用于操作热交换器组件的方法与流程

本发明涉及一种用于操作具有至少一个多通路热交换器的热交换器组件的方法，该热交换器组件包括第一分配器和第二分配器以及至少一个第一偏转分配器和多个管路，每个分配器具有用于连接到流体管线的连接件，流体(特别是水)可以流过穿过管路。

背景技术：

1、具有至少一个多通路热交换器的热交换器组件可以用作例如冷却系统中的再冷却器，以用于冷却用作冷却系统中的热传递介质的流体。再冷却器通常放置在待冷却装置的外部，例如建筑物的外部。如果使用水作为热传递介质，因此，在安装再冷却器的位置处出现结霜的情况下，存在热传递介质冻结的风险。

2、因此，从现有技术中已知具有热交换器组件的冷却系统，该热交换器组件允许再冷却器在防冻模式下被排空。例如，从wo2018/184908a1中已知使用循环水作为热传递介质的冷却系统，该冷却系统包含再冷却器和水箱，其中再冷却器包括在第一端部区域处的入口收集器和出口收集器以及具有第一分支和第二分支的偏转收集器，该第一分支和第二分支相对于彼此在其与第一端部区域相对的第二端部区域处布置成v形。偏转收集器的第一分支和第二分支经由布置在其上端部处的连接分支彼此连接，其中，通风开口被布置在连接分支中。在流动方向上上升的第一管线布置在入口收集器与偏转收集器的第一分支之间延伸，并且在流动方向上下降的第二管线布置在偏转收集器的第二分支与出口收集器之间延伸。非增压水箱在入口收集器处连接至入口并且在出口收集器处连接至出口，使得储存在水箱中的冷却水可在闭合回路中被引导通过再冷却器。为了通风，水箱经由通风管线连接至再冷却器，该通风管线流入到偏转收集器的连接分支上的通风开口中。由此形成的再冷却器具有串联连接的两个单通路寄存器，单通路寄存器具有第一管组件和第二管组件，该第一管组件形成为将入口收集器连接至偏转收集器并形成第一单通路寄存器的供应管线，第二管组件形成第二单通路寄存器，第二单通路寄存器在偏转收集器与出口收集器之间运行，以将偏转收集器连接到出口收集器。在再冷却模式中，传导通过管线布置的水通过与吸入的环境空气进行热交换而被冷却。为此目的，储存在水箱中的冷却水借助于循环泵被引导通过再冷却器。如果存在结霜的风险，为了排空再冷却器，该已知的冷却系统规定关闭循环泵。当循环泵关闭时，由于偏转收集器的恒定通风与两个单通路寄存器的两个管线布置的梯度结合，再冷却器自动排空。

3、然而，具有一个或更多个串联连接的单通路寄存器(单通路热交换器)的热交换器组件与其中冷却介质经过热交换器若干次的多通路系统相比具有更低的冷却效率。因此，经常使用具有多通路寄存器的热交换器组件来提高冷却效率并且增加冷却能力。如果要实现在100kw与1500kw之间的冷却能力，这是特别必要的。

4、例如，从wo 90/15299-a中已知一种具有双通路寄存器的冷却组件。其中用作热传递介质的冷却水流动通过冷却系统的热交换器两次(2通路热交换器)。为此目的，提供了一种热交换器，该热交换器具有布置在热交换器一个端部处的入口收集器以及布置在相对的端部处的出口收集器以及偏转收集器，其中，形成为供应管线的管路在入口收集器与偏转收集器之间延伸，并且形成为再循环管线的管路在偏转收集器与出口收集器之间延伸。在再冷却模式中，冷却水首先在第一通路中被传导通过供应管线并且在第二通路中被传导通过再循环管线。当冷却水通过2通路热交换器的管路时，与由风扇吸入并通过2通路热交换器传导的环境空气的空气流进行热交换，以便冷却冷却水。

5、当在遭受结霜的区域中使用多通路热交换器时，存在以下风险：多通路热交换器不能足够快或完全被排空以防止热传递介质(尤其是冷却水)冻结。特别是当位于多通路热交换器中的热传递介质的温度由于环境温度的快速降低或对热交换器的强风影响而非常快地下降时，甚至当使用多通路热交换器时，必须确保热交换器可以在非常短的时间段内被完全排空以便防止热传递介质冻结。然而，由于热传递介质多次流过的长管路以及热传递介质通过多通路热交换器的管路的所得长传输路径，所以多通路热交换器的快速排空是困难的。(供应管线和再循环管线的)管路的长度可以在3m与15m之间。出于相同的原因，一旦已经经过结霜的风险，当恢复再冷却模式时快速再填充多通路热交换器也是困难的。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种用于操作具有至少一个多通路热交换器的热交换器组件的方法，该热交换器组件具有尽可能高的效率的高冷却能力并且当存在结霜风险时可以尽可能快且能够使热交换器完全地排空，并且该热交换器组件在结霜风险已经结束之后尽可能快地利用热传递介质再填充热交换器以用于再冷却模式的恢复。

2、根据本发明的被操作的热交换器组件包括至少一个多通路热交换器，特别是2通路热交换器或4通路热交换器以及至少一个第一偏转分配器和多个管路，其中该热交换器或每个热交换器包括第一分配器和第二分配器，每个分配器具有用于连接至流体管线的连接件，流体(特别是用作热传递介质的水)可以流动通过管路。在此，第一分配器和第二分配器布置在热交换器组件的一个端部处，第一偏转分配器布置在热交换器组件的相对的端部处，而且管路从一个端部延伸到相对的端部，以便将第一分配器和第二分配器连接到偏转分配器中的一个偏转分配器。在此，第一连接件布置在第一分配器的最低点处或至少接近第一分配器的最低点，第二连接件布置在第二分配器的最低点处或至少接近第二分配器的最低点。此外，第三连接件在第二分配器的最高点处或至少接近第二分配器的最高点处布置在第二分配器上。

3、当提及分配器的最高点时，所意指的是对应的分配器的大地测量学上的最高点。在提及最低点时，所意指的是在各自情况下对应的装置(分配器)的大地测量学上的最低点，特别是指相对于竖直方向所见的最低点。这还包括至少在大地测量学上的最高点或大地测量学上的最低点附近的点。

4、通过操作根据本发明的热交换器组件，可以实现使用用作热传递介质的流体快速排空和快速填充多通路热交换器，由此在排空模式中存在结霜风险的情况下，由于管路相对于水平方向的倾斜，流体通过重力同时从所有管路流出到第一分配器和第二分配器以及第三偏转分配器中，并且在每种情况下经由布置在第一分配器和第二分配器以及第三偏转分配器的最低点处的连接件(第一或第二连接件)从那里流出到连接至连接件的流体管线中。以相应的方式，流体在填充模式下克服重力从第一分配器和第二分配器同时非常快速地引入到多通路热交换器的所有管路中。这显著减少了排空或填充热交换器时的排空时间或填充时间，由于在热交换器组件的再冷却模式期间流体不根据流动路径被引入到多通路热交换器中，但可同时经由第一分配器和第二分配器流入或流出多通路热交换器的所有管路。

5、通过管路相对于水平面的倾斜度的辅助，流体在排空模式中快速流出多通路热交换器的管路。便利地彼此平行的管路优选地包括与水平方向成0.5°与5°之间的角度，更优选2°与4°之间的角度，特别是3°。

6、例如，多通路热交换器可以是2通路热交换器，其中，流体通过热交换器的管路流动两次并且由此与冷却空气热交换，冷却空气方便地通过一个或更多个风扇从环境中吸入并且被传导通过热交换器。

7、每个多通路热交换器的管路由此被分成第一组管路和第二组管路，其中第一组管路用作供应管线，第二组管路用作再循环管线。在再冷却模式中，例如，流体可经由第一连接件引入到形成为入口分配器的第一分配器中，并且流体在第一通路中流动通过2通路热交换器的供应管线(第一组管路)到达第一偏转分配器，并且从第一偏转分配器偏转到回流管线(第二组管路)中，然后使流体可以在再循环管线中的第二通路中回流至第二分配器(出口分配器)。流体经由布置在第二分配器的最高点处的第三连接件离开2通路热交换器。在该过程中，这两个分配器(第一分配器和第二分配器)也可以彼此互换，即，流体可以首先流入到形成为入口分配器的第二分配器中，并且流出形成为出口分配器的第一分配器。

8、多通路热交换器还可以是4通路热交换器，其中，流体在与冷却空气热交换的同时流动四次通过热交换器的管路。除了第一分配器和第二分配器和第一偏转分配器之外，在4通路热交换器中设置有第二偏转分配器和第三偏转分配器，其中，第一分配器和第二分配器以及第三偏转分配器位于热交换器组件的一个端部处，第一偏转分配器和第二偏转分配器位于热交换器组件的相对的端部处，并且管路从一个端部延伸到相对的端部以将第一分配器和第二分配器连接到偏转分配器中的一个偏转分配器。在此，连接件再次布置在第一分配器和第二分配器(第一和第二连接件)的最低点处或至少接近最低点，且在第二分配器上，第三连接件再次布置在第二分配器的最高点处或至少接近最高点。第四连接件方便地布置在第三偏转分配器的最低点处或至少接近第三偏转分配器的最低点。

9、例如，在4通路热交换器的再冷却模式中，流体可经由第一连接件引入到第一分配器中，第一分配器形成为入口分配器，流体在第一通路中流过4通路热交换器的供应管线(第一组管路)到第一偏转分配器，并从第一偏转分配器偏转到再循环管线(第二组管路)中，使得流体然后在再循环管线中的第二通路中流回到热交换器组件的第一端部处的第三偏转分配器，并在那里从第三偏转分配器偏转回到第一组管路(供应管线)中，并在第三通路中流到第二偏转分配器，并在那里再次偏转到第二组管路(再循环管线)中，最后在第四通路中流回到第二分配器(出口分配器)中。流体经由布置在第二分配器的最高点处的第三连接件离开多通路热交换器。在该方法中，这两个分配器(第一分配器和第二分配器)也可以彼此互换，即，流体可以首先流入形成为入口分配器的第二分配器中，并且流出形成为出口分配器的第一分配器。

10、为了确保在填充模式和再冷却模式期间多通路热交换器始终完全填充有流体(这可以提高效率)，优选地，对于2通路热交换器和4通路热交换器两者，流体通过第一连接件(在第一分配器的最低点处)进入热交换器，并在第三连接件(在第二分配器的最高点处)离开热交换器。优选地，分配器(第二分配器)(该分配器在其最高点处包含第三连接件)被布置在热交换器组件的外侧上，即朝向流入表面。

11、为了与环境(即，与大气空气压力)进行压力平衡，通风开口被布置在偏转分配器中的至少一个偏转分配器上，特别是布置在第一偏转分配器上并且在4通路热交换器的情况下布置在第二偏转分配器上。通风开口方便地位于对应的偏转分配器的最高点处或最高点附近。由此可以确保偏转分配器的完全通风。

12、分配器(即，第一分配器和第二分配器以及每个偏转分配器)可各自形成为管状歧管。分配器的管道可以垂直于它们的纵向轴线布置，或者相对于竖直方向倾斜。

13、如果热交换器组件包括彼此相对布置的两个多通路热交换器，这两个多通路热交换器相对于竖直方向倾斜并且相对于彼此以v形布置，则可以实现热交换器组件的高热交换效率和紧凑设计。对应于热交换器的这种倾斜组件，管状分配器(第一分配器和第二分配器以及偏转分配器)也相对于竖直方向倾斜。

14、当第一偏转分配器和第二偏转分配器包含在具有布置在其中的隔板的共用集管中时，可实现特别紧凑的设计，其中，隔板将共用集管分成形成第一分配器的流入区域和形成第二分配器的流出区域。以相应的方式，在4通路热交换器的情况下，每个在热交换器组件的另一端处彼此相邻布置的第一偏转分配器和第二偏转分配器，还可以布置在具有隔板壁的共用集管中，该隔板壁将集管分成至少两个区域：形成第一偏转分配器的第一区域和形成第二偏转分配器的第二区域。

15、以相应的方式，在4通路热交换器的情况下，第一分配器、第二分配器和第三偏转分配器各自在热交换器组件的一个端部处彼此相邻地布置，还可以布置在共用集管中，集管进而包含分离元件，该分离元件将集管至少分成流入区域(其形成第一分配器)、流出区域(其形成第二分配器)和偏转区域(其形成第三偏转分配器)。第一连接件、第二连接件、第三连接件和第四连接件布置在共用集管中，第一连接件布置在流入区域中的共用集管的最低点处，第二连接件布置在流出区域中的共用集管的最高点处，第三连接件布置在流出区域中的共用集管的最低点处，第四连接件布置在偏转区域的最低点处。

16、为了能够打开或关闭第一连接件和第二连接件，如果适用的话，第四连接件设置在4通路热交换器中，第一连接件和第二连接件分别设置在相应的分配器(第一分配器和第二分配器，如果适用的话，第三偏转分配器)的最低点处，取决于热交换器组件的操作模式，可控阀优选地与这些连接件中的每一个连接件相关联。具体地，可控阀可以被布置在对应的连接件(第一连接件、第二连接件或第四连接件)中。可控阀可以例如液压地、气动地或电力地致动。

17、在热交换器组件的方便的实施例中，第一分配器和第二分配器以及第三偏转分配器被布置在热交换器组件的前侧端部处，并且第一偏转分配器和第二偏转分配器被布置在热交换器组件的相对的后表面处。在4通路热交换器的情况下，第三偏转分配器布置在邻近第一分配器和第二分配器的前表面上，第二偏转分配器布置在邻近第一偏转分配器的后表面上。因此，可以确保满足冷却能力方面的要求的热交换器组件和尺寸的紧凑设计。

18、热交换器组件可以按2通路和4通路形式在不同运行模式中运行，特别是在再冷却模式中；在结霜风险的情况下是排空模式；用于热交换器组件的初始填充或者用于在结霜风险结束之后进行再填充的填充模式，并且在存在结霜风险的情况下或者如果结霜持续存在的情况下在热交换器组件已经被排空之后处于待机模式。提供了一种用于控制热交换器组件的控制装置，该控制装置用于将热交换器组件从一种运行模式切换到另一种运行模式。热交换器组件的控制(并且特别是适当操作模式的设置)是根据环境参数的函数(诸如外部温度和在热交换器组件的安装地点的风速)来执行的。为了检测环境参数，传感器(特别是用于检测外部温度的温度计和用于检测风速的风速计)被方便地提供并耦接到控制装置。由传感器检测到的环境参数的测量值被供应给控制装置。除了环境参数(诸如外部温度和风速)之外，在流体进入热交换器组件时流体的入口温度经由附加的传感器(特别是温度计)被方便地检测。此外，流入热交换器组件中或流出热交换器组件的流体的体积流速可以经由压力传感器或流量传感器来测量并且被传递至控制装置。控制装置基于所供应的测量值(特别考虑流体的外部温度和入口温度)来计算流体离开热交换器组件时的流体的预测出口温度。如果所计算的输出温度大于或等于预定的极限值，则控制装置操作热交换器组件从再冷却模式切换到排空模式。在低于流体(优选地是水)的凝固点的低的外部温度下，当流体离开热交换器组件时，可以根据所计算出的流体的输出温度来检测流体冻结的风险。在这种情况下，为了防止流体在管路或热交换器组件的热分配器中的分配器中冻结，控制装置尽可能快地切换至排空模式，在该排空模式中，管路中的流体可同时流出所有管路而进入到第一分配器和第二分配器以及第三偏转分配器，其可能存在(在4通路热交换器的情况下)，并且从那里穿过在每种情况下布置在这些分配器的最低点处的连接件(第一连接件、第二连接件和第四连接件)进入到流体管线，该流体管线从具有结霜风险的区域与这些连接件连接。