DE10210418A1

DE10210418A1 - Schaltschrank mit Kühleinrichtung

Info

Publication number: DE10210418A1
Application number: DE2002110418
Authority: DE
Inventors: Martin Doerrich; Ralf Schneider
Original assignee: Rittal GmbH and Co KG
Current assignee: Rittal GmbH and Co KG
Priority date: 2002-03-09
Filing date: 2002-03-09
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2022-03-10
Also published as: DE10210418B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaltschrank mit Kühleinrichtung, bei dem im Innenraum übereinander angeordnet wärmeerzeugende Einbauten angeordnet sind und die im Innenraum auftretende Warmluft über Ventilatoren abgesaugt und über die mit Wärmetauscher versehene Kühleinrichtung geleitet dem Innenraum wieder zugeführt wird. Ein geschlossenes, wirksames Kühlsystem wird nach der Erfindung dadurch geschaffen, dass der als Luft-Wasser-Wärmetauscher ausgebildete Wärmetauscher mit den Ventilatoren als Rückwand-Wärmetauscher oder Rückwand-Wärmetauscher-Schrank ausgebildet und mit der offenen Rückseite des Schaltschrankes verbunden ist, die Warmluft Teilströme aus dem Innenraum ansaugt und als gekühlte Luft über einen unter dem Innenraum angeordneten Lüftungskanal der Frontseite des Schaltschrankes zuführt und dass die den Lüftungskanal verlassende Kaltluft in eine im Frontbereich gebildete Luft-Staukammer, geleitet über eine durchlöcherte Metallwand, gleichmäßig wieder in den Innenraum des Schaltschrankes zurückgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltschrank mit Kühleinrichtung, bei dem im Innenraum übereinander angeordnet wärmeerzeugende Einbauten angeordnet sind und die im Innenraum auftretende Warmluft über Ventilatoren abgesaugt und über die mit Wärmetauscher versehene Kühleinrichtung geleitet dem Innenraum wieder zugeführt wird.

Bei Schaltschränken dieser Art werden verschiedentlich Dachaufbau-Kühlgeräte eingesetzt, die oft im Wärmepumpenprinzip arbeiten und über mindestens eine Luftansaugöffnung und eine oder mehrere Luftaustrittsöffnungen mit dem Innenraum des Schaltschrankes gekoppelt sind, dessen Dachwand mit fluchtenden Öffnungen versehen ist.

Es ist auch bekannt, als Kühleinrichtung einen Wärmetauscher einzusetzen, der in die Schaltschranktür oder eine Seitenwand des Schaltschrankes integriert ist.

Dabei bringt der Wärmetauscher eine Trennung in einen Innenkreis, der mit der Warmluft im Innenraum gekoppelt ist und einen mit der Umgebungsluft gekoppelten Ausgang der Luftführung.

Diese Kühleinrichtungen sind für normal bestückte Schaltschränke ausreichend, wenn die Einbauten nur Wärme in beschränktem Maße erzeugen. Es werden heute aber immer mehr Einbauten zur Verfügung gestellt, die eine beträchtliche elektrische Leistung und damit eine hohe Wärmeerzeugung besitzen. Hier reicht eine in bekannter Weise ausgeführte Kühleinrichtung nicht aus.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Schaltschrank mit Kühleinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der den Einbau leistungsstarker, stark wärmeerzeugender Einbauten zulässt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der als Luft-Wasser-Wärmetauscher ausgebildete Wärmetauscher mit den Ventilatoren als Rückwand-Wärmetauscher oder Rückwand-Wärmetauscher-Schrank ausgebildet und mit der offenen Rückseite des Schaltschrankes verbunden die Warmluft Teilströme aus dem Innenraum ansaugt und als gekühlte Luft über einen unter dem Innenraum angeordneten Lüftungskanal der Frontseite des Schaltschrankes zuführt und dass die den Lüftungskanal verlassende Kaltluft in eine im Frontbereich gebildet Luft-Staukammer geleitet über eine durchlöcherte Metallwand gleichmäßig wieder in den Innenraum des Schaltschrankes zurückführt.

Zum ersten bringt der Luft-Wasser-Wärmetauscher eine stärkere Abkühlung und zum zweiten die Ventilatoren in Verbindung mit den Ventilatoren und dem Lüftungskanal einen vorzüglichen Luftkreislauf, der insbesondere die im Innenraum übereinander angeordneten Einbauten horizontal durchströmt. Dabei stellen die offene Rückseite und die durchlöcherte Metallwand auf der Frontseite des Schaltschrankes eine Querlüftung des gesamten Innenraum-Querschnittes sicher, so dass die Kühlung sich an allen Einbauten gleichmäßig auswirkt. Dies wird auch durch die im Frontbereich des Schaltschrankes angeordnete Luft- Staukammer erreicht, aus der die zugeführte Kaltluft über den gesamten Höhenbereich der durchlöcherten Metallwand gleichmäßig dem Innenraum des Schaltschrankes zugeführt wird.

Der Warmluftabgang aus dem Innenraum des Schaltschrankes wird dadurch über den gesamten Bereich der Rückseite des Schaltschrankes homogenisiert, dass sich der Luft-Wasser-Wärmetauscher praktisch über die gesamte Höhe und einen wesentlichen Teil der Tiefe des Schaltschrankes erstreckt und dass über die Höhe des Luft-Wasser-Wärmetauschers mehrere Ventilatoren gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

Dabei kann die Zuführung der gekühlten Luft zum Lüftungskanal dadurch verbessert werden, dass zumindest ein Ventilator unterhalb des Luft-Wasser- Wärmetauschers angeordnet ist, der den Luft-Wasser-Wärmetauscher verlassende, gekühlte Luft direkt dem zur Frontseite des Schaltschrankes führenden Lüftungskanal zuführt.

Mit dieser Luftführung und Luftkühlung können die Einbauten durchaus als Server-Einheiten mit großer elektrischer Leistung ausgebildet sein.

Dieselbe Wirkung einer Kühleinrichtung kann nach einer weiteren Ausgestaltung dadurch erreicht werden, dass anstelle der Rückseite und Frontseite des Schaltschrankes die einander gegenüberliegenden Seiten des Schaltschrankes entsprechend ausgebildet sind und den An- und Einbau der Funktionseinheiten sowie die Luftführung übernehmen. Im Innenraum des Schaltschrankes strömt die Luft dann horizontal zwischen der Frontseite und Rückseite oder zwischen den beiden vertikalen Seitenwänden des Schaltschrankes.

Für die gleichmäßige Luftzuführung der Kaltluft in den Innenraum des Schaltschrankes ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Luft-Staukammer als doppelwandige Schranktür oder Seitenwand ausgebildet ist.

Die Erfindung wird anhand eines Prinzipschaltbildes eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Der in der Zeichnung skizzierte Schaltschrank 10 hat in seinem Innenraum 11 viele übereinander angeordnete Einbauten 12, die große elektrische Leistung besitzen und daher viel Wärme erzeugen.
Die Rückseite 16 des Schaltschrankes 10 ist vorzugsweise ganz offen und wird durch einen Rückwand-Wärmetauscher 20 oder einen Rückwand-Wärmetauscher-Schrank verschlossen. In dem Rückwand-Wärmetauscher 20 ist ein Luft- Wasser-Wärmetauscher 21 eingebaut, der von Wasser als Kühlflüssigkeit durchflossen wird. Ventilatoren 22 saugen die Warmluft als Teilströme 30 horizontal über die offene Rückseite 16 und den Luft-Wasser-Wärmetauscher 21 in den Rückwand-Wärmetauscher 20, wie die Teilströme 31 zeigen. Dabei wird die Luft abgekühlt und tritt als Kaltluft 32 nach dem Passieren des Luft-Wasser- Wärmetauschers 21 auf. Der Luft-Wasser-Wärmetauscher 21 erstreckt sich vorzugsweise über die Höhe der Einbauten 12 und über einen wesentlichen Teil der Tiefe des Schaltschrankes 10. Über die Höhe des Luft-Wasser-Wärmetauschers 21 sind mehrere Ventilatoren 22 gleichmäßig verteilt, so dass die Teilströme 31 ungefähr gleich sind.
Unterhalb der Einbauten 12 im Innenraum 11 des Schaltschrankes 10 ist ein geschlossener Lüftungskanal 13 von der Rückseite 16 zur Frontseite des Schaltschrankes 10 geführt, dem die von den Ventilatoren 22 angesaugte Kaltluft 32 als Luftstrom 33 zugeführt wird. Dabei kann unterhalb des Luft-Waser-Wärmetauschers 21 ein angeordneter Ventilator 22 die angesaugte Kaltluft 32 direkt dem Lüftungskanal 13 zuführen, um einen eindeutigen Zirkulationskreis sicherzustellen.
Im Frontbereich des Schaltschrankes 10 trennt eine durchlöcherte Metallwand 14 eine Luft-Staukammer 15 ab, in die die Kaltluft als Luftstrom 34 zurückgeführt wird. Die Luft-Staukammer 15 bringt eine Dämpfung für den zugeführten Luftstrom 34, so dass dieser gebremst über die gesamte Höhe und Abmessung der Frontseite gleichmäßig in den Innenraum 11 des Schaltschrankes 10 gelangen kann und diesen mit horizontalen Teilströmen 30 durchströmt. Dabei sorgen die Ventilatoren 22 des Rückwand-Wärmetauschers 21 wieder für eine Beschleunigung der Teilströme 30 und 31.
Als Luft-Staukammer 15 wird nach einer Ausgestaltung eine doppelwandige Front-Schranktüre oder eine doppelwandige Seitenwand verwendet, wobei die Innenwand stets als durchlöcherte Metallwand 14 ausgebildet ist.
Die Kühleinrichtung bildet in dieser Ausgestaltung mit dem Innenraum 11 des Schaltschrankes 10 ein geschlossenes System.
Dieselbe Wirkung kann bei einem derartigen Schaltschrank auch dadurch erreicht werden, dass die Strömungsrichtung für die Teilströme 30 und 31 um 90° verändert wird. Anstelle der Frontseite und der Rückseite werden die beiden einander gegenüberliegenden vertikalen Seitenwände des Schaltschrankes 10 mit dem Anbau der Funktionseinheiten, wie Luft-Wasser-Wärmetauscher 21, Ventilatoren 22, Luft-Staukammer 15 und durchlöcherte Metallwand 14 versehen.

Claims

1. Schaltschrank mit Kühleinrichtung, bei dem im Innenraum übereinander angeordnet wärmeerzeugende Einbauten angeordnet sind und die im Innenraum auftretende Warmluft über Ventilatoren abgesaugt und über die mit Wärmetauscher versehene Kühleinrichtung geleitet dem Innenraum wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass der als Luft-Wasser-Wärmetauscher (21) ausgebildete Wärmetauscher mit den Ventilatoren (22) als Rückwand-Wärmetauscher (20) oder Rückwand-Wärmetauscher-Schrank ausgebildet und mit der offenen Rückseite (16) des Schaltschrankes (10) verbunden die Warmluft Teilströme (31) aus dem Innenraum (11) ansaugt und als gekühlte Luft (33) über einen unter dem Innenraum (11) angeordneten Lüftungskanal (13) der Frontseite des Schaltschrankes (10) zuführt und
dass die den Lüftungskanal (13) verlassende Kaltluft (34) in eine im Frontbereich gebildet Luft-Staukammer (15) geleitet über eine durchlöcherte Metallwand (14) gleichmäßig wieder in den Innenraum (11) des Schaltschrankes (10) zurückführt.

2. Schaltschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Luft-Wasser-Wärmetauscher (21) praktisch über die gesamte Höhe und einen wesentlichen Teil der Tiefe des Schaltschrankes (10) erstreckt und
dass über die Höhe des Luft-Wasser-Wärmetauschers (21) mehrere Ventilatoren (22) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

3. Schaltschrank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ventilator (22) unterhalb des Luft-Wasser-Wärmetauschers (21) angeordnet ist, der den Luft-Wasser-Wärmetauscher (21) verlassende, gekühlte Luft (32) direkt dem zur Frontseite des Schaltschrankes (10) führenden Lüftungskanal (13) zuführt.

4. Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten (12) als Server-Einheiten ausgebildet sind.

5. Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der Rückseite und Frontseite des Schaltschrankes (10) die einander gegenüberliegenden Seiten des Schaltschrankes (10) entsprechend ausgebildet sind und den An- und Einbau der Funktionseinheiten sowie die Luftführung übernehmen.

6. Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Staukammer (15) als doppelwandige Schranktür oder Seitenwand ausgebildet ist.