Die Erfindung betrifft ein Kühlungssystem für Geräte- und Netzwerkschränke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Kühlung von Geräte- und Netzwerkschränken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Die Erfindung ist insbesondere für Serverschränke geeignet, welche eine Vielzahl von übereinander oder auch nebeneinander angeordneten Servern als elektronische Moduleinheiten aufwei¬ sen.

Es ist bekannt, Serverschränke zu konstruieren, welche keinen Luftwechsel mit der Umgebungsluft zulassen. In der Regel wer¬ den diese Serverschränke oder auch Netzwerkschränke nahezu vollständig gegen die Umgebung abgedichtet und genügen bei¬ spielsweise einem IP-Schutzwert von IP 55, d.h. sie sind staub- und strahlwasserdicht ausgebildet. Während die Dicht¬ heit gegen Strahlwasser nicht unbedingt erforderlich ist, wird eine luftdichte Konstruktion, welche einen Luftaustausch zwi¬ schen dem Schrankinnenraum und dem AufStellungsraum verhin¬ dert, angestrebt. Zu diesem Zweck werden beispielsweise ent¬ sprechend wirkungsvolle Abdichtungen im Bereich der Kabelein- und Kabelausführungen vorgesehen, und vom Schrankhersteller wird ausdrücklich auf eine vollständige Abdichtung in diesem Bereich vor der Inbetriebnahme des Schrankes und der Schrank¬ klimatisierung hingewiesen.

Die Entwärmung der elektronischen Moduleinheiten im Innen¬ oder Aufnahmeraum eines luftdichten Schrankes erfolgt mit Hil¬ fe eines geschlossenen Luftstroms und einem Wärmetauscher, in welchem die Verlustleistung der elektronischen Moduleinheiten abgeführt wird.

Für Schränke mit Hochleistungsprozessoren und insbesondere für Serverschränke können zur Abführung der erheblichen Verlust¬ leistungen besonders vorteilhaft Luft-Wasser-Wärmetauscher eingesetzt werden, welche an die Kaltwasserversorgung des Ge¬ bäudes angeschlossen sind. Die gesamte Verlustleistung der Schränke kann durch das Kaltwassersystem des Gebäudes entwärmt werden, und ein Wärmeübergang zwischen dem Aufstellungsraum und den Schränken wird vermieden, was zu einer erheblichen Kosteneinsparung aufgrund der geringeren Anforderungen an die Raumklimatisierung und zu einer höheren Belegungsdichte des Aufstellungsraumes führen kann.

Innerhalb des Wärmetauschers kann es zu einer örtlichen Tau- punktunterschreitung kommen. Eine Verwendung von Kühlwasser mit einer Temperatur unter 12°C und/oder eine hohe Luftfeuch¬ tigkeit im Aufstellungsraum kann mit einer Kondensatbildung innerhalb des Wärmetauschers verbunden sein. Dadurch wird die absolute Luftfeuchtigkeit innerhalb des Geräteschrankes ge¬ senkt, was zu Schäden an den eingebauten Moduleinheiten und Systemen führen kann.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Küh¬ lungssystem und ein Verfahren zur Kühlung von Geräteschränken und Netzwerkschränken, insbesondere Serverschränken, zu schaf¬ fen, welche bei einer außerordentlich hohen und effizienten Kühlleistung die Nachteile einer Kondensatbildung vermeiden.

In Bezug auf das Kühlungssystem wird die Aufgabe erfindungsge¬ mäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und in Bezug auf das Verfahren zur Kühlung durch die Merkmale des Anspruchs 11 ge¬ löst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den

jeweiligen Unteransprüchen und in der Figurenbeschreibung be¬ schrieben.

Das erfindungsgemäße KühlungsSystem geht von einem luftdicht ausgebildeten Schrank mit einem geschlossenen Kühlluftkreis¬ lauf aus und sieht eine Stabilisierung der Luftfeuchte im Schrank mit Hilfe einer definierten, Außenluftzuführung vor, welche insbesondere gesteuert sein kann.

Verfahrensmäßig ist vorgesehen, die Luftfeuchte in dem Gehäuse innerhalb von vorgegebenen Grenzen zu halten. Indem die durch einen Kondensationsprozess verringerte absolute Luftfeuchtig¬ keit wieder erhöht wird, werden Schäden an den eingebauten Ge¬ räten, Bauteilen und Systemen vermieden.

Es ist vorteilhaft, dass die Stabilisierung der Luftfeuchte nur in dem Maße durchgeführt wird, wie es zum sicheren Betrieb der eingebauten Elektronik erforderlich ist. Um eine ständige Entfeuchtung der Luft zu vermeiden, wird deshalb definiert Au¬ ßenluft in den Schrank geführt.

Für die Zuführung der Außenluft können gezielt Unterbrechungen oder Undichtigkeiten im Schrank, beispielsweise in den Ver¬ kleidungsteilen wie Sockel, Abdeckung, rückseitiger und front¬ seitiger Tür, vorgesehen werden. Über diese Unterbrechungen oder Undichtigkeiten kann dann Außenluft zur steuerbaren Be¬ einflussung der Luftfeuchte in den Schrank eingeführt werden.

Verfahrensmäßig ist es zweckmäßig, die Luftfeuchte im Schrank bzw. des KühlluftStromes zu messen und in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen und den Zielwerten im Schrank die Undich¬ tigkeiten bzw. Unterbrechungen auszulegen, so dass die erfor¬ derliche Außenluftmenge in das Schrankinnere gelangen kann.

Besonders vorteilhaft können für eine definierte Außenluftzu- führung Differenzdrücke zwischen dem Schrankinneren bzw. dem geschlossenen Kühlluftkreislauf und der Schrankumgebung ausge¬ nutzt werden. Beispielsweise können die Undichtigkeiten oder

Unterbrechungen im Bereich eines Lüfters ausgebildet sein. An der Saugseite des Lüfters, an welcher ein Unterdruck gegenüber der Schrankumgebung herrscht, kann eine Öffnung oder Undich¬ tigkeit für eine Außenluftzuführung ausgebildet sein. In einem Bereich, an dem Überdruck gegenüber der Umgebung herrscht, kann ein Luftaustritt aus dem Schrank vorgesehen werden. Indem die unterschiedlichen örtlichen Druckverhältnisse gezielt für die Stabilisierung der Luftfeuchte im Schrankinneren ausge¬ nutzt werden, kann auf zusätzliche Lüfter verzichtet werden.

Vorteilhaft können die Unterbrechungen bzw. Undichtigkeiten im Bereich der Kabeleinführung und/oder Kabelausführung vorgese¬ hen werden, indem z.B. die hier vorgesehenen Abdichtungen der¬ art ausgebildet sind, dass Außenluft eintreten bzw. Luft aus dem Schrankinneren austreten kann.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Dichtungsprofile derart auszubilden, dass eine Abdichtung kleiner IP 55 ausge¬ bildet ist und Wasserdampf in definierten Mengen ein- und aus¬ treten kann.

Durch die erfindungsgemäße Luftfeuchtestabilisierung werden die Nachteile einer Kondensatbildung und Entfeuchtung unter¬ halb eines vorgegebenen Wertes bzw. eines Bereiches vermieden und Schäden an den Geräten und Systemen vermieden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert. In der einzigen Zeichnung ist in einer stark sche¬ matisierten Darstellung ein Geräte- und Netzwerkschrank 2 mit einem Innenraum 3 für elektronische Moduleinheiten 4 gezeigt.

In diesem Beispiel sind als elektronische Moduleinheiten 4 Server übereinander gestapelt angeordnet, welche in einem Ge¬ häuse mit Luftein- und Luftaustrittsöffnungen (nicht darge¬ stellt) aufgenommen sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist jeweils ein Lüfter 13 in den Gehäusen der Moduleinheiten 4 vorgesehen. Durch eine Luftführung mit gleich langen Luftwegen und damit gleichen Strömungswiderständen für die einzelnen

elektronischen Moduleinheiten 4 und eine lufttechnische Tren¬ nung zwischen kalter Zuluft 12 und erwärmter Abluft 9 wird den elektronischen Einheiten 4 Zuluft 12 mit einer einheitlichen Zulufttemperatur, worunter eine Temperatur mit Abweichungen von +/- 2 Kelvingraden verstanden werden soll, zugeführt.

Bodenseitig ist als Wärmetauscher 5 ein Luft-Wasser-Wärme¬ tauscher angeordnet, welchem die in einem geschlossenen Kreis¬ lauf geführte Luft zur Entwärmung zugeführt wird. Die im Wär¬ metauscher 5 abgekühlte Zuluft 12 gelangt über einen Zuluftka¬ nal 11 zu den einzelnen elektronischen Moduleinheiten 4, nimmt die von diesen produzierte Wärme auf und gelangt als erwärmte Abluft in einen ersten Abluftkanal 14. In diesem ersten Ab¬ luftkanal 14 wird die Abluft der einzelnen elektronischen Mo¬ duleinheiten 4 gesammelt und als aufsteigende AbluftStrömung 15 einem zweiten Abluftkanal 16 mit Hilfe wenigstens eines Ventilators 21 zugeführt. In einer absteigenden Abluftströmung 17 gelangt die Abluft in den Wärmetauscher 5 und wird hier mit Hilfe von Kühlwasser aus der Kaltwasserversorgung des Gebäudes abgekühlt .

Zur Stabilisierung der absoluten Luftfeuchte sind im Bereich eines Sockels 18 oder in einem bodenseitigen, insbsondere seitlichen Bereich des Wärmetauschers 5 Undichtigkeiten bzw. Unterbrechungen 7 ausgebildet, über welche eine AußenluftZu¬ führung 6 in den geschlossenen Kühlluftkreislauf möglich ist. Aus der Figur geht hervor, dass die AußenluftZuführung 6 in einem Unterdruckbereich 8, nämlich an der Ansaugseite eines Ventilators 21 in der Abluftströmung 15 erfolgt, während an der Austrittsseite des Ventilators 21, beispielsweise nach dem Wärmetauscher 5 in der abgekühlten Zuluft 12 ein Überdruckbe¬ reich 10 ausgebildet ist, aus welchem mittels hier ausgebilde¬ ter Undichtigkeiten oder Unterbrechungen 7, Öffnungen und der¬ gleichen Luft abgeführt werden kann.

Wenn in einem unteren Bereich 18 des Geräteschrankes 2, bei¬ spielsweise seitlich neben dem Wärmetauscher 5 ein Schacht (nicht dargestellt) vorgesehen ist, welcher auch zur Leitungs-

führung bzw. zur Kabelein- und/oder Kabelausführung (nicht dargestellt) ausgebildet ist, kann die AußenluftZuführung 6 auch durch eine weniger dichte Ausbildung dieser Kabelein- und/oder -ausführung oder durch Öffnungen in den Schachtwänden (nicht dargestellt) realisiert werden.

Alternativ oder auch zusätzlich können weitere Undichtigkei¬ ten, beispielsweise definierte Öffnungen, auch im Bereich ei¬ ner frontseitigen Tür 23 und/oder im Bereich der rückseitigen Tür 20 ausgebildet sein.

Eine vorgebbare bzw. steuerbare AußenluftZuführung kann auch über Öffnungen, die mit einem definierten Filter versehen sind, vorgenommen werden.

Die Erfindung ist nicht auf die im Ausführungsbeispiel be¬ schriebenen Serverschränke mit einer Luftführung mit gleich langen Luftwegen und einer lufttechnischen Trennung von Zu- und Abluft begrenzt, sondern für alle Geräte- und Netzwerk¬ schränke mit einem geschlossenen Kühlluftkreislauf verwendbar.