EP1269810A1 - Kühlgerät für einen schaltschrank - Google Patents
Kühlgerät für einen schaltschrankInfo
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Definitions
- Cooling device for a control cabinet
- the invention relates to a cooling device for a control cabinet with a refrigeration circuit, which has a compressor, an evaporator and a condenser, the evaporator being associated with an evaporator fan and the condenser with a condenser fan, the evaporator fan supplying the air in the control cabinet to the evaporator and the condenser fan supplies ambient air to the condenser, and the compressor conveys the cooling medium held in the refrigeration cycle.
- Such cooling devices are widely known. For example, they are designed as control cabinet add-ons and can be attached, installed or installed on a control cabinet.
- the evaporator of the cooling unit is spatially connected to the interior of the control cabinet via an air duct.
- the air is fed from the interior of the control cabinet to the evaporator, cooled here and then returned to the interior of the control cabinet. If the temperature level in the interior of the control cabinet falls below a predetermined value, the cooling unit is switched off. If a specified temperature is exceeded, the cooling unit switches on again and the cooling process starts again.
- the cooling device is always operated in full load in cooling mode.
- the air conditioners which are used in temperate temperature zones, for example, are designed for summer operation. This means that sufficient heat must be dissipated from the cabinet interior at high ambient temperatures. If the cooling device is operated in the other seasons, the cooling device is switched on and off frequently. These switching operations shorten the life of the cooling device.
- Control cabinets are often operated in rooms where staff are also present. It is therefore desirable that the cooling device emits little noise. Since the cooling units are operated at full load in cooling mode, a maximum noise level is always reached. This noise level is reduced with the help of complex sound insulation measures.
- the compressor is connected to a control unit via a signaling path, that the control unit is assigned a temperature sensor which is arranged in the area of the interior of the control cabinet, and that the control unit has a control circuit which controls the delivery rate of the compressor, which differs from zero, as a function of the temperature measured at the temperature sensor via the signaling path.
- the compressor In an operating state (for example in winter operation) in which only small amounts of heat are to be dissipated from the interior of the control cabinet, the compressor is controlled in such a way that only a small amount of cooling medium is circulated through the refrigeration circuit. Accordingly, the cooling capacity of the cooling device is low. In this operating state, the compressor has a low power consumption, so that energy-saving work can be carried out.
- the compressor can be regulated in such a way that it is operated continuously. Accordingly, there are no wear-intensive switch-on and switch-off processes, so that a maximum service life of the cooling device is guaranteed.
- the compressor has a maximum and a minimum delivery rate, that these delivery rates are assigned an upper and a lower cooling capacity limit, and that the control circuit regulates the compressor between the two cooling capacity limits continuously or in predetermined switching stages.
- Adjust control cabinet interior This is particularly advantageous if sensitive internals are installed in the control cabinet interior that cannot be subjected to large temperature fluctuations. If a variant with predefined switching stages is implemented, the switching stages can be narrowed accordingly, so that permanent compressor operation can be ensured at least over wide ranges.
- control circuit regulates the compressor between the two cooling power limits along a control straight line with a constant gradient.
- control unit is connected to the condenser fan via a signaling path and that the speed of the condenser fan can be controlled by means of a control circuit of the control unit as a function of the temperature in the interior of the control cabinet.
- evaporator fan is also connected to the control unit via a signaling path and that the speed of the evaporator fan can be controlled by means of a control circuit of the control unit as a function of the temperature in the interior of the control cabinet.
- the fan speeds can be varied depending on the required cooling capacity.
- the speed variation can again be stepped or infinitely variable.
- the variation of the speed is particularly important in industrial operation or in the operation of a control cabinet in an office.
- the sound pressure level can be significantly reduced, so that user-friendly operation is possible. Since only low speeds have to be driven at low cooling capacities, there is a low air volume flow.
- the condenser fan this has the advantage that the air flow that exchanges the ambient air does not cause strong air turbulence, which ultimately has a decisive influence on the dust pollution in a room.
- the evaporator fan can preferably be regulated independently of the condenser fan, so that the refrigeration cycle can be regulated in an optimized manner.
- the signaling paths between the control unit and the compressor and / or the evaporator and / or the condenser can be wired or wireless.
- the control unit can be accommodated separately from the cooling device. Then, in particular, it is also easily possible to control several different cooling devices which are assigned to the individual control cabinets with a single control unit.
- the cooling device has a refrigeration cycle with a condenser 10, an evaporator 12 and a compressor 1 1.
- a condenser fan 13 and an evaporator fan 14 are assigned to the condenser 10 and the evaporator 12.
- the compressor 1 1, the condenser fan 13 and the evaporator fan 1 are connected to a control unit 15 via signaling paths 1 1 .1, 13.1 and 14.1.
- the control unit 15 has a temperature sensor 16. This temperature sensor 16 can be arranged in the interior of a control cabinet.
- temperature sensor 16 permanently measures the temperature in the interior of the control cabinet. This measured temperature is transmitted to a control circuit of the control unit 15. Depending on the measured temperature level, the control unit 15 either controls optionally or together the compressor 1 1, the condenser fan 13 and the evaporator fan 14 via the signaling paths 1 1 .1, 13.1 and 14.1. The compressor is controlled to vary the speed of its compressor wheel. If a high temperature level is measured in the control cabinet interior, the speed of the compressor 11 is high, so that a correspondingly large delivery rate of a cooling medium is pumped through the refrigeration cycle. The condenser fan 13 and the evaporator fan 14 are also controlled to a speed variation.
- the speeds are selected to be high for large amounts of heat to be dissipated, and correspondingly lower speeds are required for small amounts of heat.
- the compressor 1 1, the condenser fan 13 and the evaporator fan 14 can be controlled independently of one another by the control unit 15. This allows the cooling device to be operated optimally.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät für einen Schaltschrank mit einem Kältekreislauf, der einen Kompressor, einen Verdampfer und einen Verflüssiger aufweist, wobei dem Verdampfer ein Verdampferlüfter und dem Verflüssiger ein Verflüssigerlüfter zugeordnet ist, wobei der Verdampferlüfter die im Schaltschrank befindliche Luft dem Verdampfer zuführt und der Verflüssigerlüfter Umgebungsluft dem Verflüssiger zufördert, und wobei der Kompressor das im Kältekreislauf gehaltene Kühlmedium fördert. Um einen anforderungsgerechten Kühlgerätebetrieb erreichen zu können, ist es erfindungsgemäss vorgesehen, dass der Kompressor über eine Signalisierungsstrecke in Verbindung mit einer Steuereinheit steht, dass der Steuereinheit ein Temperaturfühler zugeordnet ist, der im Schaltschrank-Innenraum angeordnet ist, und dass das Steuergerät eine Regelschaltung aufweist, die die von Null verschiedene Fördermenge das Kompressors in Abhängigkeit von der am Temperaturfühler gemessenen Temperatur über die Signalisierungsstrecke steuert.
Description
Kühlgerät für einen Schaltschrank
Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät für einen Schaltschrank mit einem Kältekreislauf, der einen Kompressor, einen Verdampfer und einen Verflüssiger aufweist, wobei dem Verdampfer ein Verdampferlüfter und dem Verflüssiger ein Verflüssigerlüfter zugeordnet ist, wobei der Verdampferlüfter die im Schalt-schrank befindliche Luft dem Verdampfer zuführt und der Verflüssigerlüfter Umgebungsluft dem Verflüssiger zufördert, und wobei der Kompressor das im Kältekreislauf gehaltene Kühlmedium fördert.
Solche Kühlgeräte sind vielfältig bekannt. Sie sind beispielsweise als Schalt- schrank-Anbaugerät ausgeführt und können an einen Schaltschrank an-, auf- oder eingebaut werden. Der Verdampfer des Kühlgerätes steht über einen Luftführungskanal in räumlicher Verbindung mit dem Schaltschrank-Innenraum.
Mittels des Verdampferlüfters wird die Luft aus dem Schaltschrank-Innenraum dem Verdampfer zugeführt, hier gekühlt und anschließend wieder in den Schaltschrank-Innenraum zurückgeführt. Wenn das Temperaturniveau im Schaltschrank- Innenraum einen vorgegebenen Wert unterschreitet, wird das Kühlgerät abgeschalten. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur schaltet sich das Kühlgerät dann wieder ein und der Kühlvorgang beginnt von neuem. Das Kühlgerät
wird im Kühlbetrieb stets im Volllastbereich gefahren. Die Klimageräte, die bei- spielsweise in gemäßigten Temperaturzonen eingesetzt werden, sind dabei auf den Sommerbetrieb ausgelegt. Das bedeutet, dass bei hohen Umgebungstemperaturen eine ausreichende Wärmeabführung aus dem Schaltschrank-Innenraum gewährleistet sein muß. Wenn das Kühlgerät in den übrigen Jahreszeiten betrieben wird, so ergibt sich ein häufiger Ein- und Ausschaltvorgang für das Kühlgerät. Diese Schaltvorgänge verkürzen die Lebensdauer des Kühlgerätes.
Häufig werden Schaltschränke in Räumen betrieben, in denen sich auch Personal aufhält. Es ist daher wünschenswert, dass von dem Kühlgerät eine geringe Lärmemission ausgeht. Da die Kühlgeräte im Kühlbetrieb auf Volllast gefahren werden, ist stets ein maximaler Lärmpegel erreicht. Dieser Lärmpegel wird unter Zuhilfenahme aufwendiger Schalldämmmaßnahmen reduziert.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kühlgerät für einen Schaltschrank der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem ein anforderungsgerechter Kühlbetrieb durch- führbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kompressor über eine Signalisierungsstrecke in Verbindung mit einer Steuereinheit steht, dass der Steuereinheit ein Temperaturfühler zugeordnet ist, der im Bereich der Schalt- schrank-lnnenluft angeordnet ist, und dass das Steuergerät eine Regelschaltung aufweist, die die von Null verschiedene Fördermenge des Kompressors in Abhängigkeit von der am Temperaturfühler gemessenen Temperatur über die Signalisierungsstrecke steuert.
In einem Betriebszustand (beispielsweise im Winterbetrieb) bei dem nur geringe Wärmemengen aus dem Schaltschrank-Innenraum abzuführen sind, wird der Kompressor derart angesteuert, dass nur eine geringe Fördermenge an Kühlmedium durch den Kältekreislauf zirkuliert. Dementsprechend ist auch die Kühlleistung des Kühlgerätes gering. In diesem Betriebszustand hat der Kompressor eine geringe Leistungsaufnahme, so dass energiesparend gearbeitet werden kann. Darüberhinaus kann der Kompressor derart eingeregelt sein, dass er permanent betrieben wird. Dementsprechend entstehen keine verschleißintensiven Ein- und Ausschaltvorgänge, so dass eine maximale Lebensdauer des Kühlgerätes gewährleistet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Kompressor eine maximale und eine minimale Förderrate aufweist, dass diesen Förderraten eine obere und eine untere Kühlleistungsgrenze zugeordnet ist, und dass die Regelschaltung den Kompressor zwischen den beiden Kühlleistungsgrenzen stufenlos oder in vorgegebenen Schaltstufen regelt. Bei der stufenlosen Regelung lässt sich insbesondere ein konstantes Temperaturniveau im
Schaltschrank-Innenraum einstellen. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn empfindliche Einbauten im Schaltschrank-Innenraum eingebaut sind, die keinen großen Temperaturschwankungen unterzogen werden können. Wenn eine Variante mit vorgegebenen Schaltstufen verwirklicht ist, so lassen sich die Schaltstufen entsprechend eng stufen, so dass ein permantenter Kompressorbetrieb zumindest über weite Bereiche sicher gestellt werden kann.
Bei der stufenlosen Kompressorsteuerung kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Regelschaltung den Kompressor zwischen den beiden Kühlleis- tungsgrenzen entlang einer Steuergeraden mit konstanter Steigung regelt.
Eine bevorzugte Erfindungsausgestaltung sieht vor, dass die Steuereinheit über eine Signalisierungsstrecke in Verbindung mit dem Verflüssigerlüfter steht, und dass die Drehzahl des Verflüssigerlüfters mittels einer Regelschaltung der Steuereinheit in Abhängigkeit von der Temperatur im Schaltschrank-Innenraum steuerbar ist. Dabei kann es insbesondere auch weiterhin vorgesehen sein, dass auch der Verdampferlüfter über eine Signalisierungsstrecke mit der Steuereinheit in Verbindung steht, und dass die Drehzahl des Verdampferlüfters mittels einer Regelschaltung der Steuereinheit in Abhängigkeit von der Temperatur im Schaltschrank-Innenraum steuerbar ist.
Bei diesen Erfindungsausgestaltungen lässt sich zusätzlich zu der Steuerung des Kompressors auch eine Regelung des Verdampfer- und des Verflüssigerlüfters erreichen. Abhängig von der geforderten Kühlleistung können die Lüfterdreh-zahlen variiert werden. Die Drehzahlvariation kann dabei wieder gestuft oder stufenlos erfolgen. Die Variation der Drehzahl ist insbesondere im Industriebetrieb oder im Betrieb eines Schaltschrankes in einem Büro von besonderer Bedeutung. Infolge der Drehzahlreduzierung lässt sich der Schalldruckpegel deutlich reduzieren, so dass ein benutzerfreundlicher Betrieb möglich ist. Da bei niedrigen Kühlleistungen auch nur geringe Drehzahlen gefahren werden müssen, entsteht ein geringer Luft- Volumenstrom. Bei dem Verflüssigerlüfter hat dies den Vorteil, dass der Luftstrom, der die Umgebungsluft abtauscht, keine starken Luftverwirbelungen bewirkt, die letztendlich die Staubbelastung in einem Raum entscheidend mit beeinflusst.
Darüberhinaus wird auch die als unangenehm empfundene Zugwirkung reduziert. Wenn auch eine Regelung der Drehzahl des Verdampferlüfters vorgesehen ist, so hat dies zur Folge, dass im Teillastbereich des Verdampferlüfters ein geringer Luftvolumenstrom gefördert wird, der dann auch etwaigen Staub im Schaltschrank- Innenraum nicht verwirbelt.
Bevorzugterweise ist der Verdampferlüfter unabhängig von dem Verflüssigerlüfter regelbar, so dass sich der Kältekreislauf optimiert einregeln lässt.
Die Signalisierungsstrecken zwischen der Steuereinheit und dem Kompressor und/oder dem Verdampfer und/oder dem Verflüssiger können drahtgebunden oder auch drahtlos sein. Bei drahtloser Steuerung lässt sich die Steuereinheit getrennt vom Kühlgerät unterbringen. Dann ist es insbesondere ohne Weiteres auch möglich, mit einer einzigen Steuereinheit mehrere verschiedene Kühlgeräte, die den einzelnen Schaltschränken zugeordnet sind, zu steuern.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In der Zeichnung ist eine Prinzipskizze eines Kühlgerätes dargestellt. Das Kühlgerät weist einen Kältekreislauf mit einem Verflüssiger 10, einem Verdampfer 12 und einem Kompressor 1 1 auf. Dem Verflüssiger 10 und dem Ver-dampfer 12 ist jeweils ein Verflüssigerlüfter 13 und ein Verdampferlüfter 14 zugeordnet. Der Kompressor 1 1 , der Verflüssigerlüfter 13 und der Verdampferlüfter 1 stehen über Signalisierungsstrecken 1 1 .1 , 13.1 und 14.1 in Verbindung mit einer Regeleinheit 15. Die Regeleinheit 15 weist einen Temperaturfühler 16 auf. Dieser Temperaturfühler 16 kann im Innenraum eines Schaltschrankes angeordnet werden.
Während des Schaltschrankbetriebes misst der Temperaturfühler 16 permanent die Temperatur im Innenraum des Schaltschrankes. Diese gemessene Temperatur wird einer Regelschaltung der Steuereinheit 15 übermittelt. Abhängig von dem gemessenen Temperaturniveau steuert die Steuereinheit 15 entweder wahlweise
oder gemeinsam den Kompressor 1 1 , den Verflüssigerlüfter 13 und den Verdampferlüfter 14 über die Signalisierungsstrecken 1 1 .1 , 13.1 und 14.1 an. Dabei wird der Kompressor zu einer Variation der Drehzahl seines Verdichterrades angesteuert. Wenn ein hohes Temperaturniveau im Schaltschrank-Innenraum gemessen wird, so ist die Drehzahl des Kompressors 1 1 hoch, so dass eine entsprechend große Fördermenge eines Kühlmediums durch den Kältekreislauf gepumpt wird. Der Verflüssigerlüfter 13 und der Verdampferlüfter 14 werden ebenfalls zu einer Drehzahlvariation angesteuert. Bei hohen abzuführenden Wärmemengen werden die Drehzahlen hoch gewählt, bei geringen Wärmemengen sind entsprechend kleinere Drehzahlen erforderlich. Der Kompressor 1 1 , der Verflüssigerlüfter 13 und der Verdampferlüfter 14 können von der Steuereinheit 15 unabhängig voneinander geregelt werden. Damit lässt sich das Kühlgerät optimiert betreiben.
Claims
1 . Kühlgerät für einen Schaltschrank mit einem Kältekreislauf der einen Kompressor, einen Verdampfer und einen Verflüssiger aufweist, wobei dem Verdampfer ein Verdampferlüfter und dem Verflüssiger ein Verflüssigerlüfter zugeordnet ist, wobei der Verdampferlüfter die im Schalt-schrank befindliche Luft dem Verdampfer zuführt und der Verflüssiger-lüfter Umgebungsluft dem Verflüssiger zufördert, und wobei der Kom-pressor das im Kältekreislauf gehaltene Kühlmedium fördert, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (1 1 ) über eine Signalisierungsstrecke (1 1 .1 ) in Verbindung mit einer Steuereinheit (1 5) steht, dass der Steuereinheit (1 5) ein Temperaturfühler (1 6) zugeordnet ist, der im Schaltschrank-Innenraum angeordnet ist, und dass das Steuergerät (1 5) eine Regelschaltung aufweist, die die von Null verschiedene Fördermenge des Kompressors in Abhängigkeit von der am Temperaturfühler (1 6) gemessenen Temperatur über die Signalisierungsstrecke (1 1 .1 ) steuert.
2. Kühlgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (1 1 ) eine maximale und eine minimale Förderrate aufweist, dass diesen Förderraten eine obere und eine untere Kühlleistungsgrenze zugeordnet ist, und dass die Regelschaltung den Kompressor (1 1 ) zwischen den beiden Kühl- leistungsgrenzen stufenlos oder in vorgegebenen Schaltstufen regelt.
3. Kühlgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung den Kompressor (1 1 ) zwischen den beiden Kühlleistungsgrenzen entlang einer Steuergeraden mit konstanter Steigung regelt.
4. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1 5) über eine Signalisierungsstrecke (1 3.1 ) in Verbindung mit dem Verflüssigerlüfter (1 3) steht, und dass die Drehzahl des Verflüssigerlüfters (1 3) mittels einer Regel-schaltung d er Steuerei n heit ( 1 5) in Abhäng ig keit vo n der Temperatur im Schaltschrank-Innenraum steuerbar ist.
5. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1 5) über eine Signalisierungsstrecke (14.1 ) in Verbindung mit dem Verdampferlüfter (14) steht, und dass die Drehzahl des Verdampferlüfters (14) mittels einer Regelschal-tung der Steuerein heit ( 1 5) in Abhängig keit vo n der Temperatur im Schaltschrank-Innenraum steuerbar ist.
6. Kühlgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampferlüfter (14) unabhängig von dem Verflüssigerlüfter (1 3) regelbar ist. Kühlgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalisierungsstrecke (11.1, 13.1, 14.1) zwischen der Steuereinheit (15) und dem Kompressor (11) und/oder dem Verdampfer (12) und/oder dem Verflüssiger (10) drahtgebunden oder drahtlos ist.
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