DE202009007257U1

DE202009007257U1 - Bodenlüftungsvorrichtung für elektrische Betriebsräume und Klimatisierungsvorrichtung für elektrische Betriebsräume

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Publication number: DE202009007257U1
Application number: DE200920007257
Authority: DE
Original assignee: Data center optimization - DCO GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Herr Peter Rauer 27616 Hollen); DATA CT OPTIMIZATION DCO GbR V
Current assignee: Data center optimization - DCO GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Herr Peter Rauer 27616 Hollen); DATA CT OPTIMIZATION DCO GbR V
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2009-10-08
Anticipated expiration: 2019-05-21

Abstract

Bodenlüftungsvorrichtung (1) für elektrische Betriebsräume (22) umfassend
einen Rahmen (2) mit wenigstens einer darauf ablegbaren, luftdurchlässigen Bodenplatte;
eine unterhalb der Bodenplatte angeordnete Jalousieklappe (3) mit wenigstens einer verschwenkbaren Lamelle (6),
einen Stellantrieb (7) zum Verschwenken der wenigstens einen Lamelle (6); und
einer Steuereinrichtung (23) zum Steuern des Stellantriebes (7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bodenlüftungsvorrichtung für elektrische Betriebsräume und eine Klimatisierungsvorrichtung für elektrische Betriebsräume umfassend eine solche Bodenlüftungsvorrichtung.
Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise im Bereich der Rechenzentrumklimatisierung anzusiedeln. Aufgrund der immer leistungsfähigeren IT-Technologie steigt die mögliche Packungsdichte der Serverracks. Dies führt zu einer hohen thermischen Belastung innerhalb eines Serverracks und kann zu Ausfällen einzelner Server führen. Um solchen Ausfällen entgegen zu wirken, müssen die Serverracks in ausreichendem Maße mit gekühlter Luft beaufschlagt werden, um eine vorbestimmte Umgebungstemperatur um die Serverracks von beispielsweise 21° bis 23°C mit einem relativen Feuchtigkeitsanteil von 40 bis 65% zu gewährleisten.
Um diesem Problem zu begegnen, wurden bisher Klimatisierungsvorrichtungen errichtet, die ein Klimatisierungssystem wie eine Präzisionsklimaanlage sowie einen den EDV-Raum ausmachenden Doppelboden umfassen, auf welchem die Serverracks aufgestellt werden. Der Doppelboden wird über ein Tragsystem getragen, um unterhalb des Doppelbodens eine Luftzufuhrmöglichkeit auszubilden, in welchem das Klimatisierungssystem die gekühlte Luft leitet. Der Doppelboden umfasst vor den Plätzen der Serverracks eine Doppelbodenplatte mit Durchtrittsöffnungen, durch welche die kühle Luft zu den Serverracks geleitet wird. Die durch die Durchtrittsöffnungen zu den Serverracks geförderte Kaltluft wird von den Lüftern der Server angesaugt und zur Kühlung der Prozessoren über diese geleitet, wodurch sich die Kaltluft erwärmt und als Warmluft von dem Server abgegeben wird. Die Warmluft wird zurück zur Klimatisierungsanlage geleitet, in welcher die erwärmte Luft neu konditioniert und wieder dem Doppelboden zugeführt wird. Mit Hilfe solch einer kommerziellen Doppelbodenplatte und Klimatisierungsvorrichtung können thermische Belastungen von max. 3 kW berücksichtigt werden. Des Weiteren muss die Doppelbodenplatte sehr detailliert in die thermische Planung zur Auslegung des EDV-Raumes einfließen, um einem in dem Luftzufuhrraum möglichen Unterversorgung zuverlässig zu vermeiden. Dabei muss die Doppelbodenplatte mit den Durchtrittsöffnungen aufgrund diverser Annahmen verlegt werden. Die Kaltluft wird bei der Doppelbodenplatte nicht gezielt zum Server geführt, wodurch diese Kaltluftmenge an dem eigentlichen Ort des Bedarfes fehlen kann. Die Klimatisierung des EDV-Raumes wird nachteilig beeinflusst und kann einen unnötigen Energiebedarf (Kosten, CO₂-Ausschuss) zur Folge haben.
Der Planungsaufwand für solch eine Doppelbodenplatte nimmt folglich einen erheblichen Faktor ein und führt zu erhöhten Fertigungskosten des EDV-Raumes. Des Weiteren weisen die vorbeschriebenen Doppelbodenplatten mit den Durchtrittsöffnungen üblicherweise einen solchen Durchtrittsöffnungsquerschnitt auf, das lediglich 500 m³/h–1500 m³/h kühlende Luft durchgeleitet werden kann. In High Density-Umgebungen kann es beispielsweise wegen mangelnder Kaltluftmenge zu einem Wärmestau kommen und zu einem Systemausfall der Server führen. Der Kaltluftmangel muss danach identifiziert, genau definiert und manuell nachgeregelt werden.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Bodenlüftungsvorrichtung für elektrische Betriebsräume und eine Klimatisierungsvorrichtung für elektrische Betriebsräume, die eine solche Bodenlüftungsplatte umfasst, vorgeschlagen werden, um die oben aufgezeigten Probleme zu lösen. Unter einem elektrischen Betriebsraum wird erfindungsgemäß ein Raum verstanden, in dem elektrische Anlagen wie beispielsweise Computerserver oder sonstige elektronische Geräte aufgestellt werden. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige Bodenlüftungsvorrichtung bereitzustellen, die eine bedarfsgerechte und optimierte Luftvolumenstromzufuhr zu den Serverracks gewährleistet, und eine Klimatisierung dafür anzugeben.
Die vorgenannte Aufgabe wird mit einer Bodenlüftungsvorrichtung mit den Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Bodenlüftungsvorrichtung zeichnet sich gegenüber einer vorbekannten Doppelbodenplatte durch einen Rahmen mit wenigstens einer darauf ablegbaren, luftdurchlässigen Bodenplatte und einer unterhalb der Bodenplatte angeordnete Jalousieklappe mit wenigstens einer verschwenkbaren Lamelle, einen Stellantrieb zum Verschwenken der wenigstens einen Lamelle und einer Steuereinrichtung zum Steuern des Stellantriebes aus. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter einem Rahmen jegliche die luftdurchlässige Bodenplatte tragende Einrichtung zu verstehen. Mit anderen Worten kann der Rahmen beispielsweise aus einem flachen oder dünnen Segment mit oder ohne im wesentlichen senkrecht davon abragenden Seitenteilen sowie einer Platte ausgebildet sein, deren eine Oberflächenseite annähernd eben mit einer Oberflächenseite der luftdurchlässigen Bodenplatte abschließt und gemeinsam mit der Bodenplatte eine begehbare Fläche ausformt.
Mit der erfindungsgemäßen Bodenlüftungsvorrichtung kann auf einfache Weise durch bedarfgerechtes Verschwenken der wenigstens einen Lamelle ein durch die Bodenplatte geleiteter Luftvolumenstromanteil erhöht oder reduziert werden. Abhängig von dem durch die Doppelbodenschlitzplatte geleiteten kühlen Luftvolumenstromanteil wird eine unterschiedliche Kühlleistung erreicht, die auf ein zu kühlendes Gestell wie beispielsweise einem Serverrack abstimmbar ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind mit den Unteransprüchen angegeben.
Dabei ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die luftdurchlässige Bodenplatte durch wenigstens ein Gittersegment mit einer Mehrzahl von nebeneinander in vorbestimmter Ausrichtung vorgesehenen Luftleitblechen gebildet. Unter einem Luftleitblech wird erfindungsgemäß ein den Luftstrom vorbestimmt führendes Element verstanden, wobei der Luftstrom nicht zwangsweise abgelenkt werden muss, sondern in seiner ursprünglichen Richtung über die Bodenplatte durch die zwischen den Luftleitblechen ausgeformten Zwischenräume abgestrahlt werden kann. Vorzugsweise bilden die oberen, der Jalousieklappen abgewandten Stirnseiten der Luftleitbleche eine begehbare Fläche aus.
Als Gittersegment soll dabei insbesondere ein Segment verstanden werden, welches sich auch als Bodenelement eignet und dessen Gitter sowohl die Luftleitbleche als auch die Trittfläche bilden. Die Trittfläche wird dabei durch die stirnseitigen Enden der Gitter gebildet. Ein Gittersegment hat üblicherweise ein Raster aus quer- und längs verlaufenden Gitterelementen. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die längs verlaufenden Gitterelemente die Luftleitfunktion übernehmen, wohingegen die sich quer dazu erstreckenden Gittersegmente das Gitter lediglich versteifen und die Luftleitbleche in gegenseitigem Abstand halten.
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen der luftdurchlässigen Bodenplatte sind mit den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung haben die durch das Gittersegment gebildeten Luftleitbleche einen identischen oder wahlweise einen sich ändernden Anstellwinkel, der vorzugsweise in Querrichtung des Gittersegmentes zunimmt. Der Anstellwinkel wird erfindungsgemäß zwischen der Gittersegmentebene und der Luftleitblechebene ausgeformt. Mit Hilfe des vorbestimmten Anstellwinkels kann der Luftstrom zielgerichtet werden. So kann beispielsweise ein in dem elektrischen Betriebsraum vorgesehe nes, in Wirkungsnähe der erfindungsgemäßen Bodenlüftungsvorrichtung angeordnetes Gestell zur Aufnahme von elektronischen Geräten in seiner gesamten Höhe und Breite flächig mit Kaltluft beaufschlagt werden, um so die elektronischen Geräte ausreichend kühlen zu können. Dies kann erfindungsgemäß insbesondere dadurch erreicht werden, dass wenigstens zwei Gittersegmente als Bodenplatte verwendet werden, wobei das dem Gestell nahe Gittersegment Luftleitbleche mit geringerem Anstellwinkel als das dem Gestell entfernte Gittersegment hat. Jedes Gittersegment kann dadurch das Gestell flächenartig mit Kaltluft beaufschlagen, wobei die Fläche vergrößert werden kann, indem sich der Anstellwinkel der Luftleitbleche eines Gittersegmentes derart ändert, dass dieser in Querrichtung des Gittersegmentes, mit anderen Worten in eine sich von dem Gestell entfernende Richtung zunimmt.
Sofern beispielsweise drei Gittersegmente zur Ausbildung der Bodenplatte verwendet werden, können im Wirkungsbereich der erfindungsgemäßen Bodenlüftungsvorrichtung wenigstens zwei Gestelle mit elektronischen Geräten vorzugsweise gegenüberliegend angeordnet werden, wobei der Anstellwinkel der Luftleitbleche des der Gestelle nahen Gittersegmente in Richtung des entsprechend gegenüberliegenden Gestells zunimmt. Das mittig vorgesehene Gittersegment kann gleichfalls Luftleitbleche mit sich derart ändernden Anstellwinkeln haben, wobei das mittlere Luftleitblech einen Anstellwinkel von vorzugsweise 90° hat. Alternativ kann das zentrale Gittersegment Luftleitbleche mit einem identischen Anstellwinkel von beispielsweise 90° haben.
Als besonders vorteilhaft für eine ausreichende Kühlung der von dem Gestell aufgenommenen elektronischen Geräte wird für den Anstellwinkel der Luftleitbleche ein Bereich von 30° bis 90° angesehen, wobei die Erfindung nicht auf den vorgenannten Bereich eingeschränkt ist.
Einzelne Gittersegmente können vorzugsweise innerhalb des oben genannten Intervalls einen konstanten Anstellwinkel ausbilden. Dabei sind alle Luftleitbleche des Gittersegments in gleicher Weise ausgerichtet. Bei einem Anstellwinkel von 90° erstrecken sich Luftleitbleche rechtwinklig zu der von dem Gitter des Gittersegments abgedeckten Fläche. Bei einem Anstellwinkel von 30° schließen die Luftleitbleche zwischen sich und dieser Ebene einen Winkel von 30° ein. Bei der Weiterbildung nach den Ansprüchen 4 und 5 variiert der Anstellwinkel einzelner Luftleitbleche eines einzigen Gittersegmentes. Dabei wird insbesondere bei der Ausgestaltung nach Unteranspruch 5 davon ausgegangen, dass das Luftleitblech mit dem geringsten Anstellwinkel nahe des zu kühlenden Gestells mit elektronischen Geräten vorgesehen ist. Mit zunehmendem Abstand nimmt der Anstellwinkel innerhalb des einen Gittersegmentes zu. Es können allerdings mehrere Luftleitbleche mit identischem Anstellwinkel vorgesehen sein.
Der vorzugsweise vorzusehende Satz von Gittersegmenten enthält Gittersegmente mit sehr unterschiedlich ausgerichteten Luftleitblechen. Durch Austausch eines Gittersegmentes kann die Abstrahlcharakteristik der Bodenlüftungsvorrichtung geändert werden. So können beispielsweise ausschließlich oder überwiegend Gittersegmente auf den Rahmen aufgelegt werden, die einen geringen Anstellwinkel haben, so dass die insgesamt durch die Bodenlüftungsvorrichtung hindurch gelassene Luft vornehmlich den unteren Teil eines Gestells anstrahlen. Sollte das Gestell überwiegend oder ausschließlich in seinem oberen Bereich mit elektronischen Komponenten bestückt sein, würde eine andere Abströmcharakteristik der Bodenlüftungsvorrichtung dadurch eingestellt werden, dass die zuvorgenannten Gittersegmente gegen andere ausgetauscht werden, deren Luftleitbleche mit verhältnismäßig großem Anstellwinkel verwirklicht sind.
Durch die vorgenannte beispielhafte Anordnung der erfindungsgemäßen Bodenlüftungsvorrichtung und elektronische Geräte aufnehmende Gestelle kann die Größe des elektrischen Betriebsraumes effizient verringert werden, wodurch Baukosten einsparbar sind oder die Packungsdichte und dem zufolge die Leistung in einem Servergestell erhöht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung deckt der Rahmen jedenfalls die Grundfläche der Jalousieklappe sowie des Stellantriebs und der der Jalousieklappe zugeordneten Steuereinrichtung ab. Die der Jalousieklappe zugeordnete Steuereinrichtung ist danach insbesondere derjenige Teil der Steuereinrichtung, der unmittelbar von der Jalousieklappe bzw. des Gehäuses der Jalousieklappe getragen wird. Mit dieser bevorzugten Ausgestaltung wird die Grundfläche des Rahmens auf die Abmessung der darunter liegenden Teile der Belüftungsvorrichtung angepasst, so dass die Vorrichtung insgesamt durch Einbau in den Doppelboden eines elektrischen Betriebsraums eingelassen werden kann. Die durch die Jalousieklappe gebildete Luftdurchlassöffnung kann geringer als die durch den Rahmen freigegebene Luftdurchlassöffnung sein. Die Weiterbildung nach Anspruch 9 gibt lediglich an, dass sich die übrigen Teile der Bodenlüftungsvorrichtung – soweit es sich um in den Doppelboden einzubauende Teile handelt – innerhalb der Projektionsfläche des Rahmens bei einer Draufsicht auf denselben befinden.
Besonders bevorzugt ist wenigstens ein Sollwertgeber der Steuereinrichtung an einem Gehäuse der Jalousieklappe vorgesehen und bei abgenommener Bodenplatte von oben zugänglich. Damit sind die Jalousieklappe und die die Lamellen der Jalousieklappe bewegenden und steuernden Einrichtungen auf einfache Weise über die abnehmbare Bodenplatte für Wartungs-, Störungs- oder sonstige Arbeiten jederzeit zugänglich.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die erfindungsgemäße Bodenlüftungsvorrichtung eine Regeleinrichtung auf, die mit der Steuereinrichtung derart zusammenwirkt, dass der Stellantrieb die Stellung der verschwenkbaren Lamellen in Abhängigkeit von einem an die Steuer- und Regeleinrichtung übermittelten Temperaturwert stellt. Die erfindungsgemäße Bodenlüftungsvorrichtung kann dadurch automatisch eine notwendige Kühlleistung durch Zufuhr einer optimierten Kaltluftmenge gewährleisten. Ferner kann durch die bedarfsgerechte, automatische Steuerung und Regelung der zugeführten Kaltluftmenge Energie eingespart werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen die Lamellen der Jalousieklappe endseitig an den Lamellen angeordnete Antriebsräder auf, wobei sämtliche Antriebsräder miteinander zwangsgekoppelt sind. Bei Rotation des einen Antriebsrades wird besonders bevorzugt ein damit in Eingriff stehendes anderes Antriebsrad gegenläufig gedreht. Dadurch können sich benachbarte Lamellen gegenläufig zueinander verschwenken. Des Weiteren kann über den Antrieb nur eines Antriebrades eine Drehung aller Antriebsräder und damit sämtlicher Lamellen erreicht werden. Vorzugsweise weist jedes Luftleitblech an seinen jeweiligen Enden ein Antriebsrad auf. Das Antriebsrad kann im Sinne der vorliegenden Erfindung durch jedes Rad abgebildet werden, dass umläufig eine als Antrieb geeignete Einrichtung aufweist. Beispielsweise kann das Antriebsrad ein Zahnrad oder ein Reibrad mit einer umläufigen Reibfläche sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung haben die Lamellen querschnittlich ein von der Drehachse bis zu dem außenseitigen Ende reichendes tragflächenartiges Profil. Insbesondere sind die Lamellen symmetrisch zu ihrer Drehachse ausgebildet. Durch das Tragflächenprofil der Lamellen kann die Kaltluft in optimaler Weise zugeführt werden. Des Weiteren wirkt in einer Verschlussstellung der Lamellen beidseitig der Drehachse eine auf die Lamellen gleiche Druckkraft, womit eine durch die Druckkraft verursachte ungewollte Verschwenkung der Lamellen um ihre Drehachse weitestgehend ausgeschlossen werden kann. Der die Lamellen verschwenkende elektrische Stellantrieb kann daher kleiner ausgestaltet werden, da der Stellantrieb keine Gegendruckkraft zum sicheren Verschluss der Jalousieklappe bewirken muss.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der elektrische Stellantrieb außenseitig an der Jalousieklappe angeordnet und über eine Antriebsachse unmittelbar mit der Drehachse einer Lamelle verbunden. Für eine weiter vereinfachte Ausgestaltung der Drehachse und der Antriebsachse können diese integral miteinander ausgebildet sein, wodurch der Stellantrieb in einer Achsverlängerung an der Jalousieaussenseite anordbar ist. Die Anzahl des elektrischen Stellantriebes ist nicht begrenzt. So kann ein einzelner elektrischer Stellantrieb zum Verschwenken sämtlicher Lamellen vorgesehen sein. Auch ist pro Lamelle ein elektrischer Stellantrieb denkbar, aber aus Kostengründen als nachteilig anzusehen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Jalousieklappe und die Bodenplatte für den Durchsatz von einem Volumenstrom von bis zu 3000 m³/h ausgelegt. Dadurch kann eine ausreichende Kühlung der Server in dem elektrischen Betriebsraum erreicht werden.
Die vorgenannte Aufgabe wird ferner mit einer Klimatisierungsvorrichtung für elektrische Betriebsräume mit den Merkmalen nach Anspruch 17 gelöst. Die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung umfasst eine wie vorbeschriebene erfindungsgemäße Bodenlüftungsvorrichtung und zeichnet sich gegenüber bekannten Klimatisierungsvorrichtungen weiterhin dadurch aus, dass die Klimatisierungsvorrichtung einen Temperatursensor und eine Steuer- und Regelungseinrichtung umfasst, welche derart zusammenwirken, dass der Temperatursensor einen gemessenen Temperaturwert an die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung übermittelt und in Abhängigkeit des übermittelten Temperaturwertes ein Stellsignal an den Stellantrieb zum Verschwenken der Lamellen abgibt. Dadurch kann ein durch die Bodenlüftungsvorrichtung durchgeleiteter Kaltluftvolumenstromanteil auf die in dem elektrischen Betriebsraum gemessene Temperatur automatisch abgestimmt werden. Mit anderen Worten wird bei einem Temperaturwert, der über einer vorbestimmten Temperaturwertobergrenze liegt, die als geeignet oder ausreichend für eine Kühlung angesehen wird, der Öffnungsquerschnitt der Jalousieklappe über eine durch den Stellantrieb veranlasste Verschwenkung der Lamellen entsprechend vergrößert, so dass beispielsweise ein mit Kaltluft zu beaufschlagende elektrische Anlage mit einem erhöhten Volumenstromanteil an Kaltluft versehen werden kann. Sofern eine Temperaturwertuntergrenze des als geeignet für die Kühlung vorgesehenen Temperaturbereiches unterschritten wird, werden die Lamellen über den Stellan trieb vorzugsweise derart verschwenkt, dass sich der Öffnungsquerschnitt der Jalousieklappe verringert.
Mit der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung kann in einem als Kühltemperatur geeignet angesehenen Temperaturwertbereich, der zur Kühlung von elektronischen Geräten als geeignet angesehen wird, über den Temperatursensor und die Steuer- und Regelungseinrichtung der Stellantrieb entsprechend angesteuert werden, um über eine genaue Verschwenkung der Lamellen der Jalousieklappe einen ausreichenden Kaltluftvolumenstromanteil automatisch durch die erfindungsgemäße Bodenlüftungsvorrichtung zu leiten. Dadurch kann beispielsweise die Betriebssicherheit von in einem elektrischen Betriebsraum aufgestellten Server durch Vermeidung von sogenannten Hot-Spots erhöht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Klimatisierungsvorrichtung des Weiteren ein auf dem Doppelboden angeordnetes Gestell zur Aufnahme von elektronischen Geräten wie beispielsweise Server, wobei das Gestell von der über die erfindungsgemäße Bodenlüftungsvorrichtung zugeleitete Kaltluft beaufschlagt wird. Damit können die Server in elektrischen Betriebsraum direkt mit Kaltluft versorgt und gekühlt werden. Besonders bevorzugt ist der Temperatursensor an einem der Bodenlüftungsvorrichtung entfernten Ende des Gestells vorgesehen, um die Temperatur der Server bzw. des Gestells messen zu können.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:
1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines elektrischen Betriebsraumes mit einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung;
2 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bodenlüftungsvorrichtung ohne Bodenplatte;
3 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Jalousieklappe der erfindungsgemäßen Bodenlüftungsvorrichtung;
4 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bodenlüftungsvorrichtung im eingebauten Zustand;
5 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bodenlüftungsvorrichtung mit einer durch drei Gittersegmente gebildeten Bodenplatte;
6 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Rahmens der erfindungsgemäßen Bodenlüftungsvorrichtung; und
7A–7B Drauf- und Schnittansichten eines Ausführungsbeispiels eines Gittersegmentes der erfindungsgemäßen Bodenlüftungsvorrichtung.
Die 1 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines elektrischen Betriebsraumes 22 mit einer Klimatisierungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Die Klimatisierungsvorrichtung umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Bodenlüftungsvorrichtung 1 und mehrere an diese angrenzenden Doppelbodenplatten 17. Die Bodenlüftungsvorrichtung 1 und die Doppelbodenplatten 17 bilden einen ebenen und als begehbar vorgesehenen Doppelboden 16 in dem elektrischen Betriebsraum 22 aus. Der Doppelboden 16 wird von einem Tragsystem 18 getragen, wobei Tragsäulen 20 an einer Eckverbindungsstelle 21 benachbarter Doppelbodenplatten 17/Bodenlüftungsvorrichtung 1 angeordnet sind. Dadurch lässt sich eine Anzahl der zum Tragen des Doppelbodens 16 notwendigen Tragsäulen 20 auf ein notwendiges Maß reduzieren.
Durch die erhöhte Position des Doppelbodens 16 wird unterhalb desselbigen ein Luftzufuhrraum 19 ausgebildet, der mit einem nicht dargestellten Klimatisierungssystem derart kommuniziert, dass der Luftzufuhrraum 19 von dem Klimatisierungssystem ständig mit kalter Luft von beispielsweise 14° bis 18°C befüllt wird. Dadurch wird in dem Luftzufuhrraum 19 ein Überdruck erzeugt, wodurch die in dem Luftzufuhrraum 19 vorhandene Kaltluft 26 über die Bodenlüftungsvorrichtung 1 in den oberhalb des Doppelbodens 16 vorgesehenen Raum geleitet wird. Hierbei können handelsübliche Klimatisierungssysteme wie Präzisionsklimaanlagen verwendet werden.
Die Bodenlüftungsvorrichtung 1 weist auf der dem Rauminneren zugewandten Seite eine luftdurchlässige Bodenplatte 12 auf, die eine Oberseite der Bodenbelüftungsvorrichtung 1 ausbildet, wobei die Bodenplattenoberflächenseite mit der Oberflächenseite der angrenzenden Doppelbodenplatten 17 die den Raumboden ausmachende, begehbare Raumbodenfläche definiert. Unterhalb der Bodenlüftungsvorrichtung 1 ist eine Jalousieklappe 3 zur Steuerung und Regelung der in den elektrischen Betriebsraum 22 zugeführten Kaltluftmenge angeordnet, die vorzugsweise von der Bodenlüftungsvorrichtung 1 über Befestigungsmittel 28 gehalten wird. Als Befestigungsmittel ist eine Schraubverbindung 28 vorgesehen. Die vorliegende Erfindung ist auf diese Art der Befestigung der Jalousieklappe 3 an der Bodenlüftungsvorrichtung 1 nicht eingeschränkt. Die Jalousieklappe 3 kann alternativ stoffschlüssig über beispielsweise eine Schweißverbindung mit der Bodenlüftungsvorrichtung 1 verbunden sein. Als Befestigungsmittel 28 im Sinne der vorliegenden Erfindung werden jegliche Mittel verstanden, die geeignet sind, die Jalousieklappe 3 mit der Bodenlüftungsvorrichtung 1 derart zu verbinden, dass diese von der Bodenlüftungsvorrichtung 1 gehalten wird. Denkbar ist auch eine von der Bodenlüftungsvorrichtung 1 verbindungsfreie Anordnung der Jalousieklappe 3 unterhalb der Bodenplatte 12.
Die über die Bodenlüftungsvorrichtung 1 durchgeleitete und geregelte Kaltluftmenge wird einem in dem elektrischen Betriebsraum 22 im Wirkungsbereich der Bodenlüftungsvorrichtung 1 angeordnetem Gestell 25 wie einem Serverrack zugeführt, der mehrere übereinander angeordnete Server aufnehmen kann. Das Gestell 25 und die darin aufgenommenen Server werden mit der Kaltluft 26 flächig beaufschlagt, um die Server ausreichend zu kühlen. Die von den Servern durch Wärmeaustausch erzeugte Warmluft 27 wird beispielsweise auf der der Bodenlüftungsvorrichtung 1 abgewandten Seite des Gestells 25 ausgeleitet und dem Klimatisierungssystem zur Kühlung zugeführt. Das Gestell 25 umfasst in einem von der Bodenlüftungsvorrichtung 1 entfernten Bereich einen Temperatursensor 24, der eine Temperatur in dem Gestell 25 und/oder der Server misst. Auf Basis des gemessenen Temperaturwertes wird die über die Bodenlüftungsvorrichtung 1 zugeführte Kaltluftmenge reguliert. Das Gestell 25 wird dabei auf der der Bodenlüftungsvorrichtung 1 zugewandten Seite vorzugsweise vollflächig mit Kaltluft 26 beaufschlagt, um eine ausreichende Kühlung der Server sicherzustellen. Die zielgerichtete, flächige Kaltluftbeaufschlagung des Gestells 25 wird über in der Bodenplatte 12 vorhandene Mittel erreicht, auf die im Folgenden genauer eingegangen werden soll.
Wie in den 2, 4, und 6 detailliert dargestellt, weist die erfindungsgemäße Bodenlüftungsvorrichtung 1 einen rechteckigen Rahmen 2 mit einer eine Öffnung 30 umfassende Rahmengrundfläche 32 und endseitig von der Rahmengrundfläche 32 senkrecht abragende Rahmenseitenwänden 31 auf. Wie insbesondere in 6 gezeigt, umfasst die Rahmengrundfläche 32 neben der Öffnung 30 eine Aussparung 29 zur Aufnahme einer Steuer- und Regelungseinrichtung 23. Die Steuer- und Regelungseinrichtung 23 ist mit dem Stellantrieb 7 verbunden und steuert und regelt den Stellantrieb 7 derart, dass die Lamellen 6 vorbestimmt verschwenkbar sind. Die Rahmgrundfläche 32 weist ferner an den Ecken der Öff nung 30 zwei sich über Eck gegenüberliegende Durchgangsbohrungen auf, in welche die Schraubverbindung 28 zum Halten der Jalousieklappe 3 eingebracht werden. Der Rahmen 2 hat vorzugsweise ein der Doppelbodenplatte 17 entsprechendes Ausmaß in Breite, Länge und Höhe, wodurch die erfindungsgemäße Bodenlüftungsvorrichtung 1 an jeder Stelle des Doppelbodens 16 durch Austausch mit der entsprechenden Doppelbodenplatte 17 verwendbar ist.
Die 2 zeigt insbesondere eine Anordnung der Jalousieklappe 3 und des Rahmens 2. Die Jalousieklappe 3 ist derart angeordnet, dass die Lamellen 6 vollständig von der Öffnung 30 überragt bzw. von der die Öffnung 30 umgebenen Kante vollständig eingefasst werden. Der Stellantrieb 7 ist dabei unterhalb der Rahmengrundfläche 32 vorgesehen. Die Jalousieklappe 3 wird teilweise von dem Rahmen 2 überdeckt. Die Jalousieklappe 3 weist endseitig ein an jeder Lamelle 6 angeordnetes Antriebsrad 10 auf, wobei die Antriebsräder 10 sämtlicher Lamellen 6 aneinander anliegen und somit miteinander zwangsgekoppelt sind. Wenigstens ein Antriebsrad 10 ist mit dem Stellantrieb 7 verbunden. Beispielsweise kann die Drehachse 8 der Lamelle 6 integral mit der Antriebsachse 11 des Stellantriebes 7 ausgebildet sein. Durch den Eingriff benachbarter Antriebsräder 10 der Lamellen 6 und der Verbindung einer Lamelle 6 mit der Antriebsachse 11 des Stellantriebes 7 wird das Verschwenken sämtlicher Lamellen 6 über den einzigen Stellantrieb 7 erreicht, wobei sich benachbarte Lamellen 6 zueinander gegenläufig verschwenken. Je nach Größe der Bodenlüftungsvorrichtung 1 können weitere Stellantriebe zur Unterstützung des Verschwenkens der Lamellen 6 vorgesehen sein.
Die 3 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispieles der Jalousieklappe 3. Die Lamellen 6 sind symmetrisch zu ihrer Drehachse 8 ausgeformt und weisen ein stabförmiges Querschnittsprofil auf. Alternativ können die Lamellen querschnittlich ausgehend von der Drehachse 8 tragflächenartig ausgeformt sein. Die Lamellen 6 können weiterhin wahlweise durch Hohlkörperlamellen ausgeformt werden.
Die Lamellen 6 sind vorzugsweise derart angeordnet, dass deren Drehachsen 8 auf einer Mittenebene der Jalousieklappe 3 parallel zueinander liegen. Durch die vorbeschriebene gegenläufige Verdrehung direkt benachbarter Lamellen 6, weisen jeweils zwei Lamellen 6 in einem Bereich zwischen einer Verschlussstellung der Jalousieklappe 3 mit einem Anstellwinkel der Lamellen 6 von 0° zu der Mittenebene und einer Offenstellung der Jalousieklappe 3 mit einem Anstellwinkel der Lamellen 6 von 90° zu der Mittenebene ein annähernd V-förmiges Querschnittsprofil auf. In der Verschlussstellung der Jalousieklappe 3 formen die Lamellen 6 ein querschnittlich linienartiges Profil aus. An den Längsseitenkanten derjeweiligen Lamellen 6 sind Dichtlippen 33 vorgesehen, um die Jalousieklappe 3 in der Verschlussstellung annähernd luftundurchlässig zu verschließen. In der Offenstellung der Jalousieklappe 3 sind die Lamellen 6 parallel zueinander angeordnet.
Die 5 zeigt eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bodenlüftungsvorrichtung 1 mit einer durch drei Gittersegmente 12 gebildeten Bodenplatte. Die Gittersegmente 12 liegen auf der Rahmengrundfläche 32 auf und reichen vorzugsweise bis zur Rahmenseite 31. Die Bodenplatte bzw. die einzelnen Gittersegmente 12 sind dadurch auf einfache Weise von dem Rahmen 2 abnehmbar, womit die darunter befindlichen Teile der Bodenlüftungsvorrichtung 1 wie die Jalousieklappe 3 und wenigstens ein Sollwertgeber der Steuer- und Regelungseinrichtung 23 leicht zugänglich sind.
Mit 7A und 7B wird insbesondere ein Gittersegment 12 in einer Drauf- und Querschnittsansicht gezeigt. Das Gittersegment 12 ist rechteckförmig ausgeformt und umfasst eine Einfassung 15, die eine Mehrzahl an Luftleitblechen 14.1 und 14.2 umgibt, die kreuzgitterförmig angeordnet sind. Die Luftleitbleche 14.1 bzw. 14.2 sind gleichmäßig zueinander beabstandet vorgesehen und formen dadurch rechteckförmige Durchlässe 13 aus. Wie insbesondere in 7B gezeigt, haben die in Längsrichtung des Gittersegmentes 12 verlaufenden Luftleitbleche 14.1 einen zu der Gittersegmentebene vorbestimmten Anstellwinkel. Der Anstellwinkel ist bei dem in 7A und 7B gezeigten Gittersegment 12 nicht identisch. Die Anstellwinkel der in einem Gittersegment 12 vorgesehenen Luftleitbleche 14.1 müssen nicht zwangsweise identisch sein, sondern können sich ändernd vorgesehen sein. Vorzugsweise ändert sich der Anstellwinkel in Querrichtung des Gittersegmentes 12 zunehmend, so dass ein Anstellwinkel des Luftleitbleches 14.1 nahe einer Einfassungsseite der Einfassung 15 kleiner ist als der Anstellwinkel des Luftleitbleches 14.1, der von dieser Einfassungsseite am entferntesten liegt, während sich die dazwischen liegenden Anstellwinkel der Luftleitbleche 14.1 in Richtung des Luftleitbleches 14.1 mit dem größten Anstellwinkel vergrößern. Aus Kosten- und Herstellungsgründen sind die Luftleitbleche 14.1 und 14.2 mit der Einfassung 15 des Gittersegmentes 12 stoffschlüssig verbunden vorgesehen. Die Luftleitbleche 14.1 oder 14.2 können alternativ verschwenkbar vorgesehen sein, um die Kaltluftbeaufschlagung des zu kühlenden Gestells 25 weiter zu optimieren. Die quer verlaufenden Luftleitbleche 14.2 dienen lediglich der Versteifung des Gitters und lenken den Luftstrom bei Durchtritt durch den Rahmen 2 nicht um.
Erfindungsgemäß sind für die Bodenbelüftungsvorrichtung 1 drei Gittersegmente 12 vorgesehen, die von dem Rahmen 2 eingefasst werden und deren jeweiligen Luftleitbleche 14.1 einen derartigen Anstellwinkel haben, dass die über Lamellen 6 der Jalousieklappe 3 zu den Luftleitblechen 14.1 und 14.2 zugeleitete Kaltluft flächig auf das Gestell 25 gerichtet ist. Die Gittersegmente 12 weisen dabei vorteilhafterweise gleiche Abmaße auf, wodurch die erfindungsgemäße Bodenbelüftungsvorrichtung 1 kostengünstig herstellbar ist. Des Weiteren lassen sich die Gittersegmente 12 untereinander bedarfsgerecht austauschen oder durch andere Gittersegmente mit Luftleitblechen, die einen anderen Anstellwinkel haben, im Bedarfsfall ersetzen. Die Gittersegmente 12 können alternativ unterschiedliche Ausmaße aufweisen.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung ein übliches Klimatisierungssystem wie beispielsweise eine Präzisionsklimaanlage, die mit der erfindungsgemäßen Bodenbelüftungsvorrichtung 1 zusammenwirken kann. Mit der Präzisionsklimaanlage wird ein ständiger Kaltluftstrom in den Luftzufuhrraum 19 der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung eingeleitet, wodurch in dem Luftzufuhrraum 19 ein Überdruck erzeugt wird. Aufgrund dessen wird die Kaltluft 26 durch die Bodenbelüftungsvorrichtung 1 gedrückt und über diese zu dem Gestell 25 geleitet. Über den vorzugsweise in der Nähe und/oder innerhalb des zu kühlenden Gestells 25 angeordneten Temperatursensor 24, der eine Temperatur des Gestells 25 und/oder der Server misst und diese an die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 23 übermittelt, wird der der Jalousieklappe 3 zugeordnete Stellantrieb 7 über ein Stellsignal derart angesteuert, dass die Lamellen 6 vorbestimmt verschwenkt werden, um einen zur Kühlung ausreichenden Luftvolumenstrom den von dem Gestell 25 aufgenommenen Servern zuzuleiten. Dadurch kann die Temperatur der Server in einen vorbestimmten als Kühltemperatur ausreichend angesehenen Temperaturbereich gehalten werden.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine temperaturgesteuerte Zuführung eines kalten Luftvolumenstromes zu den zu kühlenden Tragvorrichtungen einfach, kostengünstig und bedienerlos erreicht. Eine ausreichend ausgelegte Dimensionierung der Jalousieklappe 3 und der luftdurchlässigen Bodenplatte 12 der erfindungsgemäßen Bodenbelüftungsvorrichtung 1 ermöglicht die Zuleitung eines Volumenstromes von bis zu 3000 m³/h, welcher weit oberhalb des von der gattungsgemäßen Doppelbodenplatte zugeführten Luftvolumenstromes von 500 m³/h bis 1500 m³/h liegt.
Mit der vorliegenden Erfindung kann die Zuführung eines kalten Luftvolumenstroms zu den zu kühlenden Tragvorrichtungen einfach, kostengünstig und ferner auch ohne automatischer Regelung hier gemeint, Temperaturfühler, Steuerung und Stellantrieb, in dem Sinne erfolgen, dass die Verstellung der Jalousieklappe mechanisch von Hand erfolgen kann.

1: Bodenbelüftungsvorrichtung
2: Rahmen
3: Jalousieklappe
6: Lamelle
7: Stellantrieb
8: Drehachse der Lamelle
10: Antriebsrad
11: Antriebsachse
12: Gittersegment
14: Luftleitblech
15: Einfassung
16: Doppelboden
17: Doppelbodenplatte
18: Tragsystem
19: Luftzufuhrraum
20: Tragsäule
21: Eckverbindungsstelle
22: elektrischer Betriebsraum
23: Steuer- und Regelungseinrichtung
24: Temperatursensor
25: Gestell
26: Kaltluft
27: Warmluft
28: Schraubverbindung
29: Aussparung
30: Öffnung
31: Rahmenseitenwand
32: Rahmengrundfläche

Claims

Bodenlüftungsvorrichtung (1) für elektrische Betriebsräume (22) umfassend einen Rahmen (2) mit wenigstens einer darauf ablegbaren, luftdurchlässigen Bodenplatte; eine unterhalb der Bodenplatte angeordnete Jalousieklappe (3) mit wenigstens einer verschwenkbaren Lamelle (6), einen Stellantrieb (7) zum Verschwenken der wenigstens einen Lamelle (6); und einer Steuereinrichtung (23) zum Steuern des Stellantriebes (7).
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte durch wenigstens ein Gittersegment (12) mit einer Mehrzahl von nebeneinander in vorbestimmter Ausrichtung vorgesehenen Luftleitblechen (14) gebildet ist.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Gittersegment (12) gebildeten Luftleitbleche (14) einen identischen Anstellwinkel haben.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Gittersegment (12) gebildeten Luftleitbleche (14) einen sich ändernden Anstellwinkel haben.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel in Querrichtung des Gittersegmentes (12) zunimmt.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Gittersegmente (12), die voneinander abweichende Anstellwinkel ausbilden.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Satz von Gittersegmenten (12), deren Abmessungen derart an die Abmessung des Rahmen (2) angepasst sind, dass mehrere Gittersegmente (12) zur Abdeckung des Rahmens (2) in diesen einsetzbar sind.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel der Luftleitbleche (14) bei zwischen 30° und 90° liegt.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (2) jedenfalls die Grundfläche der Jalousieklappe (3) sowie des Stellantriebs (7) und der der Jalousieklappe (3) zugeordneten Steuereinrichtung (23) abdeckt.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sollwertgeber der Steuereinrichtung (23) an einem Gehäuse der Jalousieklappe (3) vorgesehen und bei abgenommener Bodenplatte (12) von oben zugänglich ist.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung, die mit der Steuereinrichtung (23) derart zusammenwirkt, dass der Stellantrieb (7) die Stellung der verschwenkbaren Lamellen (6) in Abhängigkeit von einem an die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (23) übermittelten Temperaturwert stellt.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Jalousieklappe (3) endseitig ein an der Lamelle (6) angeordnetes Antriebsrad (10) aufweist und dass sämtliche Antriebsräder (10) miteinander zwangsgekoppelt sind.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (6) querschnittlich ein von seiner Drehachse (8) bis zu einem außenseitigen Ende reichendes tragflächenartiges Profil hat.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (7) außenseitig an der Jalousieklappe (3) angeordnet ist und über eine Antriebsachse (11) mit der Drehachse (8) wenigstens einer Lamelle (6) unmittelbar verbunden ist.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachse (11) integral mit der Drehachse (8) wenigstens einer Lamelle (6) unmittelbar verbunden ist.
Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Jalousieklappe (3) und die Bodenplatte (12) für den Durchsatz von einem Volumenluftstrom von bis zu 3000 m³/h ausgelegt sind.
Klimatisierungsvorrichtung für elektrische Betriebsräume (22) umfassend einen Doppelboden (16) aufweisend wenigstens eine Bodenlüftungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche und mehrere an die Bodenlüftungsvorrichtung (1) angrenzende Doppelbodenplatten (17); ein Tragsystem (18) zum Tragen des Doppelbodens (16), wobei unterhalb des Doppelbodens (16) ein Luftzufuhrraum (19) ausgeformt ist; ein Klimatisierungssystem zur ständigen Zufuhr eines kalten Luftvolumenstromes in den Luftzufuhrraum (19); einen Temperatursensor (24) zur Messung einer Temperatur in dem elektrischen Betriebsraum (22); und eine Steuer- und Regelungseinrichtung (23) zum Steuern und Regeln des Stellantriebs (7) in Abhängigkeit des vom Temperatursensor (24) gemessenen und an die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (23) übermittelten Temperaturwertes.
Klimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungsvorrichtung des Weiteren ein auf dem Doppelboden (16) angeordnetes Gestell (25) zur Aufnahme von elektronischen Geräten umfasst, wobei das Gestell (25) von der über die Bodenlüftungsvorrichtung (1) zuleitbaren Kaltluft (26) beaufschlagbar ist.
Klimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (24) an einem der Bodenlüftungsvorrichtung (1) entfernten Ende des Gestells (25) vorgesehen ist.