用于低温的热交换器的制造方法
【专利说明】用于低温的热交换器
[0001]本发明设计一种用于从低温能源恢复能量的热交换器。例如，水道，污水水库，以及类似的。
[0002]有了热栗的辅助，即使热能处于低温，例如地表的温度或者水库的温度，也能被利用。其他的大型水团，例如污水水库，能够被使用作为能源。在这一点上，术语低温指的大约为+0.5°C…+川！:。使用热栗所制的能量常常被用于加热或制造家用热水。热栗也能被用于冷却，热量从被冷却的物体，例如公寓大楼，被转移到一低温的物体上。为了采集热能，一采集回路被置于地面或者水库，并且被直接连接至热栗或者被连接穿过热栗，这样改热交换器的次级回路的热交换介质循环于采集回路且热栗工作热交换介质于主级回路。
[0003]本发明涉及一种工作与低温的热交器，其一种应用为能量采集和/或冷却系统，基于热栗。在此应用中，例如，金属管热交换器能够被使用。用于金属热交换器的通常的制造金属为耐酸的(HST)或者不锈的(RST)的钢铁或铜。在金属热交换器中，该应用限制被使用的金属以及金属合金的选择且管的直径也常常较小，小于30mm。鉴于较小的管尺寸以及曲折的结构，它们很难被清理。有效的可持续的金属材料常常很昂贵。对于这些理由，金属热交换器的持续费用很高。
[0004]W0201167457公开了一种热交换器，其中一种大的直径的管能够由中空的管道轮廓所形成。其中，一种热交换介质被回路于该管横截面的内孔中，同时另一种介质能够流入由该横截面形成的更大的管中。可选的，两个共轴管螺旋被使用，其相互具有一段距离被放置，从而该热转换介质也能够被循环于共轴螺旋之间。在此解决方式中，一个问题是该管横剖面的耐压性，其约束了其在该应用的使用，其中压位差极大。
[0005]中国的实用新型CN2715090公开了一种热交换器，其中螺旋形的热交换器被应用。
[0006]已知多种不同的热交换结构。不同的结构具有他们的优势以及薄弱处，但是对于低温操作热交换器的一特别的问题为小的热交换表面区域，当温差小的时候其重要性得以放大。在热交换器的直径增加，次级回路的流阻极大的增加，其显著的限制了热交换器的长度。热交换器原件易脏，且，当使用不同的回路时，每个回路需要单独被调整。在管状热交换器中，其常有一圆柱形的管状体，一管道集被纵向设定其中，其包括数个小的管道。这样结构的例子于公开US3426841以及DE102010000421中。特别是在长热交换器中，管道集在环形外管道中的安装困难且维修与修复管道机器费工，或者甚至不可能。在低温时，冰冻常常成为一个问题。病封堵热交换器并且组织热能转换且能够破坏其结构。
[0007]如果多种材料被使用于结构中，热膨胀的问题涉及，例如，钢-塑料结构，由于不同的热膨胀系数。
[0008]本发明意在制造一种比之前的在低温介质间的能量传递更加成熟的热交换器。
[0009]本发明实施例的一个目的是创造一种热交换器，其能够完全由塑料制造。
[0010]本发明实施例的该目的是创造一种热交换器，其容易制造与维护。
[0011]本实施例的该目的是创造一种热交换器，其容易保持干净。
[0012]进一步，本发明实施例的该目的是创造一种热交换器，其具有良好的热传导能力。
[0013]本发明基于由平面薄板，尤其成型板，所制造的热交换器的盒体形成的本体以及被置于本体至少一侧的开口，其尺寸足够大以至少一管道集形成一热交换器回路以设定于本体盒体内贯穿开口。一可打开的或固定的盖子被设置以覆盖该开口。
[0014]根据本发明的一实施例，至少本体以及板管轮廓由聚烯烃所制，例如聚乙烯或者聚丙烯。
[0015]根据本发明的一实施例，轮廓板由空腔轮廓所制作。此空腔轮廓板的空腔能能够至少部分被填入填充物，例如，一绝热物质或者以比水重的物质。
[0016]根据本发明的一实施例，一加固物被设定于该热交换器的本体的至少一侧。
[0017]根据本发明的一实施例，该热交换器的本体包括一底部板，其至少在一个方向比由本体形成的盒体宽。
[0018]根据本发明的一实施例，热传导回路的至少一管道集包括至少两个由平行管道排包含细长的管道摄于互相的顶部，其互相的顶部上的管道被可选的连接于它们的末端，为了形成一液体通道。
[0019]根据本发明的一实施例，平行管道排被连接至两个歧管，管道排的液体循环被设置以穿过这两个歧管。
[0020]根据本发明的一实施例，该歧管被置于管道集的每一端。
[0021]更具体的，根据本发明的热交换器特征在本发明独立权利要求的特征部分中阐述。
[0022]本发明的优选实施例被描述于从属权利要求。
[0023]可考虑到的优势在本发明实施例的应用的辅助下得到。
[0024]通过本发明，一种热交换器被创造，其操作于低温下，其中进入主级循环的介质的温度，即，例如，从热栗中的循环环路，为Tin = -5°0.._3°C，且进入次级介质的温度为Tin = 2.0°C…0.5°C。当聚合物材料，塑料，被使用为材料，可以得到良好的耐化学性，并且，依靠一合适的结构，良好的环压挺度，从而该热交换器能够被置于，例如，地下。耐化学性许可能量在需要的条件下传输，其中有盐，酸，烃类，以及碱质。因此，该热交换器能够被置放于，例如，海水中，或者于不同的工业处理流程，溶液，以及液体中。该热交换器尤其适合作为一热栗系统的能源，同时用于加热以及制冷。聚烯烃尤其适合于冷的条件，因为冰不易于由聚烯烃所形成的结构上形成。
[0025]快速清理/清晰的可能性被考虑进了本结构中。优选的有一可开口盖子在该热交换本体盒体中，穿过其，该热交换器的内部以及该热传递管道能够被清洗以及保养。如果需要的话，该管道集能够被容易的从本体内部抬出用于更换单独的管道或者管道排。如果维修的速度很重要，该管道集能够被容易的抬出并且被替换为一新的。该功能尤其在该热交换器的制造中有益，因为该用于热传导的能够被简单的抬起的管道集被预先装入了上述的本体中。
[0026]由空腔轮廓板所组装的本体的特性能够通过讲合适的填充物填入空腔中而改变。例如，如果需要良好的绝热能力，空腔可以被填入绝热材料。另一方面，如果需要抵偿由于地下水或者地表水的热交换器的浮力，该空腔能够被填入比水重的填充物，例如水泥。该盒体的外形能够被使用以锚固该热交换器于地面。
[0027]已知的估算模型能够被使用为该热交换器设计的起点。
[0028]以下，本发明技术的优选实施例通过例子以及附图的参考而得到验证。
[0029]图1为根据本发明的一热交换器的侧剖面图；
[0030]图2为根据图1从第一端所视的该热交换器；
[0031]图3为根据图1的该热交换器的侧视图；
[0032]图4为根据图1从第二端所示的该热交换器；
[0033]图5为根据图1的该热交换器的顶视图；
[0034]图6为图1的实施例的热传导管道集的一端视图；
[0035]图7为图6的管道集的侧视图；
[0036]图8为图6的管道集的顶视图；
[0037]图9为图6的管道集的透视图；
[0038]图10为该管道集的更为细节的侧视图。
[0039]根据图1实例的该热交换器以平行六面体盒装盒体构造，以下简称为本体1。该本体由矩形腔体轮廓板所组成，其由该热交换器的底部2，端3，4，侧壁5，6，以及盖子7所组成。底部2，侧壁5，6，以及盖子7平行且形成该本体的长边且他们的方向限定了该本体的纵轴。一空腔轮廓板包含空腔，在此情况下为矩形，分区分割，以及两个对立的面。空腔的形状能够自然地改变，重要的是依靠空腔结构，一轻，但相对坚硬的板得以制得。因此，该材料的刚强度对于制作该热交换器的本体足够。该本体1被组装于该板的顶部形成一底部2，从而端壁以及侧壁3，4，5，6被垂直连接于底部2的顶部，离底部2的边缘有一点段距离。因此，当该热交换器被置于地面中，该底部2的边缘形成一锚固。该端壁3，4以及侧壁5，6被连接，例如通过焊接，至底部2并且互相连接于角落。侧壁5，6此外被由垂直支撑8所垂直的支承，垂直支撑横切至该壁，在此其横切面呈矩形并且与该壁的空腔成直角。此处，侧壁5，6的空腔互相水平。一管道9，其此外通过一附着板10被连接至该壁，充当一纵向加强杆并且被组装穿过该垂直支撑8大约在该壁的中心。当移动该热交换器，管道9能够被使用为一附着点，也能充当垂直锚固，例如，当该热交换器被陷入地面，其抵挡可能的地下水的浮力。
[0040]一盖子7被形成于该本体1的侧面，至底部2。在盖子中的空腔横向至该本体的纵向方向并且具有矩形截面的加固衬料被组装于盖子7的边缘于其长侧。此外，该盖子中有维护/检查开口 11。本发明的一基本特征为盖子7精确的关闭该本体的上部分。被盖子7所关闭的开口由侧壁5，6以及端部所限定的矩形所形成。因为热交换器的管道集12必须被组装于由侧壁5，6以及端壁所限定的空间的内部，其将穿过由它们限定的开口组装。由盖子7所关闭的开口必须足够大并且足够管道集12，优选地与其附件，穿过其组装。盖子7关闭该开口。当热交换器被安装，该管道集被抬升，准备被安装，穿过该开口并且进入该本体，穿过该本体则其能简单的被组装。
[0041]在安装好该热交换器后，盖子7能够被永久的连接于此，例如通过焊接，但是优选的盖子是能够打开的，从而该管道集12能够更简便的于此处被清理或者被抬出该盒子或容器状的本体1为了维护与维修。虽然在管道热交换器有维护开口 11，在此实例中，该管道集12填充于该本体的内部空间，并且其主要仅用于检修，但是维修操作不完全能够通过该开口 11被操作。因此，优选的以该盖子能够被打开的方式连接该盖子7至该本体1的其他部分。为了连接该盖子7，例如螺栓结合，铰链，锁结构或者，例如锁楔能够被使用。盖子7以及本体1之间的节点能够自然地被密封，不论是结构上的或者通过使用一封条。
[0042]该本体1的装备还包括，例如进水口以及出水口连接13，其位于本体1的端壁3，4，同样有的一些不具体设计本发明的其他的配件。
[0043]—管道集12包含热交换管道工程，其由若干平行的由互相设置于对方顶部的若干管道14所组装成的管道排15组成的，该管道工程被组装于本体1的内部。该管道集的管道平行于该本体1的纵轴。
[0044]图10显示了一个这样的管道集的侧视图。每个在对方顶部管道14被通过一对接或者电子焊接换向件16端对端的连接于其上方或者对应的下方的管道，从而上方管道17的另一端以及下方管道18是被打开的。这样一