Equipo refrigerador.

Equipo de enfriamiento (100) para una carcasa con componentes productores de calor irradiado,

como carcasaelectrónica, armario de distribución (10), sistemas de carcasas o sistemas de computación, presentando el equipode enfriamiento (100) un sistema de enfriamiento pasivo (11) y un sistema de enfriamiento activo (12), estandoambos sistemas de enfriamiento (11, 12) alojados en una carcasa de equipo de enfriamiento (13), presentando elequipo de enfriamiento (100) dos circuitos de enfriamiento (K1, K2) separados, comprendiendo el sistema deenfriamiento pasivo (11) un primer circuito de enfriamiento (K1) con un primer agente refrigerante líquido,preferentemente agua o una mezcla agua/glicol y el sistema de enfriamiento activo (12) un segundo circuito deenfriamiento (K2) con un segundo agente refrigerante, preferentemente un agente criógeno, caracterizado porque elsistema de enfriamiento pasivo (11) trabaja con temperatura de enfriamiento especificada y porque el sistema deenfriamiento activo (12) se conecta al superar la temperatura de enfriamiento especificada del sistema deenfriamiento pasivo (11) y conmuta a la temperatura de enfriamiento especificada, interactuando funcionalmenteambos sistemas de enfriamiento (11, 12), siendo el enfriamiento realizado mediante un intercambiador de calorcombinado (WT1) que trabaja tanto de condensador para el sistema de enfriamiento activo (12) como deintercambiador de calor para el sistema de enfriamiento pasivo (11).

Equipo refrigerador

Ámbito técnico La invención se refiere a un equipo refrigerador según el preámbulo de la reivindicación 1.

En carcasas con componentes que producen calor irradiado, como carcasa electrónica, armario de distribución, sistemas de carcasas o sistemas de computación, existe el problema de que la evacuación de calor se torna tanto más difícil cuanto mayor se desea que sea la clase de protección IP de la carcasa. Por lo tanto, es particularmente difícil la evacuación de calor en equipos a la intemperie que deben ser sellados, especialmente, contra polvo, suciedad y entrada de agua, para que el funcionamiento electrónico o de otros conjuntos no sea menoscabado.

Estado actual de la técnica Se conocen sistemas de enfriamiento activos para armarios de distribución. Estos presentan un circuito de enfriamiento con un agente refrigerante que produce un enfriamiento mediante un principio de evaporación por compresor. Sin embargo, si bien mediante un sistema de enfriamiento de este tipo se puede obtener una potencia de enfriamiento elevada, una desventaja es el alto consumo de energía.

En el documento DE 299 08 370 U1 se describe un dispositivo para enfriar un armario de distribución y control. El dispositivo de enfriamiento se compone de un sistema de enfriamiento aire-aire y de un sistema de enfriamiento termodinámico.

Por el documento US 2004/0148948 A1 se conoce un sistema de enfriamiento que se compone de diferentes modos. En este caso, el sistema de enfriamiento está dispuesto para el enfriamiento del aire interior en una carcasa con componentes que producen calor irradiado.

En el documento EP 1 448 040 A2 se describe un sistema de enfriamiento que trabaja con un agente refrigerante líquido y que es apropiado para el enfriamiento de una pluralidad de módulos de servidor.

Por el documento US 6.182.742 B1 se conoce también un sistema de enfriamiento que trabaja con un agente refrigerante líquido. En este caso, el sistema de enfriamiento se compone de dos unidades de control separadas y de varias unidades de enfriamiento dispuestas paralelas entre sí.

Descripción de la invención: objetivo, solución, ventajas La invención tiene el objetivo de crear un equipo de enfriamiento que consigue un enfriamiento efectivo con un consumo de energía reducido sustancialmente.

Dicho objetivo se consigue mediante un equipo de enfriamiento con las características de la reivindicación 1. Los perfeccionamientos ventajosos de la invención se caracterizan en las reinvindicaciones secundarias.

La invención se basa en la idea de combinar un circuito refrigerante activo de tal manera con un circuito refrigerante pasivo, que el sistema activo es conectado sólo ante un gran calor irradiado y/o una temperatura ambiental elevada.

Un procedimiento para el enfriamiento de una carcasa con componentes que producen calor irradiado, como carcasa electrónica, armario de distribución, sistemas de carcasas o sistemas de computación, utilizando un equipo de enfriamiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 14 consiste en que al ser superada una temperatura de enfriamiento especificada de un sistema de enfriamiento pasivo se conecta un sistema de enfriamiento activo conmutable a la temperatura de enfriamiento especificada ajustado a la temperatura de enfriamiento especificada del sistema de enfriamiento pasivo, interactuando, funcionalmente, ambos sistemas de enfriamiento.

El enfriamiento es producido mediante un intercambiador de calor WT1 combinado que trabaja tanto de condensador para el sistema de enfriamiento (compresor) activo como de intercambiador de calor para el sistema de enfriamiento pasivo.

Además, el procedimiento prevé que el agente refrigerante del primer circuito de enfriamiento, como agua, mezcla de agua/glicol o aceite sea controlado mediante una primera válvula magnética V1 o una segunda válvula magnética V2 y, con enfriamiento pasivo, pase con la primera válvula magnética V1 abierta y con la segunda válvula magnética V2 cerrada a través del intercambiador de calor WT1 y sea enfriado por medio de aire ambiental a una temperatura ambiental + 10K mediante el ventilador, siendo conectado el circuito de enfriamiento activo con válvula V1 cerrada y válvula V2 abierta si no se alcanza la temperatura nominal por la aparición de una mayor temperatura ambiental o ante una mayor producción de calor, y el agente refrigerante es llevado a la temperatura nominal por medio del intercambiador de calor (evaporado) WT2, siendo la regulación del enfriamiento realizado por medio de termostatos electrónicos cuyos sensores son colocados por el cliente en el recipiente y/o, en sistemas de dos sensores, en el componente a enfriar.

Además, el procedimiento prevé que, durante la operación, el proceso de enfriamiento se inicia siempre con el sistema de enfriamiento pasivo, en el cual, al superar la temperatura nominal del sistema de enfriamiento pasivo en aproximadamente 2K, el equipo conmuta automáticamente al sistema de enfriamiento activo (compresor) , siendo el agente refrigerante enfriado a más o menos 1 K por debajo de la temperatura nominal del sistema de enfriamiento pasivo y, al alcanzar dicha temperatura, desconectando el compresor y, de este modo, el sistema de enfriamiento activo, y en el cual ante un nuevo aumento de la temperatura comienza nuevamente el proceso de enfriamiento mediante el inicio del sistema del enfriamiento pasivo.

En los momentos de carga reducida con una baja necesidad de enfriamiento o con bajas temperaturas ambientales y con un sistema de enfriamiento pasivo insuficiente se conecta el sistema de enfriamiento activo.

Mediante la invención es posible crear un equipo climatizador o de enfriamiento que, debido a los dos sistemas de enfriamiento, consigue un gran ahorro de energía. El sistema de enfriamiento pasivo sólo es aplicado cuando es suficiente un enfriamiento del agente refrigerante caliente por medio del aire ambiental. Contrariamente, el sistema de enfriamiento activo sólo es aplicado o conectado automáticamente cuando el sistema de enfriamiento pasivo es insuficiente para enfriar el agente refrigerante muy caliente, de modo que en una primera etapa de proceso, el agente refrigerante caliente es enfriado por medio del sistema de enfriamiento pasivo; si el sistema pasivo no es suficiente para mantener la temperatura se conecta el sistema de enfriamiento activo para enfriar el agente refrigerante. Por ejemplo, en el armario de distribución la temperatura del agente refrigerante, por ejemplo agua o una mezcla de glicol, es de 25º C aproximadamente, que debe ser reducida a la temperatura de aire ambiental. Por medio de una regulación de temperatura, por ejemplo un termostato, se puede controlar la conexión adicional del sistema de enfriamiento activo. La conexión adicional del sistema de enfriamiento activo siempre se realiza siempre cuando el aire ambiental del sistema de enfriamiento pasivo no es suficiente para enfriar el agente refrigerante caliente. Una primera válvula puede ser cerrada y una segunda válvula abierta, de modo que el agente refrigerante puede ser desviado a través de un intercambiador de calor con soplante de enfriamiento y pudiendo arrancar un compresor del sistema de enfriamiento activo. El sistema de enfriamiento pasivo trabaja con aire ambiental. El sistema de enfriamiento activo trabaja con una unidad de enfriamiento. Particularmente en las horas nocturnas se trabaja solamente con el sistema de enfriamiento pasivo, porque de noche el aire ambiental tiene una menor temperatura que durante el día.

Otra ventaja es el reducido consumo de corriente y, con ello, una menor potencia de conexión y componentes más pequeños, como un compresor de menor potencia. Mediante la invención es posible conseguir un ahorro de energía del 50%.

En el dispositivo según la invención se ha previsto la existencia de dos circuitos de enfriamiento separados. Cada circuito de enfriamiento es cerrado consigo mismo. El sistema de enfriamiento pasivo comprende un primer circuito de enfriamiento con un primer agente refrigerante líquido, preferentemente agua o una mezcla de glicol. El sistema de enfriamiento activo comprende un segundo circuito de enfriamiento con un segundo agente refrigerante, preferentemente un agente criógeno. El agente refrigerante se diferencia del agente criógeno que puede tener, de la manera conocida, un aditivo de enfriamiento para equipos climatizadores. Ello tiene la ventaja de que el equipo climatizador puede tener sólo una entrada y salida de agua, porque el agente refrigerante que enfría el armario de distribución directamente por medio de un intercambiador de calor apropiado puede ser agua. Un agente criógeno con un aditivo de enfriamiento no sale de... [Seguir leyendo]

1. Equipo de enfriamiento (100) para una carcasa con componentes productores de calor irradiado, como carcasa electrónica, armario de distribución (10) , sistemas de carcasas o sistemas de computación, presentando el equipo de enfriamiento (100) un sistema de enfriamiento pasivo (11) y un sistema de enfriamiento activo (12) , estando ambos sistemas de enfriamiento (11, 12) alojados en una carcasa de equipo de enfriamiento (13) , presentando el equipo de enfriamiento (100) dos circuitos de enfriamiento (K1, K2) separados, comprendiendo el sistema de enfriamiento pasivo (11) un primer circuito de enfriamiento (K1) con un primer agente refrigerante líquido, preferentemente agua o una mezcla agua/glicol y el sistema de enfriamiento activo (12) un segundo circuito de enfriamiento (K2) con un segundo agente refrigerante, preferentemente un agente criógeno, caracterizado porque el sistema de enfriamiento pasivo (11) trabaja con temperatura de enfriamiento especificada y porque el sistema de enfriamiento activo (12) se conecta al superar la temperatura de enfriamiento especificada del sistema de enfriamiento pasivo (11) y conmuta a la temperatura de enfriamiento especificada, interactuando funcionalmente ambos sistemas de enfriamiento (11, 12) , siendo el enfriamiento realizado mediante un intercambiador de calor combinado (WT1) que trabaja tanto de condensador para el sistema de enfriamiento activo (12) como de intercambiador de calor para el sistema de enfriamiento pasivo (11) .

2. Equipo de enfriamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque ambos sistemas de enfriamiento (11, 12) son enfriados mediante el mismo ventilador (17) .

3. Equipo de enfriamiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el agente refrigerante calentado es enfriado mediante el soplante de enfriamiento (17) a más o menos la temperatura ambiental + 10 K.

4. Equipo de enfriamiento según las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el sistema de enfriamiento pasivo (11) y el sistema de enfriamiento activo (12) están conectados térmicamente mediante al menos un intercambiador de calor (WT1, WT2) .

5. Equipo de enfriamiento según las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque el soplador de enfriamiento (17) está realizado para el enfriamiento del intercambiador de calor (WT1) .

6. Equipo de enfriamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el sistema de enfriamiento activo (12) comprende un evaporador de agente criógeno (WT2) con compresor (30) dispuesto aguas abajo.

7. Equipo de enfriamiento según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque existe un segundo intercambiador de calor / condensador combinado (WT2) que conecta térmicamente ambos sistemas de enfriamiento.

8. Equipo de enfriamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el agente refrigerante del sistema de enfriamiento pasivo (11) es enfriado hasta tener una temperatura que requiera un enfriamiento adicional mediante el sistema de enfriamiento activo (12) , con el cual el agente refrigerante puede ser enfriado hasta debajo de la temperatura ambiental.

9. Equipo de enfriamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por una realización de tal manera que el sistema de enfriamiento pasivo (11) arranca automáticamente a partir de una primera temperatura (T1) especificada, que el sistema de enfriamiento activo (12) arranca a partir de una segunda temperatura (T2) especificada, siendo la segunda temperatura (T2) mayor, en particular más o menos 2 – 10 K mayor que la primera temperatura (T1) .

10. Equipo de enfriamiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el sistema de enfriamiento activo (12) es desconectado nuevamente cuando la temperatura real cae por debajo de la primera temperatura (T1) , en particular por debajo en más o menos 1 – 2 K.

11. Equipo de enfriamiento según las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado porque el agente refrigerante del sistema de enfriamiento pasivo, es enfriado mediante el sistema de enfriamiento pasivo solo en al menos 10 K.

12. Equipo de enfriamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por un recipiente (14) para el agente refrigerante del sistema de enfriamiento pasivo (11) , en el que está dispuesto un sensor de temperatura

(18) para la medición de la temperatura del agente refrigerante, estando del sensor de temperatura conectado a un dispositivo de control para el control de un compresor (30) y las válvulas (V1, V2) .

13. Equipo de enfriamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la carcasa del equipo de enfriamiento comprende una tubería de agente refrigerante externa (35) para el agente refrigerante calentado y una tubería de agente refrigerante externa (36) para el agente refrigerante enfriado, estando dichas tuberías (35, 36) previstas con un intercambiador de calor dispuesto fuera de la carcasa del equipo de enfriamiento para la carcasa a enfriar, como la caja del armario de distribución y similares, y estando el circuito de enfriamiento (K2) del sistema de enfriamiento activo (12) alojado completamente en la carcasa (13) del equipo de enfriamiento.

14. Procedimiento para el enfriamiento de una carcasa con componentes productores de calor irradiado, como carcasa electrónica, armario de distribución (10) , sistemas de carcasas o sistemas de computación, usando un equipo de enfriamiento (100) según las reivindicaciones 1 a 13, presentando el equipo de enfriamiento (100) un sistema de enfriamiento pasivo (11) y un sistema de enfriamiento activo (12) , presentando el equipo de enfriamiento

(100) dos circuitos de enfriamiento (K1, K2) separados, comprendiendo el sistema de enfriamiento pasivo (11) un primer circuito de enfriamiento (K1) con un primer agente refrigerante líquido, preferentemente agua o una mezcla agua /glicol y el sistema de enfriamiento activo (12) un segundo circuito de enfriamiento (K2) con un segundo agente refrigerante, preferentemente un agente criógeno, caracterizado porque el sistema de enfriamiento pasivo (11) trabaja con temperatura de enfriamiento especificada y porque el sistema de enfriamiento activo (12) se conecta al superar la temperatura de enfriamiento especificada del sistema de enfriamiento pasivo (11) y conmuta a la temperatura de enfriamiento especificada, interactuando funcionalmente ambos sistemas de enfriamiento (11, 12) , siendo al enfriamiento realizado mediante un intercambiador de calor combinado (WT1) que trabaja tanto de condensador para el sistema de enfriamiento activo como de intercambiador de calor para el sistema de enfriamiento pasivo.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque

- el agente de enfriamiento del primer circuito de enfriamiento (1) , como agua, mezcla de agua/glicol o aceite, es controlado mediante una primera válvula magnética (V1) y/o una segunda válvula magnética (V2) y, con un enfriamiento pasivo, conducido a través del intercambiador de calor (WT1) con la primera válvula magnética (V1) abierta y la segunda válvula magnética (V2) cerrada, y enfriado mediante el aire ambiental por medio del ventilador a la temperatura de aire ambiental + unos 10 K,

- al no alcanzar la temperatura nominal por la aparición de temperaturas ambientales mayores o una mayor producción de calor, el circuito de enfriamiento activo (12) es conectado, adicionalmente, con la válvula (V1) cerrada y la válvula (V2) abierta y el agente refrigerante es llevado a través del intercambiador de calor (evaporador) (WT2) mediante el agente criógeno a la temperatura nominal, y

- la regulación del enfriamiento es realizado mediante termostatos electrónicos, cuyos sensores son colocados por el cliente en el recipiente (15) y/o bien, en sistemas de dos sensores, en el componente a enfriar, siendo

- durante la operación, el proceso de enfriamiento iniciado siempre con el sistema de enfriamiento pasivo,

- al superar la temperatura nominal del sistema de enfriamiento pasivo en más o menos 2 K, el equipo conmutado automáticamente al sistema de enfriamiento activo, con lo cual el agente refrigerante es enfriado a más o menos 1 K por debajo de la temperatura nominal del sistema de enfriamiento pasivo,

- al alcanzar dicha temperatura, el compresor, y con ello del sistema de enfriamiento activo, desconectado, y

- ante un nuevo aumento de temperatura, nuevamente comenzado el proceso de enfriamiento mediante el inicio del sistema de enfriamiento pasivo.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes 14 o 15, caracterizado porque en momentos de carga reducida con bajo requerimiento de enfriamiento o con bajas temperaturas ambientales y con un sistema de enfriamiento pasivo insuficiente se conecta el sistema de enfriamiento activo.

17. Uso de un equipo de enfriamiento (100) según una de las reivindicaciones precedentes 1 a 13 en un equipo a la intemperie.