Die Erfindung geht aus von einem Verfahren für den Betrieb eines Kühlgeräts für die Schaltschrankklimatisierung oder die Klimatisierung einer IT-Umgebung, beispielsweise eines Rechenzentrums, das das Betreiben einer Kältemaschine des Kühlgerätes aufweist, wobei die Kältemaschine einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter, einem Verflüssiger, einem Expansionsorgan und einem Verdampfer aufweist. Das Verfahren weist weiterhin das Erfassen einer Leckage des Kältemittelkreislaufs auf, wobei Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf entweicht. Ein derartiges Verfahren und ein entsprechendes Kühlgerät sind aus der DE 102018109604 Ai bekannt.

Die Richtlinie 2006/42/EG (Maschinenrichtlinie) fordert, dass von in einer Maschine verwendeten Gasen keine Explosions- und Brandgefahr ausgeht, wobei davon auszugehen ist, dass einzelne Bauteile versagen. Hat daher bei einem Schaltschrankkühlgerät ein Kältemittel führendes Teil eine anzunehmende Leckage, ist davon auszugehen, dass brennbares Gas (Kältemittel) in den Schaltschrank gelangt und sich dort an Einbauten, die im Betrieb Lichtbögen zünden, entzünden kann. Ohne Sicherheitsfunktion, die dies zuverlässig verhindert, können Schaltschrankkühlgeräte, die brennbare Kältemittel verwenden, nicht die Maschinenrichtlinie erfüllen bzw. mit der erforderlichen Sicherheit für den Endanwender betrieben werden.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Kühlgeräte für die Schaltschrankklimatisierung haben den Nachteil, dass sie vergleichsweise aufwändig in der Umsetzung sind, da beispielsweise verschiedene, aktiv angetriebene Schließorgane erforderlich sind, um bei einer detektierten Leckage sowie bei Eintritt eines brennbaren Kältemittels in den Innenraum des Schaltschranks den Luftinnenkreis des Kühlgerätes von der Schaltschrankatmosphäre im Innenraum des Schaltschrankgehäuses fluidisch abzutrennen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für den Betrieb eines Kühlgerätes im Leckagefall sowie ein entsprechendes Kühlgerät vorzuschlagen, die mit einfachen technischen Mittel umgesetzt und demgemäß preiswert in der Bereitstellung sind. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der nebengeordnete Anspruch 10 betrifft ein entsprechendes Kühlgerät. Die abhängigen Ansprüche betreffen jeweils vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Demgemäß ist vorgesehen, dass bei dem Verfahren ein Vorlauf des Verdampfers zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger abgesperrt und der Verdichter aktiviert und/oder aktiviert gehalten wird. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in dem Luftinnenkreis des Kühlgerätes, das heißt in demjenigen Bereich des Kühlgerätes, welcher zur Schaltschrankatmosphäre bzw. zur Atmosphäre der IT-Umgebung, beispielsweise einem Rechenzentrum, geöffnet ist, der Verdampfer besonders anfällig gegenüber Leckage ist.

Wenn der Verdampfer bzw. ein Rohrleitungssystem des Verdampfers, das an den Kältemittelkreislauf angeschlossen ist, auf einen Unterdrück gegenüber der Atmosphäre im Innenraum des Schaltschrankgehäuses bzw. der IT-Umgebung gebracht wird, bzw. der Innendruck in dem Rohrleitungssystem an den Atmosphärendruck weiter angeglichen wird, kann das unkontrollierte Austreten von Kältemittel, welches zur kritischen Anreicherung des Kältemittels führen könnte, besonders wirkungsvoll verhindert werden.

Der Verdampfer kann beispielsweise als ein Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher ausgebildet sein. Der Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher kann ein Lamellenpaket aufweisen, welches von der den Verdampfer durchströmenden Luft durchsetzt wird. Das Lamellenpaket kann von einem an den Kältemittelkreislauf angeschlossenen Rohrleitungssystem durchsetzt sein, um den Wärmeaustausch zwischen der den Verdampfer durchströmenden Luft und dem das Leitungssystem durchströmenden Kältemittel zu erreichen. Beispielsweise kann das den Verdampfer, insbesondere das Lamellenpaket, durchsetzende Rohrleitungssystem eine Vielzahl gerader und parallel zueinander verlaufender Rohrleitungsabschnitte aufweisen, die an gegenüberliegenden Stirnseiten des Verdampfers über Rohrbögen, insbesondere i8o°-Rohrbögen, miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstellen können insbesondere als Fügestellen, beispielsweise als Lötstellen ausgebildet sein, welche anfällig gegenüber Leckage sind. Auch die Rohrbögen selbst sind im Vergleich zu dem geraden Rohrabschnitt höher Leckage empfindlich. Das erfindungsgemäße Verfahren kann demgemäß dazu eingerichtet sein, im Leckagefall insbesondere den Verdampfer und vorzugsweise auch die übrigen Bestandteile des im Luftinnenkreis angeordneten Kältemittelkreislaufs von dem Kältemittel zu entleeren.

Es kann daher vorgesehen sein, dass das Aktivieren und/ oder das Aktivierthalten des Verdichters das Entleeren des Kältemittelkreislaufs zumindest in einem Leitungsabschnitt des Kältemittelkreislaufs aufweist, der in einem Luftinnenkreis des Kühlgerätes angeordnet ist.

Aus dem in dem Luftinnenkreis angeordneten Leitungsabschnitt des Kältemittelkreislaufs entleertes Kältemittel kann in einen im Luftaußenkreis angeordneten Leitungsabschnitt des Kältemittelkreislaufs überführt werden.

Das Überführen des Kältemittels in einen im Luftaußenkreis angeordneten Leitungsabschnitt kann das Einleiten des Kältemittels in einen Pufferspeicher aufweisen, vorzugsweise in einen Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher des Verflüssigers, besonders bevorzugt in ein Leitungssystem des Luft-Flüssigkeits-Wärmetauschers, mit dem das Kältemittel in thermischem Kontakt mit einer Vielzahl Lamellen des Luft-Flüssigkeits- Wärmetauschers durch den Luft- Flüssigkeits-Wärmetauscher hindurchgeführt ist.

Für das Absperren des Vorlaufs des Verdampfers kann das Expansionsorgan in eine für das Kältemittel vollständig undurchlässige oder im Wesentlichen undurchlässige Schließstellung überführt werden. Demgemäß ist kein weiteres Absperrorgan erforderlich, sodass das Verfahren mit aus dem Stand der Technik bekannten Kühlgeräten ohne konstruktive Umgestaltung durchgeführt werden kann.

Das Aktivieren und/oder Aktivierthalten des Verdichters kann das Anheben der Drehzahl des Verdichters aufweisen, wobei der Verdichter vorzugsweise bei einer Maxi mal drehzahl betrieben wird.

Das Absperren des Vorlaufs des Verdampfers zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger kann das Absperren eines Leitungsabschnitts des Kältemittelkreislaufs aufweisen, der in einem Luftaussenkreis des Kühlgerätes angeordnet ist. Bei dem Aktivieren und/oder Aktivierthalten des Verdichters kann der Verdichter entweder für eine vorbestimmte Mindestdauer und/oder so lange aktiviert gehalten werden, bis ein in dem Luftinnenkreis des Kühlgerätes angeordneter Abschnitt des Kältemittelkreislaufs einschließlich des Verdampfers vollständig oder im Wesentlichen vollständig von dem Kältemittel entleert ist.

Das Verfahren kann nach dem Aktivieren und/oder aktiviert halten des Verdichters das Absperren einer Saugleitung des Verdichters, über die der Verdichter an einen Rücklauf des Verdampfers angeschlossen ist, und ggf. das Deaktivieren des Verdichters aufweisen. Vorzugsweise erfolgt das Deaktivieren nach dem Absperren der Saugleitung.

Gemäß einem anderen Aspekt wird ein Kühlgerät für die Schaltschrankklimatisierung oder die Klimatisierung einer IT-Umgebung, insbesondere eines Rechenzentrums, beschrieben. Das Kühlgerät weist demgemäß eine Kältemaschine mit einem Kältemittelkreislauf auf, wobei der Kältemittelkreislauf einen Verdichter, einen Verflüssiger, ein Expansionsorgan und einen Verdampfer aufweist. Ein Vorlauf des Verdampfers weist zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger ein Absperrorgan auf, das dazu eingerichtet ist, bei einer Leckage des Kältemittelkreislaufs den Vorlauf vollständig zu verschließen. Das Kühlgerät ist auf keine bestimmten Bauformen beschränkt und kann beispielsweise ein kompaktes Kühlgerät für die hängende Montage an einem Schaltschrankgehäuse, ein Einschubkühlgerät für die Integration in eine Schaltschrankreihe, ein Split-Gerät, oder dergleichen sein.

Das Absperrorgan kann das Expansionsorgan des Kältemittelkreislaufs sein. Ein zusätzliches Absperrorgan zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wäre daher nicht erforderlich.

Das Absperrorgan kann motorisch angetrieben sein. Es kann von einer Regel- und Steuereinheit angesteuert sein, die einen Signaleingang für einen Kältemittelsensor aufweist. Der Kältemittelsensor kann in oder an dem Kühlgerät angeordnet oder unabhängig von dem Kühlgerät positioniert sein. Beispielsweise kann der Kältemittelsensor an einer einem Schaltschrankinnenraum oder einer IT-Umgebung zugewandten Außenseite des Kühlgerätes, beispielsweise in einem Rechenzentrum angeordnet sein. Der Kältemittelsensor kann beispielsweise in einer Lufteinlassöffnung oder einer Luftauslassöffnung eines Luftinnenkreises des Kühlgerätes oder in dem Luftinnenkreis des Kühlgerätes angeordnet sein. Der Kältemittelsensor kann drahtlos oder drahtgebunden mit dem Signaleingang der Regel- und Steuereinheit für die Signalübertragung verbunden sein.

Das Kühlgerät kann ein weiteres, vorzugsweise motorisch angetriebenes Absperrorgan in einer Saugleitung des Verdichters aufweisen. Das weitere Absperrorgan kann dazu dienen, nach einer erfolgten Entleerung zumindest des Verdampfers oder eines in dem Luftinnenkreis angeordneten Abschnitts des Kältemittelkreislaufes den in dem Luftinnenkreis angeordneten Abschnitt des Kältemittelkreislaufs mit seinen darin integrierten Komponenten, beispielsweise dem Verdampfer, von dem im Luftaußenkreis angeordneten Teil des Kältemittelkreislaufs fluidisch abzutrennen, wobei in dem im Luftaußenkreis angeordneten Teil des Kältemittelkreislaufs das Kältemittel vorgehalten ist.

Zumindest der Verflüssiger, der Verdichter und mindestens ein Lüfter zur Beaufschlagung des Verflüssigers mit Luft können getrennt von dem Verdampfer in einem separaten Gehäuse untergebracht sein, das über zwei Rohrleitungsstrecken mit dem Vorlauf und dem Rücklauf des Verdampfers verbunden ist. Das Kühlgerät kann als sogenanntes Split-Gerät mit über die beiden Rohrleitungsstrecken untereinander verbundenen, jedoch separaten Gehäusen, ausgebildet sein.

Die mit dem Vorlauf des Verdampfers verbundene Rohrleitungsstrecke kann das Absperrorgan aufweisen. Dabei kann das Absperrorgan vorzugsweise entlang der Rohrleitungsstrecke näher bei dem Verdampfer als bei dem Verflüssiger angeordnet sein. Dadurch wird erreicht, dass in dem Leckagefall die Rohrleitungsstrecken als Pufferspeicher für das aus dem Verdampfer entleerte Kältemittel verwendet werden können.

Die mit dem Rücklauf des Verdampfers und der Saugleitung des Verdichters verbundene Rohrleitungsstrecke kann ein weiteres Absperrorgan aufweisen. Das weitere Absperrorgan kann entlang der Rohrleitungsstrecke näher bei dem Verdampfer als bei dem Verdichter angeordnet sein. Auch hierbei kann die Rohrleitungsstrecke wiederrum im Leckagefall als Pufferspeicher für Kältemittel dienen.

Der Verdichter, der Verflüssiger, das Expansionsorgan, der Verdampfer und das zumindest eine Absperrorgan können über ein Rohrleitungssystem des Kältemittelkreislaufs miteinander verbunden sein. Das Rohrleitungssystem kann in Bezug auf sein Volumen, insbesondere zumindest eines von Rohrleitungsquerschnitt und Rohrleitungslänge, derart konditioniert sein, dass das Rohrleitungssystem im Leckagefall bei abgesperrtem Vorlauf des Verdampfers ein Pufferspeicher für von dem Verdichter komprimiertes Kältemittel ist.

Der Verdichter kann im Luftinnenkreis angeordnet sein, vorzugsweise in einem Gehäuse, in welchem zumindest der Verdampfer und der Verdichter angeordnet sind. Dabei kann das Gehäuse vorzugsweise unabhängig von einem weiteren Gehäuse, in dem der Verflüssiger und der Luftaußenkreis angeordnet sind, ausgebildet sein. Das Gehäuse kann mit dem Luftinnenkreis in einer IT-Umgebung, etwa in einem Rechenzentrum, und das weitere Gehäuse mit dem Luftaußenkreis außerhalb der IT- Umgebung angeordnet sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehen Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Figur i eine bespielhafte Ausführungsform einer Schaltschrankanordnung mit einem erfindungsgemäßen Kühlgerät; und

Figur 2 eine beispielhafte Ausführungsform einer IT-Umgebung mit einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlgeräts.

Die Ausführungsform gemäß Figur 1 besteht im Wesentlich aus einem Schaltschrankgehäuse too, an welchem ein Kühlgerät i beispielsweise hängend montiert ist. Das Kühlgerät 1 weist an einer vertikalen Seitenwand in einem oberen Bereich einen Lufteinlass in dem Luftinnenkreis 7 für Warmluft und in einen unteren Bereich einen Luftauslass aus dem Luftinnenkreis 7 für gekühlte Luft auf. In dem Innenraum 101 des Schaltschranks 100 können wärmeabgebende Komponenten (nicht dargestellt) angeordnet sein, die von mit Hilfe des Kühlgerätes 100 gekühlter Luft beaufschlagt werden werden. Die Komponenten in dem Innenraum 101 können im Betrieb Lichtbögen erzeugen, an welchen sich im Leckagefall ein aus dem Kühlgerät 1 austretendes Kältemittel, das mit der Luft im Innenraum 101 ein stöchiometrisches Gemisch in der Atmosphäre des Innenraums 101 bildet, entzünden könnte. Das Kühlgerät 1 weist demgemäß einen Luftinnenkreis 7 auf, durch welchen die in dem Schaltschrankinnenraum 101 aufgenommene Luft geleitet wird und dabei einen Verdampfer 5 passiert, wodurch die Luft abkühlt. Von dem Luftinnenkreis 7 fluidisch abgetrennt ist ein Luftaußenkreis 8, durch welchen Umgebungsluft hindurchgeleitet wird. In einem unteren Bereich des Luftaußenkreis 8 wird Umgebungsluft in den Luftaußenkreis 8 eingeleitet. Die Umgebungsluft beaufschlagt den Verflüssiger 3 und verlässt als erwärmte Luft in einem oberen Bereich des Kühlgerätes 1 den Luftaußenkreis 8. In dem Luftaußenkreis 8 sind weiterhin ein Verdichter 3 und ein Expansionsorgan 4 angeordnet.

Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform weist das Expansionsorgan 4 weiterhin die Funktion eines Absperrorgans 11 auf. Die Funktion eines Absperrorgans 11 ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich. Demgemäß kann bei einer detektierten Leckage des Kältemittelkreislaufs das Kühlgerät so betrieben werden, dass sich das in dem Kältemittelkreislauf aufgenommene Kältemittel in dem im Luftaußenkreis 8 angeordneten Bereich des Kältemittelkreislaufes konzentriert und insbesondere der in dem Luftinnenkreis angeordnete und besonders für Leckage empfindliche Verdampfer entleert oder im Wesentlichen entleert wird.

Für die Detektion der Leckage kann in dem Luftinnenkreis 7 oder in dem Innenraum 101 ein Kältemittelsensor angeordnet sein. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nunmehr vorgesehen, dass im Leckagefall der Vorlauf 6 des Verdampfers 5 zwischen dem Verdampfer 5 und dem Verflüssiger 3 abgesperrt wird. Weiterhin wird der Verdichter 2 aktiviert, wenn er sich nicht bereits in einem Aktivzustand befindet. Wenn der Verdichter 2 sich bereits in einem Aktivzustand befindet, wird er in dem Aktivzustand gehalten, um eine möglichst vollständige Entleerung des Verdampfers 5 und der übrigen in dem Luftinnenkreis 7 angeordneten Rohrleitungsabschnitte des Kältemittelkreislaufs zu erreichen.

Abweichend von der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform das Kühlgerät 1 als ein Split-Gerät ausgebildet, bei dem zumindest der Verflüssiger 3 und der Verdampfer 2 mit dem Luftaußenkreis 8 in einem von den übrigen Komponenten des Kühlgerätes 1 separaten Gehäuse 13 angeordnet sind. Das Gehäuse 13 ist über zwei Rohrleitungsstrecken mit dem Vorlauf 6 bzw. dem Rücklauf 10 des Verdampfers 5 verbunden. Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform eignet sich damit insbesondere für die Klimatisierung einer IT-Umgebung, beispielsweise eines Rechenzentrums, bei dem das Gehäuse 13 mit dem Verflüssiger 3 außerhalb der IT- Umgebung bzw. dem Rechenzentrum, beispielsweise auf dem Dach eines Containers oder eines Gebäudes angeordnet sein kann.

Darüber hinaus weist die Ausführungsform gemäß Figur 2 ein weiteres Absperrorgan 12 in dem Rücklauf 10 des Verdampfers 5 auf. Diese kann dazu dienen, um nach erfolgter Entleerung des Verdampfers 5 bzw. der in dem Innenluftkreis 7 angeordneten Bestandteile des Kältemittelkreislaufs die in dem Innenluftkreis 7 angeordneten Bestandteile von dem übrigen Kältemittelkreislauf abzutrennen, wonach auch der Verdichter 2 deaktiviert werden könnte, ohne zu riskieren, dass Kältemittel in den im Luftinnenkreis angeordneten Teil des Kältemittelkreislaufs zurückfließt. Das weitere Absperrorgan 12 kann auch bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform realisiert werden.

Der Verdampfer ist in einem Gehäuse 15 mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass ausgebildet. In dem Gehäuse 15 ist der Luftinnenkreis durch den Verdampfer 5 hindurchgeführt. Neben dem Verdampfer 5 sind auch die beiden Absperrorgane 11, 12 in dem Gehäuse 15 aufgenommen. In einem oberen Bereich des Gehäuses 15 wird Warmluft aus dem Innenraum 1001 der IT-Umgebung 1000, beispielsweise aus einem Rechenzentrum, in der Luftinnenkreis 7 eingesogen, durch den Verdampfer 5 hindurchgeleitet und in einem unteren Bereich des Gehäuses 15 aus dem Luftinnenkreis 7 bzw. dem Gehäuse 15 zurück in den Innenraum 1001 eingeleitet.

Abweichend von der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist bei der in Figur 3 vorgesehenen Ausführungsform der Verdichter 2 in dem Luftinnenkreis angeordnet. Analog zu der Ausführungsform gemäß Figur 2 kann das Gehäuse 13 für den Verflüssiger 3 ein Outdoor-Gehäuse sein, das beispielsweise außerhalb eines Rechenzentrums, beispielsweise auf dem Dach eines Rechenzentrums, angeordnet ist. In dem Gehäuse 13 des Verflüssigers 3 ist weiterhin ein Sammler 14 angeordnet, um im Leckagefall und bei mit dem Absperrorgan 4 abgesperrtem Vorlauf 6 des Verdampfers 5 ein Aufnahmevolumen für Kältemittel bereitzustellen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. Bezugszeichenliste

1 Kühlgerät

2 Verdichter

3 Verflüssiger

4 Expansionsorgan

5 Verdampfer

6 Vorlauf

7 Luftinnenkreis

8 Luftaußenkreis

9 Saugleitung io Rücklauf ii Absperrorgan

12 weiteres Absperrorgan

13 Gehäuse des Verflüssigers

14 Sammler

15 Gehäuse des Verdampfers

100 Schaltschrankgehäuse

101 Innenraum

1000 IT-Umgebung/Rechenzentrum

1001 Innenraum der IT-Umgebung bzw. des Rechenzentruma