DE202013000319U1

DE202013000319U1 - Underfloor Airflow Schaltschrankkühler

Info

Publication number: DE202013000319U1
Application number: DE201320000319
Authority: DE
Original assignee: Schwaemmle & Co KG GmbH; Schwammle & Co Kg GmbH
Current assignee: Schwaemmle & Co KG GmbH; Schwammle & Co Kg GmbH
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2013-07-30
Anticipated expiration: 2023-01-16

Abstract

Geschlossenes, geregeltes Luftkühlsystem mit wassergekühltem Wärmetauscher, leistungsstarkem Ventilator und modular aufgebaute Sockel, regulierbarer Luftverteilung und Kabelführung mit einer Schutzklasse von bis zu PI66 passend für handelsübliche Schaltschränke. Dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtsystem in die meisten Standartschaltschränke ein-/aufgebaut werden kann. Beispielsweise in die TS8-Anreihschränke der Firma Rittal.

Description

In elektronischen Schaltschränken befinden sich in der Regel, elektronische Bauteile wie Wechsel- und Gleichrichter aber auch Schaltelemente und Computerbauteile etc. mit einer hohen Verlustleistung bei der, eine enorme Abwärme entstehen kann. Sämtliche dieser Komponenten benötigen eine gezielte und dauerhafte Kühlung.
Wärme und Schmutz sind der größte Feind einer elektrischen Steuerung. Sie führen bei elektronischen Bauteilen häufig zum vorzeitigen Ausfall ganzer Systeme mit erheblichen Folgeschäden. Die vielfach praktizierte Lösung Außenluft durch die Schränke zu blasen, führt zu Verschmutzung der Bauteile. Diese jedoch wirkt als Isolator, die sich zwischen Bauteil und Luft befindet, mit der Folge, dass die Bauteiltemperatur steigt. Entscheidend ist jedoch primär die Bauteile zu kühlen und nicht die Luft im Schrank.
Deshalb ist ein geschlossener Luftkreislauf vorzuziehen. Für die Kühlung ist neben kühler Luft auch eine entsprechende Luftströmung und Luftführung über entsprechend Kanalsysteme notwendig, die Wärmenester in den Komponenten verhindert. Daher muss das System, als Komplettsystem in einen geschlossen Kreislauf auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt, konzipiert werden.
Die wichtigsten Vorteile des „Underfloor Airflow” sind:

• Große Verlustleistungen können auf kleinstem Raum heruntergekühlt werden.
• Luftkanalsystem im Schaltschrankfuß integriert
• In sich geschlossenes Luftsystem, kein Staubeintrag von außen möglich (arbeitet nach dem Überdruckprinzip)
• Kabelkanal im Schaltschrankfuß integriert
• Kabeldurchführung über standartisierte Flanschplatten in Kunststoff oder Metall mit einer Schutzklasse bis zu IP66 möglich
• Starke Markenventilatoren mit großem Volumenstrom und hoher Pressung
• Ventilatorleistung elektronisch Regelbar
• Luftvolumenstrom, Pressung über Regulierklappen zweiachsig verstellbar
• Hochleistungswärmetauscher aus Bsp. Kupfer und Aluminium
• Edelstahlwärmetauscher für erhöhtem Korrosionsschutz optional

Funktionsbeschreibung

1. Staub- und nahezu luftdichtes geschlossenes Schaltschranksystem.
2. Die zu kühlenden (elektronischen) Schaltschränke werden durch einen oder mehrere in der Mitte und an den Seiten platzieren Kühlschränke (mit eingebautem Wasserwärmetauscher, Hochdruckventilator und Steuerung) mit Kaltluft belüftet.
3. Das gesamte System aus aktiven Schaltschränken und Kühlsystemen (Schränken) ruht auf einem durchgängig verbunden Kanalsystem zur Unterboden – Luftführung und Luftverteilung
4. Die in den Kühlschränken durch Wärmetauscher abgekühlte Luft wird in die Bodengruppe gepresst und über das Kanalsystem von unten in die zu kühlenden Schaltschränke geleitet. Im oberen Teil der Schaltschränke fließt die dann erwärmte Luft wieder zum Kühlschrank zurück.
5. Die Bodengruppe ist längs zweigeteilt. Im vorderen Bereich befindet sich der zu Luftführung benötigte Bodenkanal mit zur Luftverteilung ausgelegten Luftleitblechen und Klappen. Mit ihnen kann individuell die Luftmenge und der Druck für jeden Schrank eingestellt werden, sodass auch im entferntesten Schrank noch ein ausreichender Luftdruck vorhanden ist. Im hinteren Teil der Bodengruppe ist ausreichen Platz vorhanden um die notwendigen elektrischen Kabel für die Schaltschränke zu verlegen.

Claims

Geschlossenes, geregeltes Luftkühlsystem mit wassergekühltem Wärmetauscher, leistungsstarkem Ventilator und modular aufgebaute Sockel, regulierbarer Luftverteilung und Kabelführung mit einer Schutzklasse von bis zu PI66 passend für handelsübliche Schaltschränke. Dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtsystem in die meisten Standartschaltschränke ein-/aufgebaut werden kann. Beispielsweise in die TS8-Anreihschränke der Firma Rittal.
Kühlmediumanschluss, hier wird das Kühlmedium anschlossen. Es gibt einen Vor- und einen Rücklauf. Als Medium kommen Wasser, Wasser-Glykolgemische, Thermoöle und andere Medien in Frage. In den Meisten Fällen wird Wasser mit Additiven zum Korrosionsschutz und oder Biozid verwendet. Dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse für gängige Wasserverrohrungen problemlos anzuschließen sind. Beispielsweise G 1½ Zoll Außengewinde.
Luftkasten zum Einbau von leistungsstarken, optional drehzahlregelbare EC-Ventilatoren. Dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkasten so bemessen ist, das er eine optimale Anströmung für den Wärmetauscher sicherstellt. Dies dient der größt möglichen Kühlleistung, der Strömungsoptimierung und somit der geringst möglichen Schallemission.
Kühlwasserverrohrung im inneren des Kühlsystems kann starr Verrohrt und somit über Löt oder Schraubverbindungen zusammengesetzt werden oder mit Panzerschläuchen flexibel miteinander verbunden werden. Dadurch gekennzeichnet, dass alle benötigten Komponenten wie Wärmetauscher, Regelorgan, Sensoren, Flanschplatten mit Bsp. G 1½ Zoll Außengewinde Druck- und Temperaturfest miteinander verbunden werden.
Hochleistungs-Lamellenwärmetauscher. Die Wärmetauscher können in Kupfer, Aluminium oder Edelstahl ausgeführt werden. Das Gehäuse in Aluminium, Stahl, Stahl verzinkt oder Edelstahl. Dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenanstand, Lamellenoberfläche und die verbauten Materialien optimal auf den Volumenstrom, Druckverlust über den Wärmetauscher, der zu erwartende Atmosphäre und die Temperaturanforderung ausgelegt ist.
Luftkanalreduzierstück, Kanalstück, welches den Wärmetauscher und den Faltenbalg miteinander nahezu Luftdicht verbindet. Dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalstück in Aluminium, Stahl, Stahl verzinkt oder Edelstahl gefertigt ist. Es ist mit einer umlaufenden Dichtung versehen, um alle Komponenten möglichst Luftdicht miteinander zu verbinden.
Die Luftgitter sind zweiachsig zu verstellen. Dadurch gekennzeichnet, dass damit der Volumenstrom und Druckverlust über die einzelnen Klappen eingestellt werden kann. Für den Anwender hat es den Vorteil, dass er, wenn lange Anreihschränke verwendet werden auch noch am Ende einen ausreichenden Volumenstrom mit gekühlter Luft bereitgestellt wird. Darüber hinaus kann die Luft gezielt auf die zu kühlenden Komponenten gerichtet werden.
Faltenbalg zum Verbinden des Luftkanalreduzierstück und dem Sockel. Dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg die problemlose Anbindung zum Sockel bereitstellt. Hierdurch können Unebenheiten zwischen den Luftkanalreduzierstück mit Wärmetauscher und Luftkasten mit dem Sockel ausgeglichen. Hier besteht keine starre Verbindung. Dies dient der Schallreduktion als auch Montage- und Servicefreundlichkeit. Der Faltenbalg besteht aus zwei Metallrahmen die über einen Kunststoffschlauch verbunden ist. Auch hier ist auf beiden Seiten eine Dichtung vorgesehen.
Sockel für den Schaltschrank. Dieser Sockel besteht im Groben aus folgenden Komponenten: Ecke, Verbindung, Mittelstück, Kabeldurchführung und ggf. Luftklappen. Dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel wie ein Baukasten-System aufgebaut ist. Ein Sockelelement kann Bsp. aus einer Ecke einem Mittelstück und einer Verbindung zusammengesetzt werden. Hinzu kommen verschiedene Möglichkeiten der Tiefe und Länge vom Sockel. Ein weiteres Sockelstück kann in das überstehende Verbindungsstück geschoben werden. Die Sockelelemente bestehen aus Stahl und sind zur Verstärkung mit Knotenblechen über Schweiß-, Schraub- und Nietverbindungen zusammengesetzt.
Anreihsystem vom Sockel unterschiedliche Breiten. Dadurch gekennzeichnet, dass es verschiedene Breiten und auch Längen der Sockelelemente gibt. Die Größen sind auf die gängigen Schaltschrankmaße angepasst. Es sind die Ecken, Mittelstücke und Verbindungsstücke gleicher Breite miteinander zu Verbinden. Hier besteht die Variation in der Länge oder der Funktion, wie z. B. Mittelstück für Luftkanal mit 1 oder 2 Lüftungsgitter oder Mittelstück für Wärmetauscheranbindung/Faltenbalg.
Anreihsystem vom Sockel unterschiedliche Längen. Siehe Punkt 10.
Luftkanal im Sockel. Dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel sich in einen Luftkanal und einen Kabelkanal mit optionalen Kabeldurchführungen aufteilt. Der Luftkanal ist möglichst luftdicht aufgebaut. Im Kabelkanal können Standard Flanschplatten für die Durchführung der Kabel eingebaut werden. Es kann eine Schutzklasse der Kabelflanschplatte und ihren Verschraubungen von IP66 erreicht werden. Es sind Blindflansche als auch Flansche in Kunststoff, Gummi oder Metall vorgesehen.
Kabelkanal im Sockel. Siehe Punkt 12.
Regelorgan der Temperaturregelung. Dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Schaltschrank möglichst konstant gekühlt werden soll, wird ein Regelorgan benötigt. Als Regelorgan kommen 2 Wege- und 3 Wegeorgane zum Tragen. Je nach Anwendungsfall werden Magnetventile oder Motorregelventile eingesetzt. Es sind auch Mischerschaltungen möglich, wo noch Pumpen zur Druckerhöhung über den Wärmetauscher benötigt werden. Eine Mischerschaltung wird dann benötigt wenn das Kühlmedium unterhalb der Kondensationstemperatur bereitgestellt wird. Der interne Aufbau sichert dann eine mittlere Temperatur im Wärmetauscher oberhalb des Kondensationspunktes und verhindert so die Betauung der Wärmetauscherlamellen. (Kondensatbildung aus der Umgebungsluft)
Klemmkasten mit Klemmen und Sicherungen ggf. Netzteil. Dadurch gekennzeichnet, dass hier die elektrischen Kabel aufgelegt und verschaltet werden. Im Klemmkasten befinden sich die Klemmen, Absicherung und ggf. Netzteile oder Regler.
Ventilator, ggf. mit EC-Motor und somit drehzahlregelbar und stufenlos ansteuerbar. Dadurch gekennzeichnet, dass hier der Ventilator mit Schutzgitter und Einströmdüse eingebaut ist. Über eine Ansteuerung kann der Ventilator leistungsgeregelt werden und somit der Volumenstrom oder die Pressung angepasst werden.
Temperaturregler, Temperatursteuerung. Dadurch gekennzeichnet, dass hier die Temperatur im Schaltschrank mithilfe eines Reglers oder einer Steuerung über einen Temperaturfühler Bsp. PT100 gemessen wird. Es werden Digitalregler mit Temperatursensor oder aber auch Steuerungen über Bimetall verwendet. Gegebenenfalls gibt es auch die Möglichkeit das Gesamtsystem ohne Temperatursteuerung, -Regelung zu betreiben. Die Einheit kann im Inneren des Schaltschrankes, als auch in der Schaltschranktür platziert sein. Der Temperaturfühler wird an der temperaturkritischsten Stelle verbaut.
Schaltschrankanbindung. Dadurch gekennzeichnet, dass sich hier die Befestigungspunkte für den Schaltschrank an den Sockel befinden. Die Verbindung wird über eine klassische Schaubverbindung hergestellt.
Kabeldurchführung. Dadurch gekennzeichnet, dass es hier verschiedene Möglichkeiten gibt über standardisierte Flanschbleche aus Kunststoff, Gummi oder Metall, Kabelverschraubungen oder Stecker einzubauen. Die Flanschbleche stellen verschieden große Durchbrüche bereit, die ausgebrochen oder herausgeschnitten werden können. Es gibt auch Blindbleche ohne Durchbruch. Verschiedene Stecker-Durchbrüche können auch vorgesehen werden. Dies alles dient dazu die Kabel möglichst staubdicht in das Kanalsystem einzubringen. Die Flanschbleche haben eine Schutzklasse bis zu IP66. Höhere Schutzklassen sind mit anderen Dichtungselementen denkbar.