NL1029280C1 - Behuizing met een koeling. - Google Patents

Description

. ' ·

BEHUIZING MET EEN KOELING

De onderhavige uitvinding betreft een koeling van een behuizing, zoals een kast, met in relatief hoge mate warmte 5 dissiperende elektronische of elektrische apparatuur. In het bijzonder in het geval van communicatie-knooppunten, zoals kasten voor ADSL-verbindingen is koeling steeds meer een aandachtpunt aan het worden. Dergelijke

Steeds meer woningen moeten namelijk op een snelle manier 10 aan het internet worden aangesloten. Een normale twisted-pair telefoonkabel van koper is niet in staat deze grote bandbreedte over langere afstand te verwerken. Bovendien past I de omvangrijke ADSL elektronica niet in de bestaande telefooncentrale. Daarom hebben nationale telecom-providers, 15 zoals KPN in Nederland, onlangs besloten gebruik te gaan maken van optische verbindingen [kwartsvezel] en deze aan te gaan leggen naar geschikte centrale punten in woonwijken en straten, en daar vandaan de conventionele koperen telefoonleiding te (blijven) laten lopen naar de woningen met 20 "ADSL"-aansluitingen en abonnementen. ADSL is, zoals bekend, een mogelijke uitvoeringsvorm van een snelle internetverbinding.

Op de straat komt dan een stalen kast met elektronica te staan, die maximaal een vermogen moet dissiperen van 1700 25 Watt per enkele kast. Buiten is de temperatuur in Nederland zelden tot nooit hoger dan 32 °C, waarbij de elektronica goed werkt en getest is tot een temperatuur van ongeveer 40 °C.

De leverancier aan telecom-providers, zoals KPN, hebben i thans 2 alternatieven om deze kasten te koelen: 30 Ten eerste is het bekend om gebruik te maken van een

warmtepomp met een COP van 1, dat wil zeggen een koelmachine die 1000 W thermisch kan afvoeren en daarvoor 1000 W

1029280 2 e i elektrisch nodig heeft. De compressorwarmte komt buiten de kast vrij.

Tevens is het bekend, dat een lucht-lucht-warmtewisselaar wordt toegepast, die buitenlucht gebruikt om lucht in de 5 behuizing van de elektrische of elektronische componenten te koelen. Een voorbeeld is een lucht-lucht-warmtewisselaar, die in de markt bekend staat als "Krone PEX 60-2”. Deze warmtewisselaar moet dus in het ongunstigste geval 1700 W afvoeren bij een luchttemperatuurverschil van 8 °C, en dan 10 moet er dus 175 liter lucht per seconde door beide delen van de warmtewisselaar worden geblazen. Dit maakt zoveel lawaai dat men aldus niet kan voldoen aan eisen van de hinderwet. In een publicatie van in het bijzonder de producent van de genoemde lucht-lucht-warmtewisselaar (zie bijvoorbeeld de 15 informatie op de website: www.krone.com) blijkt dat men in het algemeen de koelspecificatie niet kan halen; men komt niet verder dan 1000 Wth. Deze bekende optie verbruikt 150 W elektrisch vermogen.

Een warmtewisselaar tussen vloeistof, in het bijzonder 20 water, zoals grondwater, en lucht kan deze problemen oplossen. In Nederland en ook daarbuiten is nagenoeg overal grondwater of een andere vloeistofbron voorhanden. Grondwater heeft, ook 's zomers, een temperatuur van minstens 14 °C. De capaciteit van de vloeistof-lucht-warmtewisselaar volgens de 25 uitvinding in een grondwater benuttende uitvoeringsvorm moet, als men het grondwater opwarmt tot 30 °C, 1700 W / {40— [30+14]/2}K = 95 Watt/Kelvin bedragen.

Op basis van Fiwihex -Fine Wire Heat Exchanger Technology- heeft men thans uit koperen capillair en 0,1 mm 30 dik koperdraad geweven warmtewisselaardoek kunnen produceren. De warmteoverdrachtscoëfficient van dergelijk doek bedraagt 150 W/m2K. Voor de kast met 1700 W hebben we dus 95/150 = 0.63 m2 doek nodig.

10 2 92 8 0 3 » «

Bouwt men hiervan, in een geprefereerde uitvoeringsvorm van de uitvinding, een in de behuizing of kast passende dunne-draad-warmtewisselaar, dan wijzen door de uitvinders verrichte metingen uit, dat men voor de luchtverplaatsing 5 slechts 20 Watt elektrisch vermogen nodig heeft. Aldus kan de mogelijke geluidsoverlast aanzienlijk worden beperkt, naar verwachting zover, dat aan de eisen van de diverse wetten en verordeningen kan worden voldaan.

In de enkele figuur is gedeeltelijk opengewerkt en 10 schematisch een configuratie in een geprefereerde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding getoond. De configuratie omvat een kast 1, voorzien van ventilatieopeningen 2. De kast 1 omvat deuren 3, welke met scharnieren 4 aan de kast 1 zijn gemonteerd. In de kast kunnen 15 elektrische of elektronische componenten 5 zijn aangebracht, welke in het bijzonder van het relatief veel warmte genererende type zijn.

Ondergronds loopt een kabel 15 de kast 1 in. Dit kan een elektra-kabel zijn, of bijvoorbeeld een kwart- of 20 glasvezelkabel, waarbij in het laatste geval de koeling dient voor het bij een dergelijke kabel behorende en relatief veel warmte dissiperende componenten 5, bijvoorbeeld doch niet uitsluitend voor ADSL toepassingen in de kast omringende woningen of bedrijfspanden. In het geval van elektra-kabels 25 15 kan de koeling volgens de uitvinding dienen om de bij verwerking van de elektrische stromen, die door de kabels 15 heen lopen, vrijkomende warmte af te voeren.

In, aan of bij de kast 1 is een koeling 6 aangebracht. Deze koeling 6 omvat in de hier weergegeven uitvoeringsvorm 30 ten minste één van een eerste warmtewisselaar 7 boven de componenten 5 om stijgende warmte af te kunnen voeren, en een tweede warmtewisselaar 8 om koelte in de kast 1 te kunnen verschaffen. In de kast 1 en bij voorkeur bij ten minste één 1029280 4 van de verschafte warmtewisselaars 7, 8 is een ventilator 10 aangebracht, waarbij een motor 11 is verschaft voor aandrijving van de ventilator. De eerste en tweede warmtewisselaars 7 en 8 kunnen elk afzonderlijk en 5 gezamenlijk van het boven genoemde type zijn, in het algemeen een dunne-draad-warmtewisselaar.

Van de in een betreffende uitvoeringsvorm verschafte van de warmtewisselaars 7 en 8 kan er één of kunnen beide daarvan zijn verbonden met leidingen 9, die lopen naar een bron 12 10 van koelvloeistof. In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld kan dat grondwater zijn, doch evenwel is het mogelijk gebruik te maken van een aansluiting op het leidingnet voor drinkwater, dat gewoonlijk toch aanwezig is in de nabijheid van bebouwing, zoals woningen en bedrijven.

15 De betreffende van de warmtewisselaars 7, 8 kunnen direct worden gevoed met grondwater om dat grondwater direct door de betreffende van de warmtewisselaars 7, 8 te stuwen, of als alternatief kan een verdere warmtewisselaar 13 zijn verschaft, die dan bij voorkeur in of bij het grondwater is 20 geplaatst. Tussen de betreffende van de warmtewisselaars 7, 8 in, bij of aan de kast 1 en de verdere warmtewisselaar 13 loopt in een dusdanige uitvoeringsvorm een koelvloeistof door de leidingen 9. In de weergegeven uitvoeringsvorm is een schakeleenheid 14 verschaft, die zorg draagt voor het 25 reguleren van de stromen koelvloeistof uit het grondwater 12 of koelmedium van en naar de verdere warmtewisselaar 13. De schakeleenheid 14 kan overigens ook pompmiddelen bevatten om de stromen koelvloeistof en-medium actief te reguleren.

De onderste van de warmtewisselaars 8 in de kast 1 heeft 30 als voordeel, dat lekkage geen effect heeft op de componenten 5. Deze warmtewisselaar 8 kan in een ruimte onder het maaiveld zijn aangebracht, zoals in de enkele figuur is getoond, of de kast kan zijn verhoogd en boven boven het 1029280 . ' 5 maaiveld kan dan de onderste van de warmtewisselaars 8 zijn aangebracht met nog altijd de componenten 5 daarboven.

De bovenste van de warmtewisselaars 7 in de kast 1 heeft als voordeel dat stijgende warmte, afkomstig van de 5 componenten 5 effectief wordt opgevangen en afgevoerd.

Het zal duidelijk zijn dat de vakman diverse ideeën zal opdoen en aanvullende en zich aan de vakman diverse alternatieve uitvoeringsvormen zullen opdringen, na kennisneming van het voorgaande. Deze dienen alle te worden 10 beschouwd als uitvoeringsvormen van de uitvinding, althans voor zover deze niet afwijken van de letter of de geest van de definities van de onderhavige uitvinding in de bijgevoegde conclusies, in het bijzonder de enkelvoudige onafhankelijke i | conclusie. Zo is het mogelijk om alle weergegeven permutaties 15 en combinaties van beschreven elementen en componenten van een mogelijke uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding te overwegen. Tevens kunnen diverse typen warmtewisselaar, zoals van het fijne-draad-type, als hierboven beschreven en ! in de conclusies gedefinieerd, worden verwerkt in een kast ! 20 met voor elektrische of elektronische componenten ! gebruikelijke afmetingen, die bekend staat als een kast van het 19" type behuizing, deze kan een zgn "serverrack" omvatten met platen, panelen of andere dragers of houders voor de elektrische of elektronische componenten. De fijne-25 draad-warmcewisselaar laat zich overigens op erg gunstige wijze nagenoeg willkeurig dimensioneren, zodat deze ook in anders vormgegeven behuizingen goed geschikt is voor toepassing in een uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding.

1028280

Claims (8)

1. Behuizing voor elektrische of elektronische componenten, althans omvattende; een kast; en koeling met een 5 vloeistof-lucht-warmtewisselaar, welke op een nabij gelegen bron van koelvloeistof aan te sluiten is voor afvoer van warmte naar de bron van koelvloeistof. i

2. Behuizing met een koeler volgens conclusie 1, waarbij de vloeistof-lucht-warmtewisselaar een dunne-draad- 10 warmtewisselaar is.

3. Behuizing met een koeler volgens conclusie 1, waarbij de bron van koelvloeistof er één is uit de groep, die omvat: grondwater, het waterleidingnet, het riool, een ondergrondse rivier, een oppervlaktewater, etc.

4. Behuizing met een koeling volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de bron van koelvloeistof direct op de warmtewisselaar is aangesloten en de koelvloeistof direct door de warmtewisselaar stroomt.

5. Behuizing met een koeling volgens ten minste één van 20 de voorgaande conclusies, waarbij een koelmedium in een gesloten circuit stroomt, waarin de vloeistof-lucht-warmtewisselaar in, bij of onder de kast is verwerkt en een aanvullende warmtewisselaar in thermisch contact met de koelvloeistof zijn opgenomen.

6. Behuizing met een koeling volgens ten minste één van de voorgaande conclusies, waarbij de behuizing een 19" behuizing omvat.

7. Behuizing met een koeling volgens conclusie 6, waarbij de warmtewisselaar direct in een met de afmetingen van de 30 kast overeenkomend "serverrack" is verwerkt.

8. Behuizing met een koeling volgens ten minste één van de voorgaande conclusies, waarbij de koeling in een ruimte onder de elektrische of elektronische componenten is 1029280 4 aangebracht, zodat bij lekkage de kans op beschadiging van de elektronica minimaal is. 102 92 8 0