Verfahren und Vorrichtung zum Abführen von Wärme bei Computerarbeitsplätzen

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abführen von Wärme bei Computerarbeitsplätzen gemäss den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 3.

Computerarbeitsplätze, wie sie z.B. bei Börsen anzutreffen sind, umfassen in der Regel mehrere Computer und Bildschirme. Die Wärmelast der elektronischen Geräte kann z.B. durch Lüfter in den Geräten an die Umgebung bzw. an die Raumluft abgegeben und anschliessend durch eine der Gebäudeinfrastruktur zugeordnete Klimaanlage wieder aus den betreffenden Räumen abgeführt werden. Klimaanlagen, die für derart hohe Wärmelasten ausgelegt sind, sind überdimensional gross und teuer. Zudem muss mit unangenehm starken Luftströmungen gerechnet werden, welche zu gesundheitlichen Schäden führen können.

Es ist bekannt, Computerarbeitsplätze mit integrierten Kühlvorrichtungen auszustatten, um die überlastung einer gebäudeseitigen Klimaanlage zu verhindern. Die Firma Technology Desking in London schlägt beispielsweise vor, die Computer zweier sich gegenüberliegender Arbeitsplätze im mittleren Bereich zwischen diesen Arbeitsplätzen

unterhalb der zugehörigen Arbeitstische anzuordnen. Die Computer sind bei jedem der Arbeitsplätze je auf einem Auszug angeordnet, wobei dessen frontseitige Blende mit Lüftungsöffnungen versehen ist. Oberhalb der Computer sind in einem die Arbeitstische überragenden Aufsatz ein wassergekühlter Wärmetauscher und ein darüber angeordneter Ventilator ausgebildet. Der Ventilator saugt Raumluft durch die Lüftungsöffnungen in der Auszugsblende an. Durch die thermische Last der Computer erwärmt sich diese Luft und passiert anschliessend den Wärmetauscher. Dort gibt die Luft Wärme an das Kühlwasser ab und wird anschliessend gekühlt nach oben in den Raum weggeblasen. Die Anordnung gleicht somit einem Kamin mit eingebautem Wärmetauscher und Ventilator.

Die vorgeschlagene Lösung erzeugt in nicht zu unterschätzendem Mass für Personen unangenehme Zugluft. Als Folge der Zugluft wird auch Staub aufgewirbelt , der sich insbesondere bei Allergikern negativ bemerkbar machen kann. Im Bereich der Lüftungsöffnungen, durch welche die Luft angesaugt wird, müssen Filter ausgebildet sein, die das Eindringen von Staub und Schmutz verhindern. Wartung dieser Filter verursacht zusätzliche Kosten. Im weiteren ist der Zustand der gekühlten Luft, die aus der Kühlvorrichtung in den Raum geblasen wird, insbesondere deren Temperatur, nicht auf den Zustand der Raumluft

abgestimmt . Die Kühlvorrichtung bzw. deren Wirkungsgrad ist somit nicht optimiert.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum effizienten Abführen von Wärme bei Computerarbeitsplätzen zu schaffen, wobei von der Vorrichtung erzeugte Luftströmungen im Raum im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen klein sind oder gar nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abführen von Wärme bei Computerarbeitsplätzen gemäss den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 3. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren und der erfindungsgemässen Vorrichtung gelingt es, die Abgabe zumindest eines Teils der Wärmelast von technischen Ausrüstungen eines Computerarbeitsplatzes - z.B. der

Wärmelast mehrerer Computer eines Börsenarbeitsplatzes - an die Umgebung bzw. den Raum, in dem sich der Computerarbeitsplatz befindet, zu verhindern. Dies wird dadurch erreicht, dass die Luft zum Kühlen der Last am Arbeitsplatz mindestens zum Teil in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird.

Ein weiterer Vorteil liegt in der im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen geringen Schallemission.

Anhand einiger Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen

Figur 1 einen Ausschnitt aus einer Anordnung von

Computerarbeitsplätzen für den Börsenhandel gemäss Stand der Technik, Figur 2 eine Explosionsdarstellung von Teilen einer

Anordnung von Computerarbeitsplätzen gemäss

Stand der Technik, Figur 3 einen Querschnitt eines

Doppelarbeitsplatzes , Figur 4 einen Grundriss eines Doppelarbeitsplatzes, Figur 5 ein Gehäuse bzw. eine Haube für die Montage der Kühlvorrichtung am Computerarbeitsplatz, Figur 6 einen Längsschnitt durch einen Kanal mit einer Kühlvorrichtung.

Figur 1 zeigt eine Ansicht von Computerarbeitsplätzen 1 gemäss Stand der Technik. Insbesondere bei Handelsräumen von Börsen werden jeweils mehrere Einheiten sich paarweise gegenüberliegender Computerarbeitsplätze 1 aneinandergereiht angeordnet, wie dies aus Figur 1 andeutungsweise ersichtlich ist. Hinter einer Tischplatte 3 sind mehrere Bildschirme 5 an einer die Tischplatte 3

überragenden Trägervorrichtung 7 gehalten. Bei den sich gegenüberliegend angeordneten Arbeitsplätzen 1 grenzt auf beiden Seiten je eine Abdeckung 9 unterhalb der jeweiligen Tischplatte 3 den Fussbereich von einem dahinter angeordneten Ausrüstungsraum 11 ab. Dieser Ausrüstungsraum 11 ist in Figur 2, wo Teile der Computerarbeitsplätze 1 schematisch als Explosionsdarstellung dargestellt sind, sichtbar. Auf der linken Seite jedes Arbeitsplatzes 1 ist unterhalb der Tischplatte 3 ein Auszug 13 zum Aufnehmen von Computern 14 (Figur 3) und/oder anderen technischen Geräten ausgebildet. Die Frontseite 15 des Auszugs 13 umfasst Lüftungsöffnungen und ist bei geschlossenem Auszug 13 bündig zur Abdeckung 9 angeordnet. Oberhalb des Ausrüstungsraums 11 ist innerhalb eines Rahmens 16 eine Kühlvorrichtung 17 mit einem Wärmetauscher 19 und einem darüber angeordneten Lüfter 21 ausgebildet. Als Lüfter 21 wird ein länglicher Radiallüfter mit beidseitig je einer Eintrittsöffnung 23 zum Ansaugen von Luft, die als erstes Medium zum Abführen der Abwärme dient, verwendet. Aufgrund der Saugwirkung des Lüfters 21 tritt Raumluft durch die Lüftungsöffnungen in der Frontseite 15 des Auszugs 13 in den Ausrüstungsraum 11 ein, erwärmt sich dort durch die Wärmelast der Computer 14 bzw. der technischen Geräte, passiert anschliessend den Wärmetauscher 19, gibt dort Wärme an ein zweites Medium (eine von kaltem Wasser durchströmte und somit gekühlte Röhrenschlange) ab und wird anschliessend durch eine oben am Lüfter 21

angebrachte Austrittsöffnung 25 nach oben und durch ein auf dem Rahmen 16 der Kühlvorrichtung 17 aufliegendes Abluftgitter 26 in die Umgebung bzw. den Raum geblasen.

Bei einem Arbeitsplatz 1 mit der erfindungsgemässen

Vorrichtung zum Kühlen bzw. Abführen der von Computern 14 oder anderen Geräten im Ausrüstungsraum 11 erzeugten Wärme wird die von einem Lamellenwärmetauscher bzw. allgemein vom Wärmetauscher 19 gekühlte Luft bzw. das erste Medium nicht einfach in den Raum geblasen, sondern mindestens teilweise mittels Leit- bzw. Führungsmitteln zur Wärmequelle zurückgeführt bzw. zurückgeleitet. Solche Leit- oder Führungsmittel können z.B. Kanäle, Röhren, Flexrohre, Leitbleche und dergleichen umfassen. Figur 3 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung und deren Funktionsweise. Ein oder mehrere Computer 14 sind hinter der Frontseite 15 auf dem Auszug 13 im Ausrüstungsraum 11 angeordnet. Um die von den Computern 14 erzeugte Abwärme abzuführen, fördert ein als Querstromventilator ausgebildeter Lüfter 21 gekühlte Luft vom Wärmetauscher 19 zur Vorderseite bzw. Bedienseite der Computer 14. Der Luftstrom wird im Bereich des Wärmetauschers 19 durch ein Lamellentrennblech 27 geführt, welches vertikal zu den Lamellen eines Lamellenpakets 29 angeordnet ist. Innerhalb des

Lamellenpakets 29 führt das Lamellentrennblech 27 den Luftstrom U-förmig. Das Lamellentrennblech 27 ragt unten

am Lamellenpaket 29 hervor und führt dort den vom Lüfter 21 erzeugten Luftstrom so, dass die hinten an den Computern 14 austretende erwärmte Luft in den Wärmetauscher 19 eintritt und die am Wärmetauscher 19 ausgangsseitig austretende gekühlte Luft zur Vorderseite der Computer 14 geleitet wird. Zusätzlich können weitere gebogene oder gerade Luftleitbleche 31 oder entsprechende andere Mittel vorgesehen sein, um den Luftstrom von der Abzugsseite der Wärmequelle zum Eingang des Wärmetauschers 19 und von dessen Ausgang zur Zuluftseite der Wärmequelle zu führen. Insbesondere können auch die den Ausrüstungsraum 11 umschliessende Umhausung bzw. Teile davon wie etwa die Abdeckung 9, die Frontblende 15 des Auszugs 13 oder zwischen den Tischplatten 3 und einer die Wärmetauscher 19 überdeckenden tunnelartigen Haube 33 angeordnete Wannen oder Kanäle 35 als Leit- oder Führungsmittel für den Luftstrom dienen. Das gesamte Kühlsystem befindet sich somit in einer geschlossenen Umhausung. Grundsätzlich könnte die Kühlvorrichtung 17 auch an einem anderen, vom Ausrüstungsraum 11 getrennten Ort angeordnet sein, wobei dann der Luftaustausch in einem geschlossenen Kreislauf über Verbindungsrohre zwischen der Kühlvorrichtung 17 und den Wärmequellen erfolgen würde. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht es, die von den Computern 14 erzeugte Wärme in einem geschlossenen Kreislauf des ersten Mediums (Luft) zu kühlen, ohne dass ein Luftaustausch mit der Umgebung stattfinden würde.

Entsprechend sind z.B. in der Frontseite 15 des Auszugs 13 keine Lufteintrittsöffnungen und in der Haube 33 über dem Wärmetauscher 19 keine Luftauslassöffnungen erforderlich. Selbstverständlich wäre es auch möglich, an diesen Orten nur kleine öffnungen oder teildurchlässige Abdeckungen vorzusehen, um einen minimalen Luftaustausch mit der Umgebung zu ermöglichen.

Bei einem derart geschlossenen Kreislauf kann die Temperatur im Inneren des gekapselten Raums, in dem sich die Computer bzw. Wärmequellen befinden, auf einem anderen Niveau (z.B. max . 40 ⁰ C) gehalten werden als die Temperatur im umgebenden Büroraum (z.B. 22°C) . Beim Kühlen kann somit eine grossere Temperaturdifferenz genutzt werden. Der Wirkungsgrad der Kühlvorrichtung 17 wird deutlich erhöht.

Bei Arbeitsplätzen 1 mit Doppeltischen bzw. sich gegenüberliegenden Tischen 3 sind die Computer 14 wie in der Grundrissdarstellung in Figur 4 ersichtlich jeweils auf der linken Seite angeordnet. Die warme Abluft der Computer 14 wird durch Axiallüfter (dargestellt durch Propellersymbole mit Pfeilen) an deren Rückseite in den von einer Behausung 37 umhüllten Ausrüstungsraum 11 geblasen. Die Luftzirkulation innerhalb der Umhausung 37 ist auf der linken Seite und der rechten Seite entgegengesetzt. Zum Kühlen der Luft wird deshalb ein spezieller Verbundwärmetauscher mit zwei diagonal verschalteten Wärmetauschern 19 eingesetzt, wie dies in

Figur 4 symbolisch durch die sich überkreuzenden Verbindungsleitungen 20 zwischen den beiden Wärmetauschern 19 dargestellt ist. Alternativ kann die Luftzirkulation der beiden Wärmetauscher 19 auch gleichgerichtet sein, wenn die Abluft- und Zuluftströme vom und zum

Wärmetauscher 19 mit geeigneten Führungsmitteln (z.B. Flexrohre) kreuzweise auf die jeweils andere Seite bei den Computern 14 geführt wird. In diesem Fall umfasst die Kühlvorrichtung 17 nur einen Wärmetauscher 19 und einen Ventilator bzw. Lüfter 21 (keine Darstellung) .

Der Wärmetauscher 19 bzw. der Verbundwärmetauscher ist mit optimierter Gegenstromschaltung gebaut, sodass die Temperaturänderung des ersten Mediums bei dessen Kühlung maximal ist und die Massenströme für eine energieeffiziente Betriebsweise reduziert werden können. Die Kaltwassertemperatur beträgt mindestens 16°C und der bzw. die Wärmetauscher 19 arbeiten kondensatfrei.

Figur 5 zeigt schematisch einen Querschnitt im Bereich der Haube 33 bzw. des Gehäuses für die Kühlvorrichtung 17. Das Gehäuse umfasst einen Hauptkanal, der sich über die ganze Tischbreite erstreckt und aussen auf Konsolen 36 des Tisches aufliegt. Dort kann das Gehäuse an der Tischkonstruktion befestigt werden. Die Seitenwände 39 des Kanals sowie ein darauf aufgesetzter und kraft- oder formschlüssig gehaltener Deckel 41, können mit einem thermisch und/oder akustisch isolierenden Material wie

z. B. Armaflex ausgekleidet werden. Im Grenzbereich zwischen den Seitenwänden 39 und dem Deckel 41 können Magnetdichtungen vorgesehen sein.

Die Wärmetauscher 19 werden in diesen Kanal eingebaut, indem die stirnseitigen Endbleche 43 (Figur 6) , die der Abschottung der Lamellenpakete 29 dienen und am Rand einen um 90° abgeknickten, parallel zu den Seitenwänden 39 angeordneten Streifen umfassen, mit den Seitenwänden 39 des Kanals verschraubt werden. In Figur 6 sind auch die Anschlussleitungen 45, 47 für die Zuleitung von Kaltwasser (Vorlauf) und für die Ableitung des im Wärmetauscher 19 erwärmten Wassers (Rücklauf) dargestellt. Diese können z.B. mittels Schnellkupplungen an Schläuche angeschlossen werden, die mit entsprechenden Leitungen der Gebäudeinfrastruktur verbunden sind. In der

Rücklaufleitung 47 kann ein Thermostatisches Regelventil 49 eingebaut sein, welches die Wasserrücklauftemperatur auf etwa 26°C regelt. Das Ventil 49 hat eine Einstellung für minimalen Durchfluss. Die Zulaufleitung wird über eine Pumpe mit Wasser von mindestens 16 ⁰ C gespeist (nicht dargestellt) . Im Kanal kann ausserhalb der Wärmetauscher 19 eine elektronische Steuerung 51 ausgebildet sein, welche z.B. eine Speisung für den oder die Lüfter 21 umfassen kann. über einen Bus (nicht dargestellt) oder andere Verbindungen können von einer zentralen Steuerung (nicht dargestellt) Betrieb und Störung der Kühlvorrichtungen 17 gesteuert und überwacht werden. Dabei

kann insbesondere auch die Ansaugtemperatur der Luft überwacht und beim überschreiten von 32 ⁰ C der zweite Lüfter 21 zugeschaltet werden. Zur Steuerung und/oder Regelung der Kühlvorrichtung 17 können zusätzlich oder alternativ verschiedene Parameter wie z.B.

Vorlauftemperatur und/oder Rücklauftemperatur des Wassers im Kühlkreislauf, dessen Strömungsgeschwindigkeit, die Drehzahlen der Lüfter 21, die von Lüftern 21 geförderten Luftmengen und dergleichen z.B. durch entsprechende Sensoren erfasst werden. Allgemein ausgedrückt wird der Kühl-Leistungsbedarf durch Beeinflussung der Durchflussraten des ersten Mediums (Luft) und des zweiten Mediums (Wasser) von der Steuerung 51 oder von einer zentralen Steuerung gesteuert bzw. geregelt.

Die gesamte Kühlvorrichtung 17 kann modulartig aufgebaut sein. Das Ventilatormodul, welches die Lüfter 21 bzw. die Querstromventilatoren und Luftleitbleche umfasst, wird im Kanal direkt unterhalb des Wärmetauschermoduls 19 angeordnet. Vorzugsweise liegen die Antriebe 22 (Figur 5) der Lüfter 21 im gekühlten Bereich hinter der Luftaustrittsöffnung nach dem Wärmetauscher 19. Dadurch, dass die Lüfter 21 unterhalb der Wärmetauscher 19 angeordnet sind, ist auch die Geräuschemission in den Raum gering.