用于低溫的熱交換器的制造方法
【專利說明】用于低溫的熱交換器
[0001]本發(fā)明設(shè)計一種用于從低溫能源恢復(fù)能量的熱交換器。例如，水道，污水水庫，以及類似的。
[0002]有了熱栗的輔助，即使熱能處于低溫，例如地表的溫度或者水庫的溫度，也能被利用。其他的大型水團(tuán)，例如污水水庫，能夠被使用作為能源。在這一點上，術(shù)語低溫指的大約為+0.5°C…+川！:。使用熱栗所制的能量常常被用于加熱或制造家用熱水。熱栗也能被用于冷卻，熱量從被冷卻的物體，例如公寓大樓，被轉(zhuǎn)移到一低溫的物體上。為了采集熱能，一采集回路被置于地面或者水庫，并且被直接連接至熱栗或者被連接穿過熱栗，這樣改熱交換器的次級回路的熱交換介質(zhì)循環(huán)于采集回路且熱栗工作熱交換介質(zhì)于主級回路。
[0003]本發(fā)明涉及一種工作與低溫的熱交器，其一種應(yīng)用為能量采集和/或冷卻系統(tǒng)，基于熱栗。在此應(yīng)用中，例如，金屬管熱交換器能夠被使用。用于金屬熱交換器的通常的制造金屬為耐酸的(HST)或者不銹的(RST)的鋼鐵或銅。在金屬熱交換器中，該應(yīng)用限制被使用的金屬以及金屬合金的選擇且管的直徑也常常較小，小于30mm。鑒于較小的管尺寸以及曲折的結(jié)構(gòu)，它們很難被清理。有效的可持續(xù)的金屬材料常常很昂貴。對于這些理由，金屬熱交換器的持續(xù)費用很高。
[0004]W0201167457公開了一種熱交換器，其中一種大的直徑的管能夠由中空的管道輪廓所形成。其中，一種熱交換介質(zhì)被回路于該管橫截面的內(nèi)孔中，同時另一種介質(zhì)能夠流入由該橫截面形成的更大的管中。可選的，兩個共軸管螺旋被使用，其相互具有一段距離被放置，從而該熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)也能夠被循環(huán)于共軸螺旋之間。在此解決方式中，一個問題是該管橫剖面的耐壓性，其約束了其在該應(yīng)用的使用，其中壓位差極大。
[0005]中國的實用新型CN2715090公開了一種熱交換器，其中螺旋形的熱交換器被應(yīng)用。
[0006]已知多種不同的熱交換結(jié)構(gòu)。不同的結(jié)構(gòu)具有他們的優(yōu)勢以及薄弱處，但是對于低溫操作熱交換器的一特別的問題為小的熱交換表面區(qū)域，當(dāng)溫差小的時候其重要性得以放大。在熱交換器的直徑增加，次級回路的流阻極大的增加，其顯著的限制了熱交換器的長度。熱交換器原件易臟，且，當(dāng)使用不同的回路時，每個回路需要單獨被調(diào)整。在管狀熱交換器中，其常有一圓柱形的管狀體，一管道集被縱向設(shè)定其中，其包括數(shù)個小的管道。這樣結(jié)構(gòu)的例子于公開US3426841以及DE102010000421中。特別是在長熱交換器中，管道集在環(huán)形外管道中的安裝困難且維修與修復(fù)管道機(jī)器費工，或者甚至不可能。在低溫時，冰凍常常成為一個問題。病封堵熱交換器并且組織熱能轉(zhuǎn)換且能夠破壞其結(jié)構(gòu)。
[0007]如果多種材料被使用于結(jié)構(gòu)中，熱膨脹的問題涉及，例如，鋼-塑料結(jié)構(gòu)，由于不同的熱膨脹系數(shù)。
[0008]本發(fā)明意在制造一種比之前的在低溫介質(zhì)間的能量傳遞更加成熟的熱交換器。
[0009]本發(fā)明實施例的一個目的是創(chuàng)造一種熱交換器，其能夠完全由塑料制造。
[0010]本發(fā)明實施例的該目的是創(chuàng)造一種熱交換器，其容易制造與維護(hù)。
[0011]本實施例的該目的是創(chuàng)造一種熱交換器，其容易保持干凈。
[0012]進(jìn)一步，本發(fā)明實施例的該目的是創(chuàng)造一種熱交換器，其具有良好的熱傳導(dǎo)能力。
[0013]本發(fā)明基于由平面薄板，尤其成型板，所制造的熱交換器的盒體形成的本體以及被置于本體至少一側(cè)的開口，其尺寸足夠大以至少一管道集形成一熱交換器回路以設(shè)定于本體盒體內(nèi)貫穿開口。一可打開的或固定的蓋子被設(shè)置以覆蓋該開口。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，至少本體以及板管輪廓由聚烯烴所制，例如聚乙烯或者聚丙烯。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，輪廓板由空腔輪廓所制作。此空腔輪廓板的空腔能能夠至少部分被填入填充物，例如，一絕熱物質(zhì)或者以比水重的物質(zhì)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，一加固物被設(shè)定于該熱交換器的本體的至少一側(cè)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，該熱交換器的本體包括一底部板，其至少在一個方向比由本體形成的盒體寬。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，熱傳導(dǎo)回路的至少一管道集包括至少兩個由平行管道排包含細(xì)長的管道攝于互相的頂部，其互相的頂部上的管道被可選的連接于它們的末端，為了形成一液體通道。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，平行管道排被連接至兩個歧管，管道排的液體循環(huán)被設(shè)置以穿過這兩個歧管。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，該歧管被置于管道集的每一端。
[0021]更具體的，根據(jù)本發(fā)明的熱交換器特征在本發(fā)明獨立權(quán)利要求的特征部分中闡述。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)選實施例被描述于從屬權(quán)利要求。
[0023]可考慮到的優(yōu)勢在本發(fā)明實施例的應(yīng)用的輔助下得到。
[0024]通過本發(fā)明，一種熱交換器被創(chuàng)造，其操作于低溫下，其中進(jìn)入主級循環(huán)的介質(zhì)的溫度，即，例如，從熱栗中的循環(huán)環(huán)路，為Tin = -5°0.._3°C，且進(jìn)入次級介質(zhì)的溫度為Tin = 2.0°C…0.5°C。當(dāng)聚合物材料，塑料，被使用為材料，可以得到良好的耐化學(xué)性，并且，依靠一合適的結(jié)構(gòu)，良好的環(huán)壓挺度，從而該熱交換器能夠被置于，例如，地下。耐化學(xué)性許可能量在需要的條件下傳輸，其中有鹽，酸，烴類，以及堿質(zhì)。因此，該熱交換器能夠被置放于，例如，海水中，或者于不同的工業(yè)處理流程，溶液，以及液體中。該熱交換器尤其適合作為一熱栗系統(tǒng)的能源，同時用于加熱以及制冷。聚烯烴尤其適合于冷的條件，因為冰不易于由聚烯烴所形成的結(jié)構(gòu)上形成。
[0025]快速清理/清晰的可能性被考慮進(jìn)了本結(jié)構(gòu)中。優(yōu)選的有一可開口蓋子在該熱交換本體盒體中，穿過其，該熱交換器的內(nèi)部以及該熱傳遞管道能夠被清洗以及保養(yǎng)。如果需要的話，該管道集能夠被容易的從本體內(nèi)部抬出用于更換單獨的管道或者管道排。如果維修的速度很重要，該管道集能夠被容易的抬出并且被替換為一新的。該功能尤其在該熱交換器的制造中有益，因為該用于熱傳導(dǎo)的能夠被簡單的抬起的管道集被預(yù)先裝入了上述的本體中。
[0026]由空腔輪廓板所組裝的本體的特性能夠通過講合適的填充物填入空腔中而改變。例如，如果需要良好的絕熱能力，空腔可以被填入絕熱材料。另一方面，如果需要抵償由于地下水或者地表水的熱交換器的浮力，該空腔能夠被填入比水重的填充物，例如水泥。該盒體的外形能夠被使用以錨固該熱交換器于地面。
[0027]已知的估算模型能夠被使用為該熱交換器設(shè)計的起點。
[0028]以下，本發(fā)明技術(shù)的優(yōu)選實施例通過例子以及附圖的參考而得到驗證。
[0029]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一熱交換器的側(cè)剖面圖；
[0030]圖2為根據(jù)圖1從第一端所視的該熱交換器；
[0031]圖3為根據(jù)圖1的該熱交換器的側(cè)視圖；
[0032]圖4為根據(jù)圖1從第二端所示的該熱交換器；
[0033]圖5為根據(jù)圖1的該熱交換器的頂視圖；
[0034]圖6為圖1的實施例的熱傳導(dǎo)管道集的一端視圖；
[0035]圖7為圖6的管道集的側(cè)視圖；
[0036]圖8為圖6的管道集的頂視圖；
[0037]圖9為圖6的管道集的透視圖；
[0038]圖10為該管道集的更為細(xì)節(jié)的側(cè)視圖。
[0039]根據(jù)圖1實例的該熱交換器以平行六面體盒裝盒體構(gòu)造，以下簡稱為本體1。該本體由矩形腔體輪廓板所組成，其由該熱交換器的底部2，端3，4，側(cè)壁5，6，以及蓋子7所組成。底部2，側(cè)壁5，6，以及蓋子7平行且形成該本體的長邊且他們的方向限定了該本體的縱軸。一空腔輪廓板包含空腔，在此情況下為矩形，分區(qū)分割，以及兩個對立的面?？涨坏男螤钅軌蜃匀坏馗淖?，重要的是依靠空腔結(jié)構(gòu)，一輕，但相對堅硬的板得以制得。因此，該材料的剛強(qiáng)度對于制作該熱交換器的本體足夠。該本體1被組裝于該板的頂部形成一底部2，從而端壁以及側(cè)壁3，4，5，6被垂直連接于底部2的頂部，離底部2的邊緣有一點段距離。因此，當(dāng)該熱交換器被置于地面中，該底部2的邊緣形成一錨固。該端壁3，4以及側(cè)壁5，6被連接，例如通過焊接，至底部2并且互相連接于角落。側(cè)壁5，6此外被由垂直支撐8所垂直的支承，垂直支撐橫切至該壁，在此其橫切面呈矩形并且與該壁的空腔成直角。此處，側(cè)壁5，6的空腔互相水平。一管道9，其此外通過一附著板10被連接至該壁，充當(dāng)一縱向加強(qiáng)桿并且被組裝穿過該垂直支撐8大約在該壁的中心。當(dāng)移動該熱交換器，管道9能夠被使用為一附著點，也能充當(dāng)垂直錨固，例如，當(dāng)該熱交換器被陷入地面，其抵擋可能的地下水的浮力。
[0040]一蓋子7被形成于該本體1的側(cè)面，至底部2。在蓋子中的空腔橫向至該本體的縱向方向并且具有矩形截面的加固襯料被組裝于蓋子7的邊緣于其長側(cè)。此外，該蓋子中有維護(hù)/檢查開口 11。本發(fā)明的一基本特征為蓋子7精確的關(guān)閉該本體的上部分。被蓋子7所關(guān)閉的開口由側(cè)壁5，6以及端部所限定的矩形所形成。因為熱交換器的管道集12必須被組裝于由側(cè)壁5，6以及端壁所限定的空間的內(nèi)部，其將穿過由它們限定的開口組裝。由蓋子7所關(guān)閉的開口必須足夠大并且足夠管道集12，優(yōu)選地與其附件，穿過其組裝。蓋子7關(guān)閉該開口。當(dāng)熱交換器被安裝，該管道集被抬升，準(zhǔn)備被安裝，穿過該開口并且進(jìn)入該本體，穿過該本體則其能簡單的被組裝。
[0041]在安裝好該熱交換器后，蓋子7能夠被永久的連接于此，例如通過焊接，但是優(yōu)選的蓋子是能夠打開的，從而該管道集12能夠更簡便的于此處被清理或者被抬出該盒子或容器狀的本體1為了維護(hù)與維修。雖然在管道熱交換器有維護(hù)開口 11，在此實例中，該管道集12填充于該本體的內(nèi)部空間，并且其主要僅用于檢修，但是維修操作不完全能夠通過該開口 11被操作。因此，優(yōu)選的以該蓋子能夠被打開的方式連接該蓋子7至該本體1的其他部分。為了連接該蓋子7，例如螺栓結(jié)合，鉸鏈，鎖結(jié)構(gòu)或者，例如鎖楔能夠被使用。蓋子7以及本體1之間的節(jié)點能夠自然地被密封，不論是結(jié)構(gòu)上的或者通過使用一封條。
[0042]該本體1的裝備還包括，例如進(jìn)水口以及出水口連接13，其位于本體1的端壁3，4，同樣有的一些不具體設(shè)計本發(fā)明的其他的配件。
[0043]—管道集12包含熱交換管道工程，其由若干平行的由互相設(shè)置于對方頂部的若干管道14所組裝成的管道排15組成的，該管道工程被組裝于本體1的內(nèi)部。該管道集的管道平行于該本體1的縱軸。
[0044]圖10顯示了一個這樣的管道集的側(cè)視圖。每個在對方頂部管道14被通過一對接或者電子焊接換向件16端對端的連接于其上方或者對應(yīng)的下方的管道，從而上方管道17的另一端以及下方管道18是被打開的。這樣一