专利名称：间接蒸发冷却热交换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及间接蒸发冷却技术，具体涉及用于调节空气的间接蒸发冷却设备中实用的热交换器。
背景技术：
蒸发冷却包括通过利用液体一部分的潜在热量的汽化来降低液
体的温度。术语"间接蒸发冷却"是1974年Des Cha即s实验室的人员创造的，当时他们决定通过利用所排出的空气中的湿球温度而不是高的干球温度从建筑物排出的空气中增强夏季时间空气到空气能量回收。当时，在夏季的月份里通过利用空气到空气热交换器来从凉的排出的空气传输能量到热的、室外的补充空气是普遍的习惯。在前面所述的过程中，促使在热交换器中的能量传输的驱动力是在两种空气流之间的敏感的温度差。在夏季月份期间，通常在输送到空间的室外空气和流通的内部空气之间进行空气调节。结果，空间内的空气具有比室外的空气或内部干球温度低的湿球温度。
在凉爽季节通过在空气到空气热交换器的排气侧的表面喷水，处于低的湿球温度的排出空气流从排气侧表面蒸发水分并且从而试图使水/排气侧表面的温度更低，接近排出空气的湿球温度的极限。在隔离所述两个空气流的膜的另外一侧流动的供应空气，进入接触凉的许多的表面(从排气侧的膜的相对的一侧)并且因此在空气流之间传输更多的能量并且出现更大的能量节省。表面温度凉而不是热的原因是因为发生在排出空气/水层接触面的蒸发冷却，所述蒸发冷却依次出现自身作为的膜温度比如果排出空气只是干燥的离开而没有喷水时所出现的温度更低。作为有趣的事实是从排气侧表面到供应侧表面跨越所述膜的温度下降非常小，即，接近小数而在两种大量空气流之间的典型温度差接近10到40华氏度。
早期的间接蒸发冷却(IEC)单元是对标准的空气对空气热交换器的简单修改，其用于从排出的空气中提取能量(或缺乏能量)并将能量传输给新鲜的、进入的补充空气，从而减小能量否则把室外空气发送给所占据空间之前需要这些能量来调节室外空气。因此，用于早
期IEC单元的热传输器件被设计成在千燥的环境中传输能量。相反，更多最近的IEC单元是处于潮湿的环境中。这样的潮湿环境众所周知的包含范围很宽的杂质并且经常腐蚀IEC组件。作为IEC热交换器所处的这样恶劣的环境的结果，它们要经常保养并且使用寿命很短。因此，尽管IEC具有巨大的能源节约和减少在夏季的峰值电力需求上的潜力，IEC在诞生后在20世纪70年代晚期和80年代早期有一个极好的开端，在90年代衰落至今并延续进入新世纪。
另外，所知的热交换器具有的设计需要非常长的安装周期。例如，在所知的系统上，将热交换器管道安装到平板或管线上需要一个人手工密封每个管道的周边以试图防止泄露。这种安装方法通常需要10-20小时完成。而且，由于存在泄露的可能性也必须要大范围的质量保证。
实用新型内容
本实用新型克服了上述缺点，提供了一种间接蒸发冷却热交换
器，该热交换器特别设计用于与IEC在潮湿的环境中的应用所涉及的恶劣环境中，不受水的硬度和在热交换器内由于水的硬度所形成的物质的影响，而且相对经济，安装快捷、不需要经常保养。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是 一种间接蒸发冷却热交换器，其包括管座和多个刚性的管道，所述管座具有多个贯穿其中的开口，所述每一个开口具有形成凸缘的向内巻曲的边缘；所述管道插入所述开口并密封到所述管座，其中，所述多个刚性管道和管座的结构允许水和空气同时贯穿流过所述多个刚性管道中的至少一个管道。
所述的间接蒸发冷却热交换器，所述管座由具有厚度大约1/8英寸的金属铝构成。
所述的间接蒸发冷却热交换器，所述刚性管道具有在所述管道的内部压力增加时允许横向的壁结构，横向移动的尺度为0.025英寸。所述的间接蒸发冷却热交换器，所述刚性管道的横截面为梨形形状。
所述的间接蒸发冷却热交换器，所述刚性管道具有3英寸的外部弦长，0. 375英寸的外部宽度和0. 020英寸的壁厚。
所述的间接蒸发冷却热交换器，所述刚性管道具有内部以柔韧地保持所述管道尺寸的薄片结构。
所述的间接蒸发冷却热交换器，所述刚性管道通过粘合剂或者通过自变平液体被密封到所述管座平板。所述的间接蒸发冷却热交换器，所述刚性管道包括在内壁表面形成的以提供增加的表面面积和减小热阻凹槽。
所述的间接蒸发冷却热交换器，所述刚性管道由塑料材料、聚氯乙烯或耐腐蚀的聚合体构成。
所述的间接蒸发冷却热交换器，所述刚性管道具有在所述底端部分纵向和横向切出的角度，所述角度是与水平成大约20至30度。
本实用新型通过提供了一种空气到空气的热交换器，该热交换器
特别设计用于与IEC在潮湿的环境中的应用所涉及的恶劣环境中，因为水的PH水平从酸性到碱性的变化依赖于单元所处的地理位置，本实用新型使用可以在变化的ra水平的水中正常发挥功能的材料，诸
如，例如，塑料作为合适的材料来建造IEC热交换器。另外，因为水的硬度可能非常大，即，有很高的矿物质浓度，根据本实用新型的IEC热交换器设计为相对不受水的硬度和在热交换器内由于水的硬度所形成的物质的影响，本实用新型提供了对于制造商相对经济的和相对快速安装的IEC热交换器。
图1为根据本实用新型的示例性实施例的间接/直接蒸发冷却单元的透视图，包括间接蒸发冷却热交换器；
图2为根据本实用新型的示例性实施例的间接蒸发冷却器的透视图，包括穿过热交换器的空气流；
图3为根据本实用新型的示例性实施例的热交换器的密封的管座平板的顶视图4为根据本实用新型的示例性实施例的在管座平板上的开口和部分插入管座平板的开口的塑料管道的局部视图5为根据本实用新型的示例性实施例的具有在管座平板开口
内安装塑料管道的管座平板的局部视图6为根据本实用新型的示例性实施例的密封的管座平板和塑料管道的横截面；
图7是根据本实用新型的示例性实施例的塑料管道的横截面的示意图9A-9C示出了根据本实用新型的示例性实施例的底部部分具有角度的管道的示例性实施例。
具体实施方式
图1示出了根据本实用新型的示例性实施例的间接/直接蒸发冷却单元的透视图，间接蒸发冷却热交换器。如图1所示，间接/直接蒸发冷却单元1包括基底部分2、框架3，和在单元1 一端框架3壁上安装的入口风扇4。入口风扇4为单元1提供外面的空气。单元1还包括安装在单元1顶部的排气格栅5用于允许高能量的、没有调节的空气排出单元l。
支撑框架6安装在单元1内的基底部分2上以便为间接热交换器10和直接冷却台7提供安装点。水分配集流管8安放在间接热交换器10和直接冷却台7之上以为那里提供水。换句话说，图1所示的单元包括冷却空气流的合适操作必须的所有器件，也包括根据本实用新型的新式间接热交换器10。
图2示出了根据本实用新型的示例性实施例的间接蒸发冷却器面的空气通过入口风扇4被吸入单元1流
入空气入口部分20、 21。第一外部空气流9穿过第一空气入口部分20进入热交换器10并流动穿过热交换器管道40 (图5)。第一外部空气流9继续穿过第一空气入口部分20和穿过管道40底部的开口(未示出)进入管道40。第一外部空气流9穿过管道40向上流向管座平板30。
来自于水分配集流管8的水被喷洒到管座平板30上并且进入管座平板开口 50 (图3和图4)。当水向下流动穿过管道40时，第一外部空气流9向上流动穿过管道40。从而，第一外部空气流9作为在管道40内的蒸发冷却管道40的空气。第一外部空气流9作为潮湿的排出的空气穿过管座平板30排出热交换器10。排出的空气穿过排气格栅5排出单元1。
第二外部空气流11穿过第二外部空气入口部分21进入热交换器10并且环绕安置在热交换器10内的管道40的外部流动。第二外部空气流11不进入管道40内与水直接接触。因此，第二外部空气流11被冷却而没有增加水分。第二外部空气流11作为干燥的被调节空气12排出交换器10。
在操作中，干燥的被调节空气12然后可以流进直接冷却台7 (图1)，该直接冷却台7包含适合的高质量的蒸发介质。该蒸发介质可以直接从市场获得。
图3示出了根据本实用新型的示例性实施例的密封的管座平板的顶视图。如图3所示，热交换器10包括具有多个管座平板开口 50的管座平板30。在本实用新型的一个示例性实施例中，管座平板30由金属构成，例如铝，或其他适合的金属材料。在由铝制成的管座平
板30中，典型的管座平板30是由1/8英寸厚的铝板制成。因为铝有时候会被IEC中所用的水腐蚀，在管道40被密封进管座30时，暴露给水的管座30的表面被涂层。
图4示出了管座平板的开口和部分插入开口的塑料管道的局部视图。如在图4中的示例性实施例所示，管座平板30包括多个开口50。在管座平板30上的开口 50包括向内巻取的棱以形成凸缘60。凸缘60在管座平板30与在开口 50中插入的管道40之间提供接口。
在本实用新型的示例性实施例中，凸缘60也有助于管道40插入到开口50中。当管道40安装在管座平板30上时，凸缘60也起到在管座平板30和管道40之间提供更大的接触表面面积的作用。另夕卜，通过给管座平板30上提供具有这样的凸缘60的开口 50，实现更刚性的管座平板构造。
在本实用新型示例性实施例中，当管道40安装在管座平板30时，凸缘60起到允许在管道40的顶部之间大约齐平的安装的作用。通过在管道40和管座平板30之间提供这样的安装以实现从水分配集流管8输送到管座平板30上并进入管道40的每一个管道的冷却水的流量更加均衡。这样的水的流量增加了热交换器10的效率，该效率进一步优化了单元1的冷却容量。另外，这样的配置能够在安装完管道40后使密封剂70 (图5和6)很容易的施加到管座30的表面。
如图4所示，管道40被插入到管座平板30中的开口 50。在本实用新型的示例性实施例中，管道40可以由塑料制成并且通过所知的挤塑工序制造。这样的塑料包括，例如，耐腐蚀的聚合体，其具有
抗火和烟的等级达到或超过UL94V-0或V-l等级。
图5示出了在开口中安装塑料管道40并且被密封剂密封的管座平板30的局部视图。如图5所示，管道40安装在管座平板30的开口50中。管道40可以通过挤压-安装，或者任何其它适合的方法安装。在管道40安装在管座平板30中时，密封剂70被施加到管座平板30和管道40的暴露的表面上。在本实用新型示例性实施例中，密封剂70可以是液体粘合剂，是一种自变平的密封剂，或者其它合适的粘合剂。
密封管座30的表面可以起到防止在潮湿的、换气的第一空气流9流动穿过管道40时水和空气的泄漏的作用，以及起到保持管道40与管座30顶部表面齐平的作用。在本实用新型的示例性实施例中，管道40与管座30的表面保持齐平以允许从水分配集流器8中喷洒的水无阻碍地流入管道40。
因为管道40与管座30的顶部表面保持大约齐平，密封剂70可以用普通的油漆辊子将密封剂70在管座30的表面碾平而施加。通过使用这样的方法来施加密封剂70，将管道40密封到管座30所需的时间显著縮短。例如，用辊子施加密封剂70可能用大约5到10分钟，或者更少，取决于管座平板30的尺寸。相反，所知的热交换器的设计需要大约10到20小时来将热交换器管道密封到平板或集流器上。
在另一个例子中，用6英寸宽的辊子施加自变平的单独组件液体聚氨酯橡胶以环绕密封具有大约44个管道的管座平板的每一个管道 需要大约30秒。相反，从堵缝枪施加所知的"枪级"密封剂以环绕
密封具有大约44管道的管座平板的每一个管道需要大约4分钟。在 这两种技术的之间时间差随着管座的尺寸和管道的数量的增加而增
虽然这些例子描述了用辊子来施加密封剂，其他施加密封剂的方 法也在本实用新型的范围内。例如，密封剂70可以喷洒在管座平板 30的表面和管道40上，从而比已知方法显著的縮短密封热交换器所 需的时间。
图6示出了根据本实用新型的示例性实施例的密封管座平板和 塑料管道的横截面。在图6中，密封剂70，例如水阻型油漆，施加 到管座平板30的表面和管道40上。密封剂70可用辊子、喷雾器， 或其他技术施加。当施加密封剂70时，例如用辊子施加水阻型油漆， 密封剂70可以填充可能出现在管道40和管座平板30之间的间隙。
图7时根据本实用新型的示例性实施例的塑料管道的横截面的 示意图。在本实用新型的示例性实施例中，管道40在外形上实际是 梨形的并且可以具有外部弦长约3英寸和外部宽约0. 375英寸。管道 40还可以具有约0. 02英寸的壁厚。薄片90在弦长的中心形成。薄 片90形成横穿到管道40狭窄的、拉长的部分并且在弦长的中心连接 管道40的侧面。在示例性实施例中，管道40的长度可以在从大约 24到大约96英寸的范围，最通常的长度是大约48英寸长。在这样 的示例性实施例中，交换器可以在其中布置大约144个到1000个管道。虽然这个示例性实施例包括了上面讨论的描述，具有其他尺寸的 管道40也是预期的。
在本实用新型的示例性实施例中，薄片90有助于在热交换器10 的处理和安装期间保持管道40的尺寸。例如，当管道40插入到管座 30时，薄片90有助于保持管道40的宽度尺寸。如果薄片90不在适 当的位置，管道40可能容易在它的中心弯曲并导致管道的宽度小于 示例性实施例中所期望的0. 375英寸，这将造成将管道40密封到管 座30时出现问题。没有完全将管道40密封到管座30的后果是在干 燥的供应的第二空气流11与潮湿的，湿润的排出/换气的第一空气流 9之间的不必要的空气和水的泄漏。
在本实用新型的示例性实施例中，管道40可以包括在管道40内 壁表面形成的多个凹槽80。凹槽80有助于促使来自于水分配集流器 8的、通过管座开口 50的水湿润管道40的内表面，以通过毛细作用 完全湿润内表面。凹槽80也提供更大的表面面积以使水可以在其上 蒸发，以有助于增加冷却效率。另外，因为凹槽80形成在管道40的 内壁表面，实现了更薄的净壁厚以使通过它传送到能量流中的能量遇 到更小的热阻。凹槽80也允许管道40具有更大的结构刚性，从而防 止当空气入口风扇4提供穿过交换器10的空气流所产生的风扇压力 造成的管道40的膨胀或塌陷。
在本实用新型的示例性实施例中，管道40的壁被设计成具有允 许确定量的横向的壁移动或弯曲的强度。例如，当在管道40中的压 力升高到0. 5英寸的水柱压力时，发生在管壁上的确定量的横向壁的移动，即，接近0.025英寸。作为这样的确定的横向移动的结果，当
压力变得足够使壁弯曲时，任何固体沉淀物，例如在壁的内表面生成 的矿物质沉淀物或杂质，被从壁表面分离开。例如，当把空气吹进热
交换器10的风扇4被接通和关断时可能导致足够的压力变化。沉淀 物掉进在单元1的底部2中布置的水坑中(未示出)并从在规则的底 部的系统中被冲刷掉。
图9A-9C示出了具有角度的底部的管道的示例性实施例。在本实 用新型示例性实施例中，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的开口 50和中间的隔离片(未 示出)中。管道40可以在位于管道40的底端部分切口处具有纵向和 横向两个方向的角度。通过在管道40底端具有的组合角度的切口， 管道40可以更容易地与在下面的管座100的开口对齐，该下面的管 座100在其表面上具有与管道40同样尺寸的周边形状的开口。组合 角度切口允许管道40被导向到下面的管座100的开口并随后挤压进 下面的管座100。可以在制造管道的期间或之后剪切管道40。在一个 示例性实施例中，管道40具有的角度是与水平面成大约20至30度。 具有形成其他测量角度开口的管道也在本实用新型的设想中。
1权利要求1.一种间接蒸发冷却热交换器，其特征在于其包括管座和多个刚性的管道，所述管座具有多个贯穿其中的开口，所述每一个开口具有形成凸缘的向内卷曲的边缘；所述管道插入所述开口并密封到所述管座，其中，所述多个刚性管道和管座的结构允许水和空气同时贯穿流过所述多个刚性管道中的至少一个管道。
2.如权利要求l所述的间接蒸发冷却热交换器，其特征在于所 述管座由具有厚度大约1/8英寸的金属铝构成。
3. 如权利要求1所述的间接蒸发冷却热交换器，其特征在于 所述刚性管道具有在所述管道的内部压力增加时允许横向的壁结构，横向移动的尺度为0. 025英寸。
4. 如权利要求1所述的间接蒸发冷却热交换器，其特征在于所述刚性管道的横截面为梨形形状。
5. 如权利要求l所述的间接蒸发冷却热交换器，其特征在于所述刚性管道具有3英寸的外部弦长，0. 375英寸的外部宽度和0. 020英寸的壁厚。
6. 如权利要求1所述的间接蒸发冷却热交换器，其特征在于 所述刚性管道具有内部以柔韧地保持所述管道尺寸的薄片结构。
7. 如权利要求1所述的间接蒸发冷却热交换器，其特征在于 所述刚性管道通过粘合剂或者通过自变平液体被密封到所述管座平 板。
8. 如权利要求1所述的间接蒸发冷却热交换器，其特征在于 所述刚性管道包括在内壁表面形成的以提供增加的表面面积和减小 热阻凹槽。
9. 如权利要求1所述的间接蒸发冷却热交换器，其特征在于 所述刚性管道由塑料材料、聚氯乙烯或耐腐蚀的聚合体构成。
10. 如权利要求l所述的间接蒸发冷却热交换器，其特征在于所述刚性管道具有在所述底端部分纵向和横向切出的角度，所述角度 是与水平成大约20至30度。
专利摘要本实用新型公开了一种间接蒸发冷却热交换器，其包括管座和多个刚性的管道，所述管座具有多个贯穿其中的开口，所述每一个开口具有形成凸缘的向内卷曲的边缘；所述管道插入所述开口并密封到所述管座，其中，所述多个刚性管道和管座的结构允许水和空气同时贯穿流过所述多个刚性管道中的至少一个管道，该热交换器特别设计用于与IEC在潮湿的环境中的应用所涉及的恶劣环境中，不受水的硬度和在热交换器内由于水的硬度所形成的物质的影响，而且相对经济，安装快捷、不需要经常保养。
文档编号F25B39/00GK201311136SQ20082017591
公开日2009年9月16日 申请日期2008年10月23日 优先权日2008年10月23日
发明者尼古拉斯·查普斯 申请人:蒙特空气处理设备(北京)有限公司