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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Klimatisieren eines
Raums mit Boden und gegebenenfalls einem darunter liegenden Hohlraum umfassend
ein Klimatisierungsgerät mit einem außerhalb des
Raums angeordneten Kühlaggregat, wobei das Klimatisierungsgerät
eine in einem Gehäuse angeordnete Kühleinrichtung,
einen Ventilator, insbesondere gehäuselosen Radialventilator,
sowie eine Abluftöffnung aufweist.
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Ferner
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Klimatisieren eines
Raums.
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Eine
entsprechende Anordnung ist der
DE-U-200
23 882 zu entnehmen. Durch die Verlagerung des Ventilators
in den Hohlraum, also unter den Boden des zu klimatisierenden Raums,
kann ein hoher Gesamtwirkungsgrad durch entsprechende Dimensionierung
des Ventilators erzielt werden, ohne dass zusätzlicher
Platz im zu kühlenden Raum benötigt wird. Außerdem
wird die Geräuschemission reduziert. Die innerhalb des
Gehäuses vorhandene Kühleinrichtung ist an einem
außerhalb des Raums angeordneten Kühlaggregat
wie Kondensator angeschlossen. Da das Gerät ausschließlich
im reinen Umluftbetrieb arbeitet, besteht dann, wenn die Netzversorgung
ausfallen sollte, die Gefahr, dass der Raum in einem Umfang aufgeheizt
wird, dass die Geräte nicht hinreichend gekühlt
werden.
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Aus
der
DE-C-43 43 611 ist
ein Klimagerät bekannt, das Öffnungen für
Außenluft, Zuluft, Abluft und Fortluft aufweist. Das Gerät
kann im reinen Außenluft- und Umluftbetrieb sowie im Mischbetrieb
arbeiten. Unabhängig von der Betriebsart sind stets zwei
Ventilatoren erforderlich. Diese sind in dem Gerät oberhalb
eines zu kühlenden Raums angeordnet, so dass eine hohe
Schallemission gegeben ist. Auch ist aufgrund des Gerätevolumens
eine Standfläche erforderlich, die dazuführt,
dass die Stellfläche für die zu kühlenden
Geräte unerwünscht zu verkleinern ist oder der
Raum selbst muss vergrößert werden.
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Aus
der
DE-U-203 13 693 ist
ein Klimatisierungsgerät mit Außen-, Abluft- und
Fortluftöffnung bekannt, das im Kopf- und im Bodenbereich
jeweils einen Ventilator enthält.
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Die
DE-U-20 2006 003 069 bezieht
sich auf ein Klimagerät mit außerhalb eines zu
klimatisierenden Raums vorhandenem Außenbauteil. Das Klimagerät
selbst ist mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung verbunden.
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Gegenstand
der
DE-U-92 18 368 ist
ein Klimagerät, das bei Ausfall eines Stromversorgungsnetzes über
eine Batterieanlage betrieben wird, um unter Umgehung mechanischer
Kühleinrichtungen eine erhöhte Luftdurchsetzung
unter Anwendung der freien Kühlung zu erzielen.
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Aus
der
DE-T-603 03 558 ist
ein Kompakt-Klimagerät bekannt, das sowohl an eine Hauptstromversorgung
als auch an eine Notstromversorgung angeschlossen ist.
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Verschiedene
Betriebsarten ermöglicht eine Klimatisierungseinrichtung
nach der
DD-A-252 225 .
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung
sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
dass eine energetisch überaus günstige Betriebsweise
des Klimagerätes ermöglicht wird. Nach einem weiteren
Aspekt soll sichergestellt sein, dass bei Ausfall der Netzversorgung
oder des Kühlaggregats sicherge stellt ist, dass der Raum
weiterhin in einem Umfang gekühlt wird, dass die in dem
Raum zu kühlenden Geräte betriebsbereit bleiben.
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Zur
Lösung der Aufgabe ist im Wesentlichen vorgesehen, dass
das Klimatisierungsgerät ein mit dem Gehäuse kopfseitig
verbindbares Gehäuseteil mit der Abluftöffnung
und mit einer absperrbaren Außenluftöffnung aufweist,
dass das Klimatisierungsgerät vorzugsweise einen einzigen
Ventilator aufweist und dass in einer Außenwandung des
Raums eine Druckausgleichsöffnung (Fortluftöffnung)
vorgesehen ist. Sofern in dem Gehäuse zusätzlich
ein Redundanzventilator angeordnet ist, ist auch insoweit ein einziger
Ventilator funktionsmäßig vorgesehen.
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Die
Erfindung wird jedoch nicht verlassen, wenn in dem Gehäuse
mehrere vorzugsweise parallel geschalteten Ventilatoren vorhanden
sind. Eine Anordnung in einem Hohlboden wird gleichfalls als Anordnung
im Gehäuse verstanden, da der Ventilator insoweit die Luft
durch das Gebläse saugt.
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Insbesondere
sieht die Erfindung vor, dass der Ventilator zumindest bei geöffneter
Außenluftöffnung an einer unterbrechungsfreien
Stromversorgung angeschlossen ist oder automatisch anschließbar
ist.
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Es
besteht die Möglichkeit, dass der Ventilator an eine Netzstromversorgung
angeschlossen ist und dass bei Ausfall der Netzstromversorgung der Ventilator
automatisch an die unterbrechungsfreie Stromversorgung angeschlossen
ist und/oder dass bei Ausfall des außerhalb des Raums angeordneten Kühlaggregats
der Ventilator automatisch an der unterbrechungsfreien Stromversorgung
angeschlossen ist.
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Aufgrund
der erfindungsgemäßen Lehre ergibt sich die Möglichkeit,
dass das Klimatisierungsgerät sowohl in reinem Umluft-
und Außenluftbetrieb als auch im Mischbetrieb arbeiten
kann. Hierdurch wird die Anordnung optimal energiesparend betrieben.
So kann z. B. dann, wenn die Außenlufttemperatur höher als
eine zulässige Raumtemperatur ist, in reinem Umluftbetrieb
gearbeitet werden. Die Entwärmung des Raums erfolgt durch
die mechanische Kühlung mittels der Kühleinrichtung.
Liegt die Außenlufttemperatur bei ei nem Wert, der für
den zu klimatisierenden Raum zulässig ist, so kann mit
100% Außenluft und mechanischer freier Kühlung
gearbeitet werden.
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Liegen
die Außenlufttemperaturen unterhalb eines vorgegebenen
Werts, wird der kalten Außenluft stetig warme Abluft beigemischt.
Die erforderliche Zulufttemperatur wird somit durch das Mischen
von Außen- und Abluft erzielt.
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Des
Weiteren wird in dem Fall, in dem im Mischluftbetrieb ein Feuchte-Minimalwert
unterschritten wird, auf Umluftbetrieb mit mechanischer Kühlung
umgeschaltet.
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Neben
den energiesparenden Betriebsarten ergibt sich jedoch ein entscheidender
weiterer Vorteil. Bei Ausfall der externen Kälteerzeugung,
also dem Kühlaggregat, mit der die Kühleinrichtung
verbunden ist, oder bei Ausfall der Netzversorgung wird automatisch
zumindest auf Mischbetrieb umgeschaltet, so dass ein unzulässiges
Aufheizen des Raums unterbleibt; denn die in dem Raum befindlichen
elektronischen Geräte sind an einer unterbrechungsfreien
Stromversorgung (USV) angeschlossen, so dass diese weiterarbeiten
und damit stets Wärme erzeugen, unabhängig davon,
ob das Klimagerät arbeitet. Bei Ausfall der externen Kälteerzeugung
bzw. der Netzversorgung wird der Ventilator an eine unterbrechungsfreie
Stromversorgung angeschlossen. Gleichzeitig wird auf zumindest Mischbetrieb,
bei geeigneten Außentemperaturen vorzugsweise auf reinen
Außenluftbetrieb umgeschaltet, so dass die erforderliche
Kühlung erfolgen kann.
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Besteht
die Möglichkeit, dass der Ventilator ständig an
die USV angeschlossen ist, sieht die Erfindung jedoch bevorzugterweise
vor, dass eine Verbindung mit der USV nur dann erfolgt – und
zwar automatisch –, wenn die Netzversorgung oder das außerhalb
des Raums angeordnete Kühlaggregat ausfällt.
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Des
Weiteren ist vorgesehen, dass die Druckausgleichsöffnung
(Fortluftöffnung) über einen Fortluftventilator
und/oder ein Klappensystem wie Jalousie verschließbar ist.
Dabei sind der Fortluftventilator und/oder das Klappensystem an
eine oder die unterbrechungsfreie Stromversorgung angeschlossen.
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Das
zumindest die Außenluftöffnung, insbesondere jedoch
sowohl die Außenluft- als auch die Abluftöffnung
aufweisende Gehäuseteil kann ein Abschnitt des Gehäuses
des Klimatisierungsgerätes, insbesondere jedoch ein Aufsatz
auf diesem sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein standardisiertes
Klimatisierungsgerät verwendet werden kann, in dem die
Abluftöffnung in der Kopfwandung des Gehäuses
verläuft. In diesem Fall ist es nur erforderlich, dass
die Kopfwandung entfernt und der Aufsatz auf das Gehäuse
befestigt wird, ohne Änderungen an dem Klimatisierungsgerät
selbst vornehmen zu müssen. Es können folglich
bestehende Geräte erfindungsgemäß nach-
bzw. umgerüstet werden, indem auf deren Gehäuse
ein entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre ausgebildeter
Aufsatz mit Außenluft- und Abluftanschluss bzw. -öffnung
angeordnet wird, wobei der Aufsatz mit dem Innenraum des Gerätes zu
verbinden ist.
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In
bevorzugter Weise durchsetzen die Abluftöffnung und die
Außenluftöffnung die gegenüberliegenden
Flächen des Gehäuseteils, das eine Quadergeometrie
aufweisen sollte.
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Um
hohe Kühllasten bei geringen luftseitigen Druckverlusten
zu ermöglichen, ist des Weiteren vorgesehen, dass über
die Höhe des Gehäuses zwischen Abluft- und Außenluftöffnung
und Gehäusebodenbereich die Kühlfläche
der Kühleinrichtung und eine entlang dieser angeordnete
Filterfläche verlaufen.
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Ein
Verfahren zum Klimatisieren eines Raums unter Verwendung einer Anordnung
zuvor erläuterter Art zeichnet sich dadurch aus, dass bei
Ausfall der Netzversorgung zum Betreiben des Klimagerätes
dessen Ventilator über eine Notstromversorgung betrieben
wird und dass das Klimagerät in Abhängigkeit von
der außerhalb des Raums herrschenden Temperatur, insbesondere
bei einer Außenlufttemperatur im Bereich zwischen 17°C
und 26°C, im reinen Außenluftbetrieb, ansonsten
im Mischbetrieb betrieben wird.
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Weitere
Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht
nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich
und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden
Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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In
der einzigen Figur ist ein in einem Raum 10 angeordnetes
Klimatisierungsgerät 12 angeordnet, das in Form
eines Kaltwasser- oder Direktverdampfersystems betrieben werden
kann. Der Raum 10 weist einen Boden 14 mit darunter
liegendem Hohlraum 16 auf. In dem Hohlraum 16 ist
im Ausführungsbeispiel ein Ventilator 18 vorzugsweise
in Form eines gehäuselosen Radialventilators 18 des
Klimatisierungsgerätes 12 angeordnet. Dieses umfasst
des Weiteren eine Kühleinrichtung wie Wärmetauscher 20 mit
vorgeordnetem Filter 22, die in einem Gehäuse 24 angeordnet
sind. Dabei wird das Gehäuse 24 auf dem Boden 14 aufgestellt
und auf eine Öffnung des Bodens 14 ausgerichtet,
um eine Verbindung mit dem Ventilator 18 zu ermöglichen.
Die Kühleinrichtung wie Wärmetauscher 20 ist
mit einem außerhalb des Raums 10 angeordneten
Kühlaggregat wie Kondensator verbunden, der über
Leitungen mit dem Wärmetauscher 20 verbunden ist,
damit durch diesen das zum Kühlen der Luft erforderliche
Kühlfluid strömen kann. Insoweit wird jedoch auf
hinlänglich bekannte Konstruktionen verwiesen, so dass
es näherer Erläuterungen nicht bedarf.
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Die
erfindungsgemäße Lehre wird selbstverständlich
auch dann nicht verlassen, wenn der Ventilator innerhalb des auf
dem Boden 14 aufgestellten Gehäuses angeordnet
ist. Insoweit wird die Anordnung im Hohlraum 16 als gleichbedeutend
mit einer Anordnung in dem Gehäuse 24 verstanden.
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Auf
dem Boden 14 sind des Weiteren wärmeabgebende
elektronische Geräte wie Server in Gestellen wie Racks 26, 28, 30 angeordnet.
Die Racks begrenzen Kaltgänge 32, 33, 35 und
Warmgänge 34, 37. Dabei sind die Kaltgänge 32, 33, 35 über Öffnungen
im Boden 14 mit dem Hohlraum 16 verbunden, so
dass die über den Ventilator 18 dem Hohlraum 16 zugeführte
gekühlte Luft (Zuluft) in die Kaltgänge 32, 33, 35 strömt,
von denen aus die gekühlte Luft die Racks 26, 28 (Pfeile 36, 38)
durchdringt, um sodann über die Warmgänge 34, 37 auszutreten
(Pfeile 40, 42).
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Im
Ausführungsbeispiel ist auf dem Gehäuse 24 des
Klimatisierungsgerätes 12 ein quaderförmiger Aufsatz 44 angeordnet,
dessen Querschnitt dem des Gehäuses 24 entspricht.
Der Aufsatz 44 weist raumseitig eine Abluftöffnung 46 auf,
die über ein Klappensystem wie Jalousie im erforderlichen
Umfang geöffnet oder verschlossen wird. Gegenüberliegend
geht von dem Aufsatz 44 eine Außenluftöffnung 50 aus, die
unmittelbar mit der Umge bung des Raums 10 verbunden ist.
Auch die Außenluftöffnung 50 ist durch ein
Klappensystem 52 im erforderlichen Umfang zu öffnen
bzw. zu schließen.
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Des
Weiteren findet sich vorzugsweise gegenüberliegend zum
Standort des Klimatisierungsgerätes 12 in der
Außenwandung 54 des Raums 10 eine Druckausgleichsöffnung 56,
die auch als Fortluftöffnung bezeichnet werden kann. Die Überdrucköffnung
(Fortluftöffnung) 56 ist mittels eines Klappensystems 58,
eines Fortluftventilators oder sonstiger geeigneter Mittel verschließbar
oder zu öffnen, und zwar in Abhängigkeit von dem
im Raum 10 herrschenden Druck.
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Das
Klimatisierungsgerät 12 ist erfindungsgemäß derart
gestaltet, dass eine optimale Ausnutzung der Außenluftbedingungen
erfolgt. Es kann in drei unterschiedlichen Betriebsarten, nämlich
Umluft-, Außenluft- oder Mischbetrieb arbeiten, wobei über
eine Steuerung automatisch der jeweils günstigste Modus
ausgewählt wird.
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Generell
unterscheidet man zwischen Sommer-, Übergangs- und Winterbetrieb.
Nachstehend sollen anhand eines Beispiels die verschiedenen Betriebsarten
und Funktionsweise bei einer definierten Zulufttemperatur von 18°C
und einer Ablufttemperatur von 27°C erläutert
werden.
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Bei
einer Außentemperatur, die größer als die
Ablufttemperatur ist, arbeitet das Klimatisierungsgerät 12 im
reinen Umluftbetrieb. Dies bedeutet, dass die aus den Wärmegängen 34 austretende
Luft (Pfeile 40, 42) mittels des Ventilators 18 über
die Abluftöffnung 46 angesaugt wird, um sodann
mittels der Kühleinrichtung 20 mechanisch gekühlt
zu werden. Die so gekühlte Luft wird über den
Ventilator 18 an den Hohlraum 16 abgegeben, um
den Kaltgängen 32 in zuvor beschriebener Weise
zugeführt zu werden. Bei reinem Umluftbetrieb ist die Fortluftöffnung 56 verschlossen.
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Bei
einer Außenlufttemperatur zwischen 17°C und 26°C
arbeitet das Klimatisierungsgerät 12 ausschließlich
mit Außenluft und somit mechanischer freier Kühlung,
d. h., dass der Wärmetauscher 20 von einem Kühlfluid
nicht durchströmt wird. Bei der entsprechenden Betriebsart
ist die Außenluftöffnung 50 geöffnet,
die Abluftöffnung 46 geschlossen und die Fortluftöffnung 56 in
einem Umfang geöffnet, dass der zulässige Druck
in dem Raum 10 nicht überschritten wird.
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Liegt
die Außentemperatur unterhalb 17°C wird gleichfalls über
die Außenluftöffnung 50 Luft angesaugt.
Gleichzeitig wird über die Abluftöffnung 46 warme
Abluft beigemischt. Die erforderliche Zulufttemperatur wird somit
durch das Mischen von Außen- und Abluft erzielt. Entsprechend
der Menge der Außenluft wird die Fortluftöffnung 56 geöffnet.
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Wird
im Außenluft- oder Mischluftbetrieb ein Feuchtigkeitsminimalwert
unterschritten, schaltet das Klimatisierungsgerät 12 auf
Umluftbetrieb mit mechanischer Kühlung um, so dass eine
Sommerbetriebsweise herrscht.
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Neben
der Möglichkeit der verschiedenen Betriebsarten zeichnet
sich die Erfindung jedoch insbesondere dadurch aus, dass aufgrund
der technischen Gegebenheiten, dass der Raum 10 auch mit Außenluft
kühlbar ist, die Möglichkeit besteht, im Falle
des Ausfalls der Netzversorgung oder der externen Kälteerzeugung
der Raum 10 weiterhin gekühlt werden kann, und
zwar dadurch, dass der Ventilator 18 an eine unterbrechungsfreie
Stromversorgung (USV) angeschlossen ist; denn selbst bei Netzausfall
arbeiten die elektronischen Geräte wie Server weiterhin, da
diese mit unterbrechungsfreien Stromversorgungen verbunden sind,
so dass infolgedessen weiterhin Wärme entsteht. Diese kann
dadurch definiert werden, dass über dem Ventilator 18 Außenluft
angesaugt wird. Gleichzeitig ist die Fortluftöffnung 56 im erforderlichen
Umfang geöffnet. Um dies sicherzustellen, ist auch das
Klappensystem 58 bzw. der Fortluftventilator, der die Fortluftöffnung 56 im
erforderlichen Umfang öffnet bzw. schließt, mit
einer unterbrechungsfreien Stromversorgung verbunden.
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Erfindungsgemäß kann
mit konstruktiv einfachen Maßnahmen ein Raum in hinreichendem
Umfang auch gekühlt werden, insbesondere dann, wenn die
Netzversorgung und/oder das Kühlaggregat ausfällt,
das außerhalb des Raums angeordnet ist und mit dem die
Kühleinrichtung mit Kühlfluid versorgt wird.
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Das
Klimatisierungsgerät bedarf im Vergleich zu den Geräten,
die in den zuvor beschriebenen Betriebsweisen arbeiten, einer geringeren Standfläche,
wobei zur Funktion des Klimatisierungsgerätes ein einziger
Ventilator ausreichen kann, sofern kein redundanter Auf bau gewünscht
wird. (Ein redundanter Ventilator wird im Sinne der Erfindung als
ein Ventilator mit dem zuvor beschriebenen verstanden.) Durch die
Anordnung des Ventilators im Hohlraum ergibt sich nicht nur eine
erhebliche Schallreduzierung, sondern durch Reduzierung der Strömungsverluste
eine Verringerung der Antriebsleistung.
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Selbstverständlich
wird die Erfindung nicht verlassen, wenn das Gerät mit
mehr als einem ständig arbeitenden Ventilator wie z. B.
zwei oder mehr parallel arbeitenden Ventilatoren ausgerüstet
ist.
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Bereits
mit gattungsgemäßen Klimatisierungseinrichtungen
bestückte Räume können problemlos nachgerüstet
werden. Hierzu ist es insbesondere nur erforderlich, dass der Raum
mit einer Außenluft- und einer Fortluftöffnung
versehen wird, wobei die Außenluftöffnung unmittelbar
mit dem Inneren des Klimatisierungsgerätes verbunden wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20023882 [0003]
- - DE 4343611 C [0004]
- - DE 20313693 [0005]
- - DE 202006003069 [0006]
- - DE 9218368 [0007]
- - DE 60603558 T [0008]
- - DD 252225 A [0009]