專利名稱：間接蒸發(fā)冷卻熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)，具體涉及用于調(diào)節(jié)空氣的間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備中實用的熱交換器。
背景技術(shù)：
蒸發(fā)冷卻包括通過利用液體一部分的潛在熱量的汽化來降低液
體的溫度。術(shù)語"間接蒸發(fā)冷卻"是1974年Des Cha即s實驗室的人員創(chuàng)造的，當(dāng)時他們決定通過利用所排出的空氣中的濕球溫度而不是高的干球溫度從建筑物排出的空氣中增強夏季時間空氣到空氣能量回收。當(dāng)時，在夏季的月份里通過利用空氣到空氣熱交換器來從涼的排出的空氣傳輸能量到熱的、室外的補充空氣是普遍的習(xí)慣。在前面所述的過程中，促使在熱交換器中的能量傳輸?shù)尿?qū)動力是在兩種空氣流之間的敏感的溫度差。在夏季月份期間，通常在輸送到空間的室外空氣和流通的內(nèi)部空氣之間進行空氣調(diào)節(jié)。結(jié)果，空間內(nèi)的空氣具有比室外的空氣或內(nèi)部干球溫度低的濕球溫度。
在涼爽季節(jié)通過在空氣到空氣熱交換器的排氣側(cè)的表面噴水，處于低的濕球溫度的排出空氣流從排氣側(cè)表面蒸發(fā)水分并且從而試圖使水/排氣側(cè)表面的溫度更低，接近排出空氣的濕球溫度的極限。在隔離所述兩個空氣流的膜的另外一側(cè)流動的供應(yīng)空氣，進入接觸涼的許多的表面(從排氣側(cè)的膜的相對的一側(cè))并且因此在空氣流之間傳輸更多的能量并且出現(xiàn)更大的能量節(jié)省。表面溫度涼而不是熱的原因是因為發(fā)生在排出空氣/水層接觸面的蒸發(fā)冷卻，所述蒸發(fā)冷卻依次出現(xiàn)自身作為的膜溫度比如果排出空氣只是干燥的離開而沒有噴水時所出現(xiàn)的溫度更低。作為有趣的事實是從排氣側(cè)表面到供應(yīng)側(cè)表面跨越所述膜的溫度下降非常小，即，接近小數(shù)而在兩種大量空氣流之間的典型溫度差接近10到40華氏度。
早期的間接蒸發(fā)冷卻(IEC)單元是對標(biāo)準(zhǔn)的空氣對空氣熱交換器的簡單修改，其用于從排出的空氣中提取能量(或缺乏能量)并將能量傳輸給新鮮的、進入的補充空氣，從而減小能量否則把室外空氣發(fā)送給所占據(jù)空間之前需要這些能量來調(diào)節(jié)室外空氣。因此，用于早
期IEC單元的熱傳輸器件被設(shè)計成在千燥的環(huán)境中傳輸能量。相反，更多最近的IEC單元是處于潮濕的環(huán)境中。這樣的潮濕環(huán)境眾所周知的包含范圍很寬的雜質(zhì)并且經(jīng)常腐蝕IEC組件。作為IEC熱交換器所處的這樣惡劣的環(huán)境的結(jié)果，它們要經(jīng)常保養(yǎng)并且使用壽命很短。因此，盡管IEC具有巨大的能源節(jié)約和減少在夏季的峰值電力需求上的潛力，IEC在誕生后在20世紀(jì)70年代晚期和80年代早期有一個極好的開端，在90年代衰落至今并延續(xù)進入新世紀(jì)。
另外，所知的熱交換器具有的設(shè)計需要非常長的安裝周期。例如，在所知的系統(tǒng)上，將熱交換器管道安裝到平板或管線上需要一個人手工密封每個管道的周邊以試圖防止泄露。這種安裝方法通常需要10-20小時完成。而且，由于存在泄露的可能性也必須要大范圍的質(zhì)量保證。
實用新型內(nèi)容
本實用新型克服了上述缺點，提供了一種間接蒸發(fā)冷卻熱交換
器，該熱交換器特別設(shè)計用于與IEC在潮濕的環(huán)境中的應(yīng)用所涉及的惡劣環(huán)境中，不受水的硬度和在熱交換器內(nèi)由于水的硬度所形成的物質(zhì)的影響，而且相對經(jīng)濟，安裝快捷、不需要經(jīng)常保養(yǎng)。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是 一種間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，其包括管座和多個剛性的管道，所述管座具有多個貫穿其中的開口，所述每一個開口具有形成凸緣的向內(nèi)巻曲的邊緣；所述管道插入所述開口并密封到所述管座，其中，所述多個剛性管道和管座的結(jié)構(gòu)允許水和空氣同時貫穿流過所述多個剛性管道中的至少一個管道。
所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，所述管座由具有厚度大約1/8英寸的金屬鋁構(gòu)成。
所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，所述剛性管道具有在所述管道的內(nèi)部壓力增加時允許橫向的壁結(jié)構(gòu)，橫向移動的尺度為0.025英寸。所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，所述剛性管道的橫截面為梨形形狀。
所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，所述剛性管道具有3英寸的外部弦長，0. 375英寸的外部寬度和0. 020英寸的壁厚。
所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，所述剛性管道具有內(nèi)部以柔韌地保持所述管道尺寸的薄片結(jié)構(gòu)。
所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，所述剛性管道通過粘合劑或者通過自變平液體被密封到所述管座平板。所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，所述剛性管道包括在內(nèi)壁表面形成的以提供增加的表面面積和減小熱阻凹槽。
所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，所述剛性管道由塑料材料、聚氯乙烯或耐腐蝕的聚合體構(gòu)成。
所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，所述剛性管道具有在所述底端部分縱向和橫向切出的角度，所述角度是與水平成大約20至30度。
本實用新型通過提供了一種空氣到空氣的熱交換器，該熱交換器
特別設(shè)計用于與IEC在潮濕的環(huán)境中的應(yīng)用所涉及的惡劣環(huán)境中，因為水的PH水平從酸性到堿性的變化依賴于單元所處的地理位置，本實用新型使用可以在變化的ra水平的水中正常發(fā)揮功能的材料，諸
如，例如，塑料作為合適的材料來建造IEC熱交換器。另外，因為水的硬度可能非常大，即，有很高的礦物質(zhì)濃度，根據(jù)本實用新型的IEC熱交換器設(shè)計為相對不受水的硬度和在熱交換器內(nèi)由于水的硬度所形成的物質(zhì)的影響，本實用新型提供了對于制造商相對經(jīng)濟的和相對快速安裝的IEC熱交換器。


圖1為根據(jù)本實用新型的示例性實施例的間接/直接蒸發(fā)冷卻單元的透視圖，包括間接蒸發(fā)冷卻熱交換器；
圖2為根據(jù)本實用新型的示例性實施例的間接蒸發(fā)冷卻器的透視圖，包括穿過熱交換器的空氣流；
圖3為根據(jù)本實用新型的示例性實施例的熱交換器的密封的管座平板的頂視圖4為根據(jù)本實用新型的示例性實施例的在管座平板上的開口和部分插入管座平板的開口的塑料管道的局部視圖5為根據(jù)本實用新型的示例性實施例的具有在管座平板開口
內(nèi)安裝塑料管道的管座平板的局部視圖6為根據(jù)本實用新型的示例性實施例的密封的管座平板和塑料管道的橫截面；
圖7是根據(jù)本實用新型的示例性實施例的塑料管道的橫截面的示意圖9A-9C示出了根據(jù)本實用新型的示例性實施例的底部部分具有角度的管道的示例性實施例。
具體實施方式

圖1示出了根據(jù)本實用新型的示例性實施例的間接/直接蒸發(fā)冷卻單元的透視圖，間接蒸發(fā)冷卻熱交換器。如圖1所示，間接/直接蒸發(fā)冷卻單元1包括基底部分2、框架3，和在單元1 一端框架3壁上安裝的入口風(fēng)扇4。入口風(fēng)扇4為單元1提供外面的空氣。單元1還包括安裝在單元1頂部的排氣格柵5用于允許高能量的、沒有調(diào)節(jié)的空氣排出單元l。
支撐框架6安裝在單元1內(nèi)的基底部分2上以便為間接熱交換器10和直接冷卻臺7提供安裝點。水分配集流管8安放在間接熱交換器10和直接冷卻臺7之上以為那里提供水。換句話說，圖1所示的單元包括冷卻空氣流的合適操作必須的所有器件，也包括根據(jù)本實用新型的新式間接熱交換器10。
圖2示出了根據(jù)本實用新型的示例性實施例的間接蒸發(fā)冷卻器面的空氣通過入口風(fēng)扇4被吸入單元1流
入空氣入口部分20、 21。第一外部空氣流9穿過第一空氣入口部分20進入熱交換器10并流動穿過熱交換器管道40 (圖5)。第一外部空氣流9繼續(xù)穿過第一空氣入口部分20和穿過管道40底部的開口(未示出)進入管道40。第一外部空氣流9穿過管道40向上流向管座平板30。
來自于水分配集流管8的水被噴灑到管座平板30上并且進入管座平板開口 50 (圖3和圖4)。當(dāng)水向下流動穿過管道40時，第一外部空氣流9向上流動穿過管道40。從而，第一外部空氣流9作為在管道40內(nèi)的蒸發(fā)冷卻管道40的空氣。第一外部空氣流9作為潮濕的排出的空氣穿過管座平板30排出熱交換器10。排出的空氣穿過排氣格柵5排出單元1。
第二外部空氣流11穿過第二外部空氣入口部分21進入熱交換器10并且環(huán)繞安置在熱交換器10內(nèi)的管道40的外部流動。第二外部空氣流11不進入管道40內(nèi)與水直接接觸。因此，第二外部空氣流11被冷卻而沒有增加水分。第二外部空氣流11作為干燥的被調(diào)節(jié)空氣12排出交換器10。
在操作中，干燥的被調(diào)節(jié)空氣12然后可以流進直接冷卻臺7 (圖1)，該直接冷卻臺7包含適合的高質(zhì)量的蒸發(fā)介質(zhì)。該蒸發(fā)介質(zhì)可以直接從市場獲得。
圖3示出了根據(jù)本實用新型的示例性實施例的密封的管座平板的頂視圖。如圖3所示，熱交換器10包括具有多個管座平板開口 50的管座平板30。在本實用新型的一個示例性實施例中，管座平板30由金屬構(gòu)成，例如鋁，或其他適合的金屬材料。在由鋁制成的管座平
板30中，典型的管座平板30是由1/8英寸厚的鋁板制成。因為鋁有時候會被IEC中所用的水腐蝕，在管道40被密封進管座30時，暴露給水的管座30的表面被涂層。
圖4示出了管座平板的開口和部分插入開口的塑料管道的局部視圖。如在圖4中的示例性實施例所示，管座平板30包括多個開口50。在管座平板30上的開口 50包括向內(nèi)巻取的棱以形成凸緣60。凸緣60在管座平板30與在開口 50中插入的管道40之間提供接口。
在本實用新型的示例性實施例中，凸緣60也有助于管道40插入到開口50中。當(dāng)管道40安裝在管座平板30上時，凸緣60也起到在管座平板30和管道40之間提供更大的接觸表面面積的作用。另夕卜，通過給管座平板30上提供具有這樣的凸緣60的開口 50，實現(xiàn)更剛性的管座平板構(gòu)造。
在本實用新型示例性實施例中，當(dāng)管道40安裝在管座平板30時，凸緣60起到允許在管道40的頂部之間大約齊平的安裝的作用。通過在管道40和管座平板30之間提供這樣的安裝以實現(xiàn)從水分配集流管8輸送到管座平板30上并進入管道40的每一個管道的冷卻水的流量更加均衡。這樣的水的流量增加了熱交換器10的效率，該效率進一步優(yōu)化了單元1的冷卻容量。另外，這樣的配置能夠在安裝完管道40后使密封劑70 (圖5和6)很容易的施加到管座30的表面。
如圖4所示，管道40被插入到管座平板30中的開口 50。在本實用新型的示例性實施例中，管道40可以由塑料制成并且通過所知的擠塑工序制造。這樣的塑料包括，例如，耐腐蝕的聚合體，其具有
抗火和煙的等級達到或超過UL94V-0或V-l等級。
圖5示出了在開口中安裝塑料管道40并且被密封劑密封的管座平板30的局部視圖。如圖5所示，管道40安裝在管座平板30的開口50中。管道40可以通過擠壓-安裝，或者任何其它適合的方法安裝。在管道40安裝在管座平板30中時，密封劑70被施加到管座平板30和管道40的暴露的表面上。在本實用新型示例性實施例中，密封劑70可以是液體粘合劑，是一種自變平的密封劑，或者其它合適的粘合劑。
密封管座30的表面可以起到防止在潮濕的、換氣的第一空氣流9流動穿過管道40時水和空氣的泄漏的作用，以及起到保持管道40與管座30頂部表面齊平的作用。在本實用新型的示例性實施例中，管道40與管座30的表面保持齊平以允許從水分配集流器8中噴灑的水無阻礙地流入管道40。
因為管道40與管座30的頂部表面保持大約齊平，密封劑70可以用普通的油漆輥子將密封劑70在管座30的表面碾平而施加。通過使用這樣的方法來施加密封劑70，將管道40密封到管座30所需的時間顯著縮短。例如，用輥子施加密封劑70可能用大約5到10分鐘，或者更少，取決于管座平板30的尺寸。相反，所知的熱交換器的設(shè)計需要大約10到20小時來將熱交換器管道密封到平板或集流器上。
在另一個例子中，用6英寸寬的輥子施加自變平的單獨組件液體聚氨酯橡膠以環(huán)繞密封具有大約44個管道的管座平板的每一個管道 需要大約30秒。相反，從堵縫槍施加所知的"槍級"密封劑以環(huán)繞
密封具有大約44管道的管座平板的每一個管道需要大約4分鐘。在 這兩種技術(shù)的之間時間差隨著管座的尺寸和管道的數(shù)量的增加而增
雖然這些例子描述了用輥子來施加密封劑，其他施加密封劑的方 法也在本實用新型的范圍內(nèi)。例如，密封劑70可以噴灑在管座平板 30的表面和管道40上，從而比已知方法顯著的縮短密封熱交換器所 需的時間。
圖6示出了根據(jù)本實用新型的示例性實施例的密封管座平板和 塑料管道的橫截面。在圖6中，密封劑70，例如水阻型油漆，施加 到管座平板30的表面和管道40上。密封劑70可用輥子、噴霧器， 或其他技術(shù)施加。當(dāng)施加密封劑70時，例如用輥子施加水阻型油漆， 密封劑70可以填充可能出現(xiàn)在管道40和管座平板30之間的間隙。
圖7時根據(jù)本實用新型的示例性實施例的塑料管道的橫截面的 示意圖。在本實用新型的示例性實施例中，管道40在外形上實際是 梨形的并且可以具有外部弦長約3英寸和外部寬約0. 375英寸。管道 40還可以具有約0. 02英寸的壁厚。薄片90在弦長的中心形成。薄 片90形成橫穿到管道40狹窄的、拉長的部分并且在弦長的中心連接 管道40的側(cè)面。在示例性實施例中，管道40的長度可以在從大約 24到大約96英寸的范圍，最通常的長度是大約48英寸長。在這樣 的示例性實施例中，交換器可以在其中布置大約144個到1000個管道。雖然這個示例性實施例包括了上面討論的描述，具有其他尺寸的 管道40也是預(yù)期的。
在本實用新型的示例性實施例中，薄片90有助于在熱交換器10 的處理和安裝期間保持管道40的尺寸。例如，當(dāng)管道40插入到管座 30時，薄片90有助于保持管道40的寬度尺寸。如果薄片90不在適 當(dāng)?shù)奈恢?，管?0可能容易在它的中心彎曲并導(dǎo)致管道的寬度小于 示例性實施例中所期望的0. 375英寸，這將造成將管道40密封到管 座30時出現(xiàn)問題。沒有完全將管道40密封到管座30的后果是在干 燥的供應(yīng)的第二空氣流11與潮濕的，濕潤的排出/換氣的第一空氣流 9之間的不必要的空氣和水的泄漏。
在本實用新型的示例性實施例中，管道40可以包括在管道40內(nèi) 壁表面形成的多個凹槽80。凹槽80有助于促使來自于水分配集流器 8的、通過管座開口 50的水濕潤管道40的內(nèi)表面，以通過毛細作用 完全濕潤內(nèi)表面。凹槽80也提供更大的表面面積以使水可以在其上 蒸發(fā)，以有助于增加冷卻效率。另外，因為凹槽80形成在管道40的 內(nèi)壁表面，實現(xiàn)了更薄的凈壁厚以使通過它傳送到能量流中的能量遇 到更小的熱阻。凹槽80也允許管道40具有更大的結(jié)構(gòu)剛性，從而防 止當(dāng)空氣入口風(fēng)扇4提供穿過交換器10的空氣流所產(chǎn)生的風(fēng)扇壓力 造成的管道40的膨脹或塌陷。
在本實用新型的示例性實施例中，管道40的壁被設(shè)計成具有允 許確定量的橫向的壁移動或彎曲的強度。例如，當(dāng)在管道40中的壓 力升高到0. 5英寸的水柱壓力時，發(fā)生在管壁上的確定量的橫向壁的移動，即，接近0.025英寸。作為這樣的確定的橫向移動的結(jié)果，當(dāng)
壓力變得足夠使壁彎曲時，任何固體沉淀物，例如在壁的內(nèi)表面生成 的礦物質(zhì)沉淀物或雜質(zhì)，被從壁表面分離開。例如，當(dāng)把空氣吹進熱
交換器10的風(fēng)扇4被接通和關(guān)斷時可能導(dǎo)致足夠的壓力變化。沉淀 物掉進在單元1的底部2中布置的水坑中(未示出)并從在規(guī)則的底 部的系統(tǒng)中被沖刷掉。
圖9A-9C示出了具有角度的底部的管道的示例性實施例。在本實 用新型示例性實施例中，管道40在底部取了角度以便管道40可以更 容易地被插入到下面的管座平板100的開口 50和中間的隔離片(未 示出)中。管道40可以在位于管道40的底端部分切口處具有縱向和 橫向兩個方向的角度。通過在管道40底端具有的組合角度的切口， 管道40可以更容易地與在下面的管座100的開口對齊，該下面的管 座100在其表面上具有與管道40同樣尺寸的周邊形狀的開口。組合 角度切口允許管道40被導(dǎo)向到下面的管座100的開口并隨后擠壓進 下面的管座100。可以在制造管道的期間或之后剪切管道40。在一個 示例性實施例中，管道40具有的角度是與水平面成大約20至30度。 具有形成其他測量角度開口的管道也在本實用新型的設(shè)想中。
1權(quán)利要求1.一種間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，其特征在于其包括管座和多個剛性的管道，所述管座具有多個貫穿其中的開口，所述每一個開口具有形成凸緣的向內(nèi)卷曲的邊緣；所述管道插入所述開口并密封到所述管座，其中，所述多個剛性管道和管座的結(jié)構(gòu)允許水和空氣同時貫穿流過所述多個剛性管道中的至少一個管道。
2.如權(quán)利要求l所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，其特征在于所 述管座由具有厚度大約1/8英寸的金屬鋁構(gòu)成。
3. 如權(quán)利要求1所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，其特征在于 所述剛性管道具有在所述管道的內(nèi)部壓力增加時允許橫向的壁結(jié)構(gòu)，橫向移動的尺度為0. 025英寸。
4. 如權(quán)利要求1所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，其特征在于所述剛性管道的橫截面為梨形形狀。
5. 如權(quán)利要求l所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，其特征在于所述剛性管道具有3英寸的外部弦長，0. 375英寸的外部寬度和0. 020英寸的壁厚。
6. 如權(quán)利要求1所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，其特征在于 所述剛性管道具有內(nèi)部以柔韌地保持所述管道尺寸的薄片結(jié)構(gòu)。
7. 如權(quán)利要求1所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，其特征在于 所述剛性管道通過粘合劑或者通過自變平液體被密封到所述管座平 板。
8. 如權(quán)利要求1所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，其特征在于 所述剛性管道包括在內(nèi)壁表面形成的以提供增加的表面面積和減小 熱阻凹槽。
9. 如權(quán)利要求1所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，其特征在于 所述剛性管道由塑料材料、聚氯乙烯或耐腐蝕的聚合體構(gòu)成。
10. 如權(quán)利要求l所述的間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，其特征在于所述剛性管道具有在所述底端部分縱向和橫向切出的角度，所述角度 是與水平成大約20至30度。
專利摘要本實用新型公開了一種間接蒸發(fā)冷卻熱交換器，其包括管座和多個剛性的管道，所述管座具有多個貫穿其中的開口，所述每一個開口具有形成凸緣的向內(nèi)卷曲的邊緣；所述管道插入所述開口并密封到所述管座，其中，所述多個剛性管道和管座的結(jié)構(gòu)允許水和空氣同時貫穿流過所述多個剛性管道中的至少一個管道，該熱交換器特別設(shè)計用于與IEC在潮濕的環(huán)境中的應(yīng)用所涉及的惡劣環(huán)境中，不受水的硬度和在熱交換器內(nèi)由于水的硬度所形成的物質(zhì)的影響，而且相對經(jīng)濟，安裝快捷、不需要經(jīng)常保養(yǎng)。
文檔編號F25B39/00GK201311136SQ20082017591
公開日2009年9月16日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者尼古拉斯·查普斯 申請人:蒙特空氣處理設(shè)備(北京)有限公司