DE4307061A1

DE4307061A1 - Heat removal system for communications and control equipment - contains heat exchangers located on either side of insulating wall, connected by flow lines and forced cooled by fans which respectively directing air into and out of housing.

Info

Publication number: DE4307061A1
Application number: DE19934307061
Authority: DE
Inventors: Martin Gabler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-03-06
Filing date: 1993-03-06
Publication date: 1993-10-28

Abstract

At least one internal heat exchanger (7) takes up the heat lost by the equipment and at least one external heat exchanger (5) is in thermal exchange with the atmosphere. Both heat exchangers are connected by a line (9,10) carrying a medium and both are force cooled inside air channels and butt up against an insulating separating wall (4). The flow of media in the heat exchangers is caused by a circulating pump and by gravity. ADVANTAGE - Compact arrangement achieves improved heat removal from equipment housings and can be integrated into housing walls.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Vorrichtungen dieser Gattung sind aus Firmenveröffentlichungen bekannt.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1. Devices this genus are known from company publications.

Bei den bekannten Vorrichtungen erfolgt der Entzug der Verlustwärme entweder durch aktive Kühlanlagen, durch mechanische Belüftung der Geräteräume mit Außenluft, oder eine Belüftung über Luft-/ Wasser-Wärmetauscher.In the known devices, the withdrawal takes place Heat loss either through active cooling systems, through mechanical ventilation of the equipment rooms with outside air, or ventilation via air / water heat exchangers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmeentzug aus Geräteräumen gegenüber der vorbeschriebenen Art zu verbessern. The invention has for its object the heat removal from equipment rooms compared to the type described above improve.

Ein wesentlicher Fortschritt bei der erfindungsgemäßen Entwärmungsvorrichtung ist die Reduzierung des Wartungs aufwands durch die vollkommene Abkapselung der Geräte räume von der Umgebungsluft, sowie der sparsamere Energie aufwand bei Zusatzkühlung. Wegen der meist schmutz- und feuchtigkeitsempfindlichen Geräteausstattung ist bei me chanischer Belüftung die Installation von wartungsaufwen digen Luftfilter- bzw. Entfeuchtungselementen unerläßlich. Bei Entwärmung durch aktive Kühlgeräte ist der Energie aufwand wegen meist hoher Wärmelasten beträchtlich, Luft-/ Wasser-Wärmetauscher erfordern wegen der notwendigen Rückkühlung einen hohen Kapitaleinsatz sowie gesonderte Stellflächen.A major advance in the invention Cooling device is the reduction of maintenance effort by completely encapsulating the devices spaces from the ambient air, as well as the more economical energy effort with additional cooling. Because of the mostly dirty and equipment sensitive to moisture is at me mechanical ventilation the installation of maintenance air filter or dehumidification elements indispensable. When cooling by active cooling devices is the energy expenditure due to mostly high heat loads, air / Water heat exchangers require because of the necessary Recooling a high capital investment as well as separate Floor space.

Die Vorrichtung ist äußerst platzsparend und sogar in seitlichen Außenwänden integrierbar, so daß im Nutzraum die Gerätemontage bzw. deren Wartung nicht behindert wird. Größe und Leistung der Wärmetauscher sowie deren Belüftung wird nach der jeweils abzuführenden Wärmelast ausgelegt, wobei die Raumtemperatur ohne Zusatzkühlung in einem propor tionalen Verhältnis zur Umgebungstemperatur steht. The device is extremely space-saving and even in lateral outer walls can be integrated, so that in the usable space device assembly or maintenance is not hindered. Size and performance of the heat exchangers and their ventilation is designed according to the heat load to be dissipated, the room temperature in one proportions without additional cooling tional relationship to the ambient temperature.

Falls die Umgebungs- bzw. Raumtemperatur unter den Gefrier punkt absinkt, und keine oder nur sehr geringe Wärmeverlust leistung anfällt, wird der Geräteraum durch ein elektrisches, thermostatisch gesteuertes Heizgerät erwärmt.If the ambient or room temperature is below the freezer point drops, and little or no heat loss power, the equipment room is powered by an electrical thermostatically controlled heater warmed.

Bei nicht ausreichender Entwärmung wegen zu hoher Umgebungs temperaturen, wird in das Vorlauf-Steigrohr des inneren Wärmetauschers ein Flüßgikeits-Wärmetauscher eingesetzt, der im Gegenstrom die Wärmeträgerflüssigkeit auf die erfor derliche Vorlauftemperatur z. B. mittels Kühlwasser abkühlt. Ersatzweise kann die Umlaufflüssigkeit mittels separater Wärmetauscher nach Verlassen des äußeren Wärmetauschers mit relativ geringem Energieaufwand zusätzlich abgekühlt werden, wobei ein Direktanschluß an ein Kühlaggregat möglich ist.In the event of insufficient heat dissipation due to too high an environment temperatures, is in the feed riser of the interior A liquid heat exchanger is used, in countercurrent, the heat transfer fluid to the expl flow temperature z. B. cools by means of cooling water. Alternatively, the circulating liquid can be separated Heat exchanger after leaving the outer heat exchanger with relatively low energy consumption are additionally cooled, whereby a direct connection to a cooling unit is possible.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.The invention is based on the drawing Embodiments explained in more detail.

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

Fig. 1 eine Ausführung der Vorrichtung im horizontalen Schnitt entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 2, Fig. 1 shows an embodiment of the apparatus in horizontal section along section line II in Fig. 2,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 im vertikalen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1, Fig. 2 shows the device of FIG. 1 taken along section line II-II in Fig. 1 in vertical section,

Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig 1 und 2 im vertikalen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 1, Fig. 3 shows the apparatus of Figures 1 and 2 along the section line III-III in Fig. 1 in vertical section,

Fig. 4 die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 im vertikalen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 1. Fig. 4 shows the device according to Fig. 1 and 2 along the section line IV-IV in vertical section in Fig. 1.

Fig. 5 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für kleinere Schrankanlagen mit geteilten inneren Wärmetauscher im Vertikalschnitt entlang der Schnitt linie VII-VII in Fig. 7. Fig. 5 is an embodiment of the device according to the invention for smaller cabinets with split inner heat exchanger in vertical section taken along the section line VII-VII in Fig. 7.

Fig. 6 die Vorrichtung nach Fig. 5 und 7 mit Vertikal schnitt durch den äußeren Wärmetauscher entlang der Schnittlinie VI in Fig. 7. Fig. 6 shows the device of FIG. 5 and 7 with a vertical cut through the exterior heat exchanger taken along the line VI in Fig. 7.

Fig. 7 die Vorrichtung nach Fig. 5 und 6 im horizontalen Schnitt entlang der Schnittlinie V-V in Fig. 5 u. 6. Fig. 7 shows the device of FIGS. 5 and 6 in horizontal section along the section line VV in Fig. 5 u. 6.

Fig. 8 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für rechteckige Gehäuse mit geteilten inneren Wärmetauschern im Horizontalschnitt entlang der Schnittlinie XI-XI und IX-IX in Fig. 9 und 10. Fig. 8 shows an embodiment of the device according to the invention for rectangular housing with split inner heat exchangers in horizontal section taken along the line XI-XI and IX-IX in Fig. 9 and 10.

Fig. 9 die Vorrichtung nach Fig. 8 bis 11 im Vertikal schnitt des inneren Wärmetauschers entlang der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 8. Fig. 9 shows the device according to Fig. 8 to 11 in the vertical section of the internal heat exchanger taken along the line VIII-VIII in Fig. 8.

Fig. 10 die Vorrichtung nach Fig. 8 bis 11 im Vertikal schnitt des äußeren Wärmetauschers entlang der Schnittlinie XII-XII in Fig. 11. Fig. 10 shows the device according to Fig. 8 to 11 in the vertical section of the outer heat exchanger taken along the section line XII-XII in Fig. 11.

Fig. 11 die Vorrichtung nach Fig. 8 bis 11 im Vertikal schnitt des äußeren Wärmetauschers entlang der Schnittlinie X-X in Fig. 8. Fig. 11 shows the apparatus of FIG. 8 to 11 in the vertical of the outer heat exchanger taken along the section line XX-section in Fig. 8.

Im Zusammenhang mit der Fig. 1 bis 4 dargestellten Aus führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in diesen Figuren lediglich ein Wandbereich eines Gehäuses dargestellt. Die Fig. 5 bis 11 umfaßt jeweils ein kom plettes Gehäuse.In connection with FIGS. 1 to 4 shown from the embodiment of the device according to the invention, only a wall area of a housing is shown in these figures. The Figs. 5 to 11 each comprising a com plete housing.

Das Gehäuse weist - jeweils aus Isolierplatten luftdicht zusammengebaut - einen Boden (1), Seitenwände (2) und eine Decke (3) auf, und hat die Gestalt eines Quaders oder Würfels. Gewöhnlich wird es so groß ausgeführt, daß die erforderlichen Ausrüstungsgeräte z. B. der nicht darge stellten Fernmeldetechnik, die ihrerseits Verlustwärme abgeben, bedarfsgemäß aufgestellt werden können. Die wärmeisolierenden Bauteile mindern eine zusätzliche Er wärmung durch Dämmung der Einstrahlwärme. The housing has a base ( 1 ), side walls ( 2 ) and a ceiling ( 3 ), each assembled airtight from insulating plates, and has the shape of a cuboid or cube. Usually it is carried out so large that the necessary equipment such. B. the not shown Darge telecommunications technology, which in turn emit heat, can be set up as required. The heat-insulating components reduce additional warming by insulating the radiation.

In das Bypassrohr wird ein Rückschlagventil (12) mit öffnungsrichtung zum inneren Wärmetauscher (7) eingebaut, wodurch bei Pumpenbetrieb eine Rückströmung zum äußeren Wärmetauscher (5) verhindert wird.A non-return valve ( 12 ) with an opening direction to the inner heat exchanger ( 7 ) is installed in the bypass pipe, preventing backflow to the outer heat exchanger ( 5 ) during pump operation.

Falls die Temperatur der Trägerflüssigkeit wegen zu hoher Umgebungstemperaturen für die erforderliche Wärmelastauf nahme nicht ausreichend abkühlt, werden zur weiteren Unter kühlung im Gegenstrom Flüssigkeits-Wärmetauscher der inneren Austauschfläche vorgeschaltet (15 und 15a). Nachdem ein Großteil der Wärmelast über die äußere Aus tauschfläche (5) an die Umwelt abgegeben wird, ist der Energieaufwand zur Nachkühlung der zum inneren Wärmetau scher (7) gelangenden Umlaufflüssigkeit relativ gering. Die Flüssigkeits-Wärmetauscher können ggf. an ein im Ge häuse integriertes Kühlaggregat (16) angeschlossen werden. If the temperature of the carrier liquid does not cool down sufficiently due to the high ambient temperatures for the required heat load, liquid heat exchangers are connected upstream of the inner exchange surface for further subcooling ( 15 and 15 a). After a large part of the heat load is released to the environment via the outer exchange surface ( 5 ), the energy required for after-cooling of the circulating liquid to the inner heat exchanger ( 7 ) is relatively low. The liquid heat exchangers can optionally be connected to a cooling unit ( 16 ) integrated in the housing.

Es sei angenommen, daß die aus dem Geräteraum kommende, erwärmte Umlaufflüssigkeit im äußeren Wärmetauscher (5) infolge niedrigerer Umgebungstemperatur abgekühlt wird, und diese mittels einer Pumpe (6) wieder in den oder die inneren Wärmetauscher (7) zurückgeführt wird, wo die Flüssigkeit durch Aufnahme der Wärmelast erneut erwärmt wird. Der Transport erfolgt in geeigneten Leitungen bzw. Übergangsstutzen (9) Vorlauf zum äußeren Wärmetauscher (10) dessen Rücklauf).It is assumed that the heated circulating liquid coming from the equipment room in the outer heat exchanger ( 5 ) is cooled due to the lower ambient temperature, and this is returned by means of a pump ( 6 ) back into the inner heat exchanger (s) ( 7 ), where the liquid passes through Recording the heat load is heated again. The transport takes place in suitable lines or transition sockets ( 9 ) flow to the outer heat exchanger ( 10 ) its return).

Die Zwangsbelüftung der äußeren bzw. inneren Wärmetauscher (5 und 7) erfolgt über Lüftermotoren (13 und 14) mit annä hernd gleichem Volumenstrom. Die inneren Lüftermotoren (14) erzeugen zugleich die Luftzirkulation im Geräteraum, die äußeren Lüfter (13)bewirken den Luftaustausch zur Umgebung.The forced ventilation of the outer and inner heat exchangers ( 5 and 7 ) takes place via fan motors ( 13 and 14 ) with approximately the same volume flow. The inner fan motors ( 14 ) also generate air circulation in the equipment room, the outer fans ( 13 ) effect the exchange of air with the surroundings.

Wie vor beschrieben wird die Zirkulation der Trägerflüs sigkeit durch die Umwälzpumpe (6) bewirkt, falls diese Pumpe ausfällt, wird zur Sicherstellung eines Notbetrie bes unter Umgehung der Pumpenleitung ein Bypassrohr (11) in den Kreislauf eingefügt, so daß durch den Dichteunter schied der Trägerflüssigkeit im äußeren und inneren Wärme tauscher (5 und 7) eine Schwerkraftzirkulation zustande kommt.As described above, the circulation of the carrier fluid is caused by the circulation pump ( 6 ), if this pump fails, a bypass tube ( 11 ) is inserted into the circuit to ensure emergency operation bypassing the pump line, so that the difference in density of the carrier liquid in the external and internal heat exchanger ( 5 and 7 ) gravity circulation occurs.

Claims

1. Device for warming a housing which is thermally insulated from the environment in which devices which emit heat during operation, in particular communications and control technology, are accommodated, with at least one internal heat exchanger ( 7 ) which absorbs the device loss and at least one external one Heat exchanger ( 5 ) which is in heat exchange with the ambient air, characterized in that both heat exchangers are connected to a media line ( 9 and 10 ) and both heat exchangers are forcedly ventilated within air guide channels and meet an insulated partition ( 4 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the media flow in the heat exchangers is accomplished both by switching on a circulating pump ( 6 ) and by heavy-duty operation.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that a bypass line ( 11 ) is inserted for gravity operation by reversing the order of the circulating pump, in which a check valve ( 12 ) is installed, which opens to the inner heat exchanger.

4. The device according to claim 1, characterized in that the heat exchanger tubes open on both sides in each case in a collecting tube ( 8 ) and are provided with means for enlarging the outer heat exchange surfaces, and that these means are designed so that they do not flow in the vertical direction hinder.

5. The device according to claim 1, characterized in that in the flow riser ( 8 a) of the internal heat exchanger, a liquid heat exchanger ( 15 ) is inserted, the z. B. is connected to a cooling water pipe. Alternatively, a separate liquid heat exchanger ( 15 a) can be used for the above-described heat exchanger, which can be connected to a cooling unit ( 16 ) integrated in the housing.