SE515501C2 - Kylsystem för kylning av elektronik/datorutrustning i en AXE- station samt förfarande för dylik kylning - Google Patents

Description

20 25 30 35 40 ._ 4 m, i., . = ~ =If= rf f* *' ='= s ev nu n r a: = I* I f , ., .| v s :lzf x vfßv r vi» ' . mm. 2 att minimera skadeverkningar på miljön.

Dessa syften uppnås med ett kylsystem, en kylenhet samt förfaranden för kylning av elektronik/datorutrustning i en AXE-station som anges i den kannetecknande delen av de respektive patentkraven 1, 11, 21, 31.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mera detaljerat med hänvisning till de åtföljande ritningarna.

Figur 1 visar en längsgående vertikal snittvy av ett stationshus som innehåller en AXE-station och ett kylsystem enligt uppfinningen.

Figur 2 visar en fristående, separat kylenhet som innehåller ett kylbatteri och en flåkt som placeras bredvid redan installerade AXE-stationer.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN I figur 1 visas ett stationshus 10 som i rummet 2 (tekniksal) har en AXE-station 9. Intill detta rum finns två mindre rum 3, 4 som innehåller kylanordningar 5, 6. I väggarna mellan rummet 2 och rummen 3, 4 finns två stora öppningar 7, 8 nere vid golvet 24 samt två mindre öppningar 16, 17 uppe vid taket så att rummen via dessa öppningar 7, 8, 16, 17 står i direkt förbindelse med varandra.

Kylanordningarna 5, 6 som vardera innefattar ett kylbatteri 18 och en flakt 19 är placerade i den övre delen av rummen 3, 4. Dessa kylanordningar 5, 6 är kopplade till en kylare 1 medelst ett framledningsrör 12 och ett återledningsrör 11 och även till grundvattnet i berget 15 via rörledningarna 20, 21 och blandningsventilen 14. Kylaren 1 är placerad utanför huset 10, företrädesvis på hustaket.

Kylningsförfarandet för elektronik- och datorutrustningen i AXE-stationen kommer nu att beskrivas endast med hänvisning till kylanordningen 5, eftersom kylanordningen 6 fungerar på exakt samma satt och har samma verkan som kylanordningen 5. Det skall givetvis inses att ett godtyckligt antal kylanordningar 5, 6 kan användas vid kylningsförfarandet.

Kylaren 1 förser kylbatteriet 18 i kylanordningen 5 med vatten som har en temperatur på ca 20°C via framledningsröret 10 15 20 25 30 35 40 i s 1 t!!! | I 515 3 , . 12, blandningsventilen 14 och pumpen 13; pumpen sköter cirkulationen av vattnet. Kylbatteriet 18 kyls ner och kyler luften 22 i rummet 4. Fläkten 19 bläser ner luften mot golvet 24 i rummet 4 och ut genom den stora öppningen 7 in i rummet °C bläses in i 2. Den kylda luften med en temperatur pä ca 21 rummet 2 säsom en laminär virvelfri, jämn strömning (luftfront) med en hastighet pä ca 0,5 m/s och passerar genom elektronikutrustningen 9 i AXE-stationen, vilken kyls till en temperatur som ej fär överstiga 24°C. Luften som passerar genom elektronikutrustningen 9 i AXE-stationen värms upp av energin som avges frän denna utrustning 9 (ca 25 kw) och stiger uppät i rummet eftersom den uppvärmda luften har lägre densitet än den kylda luften; den uppvärmda luften 22 sugs sedan tillbaks in i rummet 4 genom öppningen 17 pä grund av fläktens 19 baksug och värmer upp vattnet i kylbatteriet 18 till en temperatur pä ca 22°C. Det uppvärmda vattnet äterförs till kylaren 1 via äterledningsröret 11, varvid kylaren 1 äter sänker vattentemperaturen med tvä grader, dvs till 20°C.

Kylaren 1 förser äter kylbatteriet 18 med vatten och det ovan beskrivna kylningsförfarandet startar änyo. Det skall inses att vatten hela tiden cirkulerar genom kylbatteriet.

Om emellertid utomhustemperaturen överstiger ca +l9°C klarar inte kylaren 1 att sänka temperaturen i vattnet med 2°C. I detta fall pumpas kyla upp frän berget 15, sä kallad spetskylning, till blandningsventilen 14 som blandar vatten frän kylaren 1 och berget 15 sä att vattenblandningens temperatur blir ca 20°C; ventilen 14 innehäller alltsä en sensor (ej visad) som känner av vattentemperaturen och kylaren en termostat (ej visad) som har en omslagstemperatur pä ca 20°C.

Den ovan beskrivna utföringsformen har realiserats pä Telias forskningsstationer med mycket gott resultat.

Temperaturen i tekniksalarna 2 för AXE-elektroniken har följaktligen aldrig överstigit 24°C; elektronik/datorutrustning i AXE-stationer fungerar inte helt tillförlitligt om temperaturen överstiger 24°C. Kylsystemet enligt uppfinningen har fungerat pä ett enkelt, driftsäkert och underhällsfritt sätt till skillnad frän det konventionella kylsystem som användes för att kyla befintliga AXE-stationer och som betjänas av köldmediekompressorer. 10 15 20 25 30 35 40 ,w Lä' v s »av æf: f »i 'í'! ** *5 '*“' q ;> .a a i s: z s S , g, R en» I i . | x | i r:=§ i 2? . u--w »w 4 ß i i i I Vidare har energiförbrukningen hos kylsystemet drastiskt minskat dä kylaren 1 endast sänker vattentemperaturen med tvà grader. Ett villkor för att i denna uppfinning minska energiförbrukningen är att med högsta möjliga ..~. -.-.fr~..'| xrzt-f-Qnt-Qm b uuux. uni peraturen och vattentemperatur ända ombesörja en sä pass god kylning sä att temperaturen i tekniksalen 2 inte överstiger 24°C; det har empiriskt visat sig att en framledningstemperatur pä 20°C just uppfyller detta villkor.

Kylning medelst kylaren 1 fungerar säledes under större delen av äret utom under sommarmånaderna dä omgivningstemperaturen kan överstiga +l9°C; i detta fall utnyttjas den ovan beskrivna spetskylningen.

Ett problem bestàr i att tillämpa kylsystemet enligt uppfinningen pä redan befintliga, installerade AXE-stationer.

Detta problem löses pä ett sätt som visas i figur 2.

Kylanordningen 5 innefattande kylbatteri 18 och fläkt 19 installeras i en fristäende kylenhet 23 som placeras i tekniksalen 2 bredvid AXE-utrustningen 9 pä lämpligt avständ frän denna. En kylare 1 placeras utomhus precis som i den ovan beskrivna utföringsformen. Kopplingsarrangemanget med framledningsrör 12, äterledningsrör 11, rörledningar 20, 21, blandningsventil 14, pump, m.m. (ej visade i figur 2) installeras och inkopplas till kylbatteriet och kylaren pä samma sätt som i figur 1. Kylbatteriet 18 kommer nu att pä samma sätt som i utföringsformen enligt figur 1 kyla den omgivande luften och fläkten kommer att ombesörja att luftcirkulation ästadkommes säsom visas med pilen 22.

Kylningen av elektronikutrustningen i AXE-stationen sker alltsa har i princip pä samma sätt som i utföringsformen enligt figur 1. Det skall inses att ett godtyckligt antal kylenheter 23 innefattande kylanordningar 5 kan placeras i tekniksalen 2. Kylsystemet enligt figur 2 är ä andra sidan extremt enkelt att installera och underhalla och är dessutom betydligt energisnälare än konventionella kylsystem för AXE- stationer.

De ovan beskrivna utföringsformerna är endast att betrakta sasom exempel och uppfinningen begränsas endast av vad som anges i de följande patentkraven. ...»~.....

Claims (34)

lO 15 20 25 30 35 40 :anv una: .ovana 515 501 šiI=šII= = -S' - PATENTKRAV

1. Kylsystem för kylning av elektronik/datorutrustning (9) i en AXE-station anordnad i en tekniksal (2) (10), anordning (5, 6) fläkt (19) för huset i ett stationshus kännetecknat av att åtminstone en kyl- (18) anordnad utan- innefattande ett kylbatteri och en är hopkopplad med en kylare (1) (10), företrädesvis på hustaket, via ett fram- (12) (11) grundvatten i ett berg via rörledningar ledningsrör och ett återledningsrör samt med (15) (20, 21), varvid ett köldmedium cirkulerar genom nämnda rör (11, 12, 20, 21) (18), varvid nämnda fläkt (19) (18) kylda luften (22) mot tekniksalens (2) vilken luft bringas i kon- som kyler kylbatteriet blåser den av kylbatteriet ner (24) takt med elektronik/datorutrustningen (9) och värms upp av golv den från elektronik/datorutrustningen (9) avgivna värme- energin varigenom luften (22) stiger uppåt mot taket i tekniksalen (2) genom elektronik/ datorutrustningen (9) och kyler densamma för att sedan sugas tillbaks till kyl- (19) och att kylaren (1) anordningen (5) medelst fläktens baksug, varvid köld- mediet är vatten, levererar vatten med en temperatur om ca 20°C till kylbatteriet (18) via fram- ledningsröret (12) och att det uppvärmda vattnet som åter- cirkulerar till kylaren (1) (18) har en från kylbatteriet temperatur om ca 22°C.

2. Kylsystem enligt krav 1, kännetecknat av att kylaren (1) kyler köldmediet med ca 2°C om utomhustemperaturen understiger ca 23°C.

3. Kylsystem enligt något av kraven 1 eller 2, känne- tecknat av att då utomhustemperaturen överstiger ca 23°C pumpas grundvatten upp från berget (15), så kallad spets- kylning, via rörledningen (21) som ombesörjer kylning av kylbatteriet (18).

4. Kylsystem enligt krav 3, kännetecknat av att kylaren (1) innefattar en termostat som ombesörjer inkoppling av spetskylning då utomhustemperaturen överstiger ca 23°C.

5. Kylsystem enligt krav 4, kännetecknat av att en blandningsventil (14) som sammankopplar rörledningen (21) och framledningsröret (12) blandar vatten från kylaren (1) och grundvattnet från berget (15) så att vattnet som leve- reras till kylbatteriet har en temperatur om ca 20°C. l0 l5 20 25 30 35 40 515 501 - 6

6. Kylsystem enligt krav 5, kännetecknat av att bland- ningsventilen (14) innefattar en sensor som ombesörjer reglering av vattentemperaturen.

7. Kylsystem enligt något av föregående krav, känneteck- nat av att en cirkulationspump (13) ombesörjer cirkulation (12) (11) samt uppumpningen av grundvatten från berget (15). av vattnet i framledningsröret och àterledningsröret

8. Kylsystem enligt något av föregående krav, känne- tecknat av att kylanordningarna (5, 6) är anordnade i den övre delen av rum (3, 4) som ligger intill tekniksalen (2), varvid det i väggarna mellan tekniksalen (2) och rummen (3, 4) finns två stora öppningar (7, 8) nere vid golvet samt två mindre öppningar (16, 17) uppe vid taket 4) och tekniksalen (2) ningar står i direkt förbindelse med varandra och att så att rummen (3, via dessa öpp- kylanordningen (5, 6) kyler luften (22) i rummen (3, 4) samtidigt som fläkten blåser ner luften genom öppningarna (7, 8), vilken luft (22) passerar genom öppningarna (7, 8) såsom en laminär, virvelfri, jämn strömning och bringas i kontakt med elektronik/datorutrustningen (9) och kyler denna då luften passerar genom denna, vilken uppvärmda luft (22) stiger uppåt mot tekniksalens (2) tak och sugs tillbaks genom öppningarna (16, 17) medelst fläktens (19)

9. Kylenhet (23) för kylning av elektronik/datorutrust- (23) innefattande ett kylbatteri in i rummen (3, 4) baksug. ning (9) innehåller (18) kännetecknad av att den är en fristående, (23) redan befintlig, (9), företrädesvis på hustaket i en AXE-station vilken kylenhet en kylanordning (5) en fläkt (19), separat enhet niksal (2) utrustning samt som kan placeras bredvid en i en tek- installerad elektronik/dator- varvid en kylare (1) (10), kylanordningen (5) via ett framledningsrör (12) och ett (ll), är placerad utomhus, och kan kopplas ihop med återledningsrör och av att kylaren (1) levererar vatten med en temperatur om ca 20°C till kylbatteriet (18) (12) som återcirkulerar till kylaren (1) via framledningsröret och att det uppvärmda vattnet från kylbatteriet (18) har en temperatur om ca 22°C.

10. Kylenhet (23) pump (13) ombesörjer cirkulationen av köldmediet mellan enligt krav 9, kännetecknad av att en nøom-»fl 10 l5 20 25 30 35 40 ff ono- muuu Ovan-no 515 501 i _ kylaren (1) och kylbatteriet (18) mus-nn samt att kylenheten (23) kan kopplas ihop med rörledningar (20, 21) för att åstad- komma spetskylning.

11. Kylenhet enligt krav 10, kännetecknad av att spets- kylning inkopplas då utomhustemperaturen överstiger ca 23°C.

12. Kylenhet enligt krav 11, kännetecknad av att en termostat i kylaren (1) ombesörjer inkoppling av spetskyl- ning.

13. Kylenhet (23) enligt krav 12, kännetecknad av att köldmediet är vatten.

14. Kylenhet enligt något av kraven 9-13, kännetecknad av att kylanordningen (5) är anordnad i den övre delen av kylenheten (23), varvid kylbatteriet (18) tillsammans med fläkten (15) kyler den omgivande luften i tekniksalen (2), vilken fläkt (19) ombesörjer en luftcirkulation (22) genom elektronik/datorutrustningen (9) så att denna kyls.

15. Kylenhet enligt krav 11, kännetecknad av att en blandningsventil (14) sammankopplar rörledningen (21) och framledningsröret (12) och blandar vatten från kylaren (1) och grundvatten från berget (15) så att vattnet som leve- reras till kylbatteriet har en temperatur om ca 20°C.

16. Kylenhet enligt krav 15, kännetecknad av att en sensor i blandningsventilen (14) reglerar temperaturen hos vattnet som levereras till kylanordningen (5).

17. Kylenhet enligt något av kraven 9-16, kännetecknad av att den uppvärmda luften (22) som passerat och kylt elektronik/datorutrustningen (9) sugs tillbaks av fläktens (19) baksug och värmer upp vattnet i kylbatteriet (18) till en temperatur om ca 22°C.

18. Kylenhet enligt något av kraven 9-17, kännetecknad av att kylaren (1) sänker temperaturen hos det återcirku- lerande vattnet med ca 2°C då utomhustemperaturen under- stiger ca 23°C.

19. Förfarande för att kyla elektronik- och datorutrust- ning (9) i en AXE-station anordnad i en tekniksal (2) i ett stationshus (10), kännetecknat av att åtminstone en kylanordning (5, 6) en fläkt innefattande ett kylbatteri (18) och (19) kopplas ihop med en kylare (1) via att fram- ledningsrör (12) och ett återledningsrör (11) samt med -n occur: lO 15 20 25 30 35 40 515 501 » S* grundvatten i ett berg (15) via rörledningar (20, 21) var- vid ett köldmedium cirkulerar genom nämnda rör (11, 12, 20, 21) (19) blåser den av kylbatteriet som kyler kylbatteriet (18), och att nämnda fläkt (18) kylda luften (22) ner mot tekniksalens (2) golv (24), vilken kylda luft värms upp av den från elektronik/datorutrustningen (9) avgivna värmeenergin, varigenom luften följaktligen stiger uppåt mot taket i tekniksalen (2) genom elektronik/datorutrustningen (9) och kyler densamma för att sedan sugas tillbaks till kylanordningen (5) medelst (18) (22), varvid köld- levererar vatten med fläktens baksug, varvid köldmediet i kylbatteriet uppvärmes av den tillbakasugna luften mediet är vatten och att kylaren (1) en temperatur om ca 20°C till kylbatteriet (12) cirkulerar till kylaren (1) (18) via fram- ledningsröret och att det uppvärmda vattnet som åter- från kylbatteriet (18) har en temperatur om ca 22°C. kännetecknad av att I trädesvis på hustaket, och sänker köldmediets temperatur

20. Förfarande enligt krav 19, kylaren (1) placeras utanför stationshuset före- med ca 2°C då utomhustemperaturen understiger ca 23°C.

21. Förfarande enligt krav 19, kännetecknad av att kylaren (1) levererar vatten med en temperatur om ca 20°C till kylbatteriet (12) och att från kylbatte- (18) via framledningsröret vattnet som återcirkulerar till kylaren (1) riet via återledningsröret (11) 22°C. har en temperatur om ca

22. Förfarande enligt krav 19, kännetecknad av att om utomhustemperaturen överstiger ca 23°C sker en uppumpning av grundvattnet från berget (15), så kallad spetskylning, via rörledningen (21) vilket grundvatten ombesörjer kyl- (18).

23. Förfarande enligt krav 22, kännetecknad av att en ningen av kylbatteriet termostat i kylaren (1) ombesörjer inkopplingen av spets- kylningen.

24. Förfarande enligt krav 23, kännetecknad av att en blandningsventil (14) blandar vatten frän kylaren (1) och grundvatten från berget (12) har en temperatur om ca 20°C. (15) via rörledningen (21) och framledningsröret kylbatteriet (18) så att vattnet som levereras till cnuvv~ 10 15 20 25 30 35 40 515 501 ßr

25. Förfarande enligt krav 24, kännetecknad av att en sensor i blandningsventilen reglerar temperaturen hos vattnet som levereras till kylbatteriet (18).

26. Förfarande enligt något av kraven 19-25, känneteck- nad av att en cirkulationspump (13) ombesörjer cirkula- tionen av vattnet i framledningsröret (12) och återled- ningsröret (11) samt uppumpning av grundvattnet från berget (15).

27. Förfarande enligt något av kraven 19-26, känneteck- nad av att kylanordningar (5, 6) är anordnade i den övre delen av rum (3, 4) som ligger intill tekniksalen (2), varvid det i väggarna mellan tekniksalen (2) och rummen (3, 4) finns två stora öppningar (7, 8) nere vid golvet (24) samt två mindre öppningar (16, 17) uppe vid taket så att rummen (3, 4) och tekniksalen (2) via dessa öppningar (7, 8, 16, 17) står i direkt förbindelse med varandra, och att kylanordningarna (5, 6) kyler luften (22) i rummen (3, 4) samtidigt som fläkten (19) blåser ner denna luft mot golvet (24) i rummen (3, 4) och ut genom de stora öppningarna (7, 8) in i tekniksalen (2) såsom en laminär, virvelfri, jämn strömning och vilken luft (22) kyler elek- tronik/datorutrustningen (9) då luften passerar genom denna, varvid luften (22) uppvärms av den från elektro- nik/datorutrustningen avgivna energin och stiger upp mot taket i tekniksalen (2), varigenom den uppvärmda luften (22) sugs tillbaks genom öppningarna (16, 17) in i rummen (3, 4) medelst fläktens (19) baksug, varvid vattnet i kylbatteriet (18) värms upp av denna tillbakasugna luft (22).

28. Förfarande för kylning av redan befintlig installe- rad elektronik/datorutrustning i en AXE-station anordnad i en tekniksal (2) i ett stationshus (10), kännetecknad av att en fristående, separat kylenhet (23) som innehåller en kylanordning (5) innefattande ett kylbatteri (18) samt en fläkt (19) placeras i tekniksalen (2) bredvid elektro- nik/datorutrustningen (9), varvid en kylare (1) som är placerad utomhus, företrädesvis på stationshusets (10) tak, kopplas ihop med kylbatteriet (18) i kylanordningen (5) via ett framledningsrör (12), en blandningsventil (14) och ett återledningsrör (11) samt att kylanordningen kopp- musa- l0 15 20 25 30 35 40 none /Ü las till grundvatten i ett berg (15) för spetskylning via en blandningsventil (14) (20, 21) att kylaren (1) levererar vatten med en temperatur om ca 20°C till kylbatteriet (18) (12) att det uppvärmda vattnet som återcirkulerar till kylaren (1) från kylbatteriet och rörledningar och av via framledningsröret och (18) har en temperatur om ca 22°C.

29. Förfarande enligt krav 28, kännetecknad av att till (23) (13) cirkulationen av vatten mellan kylaren (1) nämnda kylenhet inkopplas en pump som ombesörjer och kylbatte- riet (18) samt uppumpning av grundvattnet från berget (15).

30. Förfarande enligt krav 29, kännetecknad av att spetskylningen inkopplas då utomhustemperaturen överstiger 23°C.

31. Förfarande enligt krav 30, kännetecknad av att en blandningsventil (14) kopplar ihop rörledningen (21) och (12) (1) och grundvattnet från berget framledningsröret och blandar vattnet från kylaren (15) levereras till kylbatteriet har en temperatur om ca 20°C. så att vattnet som

32. Förfarande enligt något av kraven 28-31, känne- tecknad av att kylanordningen (5) placeras i den övre delen av kylenheten (23) varigenom vattnet som levereras (15) (18), vilket kylbatteri kyler den omgivande luften (22) i tekniksalen (2), vilken fläkt (19) luften (22) mot tekniksalens (2) från kylaren (1) eller från berget kyler kylbatteriet blåser ner den kylda golv (17) varigenom luften såsom en laminär, virvelfri, jämn strömning bringas i kontakt med elektronik/datorutrustningen (9) i AXE-sta- tionen, vilken utrustning (9) kyls varvid luften uppvärms av den från utrustningen (9) avgivna energin, varigenom luften (22) stiger uppåt mot taket i tekniksalen (2) genom elektronik/ datorutrustningen (9) och sugs tillbaks till kylanordningen (5) medelst fläktens (19) baksug, varvid temperaturen hos vattnet i kylbatteriet (18) som åter- cirkulerar till kylaren (1) via återledningsröret (11) värms upp av den tillbakasugna luften (22). kännetecknad av att det (21)

33. Förfarande enligt krav 32, återcirkulerande vattnet till kylaren har en tempe- ratur om ca 22°C.

34. Förfarande enligt krav 33, kännetecknad av att 515 501 /l kylaren (1) kyler det àtercirkulerande vattnet med ca 2°C då utomhustemperaturen understiger ca 23°C. unna-c mora-nt