-
Die
Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für flüssigkeitsgekühlte Netzwerkschränke gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Bekannte
Wärmetauscher
für flüssigkeitsgekühlte Netzwerkschränke sind
Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher,
insbesondere Luft-Wasser-Wärmetauscher,
welche zur Abführung
hoher Verlustleistungen aus den Netzwerkschränken, insbesondere Serverschränken, geeignet
sind.
-
Aus
DE 20 2004 006 552
U1 und WO 2005/104 642 A1 sowie aus dem Internetauftritt "CoolTherm" der Firma KNÜRR AG ist
ein flüssigkeitsgekühlter Serverschrank
bekannt, welcher im unteren Bereich und damit unterhalb der übereinander
angeordneten Server einen Luft-Wasser-Wärmetauscher aufweist. Der Wärmetauscher
ist an das Gebäudenetz
angeschlossen, die Wasservorlauftemperatur beträgt etwa 12°C und die gesamte Abwärme wird über den
Kühlwasserkreislauf
nach außen
abgeführt
ohne das Raumklima zu beeinträchtigen.
Die Luft im Schrank wird in einem geschlossenen Kreislauf geführt, wobei
vorteilhaft gleich lange Strömungswege
durch alle Server realisiert werden. Dabei wird die Kühlluft aus
dem Wärmetauscher
mit einer Temperatur von 20 bis 25°C von den Gebläsen der
Server frontseitig angesaugt und an der Rückseite mit einer erhöhten Temperatur
abgegeben. Diese Abluft wird hinter den Servern abgesaugt und mit
Hilfe von Lüftern
durch einen Abluftkanal in der Rücktür des Schrankes
nach unten in den Wärmetauscher gedrückt.
-
Der
bekannte CoolTherm-Serverschrank mit dem bodenseitig angeordneten
Luft-Wasser-Wärmetauscher
gewährleistet
hohe Kühlleistungen
oberhalb von 4 bis 6 kW pro Schrank, so dass Hochleistungsserver
eingebaut und Serverschränke
mit einer sehr hohen Packungsdichte, auch in Aneinanderreihung in
Rechenzentren und dergleichen aufgestellt werden können.
-
An
Serverschränke
für Hochverfügbarkeitsrechenzentren
besteht zunehmend die Forderung, alle funktionskritischen Komponenten
redundant auszulegen. Beim CoolTherm-Serverschrank sind beispielsweise
Ventilatoren in n+1-Redundanz angeordnet. Der Luft-Wasser-Wärmetauscher
weist als rein passive Komponente zwar eine relativ geringe Ausfallwahrscheinlichkeit
auf. Eine 100%ige Ausfallsicherheit besteht jedoch nicht.
-
Das
Liquid-Cooling-Package (LCP)-Kühlkonzept
der Firma RITTAL (siehe Internetauftritt der Firma RITTAL, Produktkatalog-HB31/Systemklimatisierung)
ermöglicht
wärmetauscherseitig
die Ausbildung von Redundanzen. Der LCP umfasst ein Kühlrack,
welches seitlich an einen Serverschrank oder auch zwischen zwei
Serverschränke
angeordnet und bis zu drei oder auch vier Luft-Wasser-Wärmetauscher-Kühlmodule,
welche übereinander
angeordnet sind, aufnehmen kann. Bei einer Anordnung von zwei Serverschränken mit
einem LCP zwischen diesen Schränken
und jeweils einem seitlichen LCP stellt der mittlere LCP die Redundanz
für jeweils
den rechten und linken Serverschrank dar.
-
Dieses
Kühlsystem
weist aufgrund der seitlichen Anordnung der Wärmetauschermodule beziehungsweise
des Kühlracks
ein größeres Leckagerisiko
auf und ist außerdem
mit einem größeren Platzbe darf
verbunden und genügt
wegen der größeren Breite
nicht dem Rastermaß der
Schrankreihen in Rechenzentren.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher
zu entwickeln, welcher redundant ausgebildet ist und zudem eine kompakte
montage- und wartungsfreundliche sowie leckagesichere Anordnung
in einem Netzwerkschrank, insbesondere in einem Serverschrank, gewährleistet.
Gleichzeitig soll der redundante Wärmetauscher kompatibel zu dem
bisher im CoolTherm-Serverschrank eingesetzten, effizienten Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher
sein.
-
Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen
und in der Figurenbeschreibung enthalten.
-
Ein
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Kompatibilität und Redundanz
durch eine geeignete Anordnung von zwei Wärmetauscherelementen in einem
Gehäuse
des Wärmetauschers
zu erreichen und die zwei voneinander unabhängigen Wärmetauscherelemente mit getrennten
Kühlwasseranschlüssen zu
versehen. Es ist vorteilhaft, wenn die zwei Wärmetauscherelemente, welche
beispielsweise als voneinander unabhängige Rohr-/Lamellenblöcke ausgebildet
sein können,
jeweils lösbar
an den Vor- und Rücklauf
von separaten Leitungen eines Kaltwassernetzes oder eines Rückkühlers angeschlossen
werden können.
-
Erfindungsgemäß ist in
einem lufteintrittsseitig offenen Zwischenraum des Wärmetauschers,
welcher von den in einem Winkel zueinander angeordneten Wärmetauscherelementen
gebildet wird, eine Trennwand verstellbar angeordnet. Diese Trennwand
kann aus einer Stellung, in welcher beide Wärmetauscherelemente mit der
zu kühlenden
Abluft beaufschlagt werden und welche bevor zugt eine Mittelstellung
ist, in eine Blockadestellung verschwenkt werden. Die Blockadestellung
führt zu
einer Abdeckung jeweils eines der zwei Wärmetauscherelemente und damit
zu einer lufttechnischen Blockierung der Abluftzuführung mit
der Folge, dass jeweils das andere Wärmetauscherelement mit dem
gesamten Abluftstrom beaufschlagt wird.
-
Es
ist verfahrensmäßig vorgesehen,
dass im Normalbetrieb die beiden Wärmetauscherelemente von einer
Kühlflüssigkeit,
bevorzugt von Kaltwasser aus dem Gebäudenetz oder von Kühlwasser
aus einem speziellen Kühlwassernetz
des Rechenzentrums, und von der mit der Verlustwärme beaufschlagten Abluft beaufschlagt
werden. Die verstellbare Trennwand befindet sich im Normalbetrieb
in der Mittelstellung und der über
eine Lufteintrittsseite in den Wärmetauscher
gelangende Abluftstrom wird auf beide Wärmetauscherelemente verteilt.
Die durch beide Wärmetauscherelemente
strömende
Luft tritt als Kühlluft
aus den zwei Wärmetauscherelementen in
einen Luftaustrittsraum aus und wird den zu kühlenden Servern und/oder ähnlichen
Bauelementen zugeführt.
-
Im
Falle einer Störung
wird die Trennwand in die Blockadestellung verstellt. Eine Störung kann
der Ausfall eines Wärmetauscherelementes,
beispielsweise wegen einer Leckage oder einer Verstopfung, sein.
Ein weiterer Störfall
ist beim Ausfall eines Kühlkreislaufs
gegeben, bei welchem das angeschlossene Wärmetauscherelement nicht mehr
mit Kühlwasser
versorgt werden kann. Wenn ein Kühlkreislauf ausfällt, kann
durch ein temporäres
Verschwenken der Luftleitklappe der gesamte Abluftstrom durch das Wärmetauscherelement
geleitet werden, welches an den intakten Kühlkreislauf angeschlossen ist.
Der Serverschrank kann dadurch bis zur Behebung der Störung weiterbetrieben
werden. Es ist lediglich die Luftleitklappe derart zu verschwenken,
dass eine lufttechnische Blockierung der Abluftzuführung zu
dem Wärmetauscherelement
mit der gestörten
Kaltwasserversorgung gewährleistet
ist. Voraussetzung ist eine unabhängige Kühlwasserversorgung der beiden Wärmetauscherelemente,
welche insbesondere in Hochverfügbarkeitsrechenzentren
vorteilhaft ist.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die beiden Wärmetauscherelemente
quaderförmig ausgebildet
und derart angeordnet, dass der lufteintrittsseitige Zwischenraum
im Horizontalschnitt V-förmig
und der Luftaustrittsraum etwa W-förmig ausgebildet sind. In der
Regel befindet sich die Lufteintrittsseite des Wärmetauschergehäuses bei
einem in einem Serverschrank, beispielsweise bodenseitig angeordneten,
erfindungsgemäßen Wärmetauscher
an der Rückseite
des Schrankes und eine Luftaustrittsseite des Wärmetauschergehäuses ist
im frontseitigen Schrankbereich angeordnet. Der Wärmetauscher
wird somit von der Schrankrückseite
in Richtung Frontseite mit Luft durchströmt. Es ist jedoch auch die
umgedrehte Anordnung oder eine um 90° veränderte Anordnung mit Einbeziehung
der Schrankseitenwände
möglich.
-
Zweckmäßigerweise
ist die in dem lufteintrittseitigen Zwischenraum verstellbare Trennwand
vertikal angeordnet und entsprechend der vertikalen Längsseite
der identisch ausgebildeten Wärmetauschereinheiten,
welche den etwa V-förmigen
Zwischenraum begrenzen und erforderlichenfalls von der Trennwand
abgedeckt werden sollen, dimensioniert, so dass die erforderliche "einseitige" Blockade für den Abluftstrom
gewährleistet
ist.
-
Es
ist von Vorteil, dass die Trennwand um eine vertikale Schwenkachse
verstellt werden kann, welche im Zwischenraum, jedoch nahe dem Luftaustrittsraum
angeordnet ist. Zweckmäßigerweise
kann die Schwenkachse im Bereich der nahezu aneinan dergrenzenden,
vertikalen Innenkanten der zwei Wärmetauscherelemente ausgebildet
sein.
-
Wenn
die zwei Wärmetauscherelemente
jeweils auf einem separaten, horizontal verstellbaren Tragelement
angeordnet werden, kann jedes Tragelement mit dem angeordneten Wärmetauscherelement
und unabhängig
vom anderen Tragelement aus dem Wärmetauschergehäuse herausgezogen
werden. Bei einer Störung
aufgrund eines Defektes eines der Wärmetauscherelemente, beispielsweise
bei einer Leckage oder einer Verstopfung, kann das defekte Wärmetauscherelement
nach Abtrennung vom Kühlwassersystem
aus dem Wärmetauschergehäuse herausgezogen,
demontiert und repariert oder durch ein neues Element ersetzt werden.
Eine Betriebsunterbrechung ist hierfür nicht erforderlich, und die
Abführung
der Verlustwärme
aus dem Abluftstrom erfolgt vollständig in dem zweiten, betriebsfähigen Wärmetauscherelement,
sobald nach einer Schwenkbewegung der Trennwand das defekte Wärmetauscherelement
abgedeckt ist.
-
Zweckmäßigerweise
wird der untere Teil des Wärmetauschergehäuses von
einer Kondensat-/Leckwasserauffangwanne gebildet, welche durchgehend
ausgebildet und an ein Kondensatabflussrohr angeschlossen sein kann.
Auf diese Weise ist ein Leckagerisiko auf ein Minimum verringert
beziehungsweise nahezu ausgeschlossen.
-
Es
ist vorteilhaft, wenn die Trennwand in der den Normalbetrieb realisierenden
Mittelstellung und gegebenenfalls auch in den zwei möglichen
Blockadestellungen fixiert werden kann. Damit ist gewährleistet,
dass eine Änderung
der Position der Trennwand nicht unbeabsichtigt erfolgen kann.
-
Grundsätzlich kann
die Trennwand nach Lösen
der Befestigung beziehungsweise einer Verriegelung aus der Mittelstellung
per Hand oder mit Hilfe eines Antriebs, beispielsweise einer Gasdruckfeder oder
eines Elektromotors in die Blockierstellung verstellt werden. In
gleicher Weise kann dann die Rückstellung
in die Mittelstellung durchgeführt
werden, wenn die Störung
behoben ist und wieder der Normalbetrieb mit Beaufschlagung beider
Wärmetauscherelemente
durchgeführt
werden kann.
-
Zweckmäßigerweise
sind im Bereich der beiden Wärmetauscherelemente
und deren Kühlwasserzuführungen
Sensoren für
eine Störungserkennung
und zur Auslösung
von Stör-
beziehungsweise Warnsignalen, insbesondere Durchfluss- und Leckagesensoren,
angeordnet. Die Verschwenkung der Trennwand zur Blockierung des
jeweils nicht mehr betriebsfähigen
Wärmetauscherelementes
erfolgt nach dem Warnsignal manuell oder mittels Antrieb. Es kann
auch eine automatische Verstellung der Trennwand vorgesehen sein.
-
Wenn
die bewegliche Trennwand gegen eines der Wärmetauscherelemente verschwenkt
ist und den Luftdurchfluss durch dieses Wärmetauscherelement unterbindet,
so dass der ganze Luftstrom durch das andere Wärmetauscherelement gelenkt
wird, werden die in einem Schrank eingebauten Server, Switches und
so weiter mit der Kühlluft
aus dem durchströmten
Wärmetauscherelement
versorgt. Um eine gleichmäßige Kühlluftzuführung der Server
zu erreichen, können
Luftleitelemente, welche bevorzugt verstellbar und auch als Klappen
ausgebildet sein können,
im Luftaustrittsraum und/oder im Schrankbereich nach dem Luftaustritt
aus dem Wärmetauschergehäuse angeordnet
sein. Der einseitig austretende Kühlluftstrom kann durch die
Luftleitelemente über
die gesamte Schrankbreite gelenkt und "ausgebreitet" werden, um die gleichmäßige Kühlluftversorgung
der Server und dergleichen zu gewährleisten.
-
Um
die volle Kühlleistung
im Störfall
mit einem betriebsfähigen
Wärmetauscherelement
zu gewährleisten,
kann es zweckmäßig sein,
die Ventilatoren für
den Abluftstrom mit einer erhöhten
Drehzahl zu betreiben. Der Kühlluftstrom
kann dann auch gegen einen erhöhten
Durchflusswiderstand aufrechterhalten werden. Es besteht auch die
Möglichkeit,
einen Serverschrank beziehungsweise Netzwerkschrank mit einem redundanten
Wärmetauscher
mit einer niedrigeren Nenn-Kühlleistung
zu spezifizieren. In jedem Fall können die im Schrank eingebauten Server
und ähnliche
Bauelemente ohne Unterbrechung bei einer ausreichenden Kühlleistung
bis zum Beheben der Störung
weiterbetrieben werden. Eine Betriebsunterbrechung ist nicht erforderlich.
-
Dies
gilt auch im Falle eines Austausches eines Wärmetauscherelementes bei herausgezogenem
Tragelement und einer geöffneten
Schranktür. Die
eingebauten Server und dergleichen saugen dann die Umgebungsluft
aus dem Aufstellungsraum an, welche nicht mit erwärmter Abluft
belastet ist. Die mit der Verlustleistung beaufschlagte Abluft der
Server wird im zweiten, betriebsfähigen Wärmetauscherelement entwärmt, das
heißt,
zurückgekühlt und
wärmeneutral
in den Umgebungsraum geblasen. Vorteilhaft ist es, dass der Servicetechniker
außerhalb
des Kühlluftstromes
arbeiten kann, da die Luftzufuhr zu dem defekten Wärmetauscherelement
mit Hilfe der in die Blockadestellung verschwenkten Trennwand unterbrochen
ist.
-
Die
verstellbare Trennwand kann über
ihre vertikale Schwenkachse hinaus in Richtung Luftaustrittsseite
verlängert
sein und bis zu einer Abdeckung der Luftaustrittsseite oder bis
zu der frontseitigen Tür des
Schrankes reichen. Wenigstens im Luftaustrittsraum ist die verlängerte Trennwand
fest angeordnet und teilt zusammen mit der verschwenkbaren Trennwand
den Wärmetauscher
in zwei nahezu gleich große
Bereiche.
-
In
einer Weiterbildung des Wärmetauschers und
eines Netzwerkschrankes, insbesondere eines Serverschrankes, in
welchem der erfindungsgemäße redundante
Wärmetauscher
angeordnet ist, ist das Wärmetauschergehäuse luftaustrittsseitig
separat durch zwei Abdeckungen, welche dem jeweiligen Wärmetauscherelement
zugeordnet sind und beispielsweise klappen- oder türartig ausgebildet
sein können,
abgedeckt. Die Schranktür
kann dann verkürzt
ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Unterkante der Schranktür bis nahe
an die obere Abdeckung des Wärmetauschergehäuses reichen.
Vorteilhaft bei dieser Ausbildung ist es, dass die Schranktür nicht
geöffnet
werden muss, wenn ein Wärmetauscherelement
zwecks Behebung eines Defektes herausgezogen werden muss. Eine Luftansaugung
aus dem Aufstellungsraum der Schränke entfällt.
-
Es
ist zweckmäßig, wenn
luftaustrittsseitig jedes Wärmetauscherelement
mit einem Sperrelement versehen werden kann, welches bei herausgezogenem
Wärmetauscherelement
verhindert, dass Umgebungsluft in den Zuluftkanal des Schrankes und
in die Servergehäuse
gelangt. Das Sperrelement kann als zusätzliche Klappe oder auch als
horizontal verstell- beziehungsweise verschiebbare Platte ausgebildet
und beispielsweise am Wärmetauschergehäuse angeordnet
beziehungsweise geführt
sein. Die zwei den Wärmetauscherelementen
zugeordneten Sperrelemente sind zweckmäßigerweise unabhängig voneinander
betätigbar.
-
Bei
einem Austausch eines Wärmetauscherelementes
wird zunächst
die jeweilige Abdeckung beziehungsweise Klappe oder Tür geöffnet, um
das Tragelement mit dem Wärmetauscherelement
herausziehen zu können,
während
die Abdeckung des zweiten, betriebsfähigen Wärmetauscherelementes geschlossen
bleibt. Der gesamte Kühlluftstrom
aus diesem zweiten Wärmetauscherelement
kann dann, zweckmäßigerweise
bei in Sperrstellung befindlichem Sperrelement und mittels Leitelementen,
nach oben in den An saugbereich der Server gelenkt werden. Nach Austausch
des defekten Wärmetauscherelementes
wird die luftaustrittsseitige Abdeckung wieder geschlossen, die
Sperrstellung des Sperrelementes aufgehoben und die verstellbare
Trennwand aus ihrer Blockadestellung wieder in die Mittelstellung
zur Aufnahme des Normalbetriebes zurückgeschwenkt.
-
Der
Raum zwischen der Luftaustrittsseite des Wärmetauschergehäuses und
der Fronttür
des Serverschrankes kann einen Leitapparat zur Umlenkung des Kühlluftstromes
enthalten. Ein derartiger Leitapparat kann prinzipiell wie die in
DE 20 2004 016 492
U1 beschriebene und beispielhaft in den
3 bis
5 gezeigte Leiteinrichtung ausgebildet
sein. Entsprechend den zwei Wärmetauschereinheiten
und einer einseitigen Kühlluftströmung im
Störfall
ist es zweckmäßig, den
Luftleitapparat einteilig oder aber zweiteilig auszubilden, wobei
dann ein vertikales Trennelement in der Mitte und fluchtend zu der
fest angeordneten Trennwand angeordnet sein kann. Der feststehende
Teil der Trennwand kann in einer alternativen Ausbildung auch ein
integrierter Teil dieses Luftleitapparates sein. Der Leitapparat
kann an dem Wärmetauschergehäuse oder
aber an der Innenseite der Fronttür des Schrankes angeordnet
sein. Bei Anordnung am Wärmetauschergehäuse sollte
der Luftleitapparat lösbar
befestigt sein, damit das Herausziehen der Wärmetauscherelemente gewährleistet ist.
-
Der
Anschluss der Wärmetauscherelemente an
ein Kaltwassernetz des Gebäudes,
ein spezielles Kühlwassernetz
des Rechenzentrums oder einen Rückkühler für eine Kühlflüssigkeit
kann wahlweise lufteintritts- oder luftaustrittsseitig ausgeführt sein. wenn
die lösbaren
Verbindungen durch Schnellkupplungen erfolgen, kann die Verbindung
beim Herausziehen eines Wärmetauscherelementes
selbsttätig, tropffrei
und dichtend gelöst
und beim Hineinschieben des Wärmetauscherelementes
wieder hergestellt werden.
-
Der
erfindungsgemäße redundante
Wärmetauscher
ist nicht auf die Verwendung in Netzwerkschränken und Serverschränken beschränkt, sondern
kann grundsätzlich
für alle
Kühlkonzepte
und Kühlanordnungen
eingesetzt werden. Die Vorteile bestehen in einer vollständigen Redundanz
bei einem relativ geringen konstruktiven und fertigungstechnischen
Aufwand. Ein Netzwerkschrank, insbesondere ein Serverschrank, welcher
mit dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher
versehen ist, kann bei einer Störung
im Bereich eines der zwei Wärmetauscherelemente
oder im Kühlwassernetz
weiter betrieben werden. Auch der Austausch eines defekten Wärmetauscherelementes
kann ohne Betriebsunterbrechung und ohne Schwierigkeiten sowie ohne
besondere Eile vorgenommen werden.
-
Die
Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; in
dieser zeigen in einer schematischen Darstellung
-
1 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen redundanten Wärmetauschers
mit einer Trennwand in Mittelstellung für den Normalbetrieb und mit
teilweise entferntem Gehäuse;
-
2 einen
Wärmetauscher
gemäß 1, jedoch
mit einer Trennwand in der für
eine Störung vorgesehenen
Blockadestellung und
-
3 einen
Netzwerkschrank mit einem erfindungsgemäßen redundanten Wärmetauscher
und mit einer Trennwand in Blockadestellung und einem herausgezogenen
Wärmetauscherelement.
-
Der
Wärmetauscher 2 der 1 bis 3 weist
ein Gehäuse 6 auf,
welches im Bereich einer oberen Abdeckung 26 und einer
Seitenwand 28 zur übersichtlicheren
Darstellung weggebrochen ist. In dem Gehäuse 6 sind zwei Wärmetauscherelemente 3, 4 im
Winkel zueinander angeordnet, derart, dass ein V-förmiger Zwischenraum 5 zwischen
den Wärmetauscherelementen 3, 4 ausgebildet
ist. Dabei sind die identisch ausgebildeten Wärmetauscherelemente 3, 4 mit
vertikalen Innenkanten 15 im Bereich einer Luftaustrittsseite 8 des
Wärmetauschergehäuses 6 nahezu
aneinander grenzend angeordnet, so dass Abluft, welche an der gegenüberliegenden Lufteistrittsseite 7 des
Wärmetauschers 2 in
den Zwischenraum 5 gelangt, durch die zwei hochkantig angeordneten
Wärmetauscherelemente 3, 4 geführt wird.
-
In
dem Zwischenraum 5 ist eine Trennwand 10 angeordnet,
welche um eine vertikale Schwenkachse 11 nach rechts und
links bis zur Anlage an die jeweilige vertikale innenseitige Längsseite 19 der Wärmetauscherelemente 3, 4 verschwenkbar
ist.
-
In 1 ist
die Trennwand 10 für
den Normalbetrieb in einer Mittelstellung angeordnet. Die an einer
offenen Lufteintrittsseite 7 eintretende Abluft (schwarzer
Pfeil) wird durch die Trennwand 10 geteilt und gelangt
in beide Wärmetauscherelemente 3, 4, wird
hier abgekühlt
und gelangt als Kühlluft
in einen Luftaustrittsraum 9 und über die Luftaustrittsseite 8 des
Wärmetauschers 2 in
einen Zuluftkanal (nicht dargestellt) und wird von den Lüftern der
Server, welche jeweils in einem Gehäuse angeordnet sind, angesaugt.
-
Die
Trennwand 10 ist vertikal ausgerichtet und zur Abdeckung
der den Zwischenraum 5 jeweils begrenzenden, vertikalen
Längsseiten 19 der
Wärmetauscherelemente 3, 4 dimensioniert.
In diesem Ausführungsbeispiel
sind die Wärmetauscherelemente 3, 4 quaderförmig ausgebildet
und liegen mit ihren schmalen Längsseiten
auf bodenseitigen Tragelementen 16, 17 auf.
-
An
der Lufteintrittsseite 7 sind lösbare Verbindungen 13, 14 für einen
separaten Anschluss der Wärmetauscherelemente 3, 4 an
das Kaltwassernetz des Gebäudes
beziehungsweise an einen Rückkühler angeordnet.
Die Verbindungen 13, 14 für den Vor- und Rücklauf eines Kältemittels,
beispielsweise Kaltwasser aus dem Kaltwassernetz des Gebäudes, sind vorteilhaft
als Schnellkupplungen ausgebildet.
-
Die
separaten Tragelemente 16, 17 sind in diesem Ausführungsbeispiel
Tragplatten, welche nahezu aneinander grenzen und welche getrennt
nach vorn herausgezogen werden können
(siehe 3). Die in 1 gezeigte
Trennwand 10 stellt aufgrund der symmetrisch angeordneten
Wärmetauscherelemente 3, 4 auch
die Trennlinie der Tragelemente 16, 17 dar. Unterhalb
der Tragelemente 16, 17 ist eine Kondensat-/Leckwasserauffangwanne 18 angeordnet,
welche mit einem Kondensatabflussrohr verbunden sein kann (nicht
dargestellt).
-
In 2 ist
der Wärmetauscher 2 in
einem Störfall
gezeigt. Bei einer Störung
in einem der beiden angeschlossenen Kühlwasserkreise 13, 14 oder in
einem der Wärmetauscherelemente 3, 4,
die zu einer Unterbrechung der Kühlwasserversorgung
führt, wird
die Trennwand 10 gegen das ausgefallene Wärmetauscherelement
geschwenkt, welches in 2 das linke Wärmetauscherelement 4 ist.
Die Verschwenkung der Trennwand 10, welche manuell, mechanisch
oder auch automatisch erfolgen kann (nicht dargestellt), erfolgt
bis zu der Blockadestellung, in welcher der Luftstrom vollständig zum
Wärmetauscherelement 3 umgeleitet
wird. Beim Ausführungsbeispiel
der 2 liegt die Trennwand 10 an dem Wärmetauscherelement 4 an
und deckt die Lufteintrittsseite 19 ab. Die in den Zwischenraum 5 einströmende Abluft
wird nun ausschließlich
durch das betriebsfähige
wärmetauscherelement 3 geführt und die
austretende Kühlluft
gelangt über
den Luftaustrittsraum 9 und die Luftaustrittsseite 8 des
Wärmetauschers 2,
beispielsweise über
einen Zuluftkanal 21 (3) zu den
Servern eines Serverschrankes.
-
Diese
Server werden in dem in 2 gezeigten Betriebszustand
des redundanten Wärmetauschers 2 allein
mit Kühlluft
aus dem einen Wärmetauscherelement 3 versorgt.
Eine Betriebsunterbrechung zur Behebung eines Defektes oder zur
Durchführung
einer Reparatur ist aufgrund der redundanten Ausbildung des Wärmetauschers 2 nicht
erforderlich.
-
In 3 ist
ein mit dem erfindungsgemäßen redundanten
Wärmetauscher 2 ausgestatteter
Serverschrank 20 gezeigt, wobei der Wärmetauscher 2 bodenseitig
und unterhalb eines Innenraums 25 angeordnet ist. Von dem
Serverschrank 20, dessen rechter frontseitiger Eckbereich
zur besseren Übersicht
weggebrochen ist, sind Teile des Grundgestells 29, eine
obere Abdeckung 30 mit Kabeldurchführung 31 und vertikale
Einbauholme 24 gezeigt. Die vertikalen Einbauholme 24 dienen
unter anderem der Montage der Server (nicht dargestellt). Frontseitig
ist ein Zuluftkanal 21 für die Kühlluft (helle Pfeile) aus dem Wärmetauscher 2 und
rückseitig
ein Abluftkanal 22 mit Ventilatoren, von denen nur Öffnungen 23 in
einer Wandung 27 des Abluftkanals 22 gezeigt sind,
ausgebildet.
-
Das
defekte Wärmetauscherelement 4 ist zusammen
mit dem zugehörigen
Tragelement 17 frontseitig aus dem Wärmetauscher 2 und
damit aus dem Serverschrank 20 herausgezogen und kann in dieser
Stellung ausgewechselt beziehungsweise repariert werden.
-
Wenn
die frontseitige Schranktür über die gesamte
Höhe des
Schrankes 20 reicht (nicht dargestellt), muss diese geöffnet werden.
Die im Innenraum 25 des Schrankes 20 gestapelten
Server (nicht dargestellt) versorgen sich während dieser Zeit mit der Raumluft,
welche aufgrund der im geschlossenen Kreislauf geführten Kühlluft in
den einzelnen Schränken
zum Kühlen
geeignet ist. Die gesamte Abluft wird im Wärmetauscherelement 3 gekühlt und
gelangt als Kühlluft über den
frontseitig geöffneten
Schrank in den Raum.
-
Der
erfindungsgemäße Wärmetauscher 2 der 1 bis 3 ist
im Luftaustrittsraum 9 mit einer fest stehenden Trennwand 12 versehen,
welche als Verlängerung
der verschwenkbaren Trennwand 5 ausgebildet sein kann.
Diese fest angeordnete Trennwand 12 ragt in diesem Ausführungsbeispiel über die
Luftaustrittsseite 8 des Wärmetauschers 2 hinaus
und reicht nahezu bis an die frontseitige Tür (nicht dargestellt) des Schrankes 20 der 3.
-
Strichliert
ist in 3 ein alternativ ausgebildeter Schrank angedeutet,
welcher eine verkürzte frontseitige
Tür 33 sowie
eine Abdeckung 35 am Wärmetauscher 2 und
ein Sperrelement 37 aufweist.
-
Die
frontseitige, verkürzte
Tür 33 des Schrankes 20 reicht
bis zum Wärmetauschergehäuse 6 beziehungsweise
zu der oberen Abdeckung 26 und dem in Sperrstellung angeordneten,
horizontal ausgerichteten Sperrelement 37. Das Sperrelement 37 ist
dem linken Wärmetauscherelement 4 zugeordnet,
welches bei geöffneter
Abdeckung 35 mit dem Tragelement 17 zwecks Behebung
eines Defektes aus dem Schrank herausgezogen ist. Die im rechten Wärmetauscherelement 3 gekühlte Luft
wird aufgrund der feststehenden Trennwand 12, einer Abdeckung
des rechten Wärmetauscherelementes 3,
welche nicht dargestellt ist, jedoch in Betriebsstellung von der
Seitenwand 28 bis zur feststehenden Trennwand 12 und
zur oberen Abdeckung 26 reicht, in den Zu luftkanal 21 geleitet.
Aufgrund des in Sperrstellung befindlichen Sperrelementes 37 erfolgt
kein Austausch mit der Raumluft.
-
Im
Bereich des Wärmetauscherelementes 3 ist
ebenfalls ein Sperrelement vorgesehen, welches in 3 jedoch
nicht in Sperrstellung angeordnet sein darf und der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt ist.
-
Eine
Verriegelungseinrichtung für
die verschwenkbare Trennwand 10 in der Mittelstellung gemäß 1 und
in den zwei möglichen
Blockadestellungen mit Abdeckung eines der zwei Wärmetauscherelemente 3, 4 gemäß 2 ist
aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt, und auch Sensoren sowie Luftleiteinrichtungen
im Bereich der Lufteintrittsseite und im Bereich der Luftaustrittsseite sind
nicht dargestellt.