TW202403251A - 用於開關櫃空氣調節的冷卻設備以及相應的開關櫃配置 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關於一種用於開關櫃空氣調節的冷卻設備(1),其中該冷卻設備(1)具有初級迴路(2),該初級迴路包含可燃製冷劑且具有液化器(3),該液化器佈置在該冷卻設備(1)之外部空氣迴路(4)中,且其中該冷卻設備(1)在與該外部空氣迴路(4)流體隔開的內部空氣迴路(10)中具有蒸發器(5),其特徵在於,該冷卻設備(1)具有包含不可燃製冷劑之次級迴路(6),該次級迴路具有蒸發器(5)和液體-液體熱交換器(7),該液體-液體熱交換器佈置在該外部空氣迴路(4)中且用來將熱量自該不可燃製冷劑傳遞至該可燃製冷劑。此外,還描述一種相應的開關櫃配置。
Description
本發明係有關於一種用於開關櫃空氣調節的冷卻設備,以及一種相應的開關櫃配置,其中該冷卻設備具有初級迴路,該初級迴路包含可燃製冷劑且具有液化器,該液化器佈置在該冷卻設備之外部空氣迴路中。該冷卻設備還在僅與外部空氣迴路隔開之內部空氣迴路中具有液化器。內部空氣迴路可具有在開關櫃殼體之內腔中打開的進氣口及排氣口。外部空氣迴路可藉由其通往冷卻設備或開關櫃配置之周圍環境的空氣入口及其空氣出口而打開。藉此,外部空氣迴路可被周圍空氣流過,為此,其具有通風機。流過外部迴路之空氣可進入液化器,為此,液化器例如構建為空氣-液體熱交換器。在內部空氣迴路中,穿過此內部空氣迴路地循環之空氣可進入佈置在此內部空氣迴路中之蒸發器。蒸發器可構建為空氣-液體熱交換器。DE 10 2018 109 604 A1揭露過此種冷卻設備。
指令2006/42/EG(機械指令)要求用於機器之氣體不存在爆炸風險或火災風險,其中可認為若干部件失效。因此,若在開關櫃冷卻設備中,導引製冷劑之部件被認為存在洩漏,則可認為可燃氣體(製冷劑)進入開關櫃,並且可能在操縱中點燃電弧的內裝件上起火。若無可靠地防止此點發生之安全功能,則應用可燃製冷劑之開關櫃冷卻設備無法滿足該機械指令,或以對最終用戶而言必要的安全性工作。
先前技術所揭露的開關櫃冷卻設備之缺點在於,其實現較為複雜,因為例如需要不同的主動式驅動的閉合機構,並且必須在偵測到洩漏及/或可燃製冷劑進入開關櫃之內腔的情況下進行控制,以封閉冷卻設備之內部迴路與開關櫃內腔之間的隔板,使得製冷劑無法(進一步)進入開關櫃之內腔。
有鑒於此,本發明之目的在於,進一步研發開篇所述之冷卻設備,使其集根據機械指令所需的全部安全措施於一身,從而毋須在其餘的開關櫃配置上,特別是開關櫃殼體上進行調整。
本發明用以達成上述目的之解決方案為一種具有請求項1之特徵的冷卻設備。相應的開關櫃配置參閱並列請求項16。有利實施方式參閱各附屬項。
據此,在該冷卻設備中,該冷卻設備具有包含不可燃製冷劑之次級迴路,該次級迴路具有蒸發器和液體-液體熱交換器,該液體-液體熱交換器佈置在外部空氣迴路中且用來將熱量自不可燃製冷劑傳遞至可燃製冷劑。
透過將冷卻設備之製冷劑迴路分為初級迴路及次級迴路,其中次級迴路具有不可燃製冷劑,即使在該二製冷劑迴路中的一個發生洩漏之情形下,亦可確保可燃製冷劑無法進入內部空氣迴路,進而進入開關櫃殼體之內腔。
該液體-液體熱交換器可為次級迴路之液化器及初級迴路之蒸發器。該液體-液體熱交換器可構建為板式熱交換器。
該初級迴路可構建為具有壓縮機及膨脹機構之主動式壓縮機-製冷迴路。
該初級迴路可以與內部空氣迴路流體隔開的方式佈置在冷卻設備中。
該初級迴路可以與該冷卻設備之周圍環境完全連通的方式通風。該初級迴路特別是可完全佈置在外部空氣迴路中。
該次級迴路可為被動式製冷劑迴路,較佳由大地高度差驅動的自然循環的製冷劑迴路。該次級迴路例如可構建為導熱管或具有導熱管。不可燃製冷劑例如可為二氧化碳或具有二氧化碳。
該冷卻設備還可具有三級迴路,其中初級迴路之液化器為該三級迴路之液化器,次級迴路之蒸發器為該三級迴路之蒸發器。
初級迴路及/或三級迴路之液化器可為雙迴路空氣-液體熱交換器,其具有兩個彼此流體分離的導液線。
次級迴路及三級迴路之蒸發器可為雙迴路空氣-液體熱交換器,其具有兩個彼此流體分離的導液線。
該三級迴路可具有不可燃製冷劑或為不可燃製冷劑,例如二氧化碳。
該三級迴路可為被動式製冷劑迴路,較佳由大地高度差驅動的自然循環的製冷劑迴路,且該三級迴路例如可為導熱管或具有導熱管。
在冷卻設備中,各有一通風機佈置在外部空氣迴路及內部空氣迴路中。藉由外部迴路中的通風機,可對液化器施加透過外部空氣迴路輸送之空氣。藉由內部迴路中的通風機,可對蒸發器施加透過內部空氣迴路輸送之空氣。
在具有開關櫃殼體及前述類型的冷卻設備之開關櫃配置中,該開關櫃配置之周圍空氣透過外部空氣迴路輸送,被容置在開關櫃殼體之內腔中的空氣透過內部空氣迴路輸送。內部空氣迴路及外部空氣迴路可彼此流體分離,使得外部空氣迴路與內部空氣迴路之間無法實施任何空氣交換。
圖1示出開關櫃配置100之一例示性實施方式,其具有開關櫃殼體200及安裝在側部中之冷卻設備1。開關櫃殼體200中佈置有放熱且可能產生電弧之組件300,積聚在開關櫃殼體200之內腔13中的可燃製冷劑可能在該等組件上起火,例如在開關設備300之開關過程中產生的電弧上起火。
冷卻設備1具有內部空氣迴路10,被容置在開關櫃殼體200之內腔13中的空氣藉由通風機12穿過該內部空氣迴路。開關櫃殼體200之上區域內的受熱的空氣被導入內部空氣迴路10,而開關櫃殼體200之下區域內的空氣自內部空氣迴路10流出,並且回到開關櫃殼體200之內腔13。在穿過內部空氣迴路10之途中,空氣進入蒸發器5,其在此構建為空氣-液體熱交換器,從而將空氣冷卻。
在外部空氣迴路4中,冷卻設備1具有液化器3,開關櫃配置100之穿過外部空氣迴路4的周圍空氣進入該液化器,且該液化器同樣構建為空氣-液體熱交換器。
不同於先前技術中所揭露的冷卻設備,在本發明之冷卻設備1中,內部空氣迴路10中的蒸發器5與外部空氣迴路4中的液化器3未透過共用的製冷劑迴路流體連接。作為替代,設有具有液化器3之初級迴路2及具有蒸發器5之次級迴路6,其又透過液體-液體熱交換器7以彼此流體分離的方式彼此熱耦合。
為更好地理解本發明之例示性冷卻設備的流體互連,參考圖2所示區塊圖。其中,水平虛線示出外部空氣迴路4或開關櫃配置之周圍環境與內部空氣迴路10或開關櫃殼體之內腔13之間的氣密隔離。因此,構建為具有壓縮機8及膨脹機構9之壓縮機迴路的初級迴路2完全佈置在外部空氣迴路4中。因此,初級迴路2可具有可燃製冷劑,因為即使在洩漏情形下,基於內部空氣迴路10與外部空氣迴路4之間的隔離,可燃製冷劑無法進入內部空氣迴路10或容置有組件300之開關櫃殼體200的內腔13。初級迴路2以先前技術中所揭露之方式具有空氣-液體熱交換器,其由通風機12施加空氣且具有液化器之功能。不同於習知冷卻設備1,初級迴路2之蒸發器為液體-液體熱交換器7,例如板式熱交換器,其用來使初級迴路2與次級迴路6熱耦合。次級迴路6具有另一空氣-液體熱交換器5,其同樣由通風機12施加受導引穿過內部空氣迴路10之空氣。次級迴路6充填有不可燃製冷劑,使得在洩漏情形下排出並且進入內腔13之製冷劑無法在組件300之電弧上起火。針對次級迴路6,液體-液體熱交換器7形成液化器。
為使冷卻設備1之效率進一步最佳化,液化器3及蒸發器5分別構建為雙迴路,其中液化器3及蒸發器5之該雙迴路中的一個形成三級迴路。三級迴路11以及次級迴路6較佳皆可構建為由大地高度差驅動的自然循環的製冷劑迴路。在一種實施方式中,次級迴路6及/或三級迴路11皆可構建為導熱管。
上述說明、圖式及申請專利範圍中所披露的本發明的特徵,既可單獨地又可任意組合地用來實現本發明。
1:冷卻設備
2:初級迴路
3:液化器
4:外部空氣迴路
5:蒸發器
6:次級迴路
7:液體-液體熱交換器
8:壓縮機
9:膨脹機構
10:內部空氣迴路
11:三級迴路
12:通風機
13:內腔
100:開關櫃配置
200:開關櫃殼體
300:組件
結合以下附圖對本發明之例示性實施方式進行闡述。其中:
〔圖1〕為開關櫃配置之示意性截面圖;以及
〔圖2〕為本發明之冷卻設備的區塊圖。
1:冷卻設備
2:初級迴路
3:液化器
4:外部空氣迴路
5:蒸發器
6:次級迴路
7:液體-液體熱交換器
8:壓縮機
9:膨脹機構
10:內部空氣迴路
11:三級迴路
12:通風機
Claims (16)
- 一種用於開關櫃空氣調節的冷卻設備(1),其中該冷卻設備(1)具有初級迴路(2),該初級迴路包含可燃製冷劑且具有液化器(3),該液化器佈置在該冷卻設備(1)之外部空氣迴路(4)中,且其中該冷卻設備(1)在與該外部空氣迴路(4)流體隔開的內部空氣迴路(10)中具有蒸發器(5),其特徵在於,該冷卻設備(1)具有包含不可燃製冷劑之次級迴路(6),該次級迴路具有蒸發器(5)和液體-液體熱交換器(7),該液體-液體熱交換器佈置在該外部空氣迴路(4)中且用來將熱量自該不可燃製冷劑傳遞至該可燃製冷劑。
- 如請求項1之冷卻設備(1),其中該液體-液體熱交換器(7)為該次級迴路(6)之液化器及該初級迴路(2)之蒸發器。
- 如請求項1或2之冷卻設備(1),其中該液體-液體熱交換器(7)構建為板式熱交換器。
- 如請求項1至3中任一項之冷卻設備(1),其中該初級迴路(2)構建為具有壓縮機(8)及膨脹機構(9)之主動式壓縮機-製冷迴路。
- 如請求項1至4中任一項之冷卻設備(1),其中該初級迴路(2)以與該內部空氣迴路(10)流體隔開的方式佈置在該冷卻設備(1)中。
- 如請求項1至5中任一項之冷卻設備(1),其中該初級迴路(2)以與該冷卻設備(1)之周圍環境完全連通的方式通風。
- 如請求項6之冷卻設備(1),其中該初級迴路(2)完全佈置在該外部空氣迴路中。
- 如請求項1至7中任一項之冷卻設備(1),其中該次級迴路(6)為被動式製冷劑迴路,較佳由大地高度差驅動的自然循環的製冷劑迴路,例如導熱管。
- 如請求項1至8中任一項之冷卻設備(1),其中該不可燃製冷劑具有二氧化碳。
- 如請求項1至9中任一項之冷卻設備(1),該冷卻設備具有三級迴路(11),其中該初級迴路(2)之液化器(3)為該三級迴路(11)之液化器,該次級迴路(6)之蒸發器(5)為該三級迴路(11)之蒸發器。
- 如請求項10之冷卻設備(1),其中該初級迴路(2)及該三級迴路(11)之液化器(3)為雙迴路空氣-液體熱交換器,其具有兩個彼此流體分離的導液線。
- 如請求項10或11之冷卻設備(1),其中該次級迴路(6)及/或該三級迴路(11)之蒸發器(5)為雙迴路空氣-液體熱交換器,其具有兩個彼此流體分離的導液線。
- 如請求項10至12中任一項之冷卻設備(1),其中該三級迴路(11)具有不可燃製冷劑,例如二氧化碳。
- 如請求項10至13中任一項之冷卻設備(1),其中該三級迴路(11)為被動式製冷劑迴路,較佳由大地高度差驅動的自然循環的製冷劑迴路,例如導熱管。
- 如請求項1至14中任一項之冷卻設備(1),其中各有一通風機(12)佈置在該外部空氣迴路(4)及該內部空氣迴路(10)中,藉由該通風機對該蒸發器(5)或該液化器(3)施加透過該相應的空氣迴路(4,10)輸送之空氣。
- 一種開關櫃配置(100),具有開關櫃殼體(200)及如請求項1至15中任一項之冷卻設備(1),其中該開關櫃配置(100)之周圍空氣透過該外部空氣迴路(4)輸送,被容置在該開關櫃殼體(200)之內腔(13)中的空氣透過該內部空氣迴路(10)輸送。
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