用于冷却开关柜内部空间容纳的空气的冷却设备以及相应的开关柜布置的制作方法

文档序号:13426512
用于冷却开关柜内部空间容纳的空气的冷却设备以及相应的开关柜布置的制作方法
本发明涉及冷却设备,该冷却设备用于冷却开关柜内部空间容纳的空气,该冷却设备具有内环和外环,其中,通过该内环引导来自开关柜内部空间的待冷却的空气,以及其中,该外环与该内环流动分离,以及其中,通过该外环引导环境空气。在该内环中设置有第一热交换器,在该外环中设置有第二热交换器,冷却剂在第一热交换器和第二热交换器之间循环。第一热交换器和第二热交换器可以是冷却剂循环的部件,例如是冷却机的部件。可以通过压缩机或泵实施冷却剂循环。第一热交换器和第二热交换器也可以是无源冷却剂循环的部件,例如是热管布置的部件。热交换器具有通气方向,沿着该通气方向所述热交换器能够在入气侧与出气侧之间进行通气。

背景技术:
已知例如DE102012108110A1中的一种冷却设备。在此,该冷却设备构成为壁附装设备或顶附装设备。来自开关柜内部空间的空气通过入气开口引导入内环。来自开关柜内部空间的升温的空气通过构成为空气冷却剂循环的内循环中的热交换器,然后作为冷却的空气通过出气开口引导回开关柜内部空间。外环具有另一入气开口和另一出气开口,开关柜布置的环境空气通过该入开口引导入外环,通过布置在外循环中的空气冷却剂热交换器,然后通过出气开口引导回环境。高效的热交换器需要对空气分别进行尽可能最优环流。为此,在空气接触到相应的热交换器之前,还需要对空气分别往对应热交换器的相应通气方向进行精确引导。常规的热交换器构成为平面部件,其中,所述部件分配在通气方向大致比分配在两个垂直于通气方向的空间方向更平面。为此,在构成为壁附装设备的冷却设备的情况下,平地上的热交换器经常对齐,使得通气方向以冷却设备的深度方向延伸,对冷却设备的结构尺寸在深度方向进行限制。因为使内环与开关柜内部空间连接以及使外环与环境连接的入气开口和出气开口却垂直位移于相应的热交换器而布置,所以,热交换器的这种对齐对于入气开口和出气开口要求:引入内环或外环的空气高效地引导在热交换器的入气侧前,使得空气可以最优地通过热交换器。迄今,这仅被背景技术已知的冷却设备不完全地解决。通常,为了使环流最优,倾斜布置热交换器,其中,所述热交换器却一直在侧边进行环流,这导致强空气速度梯度通过热交换器的入气侧。因此构成了局部空气速度峰值,而热交换器的其他区域极少或者完全没有空气通过。在特别高的空气速度通过热交换器的所述这些区域中,这例如可以导致,在热交换器中、大致在薄板处形成的冷凝物分离,然后抛入开关柜内部空间中,这是不期望的。为了避免冷凝水抛落至开关柜内部空间中,例如DE102012108110A1提供了位于内环的热交换器设置在内环的出气开口的上方,使得内环的下部区域中的冷凝物收集槽中的分离的冷凝物可以被引离。这也取决于全体设备部件的安置的增大的空间需求。

技术实现要素:
为此,本发明的目的是进一步研发已知技术的冷却设备,使得其具有改善的效率,同时具有小的结构尺寸以及对不期望的冷凝水向开关柜内部空间的抛落提供高效防护。这个目的通过具有根据权利要求1所述的特征的冷却设备实现。相应的开关柜布置是并列的独立权利要求14的主题。从属权利要求分别关于本发明的有利的实施方式。根据于此,在入气侧的第一空气引导元件位于热交换器中的至少一个的前面,该第一空气引导元件以大于5°并且小于45°的角度向入气侧延伸,以及在该第一空气引导元件与入气侧之间形成气道,该气道随着入气侧的尺寸渐缩,使得其随着入气侧减小其道横截面。该角度优选地为10°与25°之间,特别优选地为15°与20°之间。可以提供,入气侧是热交换器的前侧,出气侧是热交换器的后侧,该热交换器前面布置有第一空气引导元件,前侧与后侧通过热交换器的侧面彼此分离,其中,热交换器通过侧面中的一个进行环流,以及其中,气道朝向这个侧面打开,以及朝向布置在对面的侧面渐缩。在此,环流侧面可以具有第二空气引导元件,通过该第二空气引导元件将对热交换器在侧边进行环流的空气引导到入气侧前。冷却设备可以具有第一冷却设备壁,该第一冷却设备壁具有入气口和出气口,在入气口和出气口之间形成内环,其中,与热交换器分离的第二空气引导元件在内环中与第一冷却设备壁相邻,以及从那里向热交换器的入气侧延伸。冷却设备壁可以是冷却设备的装配侧,通过该装配侧冷却设备与开关柜连接,使得入气口和出气口通往开关柜内部空间。冷却设备还可以具有第二冷却设备壁,该第二冷却设备壁具有入气口和出气口,在入气口和出气口之间形成外环,其中,与热交换器分离的第二空气引导元件在外环中与第二冷却设备壁相邻,以及从那里向热交换器的入气侧延伸。为了进一步避免来自热交换器的冷凝物的抛落,可以提供,第一空气引导元件遮盖入气侧的下部区域,使得热交换器在这个区域中空气不流通或细小的通一点空气。热交换器可以特别地是空气冷却剂热交换器,优选地是薄板热交换器或微通道热交换器,所述热交换器在下部区域和/或与其相邻具有冷凝物分离器。薄板可以由管道系统通过,通过管道系统冷却剂在热交换器之间循环。最后,第一空气引导元件可以是舱壁的壁装置,其中,舱壁将内环与外环流动分离。在入气侧处的第一空气引导元件分别位于两个热交换器的前面,该第一空气引导元件以与所述入气侧成5°<β<45°角度延伸,以及在第一空气引导元件与入气侧之间形成气道,该气道随着入气侧的尺寸渐缩,其中,两个所述第一空气引导元件(16)分别是舱壁(15)的壁装置。两个第一空气引导元件在此分别是舱壁的壁装置,内环与外环流动分离,其中,两个第一空气引导元件构成在舱壁的布置在正对面的端处。该角度优选地为10°与25°之间,特别优选地为15°与20°之间。具有两个空气引导元件的舱壁可以一体式构成,例如构成为合成材料或板材成型零件。还可以提供,冷却设备具有出气口,该出气口用于通过布置在内环中的热交换器将冷却的空气吹出,其中,布置在内环中的热交换器的出气侧与出气口交叠。冷却设备允许,空气的流动速度保持低速,空气以该速度穿过热交换器,从而高效避免不期望的来自热交换器的冷凝物的抛落。这还允许布置出气口中的热交换器的出气侧,该出气口可以直接通向开关柜内部空间。在此,出气口的开口横截面可以平行于出气侧布置,以及通过整个出气侧延伸。第一空气引导元件可以之间相邻地构成在热交换器的入气侧处。所以,第一空气引导元件在第一空气引导元件与热交换器的入气侧之间构成气道,第一空气引导元件可以在边缘区域与入气侧相邻地构成,以及与这个入气侧成大于0°并且小于90°的角度延伸。该角度优选地为20°与60°之间,特别优选地为25°与45°之间。气道随着入气侧的尺寸渐缩,入气侧的尺寸可以垂直于相应热交换器的通气方向延伸。在壁附装设备的情况下,该尺寸可以垂直延伸。根据另一方面,本发明涉及开关柜布置,该开关柜布置具有开关柜以及根据前述技术的冷却设备,在该开关柜中容纳了向开关柜内部空间中的空气放热的组件。来自开关柜内部空间的空气在此由第一通风器引导通过冷却设备的内环,以及开关柜布置的环境空气由第二通风器引导通过外环。通过使用前述技术的气道,使得空气均匀分布通过热交换器的入气侧,以穿过该入气侧。由此还使得热交换器以大致相同的空气压力充气穿过其整个入气侧,结果使得通过热交换器的整体面构成大致恒定的空气速度图形。进一步通过均匀的对热交换器的充气避免了流动速度峰值的构成有机因此而抛落的冷凝物。所述空气引导进一步允许,例如在壁附装设备的情况下热交换器可以垂直布置,并仍然实现热交换器改善的空气流通。通过热交换器垂直布置进一步避免了冷凝物的抛落。热交换器的垂直布置进一步允许,减小冷却设备的结构深度。因为内环中的热交换器也可以布置在内你好的处气口之前,所以,也可以在冷却设备其余部件布置的情况下实现更大的自由。相对于已知背景技术,本发明的冷却设备具有增大的能量效率。这使得应用更小的热交换器成为可能,在冷却机的情况下便可以应用更小的压缩机。通过减小设备尺寸,也可以进一步降低制造费用。通过所述空气引导改善的排热允许,在更高的蒸气温度的情况下运行冷却机,由此附加地减少冷凝器形成的风险。附图说明根据下文中附图描述本发明进一步的细节,附图如下:图1:根据背景技术的冷却设备的横截面;以及图2:根据本发明实施方式的具有冷却设备的开关柜布置的横截面。具体实施方式图1示出了构成为壁附装设备的冷却设备1,给冷却设备用于对开关柜进行空气调节,这是已知的背景技术。冷却设备1具有内环2和外环3,该内环和该外环通过舱壁15彼此流动分离。来自开关柜内部空间101的升温的空气通过第一通风器17吸气通过入气口10,引导通过内环2以及内环中布置的第一热交换器4,然后作为冷却的空气通过出气口11引导回开关柜内部空间101中。为了使内环2中的第一热交换器4中的空气更好的流通,倾斜布置热交换器。如通过标记的通过第一热交换器4的箭头指出,第一热交换器4不均匀地通过其入气侧4.1以及尤其也通过其上部侧面8进行环流。因为例如构成为薄板热交换器的热交换器4却具有给定的通气方向x,所以,第一热交换器4的所描述的侧边环流技术充满遗漏。特别地,这种第一热交换器4的环流导致由于其结构高度空气不均匀的流通,使得热交换器的特定区域中出现空气压力峰值以及相应的空气速度峰值,而热交换器4的其他区域没有或者极少空气通过。从图1右侧的描述原理图,热交换器4的倾斜布置结合其构成的流动速度峰值导致热交换器4中形成的来自热交换器4的冷凝物滴落或者吹大。为了避免抛落的冷凝物通过出气口11落入开关柜内部空间101,第一热交换器4必须如此布置,使得冷却设备壁9的出气侧4.2被覆盖。于是,抛落的冷凝物可以收集在冷凝物分离器14中,然后从那里引离或者以控制的方式进行蒸发。第一热交换器4通过冷却剂循环6与外环中的第二热交换器5流动连接。在第二热交换器5旁也布置有外环3中的压缩机19,使得由其产生的放热能够简单的引离。设置有另一通风器18,用于通过入气口10从开关柜环境往外环3中吸气,引导穿过第二热交换器5,然后通过出气口11引离回环境中。为了简化附图,未示出另一冷却机的主要部件,如膨胀剂和调控与控制单元。第一热交换器4和第二热交换器5设计为用于最优的排热,该排热具有与结构深度相比大的入气侧4.1,5.1以及出气侧4.2,5.2。与其相比,热交换器4,5的结构深度在通气方向x,y上远小于入气侧4.1,5.1和出气侧4.2,5.2的尺寸。这导致在壁附装设备情况下的热交换器4,5必须如图1所示安装成大致垂直或为了改善环流轻微倾斜,这才使之前描述的空气流通问题出现。用于优化空气流通的热交换器4越倾斜,就越必须相应的提高冷却设备1的结构深度。图2示出的根据本发明实施方式的开关柜布置除冷却设备1之外还具有开关柜100,该开关柜具有开关柜内部空间101,其中布置有放热组件102。冷却设备1将开关柜内部空间温度维持在额定值,其取决于例如开关柜组件102的最优运行条件。冷却设备1还具有内环2和外环3,其中,通过第一通风器17以及入气口10将来自开关柜内部空间101的热气103吸入内环2。将所吸入的空气通过内环2以及尤其是布置在其中的第一热交换器4进行引导穿过,使得在开关柜100的下部区域的冷却的空气引导回开关柜内部空间101通过出气口11。第一空气引导元件16位于内环2中的热交换器4的入气侧4.1之前,该空气引导元件以与所述入气侧4.1成β角度延伸。第一空气引导元件16在热交换器4的下部区域与热交换器4的入气侧4.1相邻。在横截面视图中,构成在入气侧4.1与第一空气引导元件16之间的形成气道7具有例如锲形的渐缩的形状。锲形具有这种技术功能:通过入气侧4.1的整个垂直尺寸z在入气侧4.1处设置基本上相同的冲压空气,使得热交换器4通过其整体尺寸z有相同速度的气流通过以及避免形成速度峰值。还设置有第二空气引导元件13,该第二空气引导元件避免热交换器4的侧面8的环流,取而代之,将对侧面8环流的气流引导到入气侧4.1前。第一空气引导元件16遮盖第一热交换器4的下部区域,其中通常收集冷凝物。为此,第一空气引导元件16也具有避免对热交换器4的下部区域充气的功能,使得进一步抑制冷凝物的抛离。这使得在没有冷凝物可能吹入开关柜内部空间101的风险的情况下第一热交换器4与出气口11能够对准布置,通过该出气口内环2与开关柜内部空间101相通。外环3以类似的方式构建。通过第二通风器18将环境空气104通过入气口10吸入外环3,穿过外环3以及尤其第二热交换器5,然后通过出气口11引导回开关柜环境。第二热交换器5也在其入气侧5.1处具有第一空气引导元件16,该第一空气引导元件以与所述入气侧5.1成β角度延伸。此外,还设置有第二空气引导元件13,该第二空气引导元件避免第二热交换器5的侧面8的环流,取而代之,将对第二热交换器5环流的气流引导到第二热交换器5的入气侧5.1前。在外环中还设置有压缩机19,该压缩机通过其中引导有冷却剂6的引导系统与两个热交换器4,5进行流动连接,使得形成根据冷却机技术的冷却剂循环。在上文中的描述中、附图中以及权利要求中公开的本发明的特征可以按下述方式为实现本发明的要点,即,可以是单独地也可以是任意组合地。附图标记列表1冷却设备2内环3外环4第一热交换器4.1第一热交换器的入气侧4.2第一热交换器的出气侧5第二热交换器5.1第二热交换器的入气侧5.2第二热交换器的出气侧6冷却剂7气道8侧面9第一冷却设备壁10入气口11出气口12第二冷却设备壁13第二空气引导元件14冷凝物分离器15舱壁16第一空气引导元件17第一通风器18第二通风器19压缩机100开关柜101开关柜内部空间102放热组件103待冷却的空气104环境空气x第一热交换器的通气方向y第二热交换器的通气方向z入气侧的尺寸α热交换器的倾斜角度β第一空气引导元件相对于入气侧的布置角度
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