DE2739103C2

DE2739103C2 - Kühl- und Heizsystem für ein mit Geräten bestücktes Gehäuse

Info

Publication number: DE2739103C2
Application number: DE2739103A
Authority: DE
Inventors: Harry Ing.(Grad.) 8190 Wolfratshausen Becker; Franz Ing.(Grad.) 8033 Martinsried Schmalzl; Helmut Ing.(grad.) 8000 München Zitzelsberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-08-30
Filing date: 1977-08-30
Publication date: 1982-05-06
Also published as: DE2739103A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühl- und Heizsystem für ein mit Geräten der elektrischen Nachrichten- und/oder Meßtechnik bestücktes, gegen die Umgebung isoliertes Gehäuse mit einem Flüssigkeitstank und einem mit der Flüssigkeit und der Behälterluft im Flüssigkeits- und Luftkreislauf befindlichen Wärmetauscher, bei dem der Wärmetauscher in seiner Lage zu dem oberhalb und/oder unterhalb der Geräte im Gehäuse angebrachten Flüssigkeitstank so angeordnet ist, daß Luft- und Flüssigkeitskreislauf allein infolge Temperatur-ZDichteunterschieden Zustandekommen und daß mehrere nebeneinander angeordnete, mit der Flüssigkeit des Flüssigkeitstanks und der Umgebung außerhalb des Gehäuses im Wärmekreislauf befindliche Wärmerohre vorgesehen sind.

Ein derartiges System ist im Hauptpatent 27 12 017 näher beschrieben.

Der aus Wärmerohren bestehende äußere Wärmetauscher ist dabei in sich geschlossen und dampf- bzw. flüssigkeitsgefüllt, beispielsweise mit Freon.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- und Heizsystem der eingangs beschriebenen Art hinsichtlich seines Atifbaus zu vereinfachen und zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem System der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wärmerohre im Flüssigkeitstank offen münden und ihre Rohrenden unterschiedlich lief und mit Absland voneinander in den Tank eintauchen.

Der äußere Wärmetauscher wird dabei wesentlich einfacher in seinem Ciesiimtüufbau. da sein innerer Teil durch den Tank selbst ersetzt wird. Die Kühlwirkung ist hierdurch sogar noch intensiver, da die Flüssigkeit im Tank selbst das Kühlmedium bildet und eine weitere Wärmeübergangsstelle entfällt.

Bei diesem System, das völlig wartungsfrei arbeitet und außer Wärme nichts an die Umwelt abgibt, also sehr umweltfreundlich ist, werden die Tag- und Nachtunterschiede der Außentemperatur zur Behälterkühlung bzw. auch zur Heizung ausgenützt. Ein besonders einfacher

ίο Aufbau ergibt sich dabei durch die für die Herstellung und Montage einfachen U-förmigen Rohre, über die bei Nacht die entsprechende Verlustwärme und die im Flüssigkeitstank gespeicherte Wärme nach außen geführt wird. Der Kreislauf kommt dabei durch die Dichteunterschiede zwischen der wärmeren und kälteien Flüssigkeitszone zustande, in die die beiden Rohrenden eintauchen. Von besonderem Vorteil ist bei dieser Ausführungsform die Möglichkeit der Drosselung der Kühlwirkung. Dadurch läßt sich dieses System auch in solchen geographischen Gebieten verwenden, in denen die jahreszeitliche Temperatur großen Schwankungen unterworfen ist, d.h. Gebieten mit großen Temperaturunterschieden zwischen den einzelnen Jahreszeiten.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß die einzelnen Wärmerohre so zu einem Rohrsystem zusammengefügt sind, daß zwei parallel zueinander und zum Flüssigkeitsspiegel, in unterschiedlichem Abstand zum Flüssigkeitsspiegel

ίο verlaufende Längsrohre (Sammelrohre) über mehrere, mit Kühlrippen versehene Querrohre miteinander verbunden sind und von den Längsrohren jeweils wenigstens ein unterschiedlich tief in den Flüssigkeitstank eintauchendes Rohr wegführt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, das die Behälterkühlung in einer Prinzipskizze zeigt, näher erläutert.

Das wärmeisolierte Gehäuse 1 ist in einer geschnittenen Darstellung gezeichnet so ddß die in ihm angeordneten Geräte 2 sowie das Kühlsystem sichtbar sind. Das Kühlsystem besteht aus einem im oberen Bereich des Gehäuses 1 angeordneten Flüssigkeitstank 3. aus einem mit der Flüssigkeit und der Behälterluft im Flüssigkeits- und Luftkreislauf befindlichen ersten (inneren) Wärmelauscher 4 und aus einem mit der Flüssigkeit und der Umgebung außerhalb des Gehäuses im Wärmekreislauf befindlichen zweiten (äußeren) Wärmetauscher am mehreren, etwa U-förmig ge-

5P krümmten Rohren 11. Der innere Wärmetauscher 4 besteht aus zwei nebeneinander geführten, in unterschiedlichem Absland zum Flüssigkeitstank angeordneten Längsrohren 6, 8, an denen jeweils ein senkrecht in den Flüssigkeits'ank eintauchendes Rohr 5 bzw. 7 angebracht ist. Diese senkrechten Rohre 5, 7 tauchen unterschiedlich weit in den Flüssigkeitstank 3 hinein; das Rohr 5 des in einem größeren Abstand zum Flüssigkeitsiank 3 geführten Längsrohres 6 taucht weniger lief hinein als das Rohr 7 des näher am

M) Flüssigkeitstank gelegenen Längsrohres 8. Zwischen den Längsrohren 6, 8 sind, diese miteinander verbindend, mehrere nebeneinander angeordnete, schräg zum Flüssigkeitsspiegel verlaufende Querrohre 9 angeordnet. Die Querrohre 9 weisen längs ihres Umfanges

¹^ Kühlrippen 10 in Form von Platten auf. Im Bereich dieser Querrohre 9 mit den Kühlrippen 10. in dem der Fliissigkeitskreislauf — die Pfeile innerhalb der senkrechten Rohre 5, 7 zeigen die Richtung des

Flüssigkeitskreislaufes an — und der Luftkreislauf der Kühl-Luftströme K im Behälter — in der Figur mit einem großen Pfeil eingezeichnet — ineinandergreifen, erfolgt der eigentliche Wärmetausch. Der Wärmetauscher ist dabei so eingebaut, daß Luft- und Flüssigkeits- ϊ kreislauf infolge Temperatur-ZDichteunterschieden zustande kommen. Entlang dea mit größerem Abstand zum Flüssigkeitstank 3 geführten Längsrohres 6 ist ein Luftleitblech 13 unter einem annähernd rechten Winkel zur Ebene der Querrohre 9 angeordnet, durch das die ι ο Kühl-Luftströme K vom inneren Wärmetauscher 4 zum Gerät 2 geleitet werden.

Vor den Kühlrippen 10 der schräg liegenden Querrohre 9 des inneren Wärmetauschers läßt sich unter geringem Abstand zu diesem ein in der Figur ι ί strichliert eingezeichnetes bimetallgesteuertes Klappensystem 14 anbringen, das beispielsweise aus in ihrer Lage einstellbaren Blenden besteht und durch das die Temperatur konstant gehalten werden kann. Für den Fall, daß im jahreszeitlichen Temperaturverlauf relativ niedrige Außentemperaturen zu erwarten sind, ist eine Drosselung des Kreislaufs mit dem äußeren Wärmetauscher durch selbstregelnde temperaturabhängige Ventile vorgesehen.

Die etwa U-förmig gekrümmten, an den Enden offenen Rohre 11 des Kühlsystems, von denen mehrere nebeneinander bzw. hintereinander angeordnet sind, weisen unterschiedliche Schenkellänge auf, wobei die Schenkel unterschiedlich tief in den Flüssigkeitstank 3 eintauchen. Durch die Dichteunterschiede der wärmeren und kälteren Flüssigkeitszonen kommt der Kühlkreislauf zustande. Der mittlere, außerhalb des Gehäuses 1 liegende Bereich der Rohre, der mit leichter Neigung von der Seite des langen Schenkels Hb zu der Seite des kurzen Schenkels Ua verläuft, ist längs des Umfanges mit Kühlrippen 12 in Form von Platten versehen zur Vergrößerung der für den Wärmetausch wirksamen Flächen- Von den etwa U-förmig gekrümmten Rohren des äußeren Wärmetauschers ist in tier Figur ebenso wie bei den Querrohren 9 des inneren Wärmetauschers jeweils nur das in der Zeichenebene gelegene dargestellt. Die weiteren U-förmigen Rohre bzw. Querrohre der Wärmetauscher sind dahinterliegend angeordnet.

Die Kühlung des Gehäuseinneren geschieht auf folgende Weise: Die Flüssigkeit, z. B. Wasser, des im oberen Teil des Gehäuses 1 angebrachten Flüssigkeitstanks 3 nimmt über den inneren Wärmetauscher 4 die im Gehäuse 1 am Tag entstehende Wärme auf. Der Wärmetauscher ist dabei so aufgebaut, daß Luft- und Flüssigkeitskreislauf allein infolge Temperatur-ZDichteunterschieden zustande kommen. Bei Nacht wird über den äußeren Wärmetauscher die entstehende Verlustwärme und die im Flüssigkeitstaiik 3 gespeicherte Wärme, bedingt durch die Dichteunterschiede der wärmeren und kälteren Flüssigkeitszonen, nach außen geführt und die Flüssigkeit wieder a' 'ihre Anfangstemperaiur gebracht.

Das in der Figur dargestellte und vorstehend beschriebene Kühlsystem läßt sich dadurch zu einem Heizsystem ergänzen, daß in spiegelbildlicher Anordnung zam Flüssigkeitstank 3 im oberen Bereich des Gehäuses 1 und zum inneren Wärmetauscher 4 eine entsprechende Anordnung im unteren Bereich des Gehäuses vorgesehen wird, also unterhalb der Geräte. Damit ist bei Bedarf auch eine Heizung bei Nacht möglich, indem die im Flüssigkeitstank im unteren Bereich des Gehäuses gespeicherte Wärme an den Innenraum des Gehäuses abgegeben wird. Eine solche Heizung ist kombiniert mit einem Kühlsystem möglich oder kann für sich allein im Gehäuse angeordnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kühl- und Heizsystem für ein mit Geräten der elektrischen Nachrichten- und/oder Meßtechnik bestücktes, gegen die Umgebung isoliertes Gehäuse mit einem Flüssigkeitstank und einem mit der Flüssigkeit und der Behälterluft im Flüssigkeils- und Luftkreislauf befindlichen Wärmetauscher, bei dem der Wärmetauscher in seiner Lage zu dem oberhalb und/oder unterhalb der Geräte im Gehäuse angebrachten Flüssigkeitstank so angeordnet ist, daß Luft- und Flüssigkeitskreislauf allein infolge Temperatur-/Dichteunterschieden Zustandekommen und daß mehrere nebeneinander angeordnete, mit der Flüssigkeit des Flüssigkeitstanks und der Umgebung außerhalb des Gehäuses im Wärmekreislauf befindliche Wärmerohre vorgesehen sind, nach Patent27 12 017, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (11) im Flüssigkeitstank (3) offen münden und ihre Rohrenden (Ha, Wb) unterschiedlich tief und mit Abstand voneinander in den Tank (3) eintauchen.

2. Kühl- und Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Wärmerohre so zu einem Rohrsystem zusammengefügt sind, daß zwei parallel zueinander und zum Flüssigkeitsspiegel, in unterschiedlichem Abstand zum Flüssigkeitsspiegel verlaufende Längsrohre (Sainmelrohre) über mehrere, mit Kühlrippen versehene Querrohre miteinander verbunden sind und von den Längsrohren jeweils wenigstens ein unterschiedlic.i tief in den Flüssigkeitstank eintauchendes Rohr wegführt