DE10048877C2 - Klimagerät - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klimagerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein solches Klimagerät ist aus der EP 0 741 269 A2 bekannt.

Durch die Zunahme elektrischer bzw. elektronischer Geräte, insbesondere Computer, fallen in Büros, Serverräumen und Rechenzentren erhebliche Energiemengen an Abwärme an, die durch leistungsfähige Kühl- bzw. Klimageräte abgeführt werden muß, um die Computer vor Überhitzung zu schützen. Je nach Anwendung betragen die abzuführenden Wärmeleistungen zwischen 300 und 2500 W/qm.

Die verwendeten Klimageräte sollen eine möglichst hohe Kühlleistungsdichte, d. h. eine hohe Kühlleistung bei mög­ lichst kleiner Standfläche bzw. kleinem Bauvolumen haben. Hierfür werden vor allem Wärmetauscher eingesetzt, die mit relativ hohen Vorlauftemperaturen arbeiten können, wobei Vorlauf-/Rücklauftemperaturverhältnisse von z. B. 10/15°C oder 16/22°C angestrebt werden. Die beiden oben genannten Anforderungen (hohe Kühlleistung; kleines Bau­ volumen) können mit herkömmlichen Klimaschränken nicht erreicht werden, da sie sich gegenseitig ausschließen.

Viele moderne Büroräume haben unter dem Boden einen Hohlraum, in dem diverse Haustechnikleitungen, Elektrokabel etc. verlegt sind. Die EP 0 741 269 A2 verwendet zur Kühlung von in solchen Räumen angeordneten Geräten ein Klimagerät mit Wärmetauscher und Ventilator, das oberhalb des Bodens angeordnet ist. Ebenfalls sind die zu kühlenden Geräte oberhalb des Bodens angeordnet. Alle Geräte, also die zu kühlenden Geräte und das Klimagerät, haben dort eine Strömungsverbindung zu einem Hohlraum unterhalb des Bodens. Die Ventilatoreinrichtung bläst gekühlte Luft durch diese Öffnung im Boden nach unten in den Hohlraum, die von dort durch entsprechende weitere Öffnungen nach oben in die Geräte eindringen kann.

Die DD 252 225 A1 zeigt eine Klimatisierungseinrichtung für Kaltlagerräume mit einer Unterflurbelüftung. Unterhalb des Bodens ist ein Ventilator angeordnet, der über einen Kanal Kaltluft von einer Kühleinrichtung zugeführt erhält und diese im wesentlichen parallel zum Boden durch den Hohlraum unterhalb des Bodens verteilt, von wo sie durch die Öffnung im Boden in den zu kühlenden Raum und von dort zu der Kühleinrichtung zirkuliert.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Klimagerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß seine Kühllei­ stungsdichte, die Verteilung der gekühlten Luft und die Schallabstrahlung verbessert sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch das "nach unten Verlagern" der Ventilatoreinrichtung verringert sich das vom Klimagerät in dem zu kühlenden Raum beanspruchte Gerätevolumen bzw. bei vorgegebenem Gerätevolumen in dem zu kühlenden Raum ist eine größere Kühlleistung möglich. Somit ist auch eine Steigerung der Kühlleistungsdichte und eine hohe Kühlmittelvorlauftemperatur möglich, wobei als Kühlmittel Wasser verwendet werden kann, das in einem geschlossenen Kreislauf fließt und in einem Kühlaggregat auf die Vorlauftemperatur gekühlt wird.

Durch eine derartige Anordnung lassen sich auch die Betriebs­ kosten für das Klimagerät senken. Bei vorgegebenem Geräte­ volumen ist nämlich eine große Kühlerfläche bzw. eine große Luftfilterfläche möglich, wodurch sich die internen Druck­ verluste verringern. Durch die Anordnung der Ventilator­ einrichtung unterhalb des Bodens verringern sich auch die Strömungsverluste, da die Ventilatoreinrichtung die abge­ kühlte Luft unmittelbar in den Hohlraum unterhalb des Bodens blasen kann und eine Umlenkung der Zuluft nicht erforderlich ist. Die Anordnung der Ventilatoreinrichtung unterhalb des Bodens hat auch konstruktive Vorteile, da eine Einengung des Lüfterrades auf das Gehäuse der Kühleinrichtung vermieden wird.

Durch die Verlagerung der Ventilatoreinrichtung unter den Boden verringert sich auch die Geräuschemission, was ins­ besondere in Büroräumen vorteilhaft ist. Schließlich können bei einer derartigen Anordnung relativ große Lüfterräder verwendet werden, was den Gesamtwirkungsgrad des Klimagerätes verbessert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spieles im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Erfindung; und

Fig. 2 ein konkretes Ausführungsbeispiel des Klimagerätes gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Raum 1, beispielsweise einen Computerraum mit einem Boden 2 und einem darunterliegenden Hohlraum 3. Ferner ist ein Klimagerät 4 dargestellt, das aus einer Kühleinrichtung 5 und einer Ventilatoreinrichtung 6 besteht. Die Kühleinrichtung 5 ist oberhalb des Bodens 2, d. h. im Computerraum 1 angeordnet. Die Ventilatoreinrichtung 6 hingegen ist unterhalb des Bodens 2, d. h. im Hohlraum 3 angeordnet. Der Boden 2 weist im Bereich des Klimagerätes 4 eine Öffnung 7 auf, so daß warme Raumluft durch die Kühleinrichtung 5 zur Ventilator­ einrichtung 6 und von dort in den Hohlraum 3 strömen kann, was durch Pfeile 8, 9, 10 angedeutet ist.

Auf dem Boden 2 steht ein Computer 11, dessen Abwärme die Raumluft erhitzt, was durch Pfeile 12 dargestellt ist. Im Bereich der Standfläche des Computers 11 weist der Boden 2 eine Kühlöffnung bzw. Lüftungsschlitze 13 auf, durch die gekühlte Luft aus dem Hohlraum 3 in das Gehäuse des Computers 11 nach oben strömen kann, so daß sich insgesamt eine Kühlung der Raumluft ergibt. Selbstverständlich können in einem Raum 1 eine Vielzahl von Computern 11 untergebracht sein.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten des Klimagerätes 4. Die Kühl­ einrichtung 5 weist ein Gehäuse 14 auf, in das von oben her zu kühlende Raumluft einströmen kann, was durch den Pfeil 8 dargestellt ist. Das Gehäuse 14 kann doppelwandig aufgebaut sein und eine thermische und akustische Isolierung, z. B. an der Innenseite aufweisen. Im Inneren des Gehäuses 14 ist ein Wärmetauscher als Kühleinrichtung 15 und ein vor der Kühleinrichtung 15 angeordnetes Luftfilterelement 16 vorgesehen. Ferner kann ein elektronischer "Filterwächter" vorgesehen sein, der anzeigt, wenn das Luftfilterelement 16 ausgetauscht werden muß. Die zu kühlende Raumluft strömt durch das Luftfilterelement 16 und durch die Kühleinrichtung 15 und wird dadurch gereinigt und abgekühlt.

Die Kühleinrichtung 15 weist einen Kühlmittelvorlauf 17 und einen Kühlmittelrücklauf 18 auf. Der Kühlmittelvorlauf 17 und der Kühlmittelrücklauf 18 sind über ein elektrisch ansteuerbares 3-Wege-Ventil 19 miteinander verbunden, wodurch dem Vorlaufkreis Rücklaufwasser zugemischt werden kann. Der Kühlmittelvorlauf 17 und der Kühlmittelrücklauf 18 sind an ein außerhalb des Raumes 1 angeordnetes Kühlaggregat angeschlossen.

Das Gehäuse 14 der Kühleinrichtung 5 ist auf den Boden 2 gestellt und kann zusätzlich an einer Wand des zu kühlenden Raumes 1 angeschraubt sein. Die durch den Wärmetauscher bzw. das Kühlelement 15 abgekühlte Luft strömt durch die Öffnung 7 im Boden 2 nach unten zur Ventilatoreinrichtung 6. Die Ventilatoreinrichtung 6 weist ein Lüfterelement bzw. ein Ventilatorrad 20 auf, das von einem Berührschutzgitter 21 umgeben ist. Das Ventilatorrad 20 ist über eine Schwingungsdampfungseinrichtung 22 gelagert, was die Schallentstehung weiter verringert. Ferner sind ver­ stellbare Standbeine 23, 24 vorgesehen, die eine Höhen­ verstellung - z. B. 50 mm - der Ventilatoreinrichtung 6 bzw. des Ventilatorrades 21 ermöglichen.

Der im Unterflurbereich, d. h. im Hohlraum 3, installierte Ventilatoreinrichtung 6 erzeugt eine im wesentlichen horizontale Luft­ strömung, was durch die Pfeile 25, 26 angedeutet ist.

Die Anordnung der Ventilatoreinrichtung 6 unterhalb des Bodens 2 mit freilaufendem Ventilatorrad 20 ermöglicht einen optimalen Einsatz der Ventilatorräder 20, dessen Luftstrom radial zur Venti­ latorachse in den Hohlraum 3 austritt. Das Ventilatorrad 20 kann überdimensioniert werden, da es seitlich keine Einengung durch ein Gehäuse hat. Hierdurch sind größe Luftleistungen bei niedrigen Drehzahlen und dennoch eine hohe externe Pressung möglich. Die verwendeten Ventilatoren werden über einen Frequenzumformer den jeweiligen Erfordernissen ange­ paßt. Zur Ansteuerung und Temperaturregelung des Klimageräts 4 ist eine Mikroprozessorregelung (nicht dargestellt), vor­ gesehen.

Durch das neue Konstruktionsprinzip kann die gesamte Klima­ schrankhöhe als Kühlfläche und als Filterfläche genützt werden. Hierdurch werden hohe Kühllasten bei geringen luftseitigen Druckverlusten ermöglicht.

Claims (10)

1. Klimagerät (4) zur Anordnung in einem Raum (1), der einen Boden (2) und einen darunterliegenden Hohl­ raum (3) aufweist, mit einer oberhalb des Bodens (2) angeordneten Kühleinrichtung (5) zum Abkühlen erwärmter Raumluft und einer Ventilatoreinrichtung (6) zum Ab­ führen der abgekühlten Luft, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilatoreinrichtung (6) unterhalb des Bodens (2) im Bereich des Hohlraums (3) angeordnet ist, und
daß die Ventilatoreinrichtung (6) ein Ventilator­ rad (20) aufweist, das so angeordnet ist, daß die abgekühlte Luft radial zur Ventilatorachse und im wesentlichen parallel zum Boden (2) aus der Ventilator­ einrichtung (6) austritt.

2. Klimagerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (5) und die Ventilatoreinrich­ tung (6) voneinander trennbar sind.

3. Klimagerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ventilatorrad (20) und/oder die Ventilatoreinrich­ tung (6) in seiner Höhe verstellbar ist.

4. Klimagerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilatoreinrichtung (6) höhenverstellbare Standbeine (23, 24) aufweist.

5. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (5) ein Kühlelement (15) mit einer Kühlfläche aufweist, die bis zur Oberseite des Bodens (2) herabreicht.

6. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (5) ein Luftfilterelement (16) aufweist.

7. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Ventilatorrades (20) im wesentlichen dem Außendurchmesser der Kühleinrichtung (5) entspricht.

8. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Ventilatorrades (20) der axialen Länge der Kühleinrichtung (5) entspricht.

9. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilatoreinrichtung (6) eine Schwingungs­ dämpfungseinrichtung (22) aufweist.

10. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (5) ein Gehäuse (14) mit einer akustischen und/oder thermischen Isolierung aufweist.