(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

Transkript

1 (12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. F24F 11/02 ( ) F24F 3/044 ( ) F24F 11/00 ( ) F24F 13/04 ( ) Patentstyret (21) Oversettelse publisert (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet (86) Europeisk søknadsnr (86) Europeisk innleveringsdag (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato (84) Utpekte stater AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR (73) Innehaver STULZ GmbH, Holsteiner Chaussee 283, D-2247 Hamburg, DE-Tyskland (72) Oppfinner Seeliger, Rene, Obstgarten 14, 2421 Pinneberg, DE-Tyskland (74) Fullmektig Tandbergs Patentkontor AS, Postboks 170 Vika, 0118 OSLO, Norge (4) Benevnelse DIREKTE FRI KJØLING (6) Anførte publikasjoner WO-A-89/07738 WO-A-94/280 WO-A-03/ DE-A DE-U US-A US-A US-A US-A

2 NO/EP Beskrivelse [0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører en blandeboks for temperaturregulering med et basislegeme som minst én luftstrøm kan ledes gjennom og som i sitt indre har anordnet minst én filterinnretning som luftstrømmen kan ledes gjennom hvorved føringen av luftstrømmen foregår gjennom en klaffanordning med minst én klaff. Oppfinnelsen angår videre et anlegg for temperaturregulering samt en fremgangsmåte for drift av et slikt anlegg. [0002] Blandebokser for temperaturregulering er kjent fra teknikkens stand. Videre er anlegg for temperaturregulering for forskjellige anvendelser kjent fra teknikkens stand. En anvendelsesmulighet for slike anlegg er klimatiseringen av enkelte rom eller av hele bygninger. Spesielt for klimatiseringen av regnesentraler trengs det anlegg for temperaturregulering fordi det utvikles betydelig varme ved drift av computeranlegg, for eksempel serveranlegg. Varmen produsert av serveranleggene må nødvendigvis føres ut av rommet der serveranleggene står fordi de maksimale driftstemperaturene for slike serveranlegg ligger i området 3 C, noe som oppnås og overskrides innen kort tid hvis varmen produsert av serverne ikke transporteres bort. [0003] Fra DE er et anlegg for temperaturregulering av en bygning kjent. Det der viste anlegg omfatter et klimaapparat som omfatter et kjølemiddelkretsløp som muliggjør ved hjelp av kjølemidlet en indirekte kjøling av bygningen eller av enkelte rom. En slik kjøling er spesielt fordelaktig på den måten at det tillatte området av relativ luftfuktighet og den ønskede temperaturen kan overholdes svært godt. Kjølingen av det viste anlegget foregår avhengig av utetemperaturen enten som indirekte fri kjøling om vinteren, som aktiv kjøling om sommeren, samt som indirekte fri kjøling i kombinasjon med en aktiv kjøling i overgangstiden. På grunn av det høye energibehovet til en indirekte kjøling er en slik kjøling svært dyr. [0004] Fra WO-94/280-A er et anlegg kjent ifølge innledende del av krav 1. [000] Den foreliggende oppfinnelsen formål er derfor å tilveiebringe en blandeboks for temperaturregulering, hvilken blandeboks muliggjør en god temperaturregulering ved lavt energiforbruk. Det er videre oppfinnelsens oppgave å tilveiebringe et anlegg for temperaturregulering samt en fremgangsmåte for drift av et anlegg for temperaturregulering. [0006] Ifølge oppfinnelsen er det for løsningen av oppgaven ved en blandeboks av den innledningsvis nevnte art tilveiebrakt at klaffanordningen omfatter minst tre klaffer som avhengig av en parameter, spesielt avhengig av en omgivelsesparameter, er styrbare, og at klaffanordningen omfatter en uteluftklaff og en omluftklaff og en blandingsluftklaff. [0007] Ved anvendelsen av tre klaffer er mange forskjellige driftstilstander for blandeboksen mulig hvorved blandeboksen kan innstilles mye mer individuelt til

3 NO/EP forskjellige driftstilstander og krav. Derved er det mulig å redusere energibehovet fordi man for individuelle driftspunkt kan foreta individuelle innstillinger slik at man hver gang kan velge driftstilstanden som i dette driftspunktet har et minimalt energibehov. En foretrukket omgivelsesparameter er temperaturen, for eksempel utetemperaturen. I tillegg eller alternativt er også andre omgivelsesparametre tenkelig, som luftens partikkelbelastning eller luftfuktigheten, som styringen av klaffanordningen er avhengig av. [0008] Fordelaktige videreutviklinger og utforminger av oppfinnelsen fremgår av de avhengige kravene. [0009] I en fordelaktig utforming kan to filterinnretninger være tilveiebrakt som luftstrømmen kan ledes gjennom. En filterinnretning kan omfatte en eneste filtertype eller en filterkombinasjon, for eksempel to, tre eller flere filtertyper som etter hverandre gjennomstrømmes av luftstrømmen. I en foretrukket utførelsesform kan en av filterinnretningene omfatte et filter av filterklassen G4 og den andre filterinnretningen et filter av filterklassen G4 og F7. En luftstrøm fra utenfor bygningen der regnesentralen befinner seg, kan så strømme gjennom kombinasjonen av G4- og F7- filtrene for at det gjennom G4-filtret først foretas en grov rengjøring, og fine partikler deretter filtreres ut av luftstrømmen ved hjelp av F7-filtret. Ved en luftstrøm som fra regnesentralen kommer inn i blandeboksen, er en filtrering av fine partikler ved et F7- filter tilstrekkelig fordi denne luften allerede er renset. [0010] I rammen ev en ytterligere fordelaktig utforming kan klaffanordningen være utformet slik og/eller avhengig av parameteren være slik styrbar at luftstrømmen går gjennom én eller begge filterinnretninger. I tilfellet av at luftstrømmen bare strømmer gjennom én filterinnretning, betyr dette at det foregår en 100 % luftutveksling mellom rommet som skal tempereres og uteområdet, eller at det foregår omluftdrift. Spesielt i de tilfellene der luftstrømmen strømmer gjennom en filterinnretning som bare oppviser én filtertype, er trykkfallet som oftest betydelig mindre enn om luftstrømmen må strømme gjennom en filterkombinasjon. Dette fører igjen til at energi spares fordi trykket videre, for eksempel i en vifte, ikke på ny må bygges opp. Strømmer luftstrømmer gjennom begge filterinnretninger, dreier det seg om blandet drift der det både foregår en luftutveksling med uteluften og en omluftsirkulering innenfor rommet som skal kjøles. Styringen av klaffanordningen kan på spesielt enkelt vis skje ved hjelp av en mikrokontroller. [0011] For forbedring av temperaturreguleringen kan basislegemet være tilordnet en kompressor der det ved bestemte driftstilstander, for eksempel ved temperaturer til den tilstrømmende luften, også kalt uteluft, som ligger over 17 C. Fra 2 C kan det foregå en aktiv kjøling ved hjelp av kompressoren, mens det i området over 17 C og under 2 C bare kan være blandet drift av aktiv og direkte kjøling som energikostnadene kan reduseres ved. Under 17 C er en direkte fri kjøling mulig slik at energibehovet tydelig

4 NO/EP kan reduseres og likevel grenseverdiene til ASHRAE TC 9.9-direktivet 2008 overholdes. Ved å benytte fri kjøling kan det sikres en høy energieffektivitet fordi det ikke forkommer energitap for eksempel ved ytterligere varmeutvekslere. Kompressoren kan ved dette både være integrert i basislegemet og også som separat komponent være anordnet på basislegemet. Prinsipielt kan systemet imidlertid være vann- eller luftkjølt. [0012] Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen foreslås et anlegg for temperaturregulering der det er tilveiebrakt flere blandebokser som er anordnet parallelt med hverandre. Fordi det ved anlegget ifølge oppfinnelsen ikke er nødvendig å legge opp til hydraulikk, som det å legge rør, pumper eller armaturer, er en temmelig god skalerbarhet av anlegget gitt slik at dette til enhver tid med enkle midler etter behov kan utvides eller reduseres. I tillegg er investeringskostnadene derfor lavere sammenlignet med kjente systemer med indirekte fri kjøling. [0013] I en ytterligere fordelaktig utforming kan det være tilveiebrakt minst én vifteinnretning. Denne vifteinnretningen kan være anordnet utenfor rommet som skal kjøles, for eksempel i det fri, for å forbedre den varme luftens borttransport. Spesielt ved utetemperaturer på mer enn 17 C kan en slik ytterligere borttransport av varme skje ved hjelp av vifteinnretningen. [0014] Oppfinnelsen angår videre en fremgangsmåte av et slikt anlegg for temperaturregulering der klaffanordningen styres slik at luftstrømmen avhengig av en parameter, spesielt avhengig av temperaturen, strømmer gjennom én eller begge filterinnretninger. For styring av klaffanordningen kan det på fordelaktig måte anvendes et tilsvarende program. Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan en høy energieffektivitet sikres fordi det ikke oppstår energitap, for eksempel ved ytterligere varmeutvekslere. [001] I det følgende beskrives oppfinnelsen ved hjelp av et utførelseseksempel som skjematisk er vist i tegningen. Der er: Fig. 1 en skjematisk fremstilling av blandeboksen ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 en skjematisk fremstilling av anlegget for temperaturregulering i en første driftstilstand ifølge oppfinnelsen; Fig. 3 en skjematisk fremstilling av anlegget for temperaturregulering i en andre driftstilstand ifølge oppfinnelsen; Fig. 4 en skjematisk fremstilling av anlegget for temperaturregulering i en tredje driftstilstand ifølge oppfinnelsen; Fig. en skjematisk fremstilling av anlegget for temperaturregulering i en fjerde driftstilstand ifølge oppfinnelsen; Fig. 6 en skjematisk fremstilling av anlegget for temperaturregulering i en femte driftstilstand ifølge oppfinnelsen.

5 NO/EP [0016] Fig. 1 viser et skjematisk fremstilt utførelseseksempel av en blandeboks 20 ifølge oppfinnelsen. Blandeboksen 20 oppviser et basislegeme 1 som omfatter en klaffanordning og to filterinnretninger 2, 3 hvorved klaffanordningen oppviser en uteluftklaff 4, en omluftklaff og en blandingsluftklaff 6. Filterinnretningen 2 omfatter et G-4-filter 7 som i strømningsretning til luftstrømmene som strømmer gjennom filterinnretningen 2 er anordnet foran et F7-filter 8. Filterinnretningen 2 gjennomstrømmes av uteluften AU, samt hvis det skjer en filterforvarming, av forvarmet luft UM1 når den tilsvarende uteluftklaffen 4 og evetuelt blandingsluftklaffen 6 er åpnet. Den andre filterinnretningen 3 omfatter et G4-filter 9 som gjennomstrømmes av en luftstrøm UM2 i driftstilstandene der det foregår omluftdrift. Luftstrømmen UM2 sirkulerer i denne driftstilstanden innenfor rommet som skal kjøles som i dette utførelseseksemplet er en regnesentral. I tillegg er det på blandeboksens 20 basislegeme 1 bygget på en separat komponent som kompressoren 10 er slik anordnet i at basislegemet 1 og komponenten står i én strømningsretning. [0017] Blandeboksens 20 arbeidsmåte innenfor et anlegg likeledes ifølge oppfinnelsen er vist i fig. 2 til 6 som viser fem forskjellige driftstilstander til anlegget for temperaturregulering av en regnesentral. Regnesentralen oppviser en flerhet av servere 30 som i drift produserer varme. Videre er det i regnesentralens yttervegg luftningsklaffer 40 for fri luftutveksling mellom regnesentralens romluft og omgivelsens uteluft utenfor bygningen der regnesentralen befinner seg. Romlufttemperaturen innenfor regnesentralen skal i dette utførelseseksemplet reguleres til 27 C. [0018] I fig. 2 er et anlegg for temperaturregulering av regnesentralen i en første driftstilstand vist. Denne driftstilstanden foreligger ved en utetemperatur som er lik eller høyere enn 2 C. Ved en slik høy utetemperatur drives anlegget for temperaturregulering i såkalt omluft- og kompressordrift. Fordi kompressoren 10 er i drift, betyr dette at det foregår en aktiv kjøling av regnesentralen. De fylte pilene symboliserer her varme luftstrømmer, mens de ikke fylte pilene symboliserer kjølige luftstrømmer. I denne driftstilstanden er uteluftklaffen 4 samt blandingsluftklaffen 6 lukket, og omluftklaffen er åpnet. Derved sirkulerer en luftstrøm UM2 fra serverne 30 til blandeboksen 20, den strømmer gjennom F7-filteret 9 og føres bort over vifteinnretninger 11 til omgivelsen. Alt etter temperaturgradienten mellom romlufttemperaturen i regnesentralen og utetemperaturen er også en liten luftutveksling mellom romluften og uteluften mulig avhengig av temperaturgradienten. Disse små luftstrømmene er vist ved stiplede piler. [0019] Fig. 3 viser anlegget for temperaturregulering ifølge oppfinnelsen i en andre driftstilstand som foreligger ved en utetemperatur over 17 C og under 2 C. I denne driftstilstanden foregår en 100 % luftutveksling innenfor regnesentralen, noe som følger av at uteluftklaffen 4 er åpnet og omluftklaffen og blandingsluftklaffen 6 er lukket. Luftstrømmen AU strømmer derved gjennom filterinnretningens 2 G4-filter 7

6 NO/EP og F7-filter 8 i blandeboksen 20 og strømmer via luftningsklaffene 40 ut av regnesentralen. For tilstrekkelig kjøling av regnesentralen drives i tillegg til den direkte kjølingen ved hjelp av luftutveksling kompressoren 10 som det foregår en ytterligere aktiv kjøling av regnesentralen med. I tillegg føres en mindre strøm av varm luft gjennom vifteinnretningen 11 bort. [0020] En tredje driftstilstand av anlegget for temperaturregulering ifølge oppfinnelsen er vist i fig. 4. Denne driftstilstanden der en direkte fri kjøling skjer ved bare en 100 % luftutveksling, er mulig ved en utetemperatur på 17 C. Luftstrømmen AU strømmer derved gjennom filterinnretningens 2 G4-filter 7 og F7-filter 8 i blandeboksen 20 og strømmer via luftningsklaffen 40 ut av regnesentralen. Drift av kompressoren 10 eller vifteinnretningen 11 skjer ikke i denne driftstilstanden. [0021] Anlegget for temperaturregulering ifølge oppfinnelsen kan drives i en fjerde driftstilstand i blandet drift med omluft. Denne driftstilstanden er vist i fig.. I utførelseseksemplet beskrevet her er denne driftstilstanden stilt inn ved en utetemperatur på 0 C til under 17 C. I denne driftstilstanden som er vist nærmere i fig., er uteluftklaffen 4 og blandingsluftklaffen 6 åpnet, mens omluftklaffen er lukket. [0022] Er utetemperaturen lavere enn 0 C, drives anlegget for temperaturregulering i en femte driftstilstand, noe som er vist i fig. 6. Ved denne driftstilstanden dreier det seg likeledes om blandet drift med omluft og filterforvarming. Herved forvarmes uteluften AU, som strømmer gjennom uteluftklaffen 4 fra omgivelsen til blandeboksen 20, ved hjelp av romluften som er varmet opp ved hjelp av serverne 30, hvilken romluft strømmer gjennom blandingsluftklaffen 6 og inn i blandeboksen 20. Ved dette er uteluftklaffen 4 og blandingsluftklaffen 6 åpnet ved denne driftstilstanden, mens omluftklaffen er lukket. I tillegg strømmer varm luft gjennom luftningsklaffen 40 ut til omgivelsen. I driftstilstandene vist i fig. og 6 foregår derved en spesielt energieffektiv direkte fri kjøling av regnesentralen.

7 NO/EP Patentkrav Blandeboks for temperaturregulering med et basislegeme (1) som minst én luftstrøm kan ledes gjennom og som i sitt indre har anordnet minst én filterinnretning (2, 3) som luftstrømmen kan ledes gjennom hvorved føringen av luftstrømmen foregår gjennom en klaffanordning med minst én klaff, og klaffanordningen omfatter minst tre klaffer (4,, 6) som avhengig av en parameter, spesielt avhengig av en omgivelsesparameter, kan styres, karakterisert ved at klaffanordningen omfatter en uteluftklaff (4) og en omluftklaff () og en blandingsluftklaff (6). 2. Blandeboks for temperaturregulering ifølge krav 1, karakterisert ved at det er tilveiebrakt to filterinnretninger (2, 3) som luftstrømmen kan ledes gjennom Blandeboks for temperaturregulering ifølge krav 2, karakterisert ved at klaffanordningen er utformet slik og/eller avhengig av parameteren kan styres slik at luftstrømmen strømmer gjennom én eller begge filterinnretninger (2, 3). 4. Blandeboks for temperaturregulering ifølge ett av kravene 1 til 3, karakterisert ved at basislegemet (1) er tilordnet en kompressor (10). 20. Anlegg for temperaturregulering, karakterisert ved at flere blandebokser (20) er tilveiebrakt ifølge ett av de forestående krav, hvilke blandebokser er anordnet parallelt med hverandre Anlegg for temperaturregulering ifølge krav, karakterisert ved at det er tilveiebrakt vifteinnretninger (11). 7. Fremgangsmåte for drift av et anlegg for temperering ifølge ett av kravene eller 6, karakterisert ved at klaffanordningen er styrt slik at luftstrømmen avhengig av en parameter, spesielt avhengig av temperaturen, strømmer gjennom én eller begge filterinnretninger (2, 3).

8 7 NO/EP

9 8 NO/EP

10 9 NO/EP

11 10 NO/EP

12 11 NO/EP

13 12 NO/EP