindest zwei Lüfter sowie zwei Netzteile für die Lüfter aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster der Lüfter von einem ersten der zwei Netzteile und ein zweiter der zwei Lüfter von einem zweiten der zwei Netzteile mit Strom versorgt wird. Es wird weiterhin ein Verfahren für das Nachrüsten eines passiven Kühlgeräts für die Schaltschrankklimatisierung beschrieben.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Kühlgerät mit einer Lüfteranordnung für einen Schaltschrank mit zumindest einem Lüfter, wie beispielsweise aus der DE 11 2011 104 973 B4 oder der DE 10 2016 117 380 B4 bekannt. Der Lüfter generiert einen Luftstrom durch ein Gehäuse des Schaltschranks, so dass zu kühlende Luft mithilfe des zumindest einen Lüfters durch einen Wärmeübertrager in dem Gehäuse hindurch geleitet und über einen Kühlluftauslass als gekühlte Luft ausgeblasen werden kann. Der Lüfter kann dabei stromauf als auch stromab des Wärmeübertragers angeordnet sein. Ähnliche Anordnungen beschreiben die DE 10 2012 007 707 B4 und die DE 197 12 474 C1 .
Die aus dem Stand der Technik bekannten Kühlgeräte haben den Nachteil, dass für die Lüfteranordnung keine separaten Netzteile bei einer Nutzung von mehreren Lüftern vorgesehen sind. Daraus folgt eine reduzierte Ausfallsicherheit, da bei einem Ausfall des Netzteils alle Lüfter ohne Stromversorgung sind. Auch kann ein defekter Lüfter für eine Unterbrechung der Stromversorgung der gesamten Lüfteranordnung führen. Damit kann das Kühlgerät aber nicht mehr oder nur noch mit begrenzter Leistung betrieben werden, was zu Ausfallzeiten bei einer Schaltschrankklimatisierung und damit zu Gewinneinbußen führen kann.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Kühlgerät der eingangs beschriebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass es eine erhöhte Ausfallsicherheit hinsichtlich der Klimatisierung eines Schaltschranks und/oder im Schaltschrank angeordneter Komponenten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Kühlgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der nebengeordnete Anspruch 14 betrifft ein Verfahren für das Nachrüsten eines passiven Kühlgeräts für die Schaltschrankklimatisierung. Vorteilhafte Ausführungsformen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Demgemäß ist vorgesehen, dass ein erfindungsgemäßes Kühlgerät für die Schaltschrankklimatisierung eine Lüfteranordnung mit zumindest einem Lüftermodul, das zumindest zwei Lüfter sowie zwei Netzteile für die Lüfter aufweist, umfasst, wobei ein erster der zwei Lüfter von einem ersten der zwei Netzteile und ein zweiter der zwei Lüfter von einem zweiten der zwei Netzteile mit Strom versorgt wird. Dadurch, dass der erste der zwei Lüfter von dem ersten der zwei Netzteile mit Strom versorgt wird und der zweite der zwei Lüfter von dem zweiten der zwei Netzteil mit Strom versorgt wird, ermöglicht die Erfindung, dass eine Klimatisierung des Schaltschranks zumindest teilweise weiterhin gegeben ist, wenn eines der zwei Netzteile ausfällt oder aufgrund eines Defekts einer der beiden Stromkreise unterbrochen ist. Somit ist ein Weiterbetreiben des Kühlgeräts und damit die Klimatisierung des Schaltschranks und der in ihm angeordneten Komponenten zumindest teilweise und/oder über einen bestimmten Zeitraum möglich, so dass eine Ausfallsicherheit zumindest erhöht werden kann.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass eine Leistung eines intakten Netzteils oder eines Netzteils in einem intakten Stromkreis erhöht wird, wenn das andere Netzteil ausfällt oder der andere Stromkreis einen Defekt aufweist. So kann der zumindest eine Lüfter mit dem intakten Netzteil oder in dem intakten Stromkreis beispielsweise mit erhöhter Drehzahl betrieben werden, so dass der Ausfall des zumindest einen Lüfters mit defektem Netzteil oder in dem defekten Stromkreis zumindest teilweise kompensiert werden kann. So kann eine Ausfallsicherheit weiter gesteigert werden, da das Kühlgerät mit höherer Leistung oder über einen längeren Zeitraum weiterbetrieben werden kann im Vergleich zu einer Nichterhöhung der Leistung des intakten Netzteils oder des Netzteils in einem intakten Stromkreis.
Als Lüftermodul wird hier ein Bauelement, beispielsweise ein Blech oder eine Flanschplatte, verstanden, das zwei oder mehr Lüfter aufnehmen kann. Hierbei ist vorgesehen, dass zumindest ein Lüfter des Lüftermoduls von einem anderen Netzteil mit Strom versorgt werden kann als der oder die anderen Lüfter des Lüftermoduls. Im Sinne der Erfindung sind auch Anordnungen erfasst, in denen ein Lüftermodul mehr als zwei Lüfter umfasst. Für solche Anordnungen können auch mehr als zwei Netzteile vorgesehen sein, so dass beispielsweise jeder Lüfter des Lüftermoduls von einem separaten Netzteil mit Strom versorgt werden kann. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Lüfteranordnung mehr als ein Lüftermodul umfasst. Für eine solche Anordnung ist bevorzugt zumindest ein Lüfter jeden Lüftermoduls einem anderen Netzteil zugeordnet als der oder die anderen Lüfter des jeweiligen Lüftermoduls. So ermöglicht die Erfindung, dass zumindest ein Lüfter jeden Lüftermoduls weiter mit Strom versorgt werden kann, wenn eines der Netzteile ausfällt oder einer der den separaten Netzteilen zugeordneten Stromkreise unterbrochen ist.
Vorzugsweise ist die Lüfteranordnung modular aufgebaut, wozu das zumindest eine Lüftermodul lösbar in einem Ausbruch einer Gehäusewand des Kühlgeräts angeordnet ist. Dadurch, dass das zumindest eine Lüftermodul lösbar in dem Ausbruch der Gehäusewand des Kühlgeräts angeordnet ist, ermöglicht die Erfindung, dass das zumindest eine Lüftermodul einzeln ausgetauscht oder nachgerüstet werden kann.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein Lüfter oder ein Lüftermodul einen Defekt aufweist oder das Kühlgerät zumindest teilweise eine passive Lüftung aufweist. So ermöglicht die modulare, lösbare Bauweise einen Austausch eines bestehenden Lüftermoduls oder ein Nachrüsten in einem Kühlgerät ohne aktive Lüftung.
Vorzugsweise ist zumindest ein Lüftermodul Hot-Plug-fähig ausgeführt. Dadurch, dass zumindest ein Lüftermodul Hot-Plug-fähig ausgeführt ist, ermöglicht die Erfindung ein Austauschen oder Nachrüsten eines Lüftermoduls im laufenden Betrieb des Kühlgeräts.
Hot-Plug-fähig bedeutet hier, dass kein Ausschalten des Kühlgeräts erforderlich ist, um ein Lüftermodul zu tauschen oder nachzurüsten. Damit kann eine Schaltschrankklimatisierung weiterbetrieben werden, so dass ein Unterbrechen des Schaltschrankbetriebs nicht oder nur eingeschränkt erforderlich ist. Damit reduziert die Erfindung eine mögliche Ausfallzeit infolge einer Wartung, Reparatur oder Nachrüstung. So kann das Kühlgerät bei Ausfall eines Lüfters zumindest mit dem nicht betroffenen Stromkreis weiterbetrieben werden und das betroffene Lüftermodul im laufenden Betrieb ausgetauscht werden, so dass zumindest ein vollständiger Ausfall des Kühlgeräts und damit der Schaltschrankklimatisierung vermieden werden kann.
Vorzugsweise weist das Kühlgerät mindestens einen Sensor auf, der dazu eingerichtet ist, zu erfassen, ob eines der zumindest zwei Netzteile, das zumindest eine Lüftermodul und/oder der erste oder der zweite Lüfter in einem Fehlbetrieb sind. Dadurch, dass der Sensor einen Zustand der Netzteile, des zumindest einen Lüftermoduls oder zumindest eines Lüfters erfassen, ermöglicht die Erfindung einen Betrieb der Netzteile, der Lüftermodule und/oder der Lüfter basierend auf dem erfassten Zustand anzupassen.
Weiterhin weist das Kühlgerät vorzugsweise ein Steuergerät auf, mit dem der mindestens eine Sensor in Signalübertragung steht, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, bei einem erfassten Fehlbetrieb, insbesondere bei einem Ausfall eines der Netzteile und/oder Ausfall eines der Lüfter, das jeweils andere Netzteil anzusteuern, den von dem anderen Netzteil mit Strom versorgten Lüfter mit einer erhöhten Drehzahl, vorzugsweise mit einer Maximaldrehzahl, zu betreiben, und/oder eine weitere aktive Komponente eines Kühlkreislaufes des Kühlgeräts anzusteuern, eine erhöhte Kühlleistung, vorzugsweise eine maximale Kühlleistung, bereitzustellen.. Die Erfindung ermöglicht dadurch beispielsweise, einen Lüfter mit einer erhöhten Drehzahl zu betreiben, um einen ausgefallenen Lüfter zu kompensieren, so dass die Schaltschrankklimatisierung zumindest zeitweise und/oder mit eingeschränkter Leistung aufrechterhalten werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet sein, eine Ausgabe eines Fehlercodes oder einer Fehlermeldung beispielsweise auf einer Anzeige des Schaltschranks zu veranlassen, mit der auf einen Austausch der betroffenen Komponente oder zumindest auf deren Überprüfung hingewiesen wird.
Vorzugsweise weist das Kühlgerät ein Kühlgerätegehäuse auf, durch das mit dem mindestens einen Lüftermodul Luft aus der Umgebung des Kühlgeräts, beispielsweise in einem Schaltschrankgehäuse oder einer IT-Umgebung aufgenommene Luft, hindurchgeleitet und dabei von einem Wärmeübertrager abgekühlt wird, wobei das Lüftermodul in oder an einem Ausbruch einer Gehäusewand des Kühlgeräts lösbar montiert ist. Dadurch, dass das Lüftermodul Luft aus der Umgebung des Kühlgeräts durch das Kühlgerätegehäuse hindurchleitet, ermöglicht die Erfindung, eine definierte Klimatisierung der Umgebung, beispielsweise des Schaltschrankgehäuses und/oder der IT-Umgebung.
Vorzugsweise ist das Lüftermodul, vorzugsweise eine Flanschplatte des Lüftermoduls, in die Gehäusewand des Kühlgeräts eingehängt und weist dazu eine Einhängehilfe mit komplementären Einhängemitteln an dem Lüftermodul und an der Gehäusewand auf, die schwerkraftgetrieben aneinander geführt sind und in einer Montageposition des Lüftermoduls in Bezug auf die Gehäusewand einen Formschluss eingehen, bei dem Befestigungsmittel der Gehäusewand und des Lüftermoduls für die lösbare und kraftschlüssige Montage des Lüftermoduls an der Gehäusewand miteinander fluchten oder anderweitig zueinander definiert positioniert sind. Dadurch, dass das Lüftermodul, vorzugsweise die Flanschplatte, eine Einhängehilfe mit komplementären Einhängemitteln aufweist, ermöglicht die Erfindung, dass das Lüftermodul durch eine einzelne Person ausgetauscht oder nachgerüstet werden kann.
Als komplementäre Einhängemittel werden hier beispielsweise Haken oder hakenähnliche Vorsprünge an dem Lüftermodul oder der Flanschplatte verstanden, die ausgebildet sind, in entsprechende Aussparungen oder Nuten der Gehäusewand des Kühlgeräts einzugreifen und ein Positionieren des Lüftermoduls so unterstützen. Bevorzugt weist das Lüftermodul zumindest zwei Einhängemittel auf, die beispielsweise im äußeren Bereich nahe einer Oberkante der Flanschplatte angeordnet sind. Zum Montieren kann die Person das Lüftermodul mit den zwei Einhängemitteln in der gewünschten Position anbringen und dann mittels Befestigungsmitteln, beispielsweise Schrauben, anbringen. Besonders bevorzugt ist das Lüftermodul so ausgeführt, dass eine werkzeuglose Montage möglich ist. Dazu kann das Lüftermodul beispielsweise so ausgeführt sein, dass die Einhängemittel das Lüftermodul auch befestigen, sobald beispielsweise ein Clip an der Unterseite des Lüftermoduls in der Gehäusewand des Kühlgeräts einrastet. Zusätzlich oder alternativ können Clips oder andere Befestigungs-, Führungs- oder Einhängemittel auch an anderen Stellen des Lüftermoduls, vorzugsweise der Flanschplatte, vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist die Lüfteranordnung in einem Türelement des Schaltschranks angeordnet, wobei vorzugsweise das Kühlgerät ein Rücktürkühlgerät mit wenigstens einem Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher ist, der von dem wenigstens einen Lüftermodul mit Luft beaufschlagt ist. Dadurch, dass die Lüfteranordnung in einem Türelement des Schaltschranks angeordnet ist, ermöglicht die Erfindung, dass die Lüfteranordnung in einem als Türkühlgerät, vorzugsweise als Rücktürkühlgerät, ausgeführtem Kühlgerät eingesetzt werden kann. Türkühlgeräte ermöglichen ein platzsparendes Unterbringen des Kühlgeräts in dem Türelement, so dass ein Schaltschrankinnenraum des Schaltschranks für andere Komponenten zur Verfügung steht.
Vorzugsweise ist das Steuergerät dazu eingerichtet, die folgenden Schritte auszuführen:

• Erfassen eines Betriebszustands der zwei separaten Netzteile, des zumindest einen Lüftermoduls und/oder des ersten und des zweiten Lüfters,
• Vergleichen des erfassten Betriebszustands mit einem erwarteten Betriebszustand und
• Anpassen einer Lüfterdrehzahl, wenn der das Vergleichen eine Abweichung größer als ein Schwellenwert ergibt.

Durch das Anpassen der Lüfterdrehzahl ermöglicht die Erfindung, das erfindungsgemäße Kühlgerät dahingehend zu nutzen, dass ein Weiterbetreiben des Kühlgeräts auch dann zumindest eingeschränkt möglich ist, wenn ein Lüfter, ein Lüftermodul oder ein Netzteil ausfällt oder zumindest nur noch eingeschränkt funktioniert.
Als Erfassen eines Betriebszustands wird ein direktes oder indirektes Messen von Größen verstanden, die dem Steuergerät einen Rückschluss auf den Betriebszustand der jeweiligen Komponente erlauben. Ein direktes Messen kann beispielsweise das Ermitteln einer Drehzahl eines Lüfters mittels eines Sensors sein, das Erfassen einer an einem Lüftermodul anliegenden Stromspannung mittels eines Sensors oder auch das Erfassen einer Temperatur eines Netzteils mittels eines Sensors. Die gemessenen Größen können dabei unmittelbar den Betriebszustand abbilden oder das Steuergerät kann ein Berechnungsprogramm umfassen, das mittels physikalischer und/oder datengetriebener Modelle aus den Messwerten auf den Betriebszustand schließen kann. Als indirektes Messen kann beispielsweise das Ermitteln eines Betriebszustands basierend auf einem Zustand oder mehreren Zuständen innerhalb und/oder außerhalb des Kühlgeräts und/oder Schaltschranks sein, indem ein Berechnungsprogramm des Steuergeräts beispielsweise basierend auf einer Temperaturverteilung im Schaltschrank und einer Umgebungstemperatur einen Betriebszustand der zwei separaten Netzteile, des zumindest einen Lüftermoduls und/oder des ersten und des zweiten Lüfters bestimmen kann.
Für das Vergleichen können in dem Steuergerät Daten hinterlegt sein, die abhängig von einem Betriebszustand des Kühlgeräts und/oder des Schaltschranks einen erwarteten Betriebszustand der Lüfteranordnung enthalten. So können beispielsweise für einen Lüfter erwartete Drehzahlen hinterlegt sein, abhängig davon, welche Leistungsanforderung für die Lüfteranordnung abhängig von der Last des Kühlgeräts und/oder des Schaltschranks gefordert ist. Werden beispielsweise viele Komponenten wie Recheneinheiten in dem Schaltschrank unter hoher Last betrieben, besteht eine höhere Leistungsanforderung an das Kühlgerät und damit an die Lüfteranordnung verglichen mit dem Fall, dass nur ein Teil der im Schaltschrank angeordneten Recheneinheiten betrieben wird oder die Recheneinheiten überwiegend bei niedriger bis mittlerer Last betrieben werden. Insbesondere könnte eine Temperatur oder eine Temperaturverteilung innerhalb des Schaltschranks als Indikator für die Last des Schaltschranks verwendet werden. In diesem Fall könnte ein Datensatz des Steuergeräts eine Tabelle enthalten, die erwartete Drehzahlen für einen Lüfter in Abhängigkeit von der Temperatur oder Temperaturverteilung definiert.
Vergleichen bedeutet, dass das Steuergerät ausgebildet und eingerichtet ist, den erwarteten Betriebszustand mit dem erfassten Betriebszustand ins Verhältnis zu setzen oder eine Differenz zu bilden. Ist die sich aus dem Verhältnis oder aus der Differenz ergebende Abweichung größer als ein im Steuergerät hinterlegter Schwellenwert, passt das Steuergerät die Drehzahl eines Lüfters an. Dabei wird das Steuergerät bevorzugt die Drehzahl eines Lüfters anpassen, der von dem Defekt nicht betroffen ist. Besonders bevorzugt umfasst das Steuergerät ein Steuerprogramm, das eine Fehlermeldung auf einer Anzeige des Schaltschranks ausgibt und/oder umfasst ein Analyseprogramm, das eine Ursache für den Defekt feststellen kann und das Ergebnis ebenfalls auf der Anzeige ausgibt und/oder eine Fehlerbehebung veranlasst, wenn dies möglich ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:

1 eine Schaltschrankanordnung mit drei Schaltschränken umfassend eine Lüfteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer Stromversorgung der Lüfteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit zwei separaten Netzteilen;
3 von einem Steuergerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführte Schritte zum Anpassen einer Lüfterdrehzahl; und
4 eine modular aufgebaute Lüfteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

1 zeigt eine Schaltschrankanordnung 100 umfassend drei Schaltschränke 2 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Die Schaltschränke 2 weisen jeweils ein Gehäuse 110 auf, das im Wesentlichen aus einem Rahmengestell 120 und daran festgelegten Flachteilen, beispielsweise einem Dachelement 130 und einem Türelement 8 besteht. Das Türelement 8 ist über eine Scharnieranordnung 140, wie beispielsweise in der DE 10 2016 123 230 B3 beschrieben, um eine Schwenkachse x an dem Gehäuse 110 angeordnet. Das Türelement 8 umfasst ein als Rücktürgerät mit einem Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher ausgeführtes Kühlgerät 150 und ist ausgebildet, ein Fluid zu führen, hier insbesondere durch ein Rohr 160. Das Kühlgerät 150 ist für die Schaltschrankklimatisierung und umfasst eine Lüfteranordnung 1 umfassend drei Lüftermodule 3, 31, 32, die jeweils einen ersten Lüfter 4, 41, 42 und einen zweiten Lüfter 5, 51, 52 umfassen.
In Rechenzentren wird aus Kostengründen zunehmend gefordert, dass die installierten Baueinheiten, also beispielsweise Schaltschränke 2, auf kleinem Raum hohe Leistungen erbringen. Damit besteht auch die Anforderung, Kühlgeräte 150 mit möglichst kleiner Aufstellfläche zu konzipieren. In bekannten Ausführungsformen aus dem Stand der Technik sind daher beispielsweise zwei oder mehrere Lüftereinheiten von Kühlgeräten übereinander angeordnet. Dadurch kann der Schaltschrank 2 über die gesamte Höhe vorteilhaft gekühlt werden. Allerdings kann der Ausfall einer Lüftereinheit oder ein Defekt eines die Lüftereinheiten mit Strom versorgenden Netzteils den Betrieb aller Lüftereinheiten unterbrechen. In diesem Fall muss der gesamte Schaltschrank ausgeschaltet oder aber seine Leistung zumindest reduziert werden, um ein Überhitzen einzelner Komponenten, die zu deren Schädigung führen kann, zu verhindern.
Zur Lösung dieser Problematik schlägt die Erfindung ein Kühlgerät 150 vor, das sich dadurch von den aus dem Stand der Technik bekannten Kühlgeräten unterscheidet, dass es eine Lüfteranordnung mit drei Lüftermodulen 3, 31, 32 umfasst und zwei, in 2 gezeigte, Netzteile 6, 7 aufweist, wobei die jeweils ersten Lüfter 4, 41, 42 der drei Lüftermodule 3, 31, 32 von einem ersten der zwei separaten Netzteile 6 mit Strom versorgt werden und die jeweils zweiten Lüfter 5, 51, 52 der drei Lüftermodule 3, 31, 32 von einem zweiten der zwei separaten Netzteile 7 mit Strom versorgt werden.
2 zeigt dabei auf schematische Weise die Stromversorgung der Lüfter 4, 41 und 42 durch das Netzteil 6 und die Stromversorgung der Lüfter 5, 51, 52 durch das Netzteil 7. Die beiden Stromkreise sind damit unabhängig voneinander und eine Störung innerhalb eines der beiden Stromkreise beeinträchtigt nicht den jeweils anderen Stromkreis, so dass die Lüfter in dem nicht betroffenen Stromkreis weiter betrieben werden können, wodurch zumindest eine eingeschränkte Klimatisierung des Schaltschranks 2 weiterhin gewährleistet bleibt.
Weiterhin weist das Kühlgerät hier ein in 2 gezeigtes Steuergerät 9 und Sensoren 61, 62 auf, die dazu eingerichtet sind, zu erfassen, ob eines der zumindest zwei Netzteile 6, 7, das zumindest eine Lüftermodul 3 und/oder der erste oder der zweite Lüfter 4, 5 in einem Fehlbetrieb sind. Das Steuergerät 9 steht mit den Sensoren 61, 62 in Signalübertragung, wie anhand der gestrichelten Verbindungen zwischen dem Steuergerät 9 und den Netzteilen 6, 7 einerseits sowie den Lüftern 4, 41, 42, 5, 51, 52 andererseits zugeordneten Sensoren 61, 62 angedeutet ist. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, bei einem erfassten Fehlbetrieb, insbesondere bei einem Ausfall eines der Netzteile 6, 7 und/oder Ausfall eines der Lüfter 4, 5, das jeweils andere Netzteil 6, 7 anzusteuern, den von dem anderen Netzteil 6, 7 mit Strom versorgten Lüfter 4, 5 mit einer erhöhten Drehzahl, vorzugsweise mit einer Maximaldrehzahl, zu betreiben, und/oder eine weitere aktive Komponente eines Kühlkreislaufes des Kühlgeräts 150 anzusteuern, eine erhöhte Kühlleistung, vorzugsweise eine maximale Kühlleistung, bereitzustellen. Hierzu ist das Steuergerät eingerichtet ein Steuerprogramm auszuführen, das die folgenden, in 3 gezeigten Schritte ausführt:

• Erfassen eines Betriebszustands S10 der zwei separaten Netzteile 6, 7, der drei Lüftermoduls 3, 31, 32 und/oder der ersten und der zweiten Lüfters 4, 41, 42, 5, 51, 52
• Vergleichen von erfassten Betriebszuständen S20 mit erwarteten Betriebszuständen und
• Anpassen einer Lüfterdrehzahl S30, wenn das Vergleichen S20 eine Abweichung größer als ein Schwellenwert ergibt.

In der in 2 gezeigten Ausführungsform führt das Steuerprogramm das Erfassen S10 der Betriebszustände der zwei separaten Netzteile 6, 7 und der Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 weitgehend kontinuierlich durch. Weitgehend kontinuierlich bedeutet hier mindestens einmal pro Minute, bevorzugt mindestens einmal pro Sekunde, besonders bevorzugt mindestens einmal pro 10 Millisekunden. In anderen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, das Erfassen S10 diskontinuierlich durchzuführen, beispielsweise nur, wenn ein Schaltschranküberwachungssystem eine erhöhte Temperatur im Schaltschrank 2 oder bei einer im Schaltschrank 2 angeordneten Komponente feststellt oder ein anderes Signal erfasst, das auf eine fehlerhafte Lüfteranordnung 1 hinweist.
Für das Erfassen S10 sind die separaten Netzteile 6, 7 und die Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 hier mit den Sensoren 61, 62 ausgestattet. Beispielsweise enthalten die Netzteile 6, 7 Stromsensoren 61 und die Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 Positionsgeber 62, so dass das Steuergeräteprogramm anhand der erfassten Sensorsignale erkennen kann, ob die Netzteile 6, 7 Strom liefern und/oder alle Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 drehen. In alternativen Ausführungsbeispielen können die Netzteile 6, 7 ohne Sensoren 61 ausgestattet sein und das Steuerprogramm erkennt einen Defekt eines Netzteils 6, 7 daran, dass alle ihm zugeordneten Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 nicht drehen. Wenn hingegen nur ein einzelner Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 nicht erwartungsgemäß arbeitet, schließt das Steuerprogramm auf einen Defekt des einzelnen Lüfters 4, 41, 42, 5, 51, 52.
Beim Vergleichen S12 setzt das Steuerprogramm den erfassten Betriebszustand mit einem erwarteten Betriebszustand ins Verhältnis. So liest es beispielsweise für einen bestimmten Lastpunkt der Kühlvorrichtung 150 aus einem für das Steuerprogramm auslesbaren und auf dem Steuergerät 9 gespeicherten Kennfeld einen erwarteten Betriebspunkt, insbesondere eine Solldrehzahl für einen Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 aus und teilt eine erfasste Drehzahl durch die erwartete Drehzahl. In alternativen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, aus dem erwarteten und dem erfassten Betriebszustand eine Differenz zu bilden. Auch können andere Größen als eine Drehzahl zur Charakterisierung des Betriebszustands herangezogen werden. Insbesondere kann das Steuerprogramm Befehle umfassen, einen Betriebszustand durch indirektes Messen zu bestimmen, indem es beispielsweise auf Basis einer Temperatur oder einer Temperaturverteilung im Schaltschrank 2 auf einen Defekt eines einzelnen Lüfters 4, 41, 42, 5, 51, 52, mehrerer Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 oder eines Netzteils 6, 7 schließt. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn bereits entsprechende Sensoren im Schaltschrank 2 vorhanden sind und so zusätzliche Sensoren eingespart werden können.
Wenn das Vergleichen eine Abweichung größer als ein Schwellenwert ergibt, passt das Steuerprogramm eine Lüfterdrehzahl an S30. Als Schwellenwert ist hier ein relatives Abweichen von 25 % im Steuergerät 9 hinterlegt. Alternativ können auch niedrigere Schwellenwerte, beispielsweise 10 % oder auch 5 % hinterlegt sein. Auch können für die unterschiedlichen Komponenten unterschiedliche Schwellenwerte hinterlegt sein.
Das Steuerprogramm kann dabei Befehle umfassen, die unterscheiden, ob ein Defekt eines Netzteils 6, 7 oder ein Defekt eines einzelnen Lüfters 4, 41, 42, 5, 51, 52 vorliegt. Wenn ein Defekt eines Netzteils 6, 7 vorliegt, erhöht das Steuerprogramm die Drehzahl aller Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 des anderen Netzteils 6, 7, um die verringerte Lüfterleistung zu kompensieren. Wenn das Steuerprogramm für einen einzelnen Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 eine Abweichung größer als der Schwellenwert feststellt, kann das Steuerprogramm zunächst versuchen, den betroffenen Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 mit einer angepassten Drehzahl anzusteuern. Abhängig vom Verhalten des betroffenen Lüfters 4, 41, 42, 5, 51, 52 kann das Steuerprogramm entscheiden, ob tatsächlich ein Defekt vorliegt oder nur eine temporäre Fehlfunktion. Hierzu kann auch vorgesehen sein, dass das Steuerprogramm bei einer Fehlfunktion eines einzelnen Lüfters 4, 41, 42, 5, 51, 52 zunächst eine bestimmte Zeitspanne, beispielsweise einige Minuten, wartet, und dann den Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 erneut prüft. Erst wenn die Fehlfunktion bestätigt werden kann, schließt das Steuerprogramm auf einen Defekt des Lüfters 4, 41, 42, 5, 51, 52. Wenn das Steuerprogramm auf einen Defekt eines Lüfters 4, 41, 42, 5, 51, 52 schließt, passt es die Drehzahl der weiteren Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 entsprechend an, um die Fehlfunktion zu kompensieren. Hierbei kann das Steuerprogramm auch Befehle umfassen, die Drehzahl der Lüfter 4, 41, 42, 5,51, 52, die dem defekten Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 räumlich näher sind, stärker anzupassen als die Drehzahl von Lüftern 4, 41, 42, 5, 51, 52, die weiter entfernt angeordnet sind.
Es kann auch ein vereinfachtes Steuerprogramm vorgesehen sein, wenn beispielsweise eine verfügbare Rechenleistung begrenzt ist. Dann kann das Steuerprogramm Befehle umfassen, die bei einem Ausfall eines Netzteils 6, 7 alle Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 des anderen Netzteils auf maximale Drehzahl anpasst, anstatt erst zu berechnen, welche Leistung zu kompensieren ist und die Drehzahlen der Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 nur entsprechend der zu kompensierenden Leistung anzupassen. Vergleichbar kann das Steuerprogramm vorgehen, wenn ein einzelner Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 defekt ist, indem es den zweiten Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 des betroffenen Lüftermoduls 3, 31, 32 auf die maximale Drehzahl anpasst, und wenn ein einzelnes Lüftermodul 3, 31, 32 einen Defekt aufweist, indem es die Drehzahlen der Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 eines benachbarten Lüftermoduls 3, 31, 32 oder beider benachbarter Lüftermodule 3, 31, 32 auf eine maximale Drehzahl anpasst.
Ein komplexeres Steuerprogramm kann zusätzlich zur Überwachung der Netzteile 6, 7 und der Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 auch eine Überwachung der Lüftermodule 3, 31, 32 umfassen.
Das Kühlgerät 150 weist hier ein Kühlgerätegehäuse 180 auf, durch das mit dem mindestens einen Lüftermodul 3 Luft aus der Umgebung des Kühlgeräts 150, beispielsweise in einem Schaltschrankgehäuse oder einer IT-Umgebung aufgenommene Luft, hindurchgeleitet und dabei von einem Wärmeübertrager abgekühlt wird. 4 zeigt die Lüfteranordnung 1 des Kühlgeräts, die hier modular aufgebaut ist, wozu die Lüftermodule 3, 31, 32 in oder an einem Ausbruch 190 einer Gehäusewand 170 des Kühlgerätegehäuses 180 lösbar montiert sind. Hierzu sind die Lüftermodule 3, 31, 32 mit je sechs Verbindungselementen, beispielsweise Schrauben, mit der Gehäusewand 170 lösbar verbindbar ausgeführt. Das ermöglicht ein Austauschen der Lüftermodule 3, 31, 32 und insbesondere ein Nachrüsten der Lüftermodule 3, 31, 32 in Kühlgeräten 150, die mit einer passiven Lüftung ausgestattet sind.
Um ein Austauschen und/oder Nachrüsten zu ermöglichen und dabei möglichst wenig Ausfallzeit zu erreichen, sind die Lüftermodule 3, 31, 32 hier Hot-Plug-fähig ausgeführt. Dadurch ermöglicht die das Kühlgerät 150, dass die Lüftermodule 3, 31, 32 im laufenden Betrieb ausgetauscht oder nachgerüstet werden können. Um die Lüftermodule 3, 31, 32 Hot-Plug-fähig auszuführen, kann vorgesehen sein, dass entsprechende Updates in einer Systemsoftware des Kühlgeräts 150 und/oder des Schaltschranks 2 zuvor installiert werden und/oder Steckverbindungen zwischen Lüftermodul 3, 31, 32 und Kühlgerät 150 und/oder Schaltschrank 2 einen Überspannungsschutz aufweisen.
Die in 4 gezeigten Lüftermodule 3, 31, 32 weisen Flanschplatten 301, 311, 321 auf, die in die Gehäusewand 170 des Kühlgeräts 150 eingehängt sind und dazu eine Einhängehilfe mit komplementären Einhängemitteln an dem Lüftermodul 3 und an der Gehäusewand 170 aufweisen, die schwerkraftgetrieben aneinander geführt sind und in einer Montageposition des Lüftermoduls 3 in Bezug auf die Gehäusewand 170 einen Formschluss eingehen, bei dem Befestigungsmittel der Gehäusewand 170 und des Lüftermoduls 3 für die lösbare und kraftschlüssige Montage des Lüftermoduls 3 an der Gehäusewand 170 miteinander fluchten oder anderweitig zueinander definiert positioniert sind. Die Einhängemittel an den Flanschplatten 301, 311, 321 sind hakenförmig gestaltet und ausgebildet, auf komplementäre Vorsprünge 43 an der Gehäusewand 170 zu passen. Hier sind für jedes Lüftermodul 3, 31, 32 zwei Vorsprünge 43 an der Gehäusewand 170 vorgesehen. Damit ist es für eine einzelne Person möglich, ein Lüftermodul 3, 31, 32 auszutauschen oder nachzurüsten, indem sie die Haken der Flanschplatte 301, 311, 321 auf die Vorsprünge 43 aufsetzt. Damit ist das Lüftermodul 3, 31, 32 gegen ein Herunterfallen gesichert und kann von der Person entsprechend an der Gehäusewand 170 angeschraubt werden. In weiteren Ausführungsbeispielen kann ein werkzeugloses Befestigen der Lüftermodule 3, 31, 32 vorgesehen sein, indem anstelle von Schraubverbindungen Clip-Verbindungen oder Schlitzsicherungen, in denen das Lüftermodul 3, 31, 32 durch axiales Verschieben gesichert werden kann, vorgesehen sind.
Die Flanschplatten 301, 311, 321 weisen hier jeweils zwei Luftdurchlässe 302, 312, 322 für die Montage der Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 auf. Dabei sind die Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 an der der Gehäusewand 170 des Kühlgeräts 150 zugewandten Seite der Flanschplatten 301, 311, 321 an der Flanschplatte 301, 311 321 montiert, wobei jeweils ein fluidischer Übergang von der Umgebung des Kühlgeräts 150 in das Innere des Kühlgeräts 150 durch den jeweiligen Luftdurchlass 302, 312, 322 und den jeweiligen Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 hindurch geschaffen ist. Um Verlustströme zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, sind die Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 mit ihrer Saugseite oder mit ihrer Druckseite an den jeweiligen Luftdurchlass 302, 312, 322 fluidisch angeschlossen und gegenüber der Flanschplatte 301, 311, 321 abgedichtet an der Flanschplatte 301, 311, 321 festgelegt. Weiterhin weisen die Flanschplatten 301, 311, 321 an ihrer der Gehäusewand 170 zugewandten Seite ein umlaufendes und die Luftdurchlässe 302, 312, 322 umschließendes Dichtelement auf.
Ein Verfahren für das Nachrüsten eines passiven Kühlgeräts 150 für die Schaltschrankklimatisierung, hier eines passiven Rücktürkühlgeräts, mit drei Lüftermodulen 3, 31, 32, die jeweils zwei Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 sowie zwei Netzteile 6, 7 für die Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 aufweisen, wobei die Lüfter 4, 41, 42, 5, 51, 52 von jeweils genau einem der beiden Netzteile 6, 7 mit Strom versorgt werden, weist die folgenden Schritte auf:

- Bereitstellen eines passiven Kühlgeräts 150 für die Schaltschrankklimatisierung,
- Einbringen von drei Ausbrüchen 190 in die vertikale Gehäusewand 170 des Kühlgeräts 150 oder Austauschen der vertikalen Gehäusewand 170 durch eine vertikale Gehäusewand mit drei vorkonfektionierten Ausbrüchen 190; und
- lösbares Montieren der Lüftermodule 3, 31, 32 in den Ausbrüchen 190 sowie Verdrahten der Lüftermodule 3, 31, 32, insbesondere der Netzteile 6, 7, mit einer Stromversorgung und/oder mit einem Steuergerät 9 des Kühlgeräts 150.

Die Lüftermodule 3, 31, 32 weisen hier jeweils zwei Lüftern auf, die je Lüftermodul 3, 31, 32 an einer gemeinsamen Flanschplatte 301, 311, 321 montiert und über jeweils einen Luftdurchlass 302, 312, 322 durch die Flanschplatte 301, 311, 321 hindurch an den jeweiligen Luftdurchlass 302, 312, 322 fluidisch angeschlossen sind. Dadurch können die nachgerüsteten Lüftermodule 3, 31, 32 Luft aus der Umgebung des Kühlgeräts durch ein Kühlgerätegehäuse hindurchleiten und ermöglichen so ein aktives Kühlgerät 150.
Bezugszeichenliste:

1: Lüfteranordnung
2: Schaltschrank
3, 31, 32: Lüftermodul
4, 41, 42: Erster Lüfter
5, 51, 52: Zweiter Lüfter
6, 7: Netzteil
8: Türelement
9: Steuergerät
43: Vorsprung
61, 62: Sensor
100: Schaltschrankanordnung
110: Gehäuse
120: Rahmengestell
130: Dachelement
140: Scharnieranordnung
150: Kühlgerät
160: Rohr
170: Gehäusewand
180: Kühlgerätegehäuse
190: Ausbruch
301, 311,321: Flanschplatte
302, 312, 322: Luftdurchlass
x: Schwenkachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 112011104973 B4 [0001]
DE 102016117380 B4 [0001]
DE 102012007707 B4 [0001]
DE 19712474 C1 [0001]
DE 102016123230 B3 [0024]

Claims

Kühlgerät (150) für die Schaltschrankklimatisierung umfassend eine Lüfteranordnung (1) mit zumindest einem Lüftermodul (3), das zumindest zwei Lüfter (4, 5) sowie zwei Netzteile (6, 7) für die Lüfter (4, 5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster der zwei Lüfter (4) von einem ersten der zwei Netzteile (6) und ein zweiter der zwei Lüfter (5) von einem zweiten der zwei Netzteile (7) mit Strom versorgt wird.
Kühlgerät (150) nach Anspruch 1, bei dem die Lüfteranordnung (1) modular aufgebaut ist, wozu das zumindest eine Lüftermodul (3) lösbar in einem Ausbruch einer Gehäusewand (170) des Kühlgeräts (150) angeordnet ist.
Kühlgerät (150) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das zumindest eine Lüftermodul (3) Hot-Plug-fähig ausgeführt ist.
Kühlgerät (150) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, das mindestens einen Sensor (61, 62) aufweist, der dazu eingerichtet ist, zu erfassen, ob eines der zumindest zwei Netzteile (6, 7), das zumindest eine Lüftermodul (3) und/oder der erste oder der zweite Lüfter (4, 5) in einem Fehlbetrieb sind.
Kühlgerät (150) nach Anspruch 4, das weiterhin ein Steuergerät (9) aufweist, mit dem der mindestens eine Sensor (61, 62) in Signalübertragung steht, welches dazu eingerichtet ist, bei einem erfassten Fehlbetrieb, insbesondere bei einem Ausfall eines der Netzteile (6, 7) und/oder Ausfall eines der Lüfter (4, 5), das jeweils andere Netzteil (6, 7) anzusteuern, den von dem anderen Netzteil (6, 7) mit Strom versorgten Lüfter (4, 5) mit einer erhöhten Drehzahl, vorzugsweise mit einer Maximaldrehzahl, zu betreiben, und/oder eine weitere aktive Komponente eines Kühlkreislaufes des Kühlgeräts (150) anzusteuern, eine erhöhte Kühlleistung, vorzugsweise eine maximale Kühlleistung, bereitzustellen.
Kühlgerät (150) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, das ein Kühlgerätegehäuse (180) aufweist, durch das mit dem mindestens einen Lüftermodul (3) Luft aus der Umgebung des Kühlgeräts (150), beispielsweise in einem Schaltschrankgehäuse oder einer IT-Umgebung aufgenommene Luft, hindurchgeleitet und dabei von einem Wärmeübertrager abgekühlt wird, wobei das Lüftermodul (3) in oder an einem Ausbruch einer Gehäusewand (170) des Kühlgeräts (150) lösbar montiert ist.
Kühlgerät (150) nach Anspruch 6, bei dem das Lüftermodul, vorzugsweise eine Flanschplatte (301) des Lüftermoduls (3), in die Gehäusewand (170) des Kühlgeräts (150) eingehängt ist und dazu eine Einhängehilfe mit komplementären Einhängemitteln an dem Lüftermodul (3) und an der Gehäusewand (170) aufweist, die schwerkraftgetrieben aneinander geführt sind und in einer Montageposition des Lüftermoduls (3) in Bezug auf die Gehäusewand (170) einen Formschluss eingehen, bei dem Befestigungsmittel der Gehäusewand (170) und des Lüftermoduls (3) für die lösbare und kraftschlüssige Montage des Lüftermoduls (3) an der Gehäusewand (170) miteinander fluchten oder anderweitig zueinander definiert positioniert sind.
Kühlgerät (150) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Lüfteranordnung (1) in einem Türelement (8) des Schaltschranks (2) angeordnet ist, wobei vorzugsweise das Kühlgerät (150) ein Rücktürkühlgerät mit wenigstens einem Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher ist, der von dem wenigstens einen Lüftermodul (3) mit Luft beaufschlagt ist.
Kühlgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Lüftermodul (3) eine Flanschplatte (301) mit jeweils einem Luftdurchlass (302) für die Montage eines der Lüfter (4, 5) aufweist, wobei die Flanschplatte (301) in einem Ausbruch einer Gehäusewand (170) des Kühlgeräts (150) lösbar montiert ist.
Kühlgerät (150) nach Anspruch 9, wobei die Lüfter (4, 5) an der der Gehäusewand (170) des Kühlgeräts (150) zugewandten Seite der Flanschplatte (301) an der Flanschplatte (301) montiert sind, wobei jeweils ein fluidischer Übergang von der Umgebung des Kühlgeräts (150) in das Innere des Kühlgeräts (150) durch den jeweiligen Luftdurchlass (302) und den jeweiligen Lüfter (4, 5) hindurch geschaffen ist.
Kühlgerät (150) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Lüfter (4, 5) mit ihrer Saugseite oder mit ihrer Druckseite an den jeweiligen Luftdurchlass (302) fluidisch angeschlossen und gegenüber der Flanschplatte (301) abgedichtet an der Flanschplatte (301) festgelegt sind.
Kühlgerät (150) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die Flanschplatte (301) vorzugsweise an ihrer der Gehäusewand (170) zugewandten Seite ein umlaufendes und die Luftdurchlässe (302) umschließendes Dichtelement aufweist.
Kühlgerät nach Anspruch 5, bei dem das Steuergerät (9) dazu eingerichtet ist, die folgenden Schritte auszuführen: - Erfassen eines Betriebszustands (S10) der zwei separaten Netzteile (6, 7), des zumindest einen Lüftermoduls (3) und/oder des ersten und des zweiten Lüfters (4, 5), - Vergleichen des erfassten Betriebszustands (S20) mit einem erwarteten Betriebszustand und - Anpassen einer Lüfterdrehzahl (S30), wenn das Vergleichen (S20) eine Abweichung größer als ein Schwellenwert ergibt.
Verfahren für das Nachrüsten eines passiven Kühlgeräts (150) für die Schaltschrankklimatisierung, vorzugsweise eines passiven Rücktürkühlgeräts, mit mindestens einem Lüftermodul, das zumindest zwei Lüfter (4, 5) sowie zwei Netzteile (6, 7) für die Lüfter (4, 5) aufweist, wobei die beiden Lüfter (4, 5) von jeweils genau einem der beiden Netzteile (6, 7) mit Strom versorgt werden, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: - Bereitstellen eines passiven Kühlgeräts (150) für die Schaltschrankklimatisierung, insbesondere eines Rücktürkühlgeräts, - Einbringen mindestens eines Ausbruchs in eine vertikale Gehäusewand (170) des Kühlgeräts oder Austauschen der vertikalen Gehäusewand (170) durch eine vertikale Gehäusewand mit mindestens einem vorkonfektionierten Ausbruch; und - lösbares Montieren des Lüftermoduls (3) in dem Ausbruch sowie Verdrahten des Lüftermoduls (3), insbesondere der Netzteile (6, 7), mit einer Stromversorgung und/oder mit einem Steuergerät (9) des Kühlgeräts (150).
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das lösbare Montieren das lösbare Montieren von zwei oder drei der Lüftermodule (3) mit jeweils wenigstens zwei Lüftern aufweist, wobei die Lüfter je Lüftermodul (3) an einer gemeinsamen Flanschplatte (301) montiert und über jeweils einen Luftdurchlass (302) durch die Flanschplatte (301) hindurch an den jeweiligen Luftdurchlass (302) fluidisch angeschlossen sind.