DE3624541A1 - Vorrichtung zur waermeabfuhr aus geraeteeinschueben - Google Patents
Vorrichtung zur waermeabfuhr aus geraeteeinschuebenInfo
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20536—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for racks or cabinets of standardised dimensions, e.g. electronic racks for aircraft or telecommunication equipment
- H05K7/20554—Forced ventilation of a gaseous coolant
- H05K7/20572—Forced ventilation of a gaseous coolant within cabinets for removing heat from sub-racks, e.g. plenum
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Wärmeabfuhr aus Geräteeinschüben gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist
aus der DE-AS 26 35 445 bekannt.
Bei elektronischen Geräten, welche als Einschübe in
einem abgeschlossenen Geräteschrank eingebaut sind,
besteht die Notwendigkeit, die von den elektrischen
Bauteilen erzeugte Verlustwärme aus den Geräteschränken
abzuführen. Hierzu ist, wie Fig. 1 zeigt, an der Unter
seite des Geräteschranks 1 ein Zuluftanschluß 4 vorge
sehen, welcher mit einem Lüfteraggregat 3 verbunden ist.
Das Lüfteraggregat 3 saugt entweder von außen oder vom
Boden des Betriebsraums relativ kalte Luft an und
drückt sie als Zuluft durch den Anschluß 4 in das innere
des Geräteschranks 1.
Der in Fig. 1 in der linken Hälfte
dargestellte bekannte Geräteschrank 1 weist vertikale
Luftführungskanäle 5, 6 längs seiner beiden Seitenwände
auf, durch welche die bei 4 zugeführte Zuluft als
inhomogener, verwirbelter Luftstrom nach oben steigt.
Zwischen den einzelnen, übereinander angeordneten
Geräteeinschüben 2 befindet sich ein ausreichender
Abstand, damit sowohl von den Luftführungskanälen 5, 6
frische Zuluft an die Unterseite der einzelnen Geräte
einschübe gelangen kann als auch die erwärmte Abluft
des darunterliegenden Geräteeinschubs austreten und
teils durch den darüberliegenden Geräteeinschub,
teils durch die beiden Luftführungskanäle 5, 6 abziehen
kann, wie durch die dargestellten Pfeile angedeutet ist.
Ein Teil der im Luftführungskanal 6 geführten Zuluft
fällt durch Ritzen des Geräteschranks heraus und wird
durch eintretende, warme Umgebungsluft ersetzt. Dieser
nachteilige Luftaustausch ist bei dem Geräteschrank 1
in der linken Hälfte der Fig. 1 mit entsprechenden
Pfeilen durch die rechte Schrankwand angedeutet. Die er
wärmte Abluft wird über einen Abluftanschluß 7 an der
Oberseite des Geräteschranks 1 entweder ins Freie oder
in den Betriebsraum abgeführt.
Um die Strömung von den vertikalen Luftführungskanälen
in die Bereiche zwischen jeweils zwei übereinander
liegenden Gestelleinschüben 2 zu verbessern, sind bei
dem in der rechten Hälfte der Fig. 1 dargestellten
bekannten Gestellschrank 1 schräg verlaufenden Luftleit
bleche 8 vorgesehen. Auf ihrer Zuluftseite werden die
Luftleitbleche 8 von zugeordneten Austrittsöffnungen
des als Luftverteiler 50 ausgebildeten vertikalen Luft
führungskanals angeströmt. Auf ihrer Abluftseite werden
die Luftleitbleche 8 von der aus dem darunterliegenden
Geräteeinschub 2 austretenden erwärmten Zuluft ange
strömt, welche in zugeordnete Eintrittsöffnungen des
als Luftsammler 60 ausgebildeten vertikalen Luftführungs
kanals 6 einströmt . Das Luftführungsblech 8 trennt so
mit auch in den Bereichen zwischen benachbarten Geräte
einschüben 2 die Zuluft von der erwärmten Abluft, wobei
die Zuluftströmung in diesem Bereich durch jeweils ein
auf der Unterseite jedes Geräteeinschubs 2 vorgesehenes
Gitter 9 vergleichmäßigt wird. Zusätzlich können, wie
aus der DE-AS 26 35 445 bekannt ist, in den vertikalen
Luftführungskanälen schräg von unten nach oben mit ab
nehmendem Abstand zu den Geräteeinschüben verlaufende
Luftleitbleche angeordnet sein, um die Abnahme der
Zuluftmenge und die Zunahme der Abluftmenge in vertika
ler Richtung zu kompensieren und damit die Strömungsge
schwindigkeit in den vertikalen Luftführungskanälen im
wesentlichen konstant zu halten.
Trotz der relativ aufwendigen Konstruktionen im Stand
der Technik strömt der überwiegende Teil der Kühlluft
entweder nutzlos an den heißen Stellen in den Gerätein
schüben vorbei oder sinkt z.T. auf die Unterseite des
Gestellschranks zurück, um von dort durch Undichtigkeiten
in die Umgebung auszutreten. Um diesen Unzulänglichkei
ten entgegenzutreten, kann sowohl der Durchsatz an Kühl
luft erhöht als auch bei Verwendung von Kühlaggregaten
als Lüfter 3 die Temperatur der Zuluft verringert wer
den. Indessen tritt bei einer Kühlung der Zuluft auf
+15°C in den Sommermonaten eine relative Luftfeuchte
der Zuluft bis zu 100% auf. Bereits oberhalb 60% relati
ver Luftfeuchte werden aus der schadstoffbelasteten Zu
luft verstärkt korrodierende Kondensate ausgeschieden,
was zu Kontaktfehlern in den Geräteeinschüben führt.
Eine Erhöhung des Zuluftdurchsatzes ist häufig aufgrund
baulicher Beschränkungen der Geräteschränke nicht mög
lich oder führt zu einer deutlichen Erhöhung des Klima
tisierungsgeräusches, was eine Verschlechterung der
Arbeitsplatzsituation des in der Nähe von klimatisierten
Geräteschränken arbeitenden Personals bedeutet und viel
fach, beispielsweise in Hörfunk- und Fernsehstudios,
aus Gründen des akustischen Störabstandes nicht toleriert
werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin,
bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art eine
verbesserte Wärmeabfuhr ohne Inkaufnahme einer verstärk
ten Korrosion oder eines erhöhten Klimatisierungsge
räusches zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn
zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 1 ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine Abluft-Rück
kopplung in dem Geräteschrank zu erzielen, bei welcher
ein Teil der erwärmten Abluft dem Zuluftkanal im Geräte
schrank wieder zugeführt wird. Die bei der Durchmischung von
Zuluft mit erwärmter Abluft entstehende Mischluft im
Zuluftkanal ist zwar etwas wärmer als die dem Geräte
schrank zugeführte Zuluft, doch hat diese Erwärmung den
Vorteil, daß die relative Luftfeuchte und damit die
Gefahr von Korrosionen in den Geräteeinschüben sinkt.
Diese Abluftrückkopplung und -vermischung wird dadurch
erzielt, daß die Zuluft über Düsen eingeströmt wird,
wodurch wenigstens im Auslaßbereich der Düsen schärfer
gebündelte Luftstrahlen entstehen. Der Druckgradient
vom Randbereich eines solchen Strahls zur Umluft bewirkt
eine Beiströmung in Form eines "Mitziehens" von Luft
aus dem unteren Bereich des Geräteschranks, sofern die
Luft aus dem Geräteschrank über eine ausreichende
Fläche für die Düsen erreichbar ist. Um das Ausströmge
räusch aus den Düsen zu verringern, lassen sich vor
zugsweise Gummidüsen verwenden, da Gummi aufgrund seines
niedrigen Elastizitätsmoduls keine Schwingungsneigung
aufweist und damit die Luft weitgehend geräuschlos aus
strömt.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 2 bis 4 näher
erläutert, welche Ausführungsformen der erfindungsgemäs
sen Vorrichtung zeigen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Geräteschrank 1 mündet
der Zuluftanschluß 4 in einen am Boden des Geräte
schranks 1 angeordneten Luftverteiler 15, welcher eine
Vielzahl von Austrittsdüsen 10 aufweist. Die dadurch ge
bildeten scharfen Luftstrahlen sind bei der Ausführungs
form nach Fig. 2 im wesentlichen vertikal gerichtet und
verlaufen sowohl unterhalb des untersten Geräteeinschubs
2 als auch innerhalb des Luftführungskanals 5. Um die
Zuluftströmung in die Bereiche zwischen benachbarten Ge
räteeinschüben 2 zu verstärken, sind an den Verbindungs
stellen dieser Bereiche mit dem Luftführungskanal 5
kiemenförmig gebogene Luftleitbleche 11 angebracht,
welche einen Teil der Zuluft aus dem Luftführungskanal 5
in den genannten Bereich zwischen benachbarten Geräteein
schüben 2 lenken. Ferner befinden sich in diesen Berei
chen gebogene Luftleitbleche 13 und 14, welche eine Ver
mischung der aus dem Luftführungskanal 5 ankommenden
Zuluft mit der aus dem darunterliegenden Geräteein
schub 2 austretenden, erwärmten Abluft begünstigen.
Zusätzlich ist in dem vertikalen Luftführungskanal eine
schräg von unten nach oben unter abnehmendem Abstand
zu den Geräteeinschüben 2 verlaufende Verteilerplatte 12
vorgesehen, welche mit kiemenförmig gebogenen Luftleit
blechen 12 a bestückt ist, welche die Wirkung der Luft
leitbleche 11 unterstützen. Der schräge Verlauf der
Verteilerplatte 12 gewährleistet ferner eine im wesent
lichen konstante Strömungsgeschwindigkeit der von unten
nach oben abnehmenden Zuluftmenge. In gleicher Weise
befindet sich in dem vertikalen Luftführungskanal 6
eine Verteilerplatte 12 mit kiemenförmig gebogenen
Luftleitblechen 12 a, welche in vertikaler Richtung mit
zunehmendem Abstand zu den Geräteeinschüben 2 verläuft.
Bei dieser Ausführung wird vorausgesetzt, daß mehrere
Geräteeinschubsäulen nebeneinander in einem gemeinsamen
Geräteschrank angeordnet sind, wobei die Verteilerplat
ten 12 strömungsdurchlässig sind, wie durch entsprechen
de Pfeile in Fig. 2 angedeutet ist. Die bereits er
wähnte Rückkopplung und Vermischung von erwärmter Ab
luft mit neu eintretender Zuluft ist im Bereich der
Düsen 10 ebenfalls mit entsprechenden Pfeilen angedeu
tet.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist
unterhalb jedes Geräteeinschubs 2 ein gesonderter Ver
teiler 15 mit Austrittsdüsen 10 angebracht. Der Luft
führungskanal 5 ist in ähnlicher Weise wie bei der Aus
führungsform nach Fig. 1, rechte Hälfte als Luftvertei
ler 50 ausgebildet, welcher über entsprechende Austritts
öffnungen die einzelnen Verteiler 15 mit Zuluft speist.
Die Verteiler 15 sind im Falle der Fig. 3 mit Ringdüsen
versehen, so daß sowohl Zuluft aus dem vertikalen Luft
verteiler 50 über die ringförmigen Austrittsöffnungen
als auch erwärmte Abluft von dem jeweils darunter
befindlichen Geräteeinschub 2 durch die kreisförmige
Düsenöffnung hindurchtreten kann. Der dadurch hervorge
rufene "Mitzieh"-Effekt in Form einer intensiven Ansaug
wirkung auf die umgebende Abluft und deren Vermischung
mit der ausgedüsten Zuluft ist in Fig. 3 für jeweils
die mittlere Düse 10 der beiden untersten Verteiler 15
mit Pfeilen angedeutet. Bei dem untersten Verteiler 15
wird infolge dieses Ansaugeffektes auch die seitlich
an der Außenseite des Geräteschranks austretende und
herabsinkende Kaltluft angesaugt, wobei zur Reduzierung
von Schadstoffbelastungen diese aus der unmittelbaren
Umgebung angesaugte kalte Luft durch ein auf der
Schrankunterseite angebrachtes Filter 18 hindurchge
führt wird. Infolge der Verwendung einer Vielzahl von
Verteilern 15 mit Austrittsdüsen 10 sind bei der Aus
führungsform nach Fig. 3 zusätzliche Luftleitbleche
entbehrlich.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 werden die Kanäle
5 und 6 neben den Geräteeinschüben 2 von speziell zuge
ordneten Luftverteilern 15 a bzw. 15 b über deren Aus
trittsdüsen 10 gespeist. Der Bereich unterhalb des
untersten, nicht dargestellten Geräteeinschubes wird
von einem weiteren Luftverteiler 15 c mit annähernd
horizontal gerichteten Austrittsdüsen angeströmt, wo
bei die dort austretenden Luftstrahlen zusätzlich mit
Hilfe einer Umlenkplatte 16, die streckmetallähnlich
aufgerichtete "Kiemen" 17 aufweist, in vertikaler
Richtung umgelenkt werden können.
Über den Anstellwinkel der Kiemen 17 ist die Luftver
teilung in der Gerätetiefe beeinflußbar. Zusätzlich
können bei dieser Ausführungsform die links und rechts
der Geräteeinschübe injizierten Luftströmungen 18 und
19 mittels kiemenförmiger Luftleitbleche 11 nach
Fig. 2 von beiden Seiten unter die Geräteeinschübe 2
geleitet werden. Kühlluft 20 die zwischen den Geräte
einschüben 2 ausströmt, sammelt sich hinter diesen im
Verkabelungsraum 21; sie wird durch den Sog der Düsen
des Luftverteilers 15 c erneut den Geräteeinschüben
zugeführt bzw. als Warmluftanteil nach oben abgegeben.
Mit der erfindungsgemäßen Wärmeabführungsvorrichtung
lassen sich folgende Vorteile erzielen:
- 1) Die rückgeführte Abluft kühlt zusätzlich die heißen Bauteile.
- 2) Durch Verringerung der Zuluftmenge sinken die Schadstoffbelastung und die Betriebskosten für die Klimatisierung.
- 3) Die aus Zuluft und rückgeführter Abluft erzeugte Mischluft hat eine höhere Temperatur, wodurch die relative Luftfeuchte und damit die Korrosions gefahr herabgesetzt wird.
- 4) Kühlluftverluste durch Geräte-undichtigkeiten werden vermieden.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Wärmeabführung aus Geräten, welche
als Einschübe in einem eine abgeschlossene Schrank
einheit bildenden Trägergestell eingebaut sind und
von einem gemeinsamen Lüfter mit Kühlluft versorgt
werden, welche als kalte Zuluft von der Gestellunter
seite zugeführt und als erwärmte Abluft von der
Gestelloberseite abgeführt wird, gekenn
zeichnet durch Einrichtungen
(10, 15) zum Rückführen eines Teils der erwärmten
Abluft zur Gestellunterseite und zum Vermischen
der rückgeführten Abluft mit kalter Zuluft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Rückführen und Vermischen der erwärmten
Abluft zumindest unterhalb des untersten Geräteein
schubs (2) ein mit Zuluft gespeister Verteiler (15)
mit einer Vielzahl von Austrittsdüsen (10) vorge
sehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Teil der Austrittsdüsen (10) im
wesentlichen vertikal gerichtet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil der Austrittsdüsen (10) im wesentlichen
horizontal gerichtet ist und daß in horizontaler
Verlängerung dieser Austrittsdüsen (10) eine mit
einer Vielzahl von kiemenförmig gebogenen Luftleit
blechen (17) bestückte Umlenkplatte (16) angebracht
ist (Fig. 4).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, mit
seitlich zu den Geräteeinschüben verlaufenden verti
kalen Luftführungskanälen, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest
innerhalb eines vertikalen Luftführungskanals (5) im
Bereich zwischen jeweils zwei benachbarten Geräteein
schüben (2) kiemenförmig gebogene Luftleitbleche
(11) angebracht sind, derart, daß sie Kühlluft aus
dem Luftführungskanal (5) in den Bereich zwischen
die zugeordneten benachbarten Geräteeinschübe (2)
lenken.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
mit seitlich zu den Geräteeinschüben verlaufenden
vertikalen Luftführungskanälen, dadurch
gekennzeichnet, daß innerhalb der
Luftführungskanäle (5, 6) jeweils ein mit kiemen
förmig gebogenen Luftleitblechen (12 a) bestückte
Verteilerplatte (12) angebracht ist, welche von der
Geräteunterseite zur Geräteoberseite hin schräg
mit abnehmendem Abstand zu den Geräteeinschüben (2)
verläuft.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die seitlichen Luftführungskanäle (5, 6)
jeweils von einem mit Austrittsdüsen (10) versehenen
Verteiler (15; 15 a, 15 b) gespeist werden.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsdüsen (10)
aus Gummi bestehen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der
Austrittsdüsen (10) als Ringdüsen ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863624541 DE3624541C2 (de) | 1986-07-19 | 1986-07-19 | Vorrichtung zur Wärmeabfuhr aus Geräteeinschüben |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863624541 DE3624541C2 (de) | 1986-07-19 | 1986-07-19 | Vorrichtung zur Wärmeabfuhr aus Geräteeinschüben |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3624541A1 true DE3624541A1 (de) | 1988-01-21 |
DE3624541C2 DE3624541C2 (de) | 1996-05-23 |
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ID=6305602
Family Applications (1)
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DE19863624541 Expired - Fee Related DE3624541C2 (de) | 1986-07-19 | 1986-07-19 | Vorrichtung zur Wärmeabfuhr aus Geräteeinschüben |
Country Status (1)
Country | Link |
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Also Published As
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DE3624541C2 (de) | 1996-05-23 |
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