CN102016477A - 用在建筑物中的中央热交换设施上的模块式热交换系统 - Google Patents

用在建筑物中的中央热交换设施上的模块式热交换系统 Download PDF

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Abstract

一种用在建筑物中的中央热交换设施上的模块式热交换系统。该系统包括至少一个热交换元件，其被配备用于在环境空气和被输送通过热交换元件的流体之间交换热量，所述热交换元件具有预定的第一形状。该系统还包括至少一个非热交换的附加元件，其被配备用来给系统添加指定的附加功能且具有预定的第二形状，以便热交换元件的第一形状延伸进入附加元件的第二形状。本发明还涉及建筑物中的中央热交换设施，其包括中央加热单元和中央冷却单元。

Description

用在建筑物中的中央热交换设施上的模块式热交换系统
技术领域
本发明涉及用在建筑物中的中央热交换设施上的模块式热交换系统。
背景技术
在EP 1684045A2中公开了一种建筑物加热系统，其由多个模块式热交换塑料元件构成。每个模块式元件由两个水平管套和竖直管路或支管构成，所述管路或支管的末端与管套相连以实现热交换流体的通道，所述流体从管套之一进入，流过管路或支管，并且从另一管套离开。通过沿轴向连接水平管套将数个模块式元件连接在一起形成散热器。
EP 0524085A1公开了一种由相同或相似的加热元件构成的散热器，加热流体循环通过加热元件，并且能够通过并置的加热元件来修改散热器的外部尺寸。根据本发明，各加热元件形成包含方形或矩形主体的模块，所述主体内部具有液压回路以及用于流体连接两个并置的模块的液压连接装置。此外，各模块的尺寸被选择成两个并置模块的相邻液压连接装置间隔固定距离，该固定距离还对应于相同模块的两个相邻液压连接装置的间隔距离。该散热器系统尤其用于生产模块式铸铁散热器，其能够以需要的几何形状被现场安装。
GB 2243678A公开了一种包括外壳的热水散热器，其中可以放置一个或多个模块单元以修改其长度。各单元均使用设置成螺旋或线圈状以充当辐射或对流热源的柔性塑料管道。
EP 1167890A2公开了一种包括辐射面板的室温调节系统。辐射面板由薄的矩形横截面的沟槽元件组成，其中通过将沟槽元件末端插入形成于用来向其提供热矢量流体的两个歧管上的狭缝来并排组装这些元件。歧管具有通向所述狭缝的端口。在一个实施例中，系统具有成角度的构造。
EP 1069390A1涉及一种散热器，其具有用于加热流体的进水和回水以及多个中空加热体，加热体通过沿轴向连接其水平管套而连接起来。加热体的一个或多个展现有用于插入电灯的孔洞。
EP 0115674A2公开了一种房间加热和/或冷却设备，其包括：壳体；用于将壳体装配在天花板上的装置；壳体中的具有入口和出口连接的热交换器，其用于循环热水或冷却水；房间照明配件，其直接装配在壳体下方并且完全覆盖壳体底部；空气入口和空气出口，其设在照明配件的边缘；以及风扇，其适于将空气抽入入口，越过热交换器，并且通过出口离开。
还知晓很多其它的由彼此相邻连接的模块式加热单元构成的加热系统。
这些已知的加热/冷却系统具有其功能有限的缺点。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种模块式热交换系统，其具有改善的灵活性以给该系统赋予额外功能。
此外，本发明的一个目标是提供一种中央热交换设施，其具有改善的对建筑物的各个房间的温度的控制。
根据本发明，这些和其它目标通过展现独立权利要求的技术特征的系统和设施来实现。
在本文中，“热交换”意指“用于加热和/或冷却”。
在本文中，“非热交换元件”指的是执行除在空气和加热/冷却流体之间交换热量之外的任何其它功能的元件。
在第一方面，本发明涉及一种用在建筑物中的中央热交换设施(中央加热/冷却装置)上的模块式热交换系统，其包括至少一个热交换元件和至少一个非热交换的附件元件。该热交换元件被配备用于在环境空气和被输送通过热交换元件的加热/冷却流体(液体或气体)之间交换热量。热交换元件具有预定的带有相对侧面的第一形状。附加的非热交换元件被用来给系统添加指定功能。该元件具有预定的第二形状，该形状具有与热交换元件的相对侧面之一互补的侧面。通过这种方式，当通过让所述互补侧面面向对方来彼此相邻地安装热交换元件和附加元件时，热交换元件的第一形状延伸进入附加元件的第二形状。
该模块式热交换系统期望以直立姿势装配，例如抵靠墙壁或者在地板架或类似物上。循环通过热交换元件的加热/冷却流体优选是水，但这并不排除使用任何其它加热/冷却液体或气体的可能性。
通过在本发明第一方面的系统中提供一个或多个附加元件，系统的功能可以得到扩展，而不仅限于加热和/或冷却房间中的空气。可能的附加元件是灯光单元、空气加湿单元、用于独立控制相邻热交换元件的操作的控制单元、或者其它附加元件。通过在附加元件中而非如现有技术那样直接在热交换元件上提供这些附加功能，可以使系统功能适应各个房间中需要的功能，同时可以在整个建筑物中使用相同元件。因此，相对于现有技术，本发明第一方面的系统的灵活性得到极大提高。
通过将热交换元件和附加元件成形成其中一个的形状延伸进入另一个的形状，可以获得外表美观的整体。这可以进一步将本发明第一方面的系统的功能扩展成具有装饰功能。
通过将附加元件构造成添加在热交换元件侧面上的部件，热交换元件的整个宽度仍用于将气流从其底侧输向其顶侧。因此，热交换元件的效率不因添加了附加元件而受到影响。
因此，根据本发明的第一方面，给出了一种高度灵活且有效的模块式热交换系统，其中可以轻易地使其功能适应各个房间的需求。
根据本发明第一方面的模块式热交换系统的优点是可以获得比现有技术更高的效率和功能。另一优点是可以快速获得需要的温度。
优选地，彼此面对的热交换元件和附加元件的侧面设有互补的对准装置，例如形状互补的部件，诸如背脊、突出部、凹部或类似物，用于在装配时方便元件彼此对齐。这些对准装置可以可能地结合连接装置以便还能有效地将元件彼此连接。
在优选实施例中，热交换元件包括用于输送加热/冷却流体的技术部件。该技术部件包括：前部构件，其由非导热性材料(优选塑料或复合材料)制成；以及背部构件，其由导热性材料(优选金属或合金，例如铝)制成。在前部和背部构件之间提供密封件以使该技术部件基本流体密封。该结构具有以下优点，即：热交换元件的前部受热程度低于背部，这能减少用户接触热交换元件时皮肤烧伤的危险。
前部构件优选包括流体输送肋，在它们之间形成管路以沿着从技术部件的入口到技术部件的出口的单个流动路径输送热交换流体。这些管路朝向背部构件开口，以便实现流体与背部构件之间的接触。流动路径优选被构造成沿流动方向离出口最近的管路位于技术部件的周边。这意味着流动路径的相对较冷的部分位于技术部件的周边，而在此处发生接触的风险(在盖部被打开的情况下)最大。
流体输送肋优选具有凹入的顶面，还可以将密封件应用于在顶面中以防止除了从入口到出口的单个路径之外在管路之间形成流体连通。通过这种方式，由于可防止形成低温区，因此热交换元件的效率可以获得提高。
背部构件优选包括平坦的基部，其具有用于接触所述流体的一侧和设有多个直立翅片的相对侧，所述翅片彼此间隔固定距离以便与所述空气交换热量。直立翅片优选具有大致平行的波纹形状。通过这种方式，其表面积且因此传热能力相比于笔直的翅片有所提高。平行的波纹确保相邻翅片之间的距离基本不变，因此能够避免气流中的涡流，并且能够在翅片之间保持流畅的气流。这能够进一步提高系统的效率。
在优选实施例中，本发明第一方面的模块式热交换系统还包括墙壁安装件，其适于被安装在墙壁上以及用于保持所述技术部件。墙壁安装件用非导热性材料(例如塑料或复合材料)制成，并且包括柔性材料层，用于接合技术部件的直立翅片。通过用非导热性材料制造墙壁安装件，经由其上装配着热交换元件的墙壁发生的热损耗可被减少，从而能够提高系统的效率。柔性材料层用来将技术部件的翅片保持在合适位置上，避免发生变形和阻尼振动，从而能够减少不希望的噪声。
本发明第一方面的模块式热交换系统优选还包括盖子，其适于被装配在所述至少一个热交换元件上方。此盖子能够保护技术部件不受到不希望的侵入，从而进一步改善位于系统附近的人员的安全性。此盖子还能够设有任何可想象到的装饰件以给热交换元件提供装饰功能。
该盖子优选包括盖部，其具有用于输送空气的开口。盖部位于热交换元件的顶部，并且能够被打开或者拆离盖子以便在需要的情况下访问技术部件。为防止不希望的访问，可以用锁定构件将盖部锁定在闭合位置上，其中所述锁定构件优选位于盖部相对两端，使得锁定构件间隔过远，以至于儿童不能同时进行操作。
在优选实施例中，本发明第一方面的模块式热交换系统还在底侧包括通风设备用于将空气抽入所述热交换元件。这能够进一步提高系统的效率，以及加速加热/冷却过程。
在第二方面(其可以或不可以与第一方面结合)上，本发明涉及建筑物中的中央热交换设施，其包括：
用于加热流体的中央加热单元；
用于冷却所述流体的中央冷却单元；
用于在中央加热单元和中央冷却单元之间选择的选择机构；
所述建筑物的多个房间中的多个热交换系统；
在所述中央单元和所述多个热交换系统之间延伸的管路，其用于将所述流体从所述中央单元输送给所述热交换系统中的每一个。
通过向中央热交换设施提供中央加热和冷却单元，整个设施既可以在冬季用于加热，也可以在夏季用于冷却或空调。通过这种方式，无需遍及整个建筑物的独立空调系统。通过这种方式，全年对建筑物的各个房间中的温度的控制可以得到改善。
在本发明第二方面的优选实施例中，中央热交换设施包括户外温度传感器，其充当选择机构并且连接中央控制单元，所述控制单元基于所述传感器检测到的温度使中央加热单元或中央冷却单元投入工作。通过这种方式，中央热交换设施的操作可得到有效控制，并且基于户外温度自动切换成冷却/加热。优选地，在从加热到冷却和从冷却到加热的切换点之间设置余裕，其指的是例如当切换为冷却时，在设施再次切换成加热之前，户外温度已经下降了几度，从而避免设施过于频繁的进行切换。
在本发明第二方面的优选实施例中，中央加热单元和中央冷却单元串联布置。这意味着热交换流体始终循环通过这两个单元，但是由于这两个单元中通常将只有一个处于操作中，因此不存在问题。然而作为可选方式，这些单元也可以借助阀门并联放置，所述阀门优选由中央控制单元操作，以区分通过中央加热单元的循环和通过中央冷却单元的循环。
附图说明
将借助下列描述和附图进一步说明本发明。
图1示出了根据本发明的模块式热交换系统的第一实施例，其包括热交换元件和作为非热交换的附加元件的控制单元；
图2示出了根据本发明的模块式热交换系统的第二实施例，其包括与图1中相同的热交换元件和充当非热交换的附加元件520的照明单元；
图3示出了根据本发明的模块式热交换系统的第三实施例，其包括两个图1的热交换元件和充当非热交换的附加元件的拐角元件；
图4示出了根据本发明的模块式热交换系统的第四实施例，其包括两个图1的热交换元件和充当非热交换的附加元件的控制单元和空气加湿单元；
图5示出了根据本发明的模块式热交换系统的第五实施例，其包括一个高度增加的热交换元件和一个非热交换的附加元件，所述附加元件具有相互叠置的控制单元和空气加湿单元；
图6示出了根据本发明的模块式热交换系统的第六实施例，其包括一个热交换元件和两个非热交换元件，这些元件形成为使得整体为圆形；
图7示出了根据本发明的模块式热交换系统的第七实施例，其包括两个图6的热交换元件和相同的非热交换元件，从而获得8的形状；
图8示出了根据本发明的模块式热交换系统的第八实施例，其包括前部具有进气口的热交换元件和充当非热交换元件的控制单元；
图9在分解视图中示出了构成图8的热交换元件的部件；
图10在前、后透视图中示出了第八实施例的墙壁安装件；
图11在技术图纸中示出了第八实施例的墙壁安装件；
图12示出了可与图1-8的所有实施例一同使用的技术部件的透视图；
图13在透视图中示出了技术部件的前部构件；
图14在技术图纸中示出了技术部件的前部构件；
图15在透视图中示出了技术部件的背部构件；
图16在技术图纸中示出了技术部件的背部构件；
图17示出了技术部件的背部构件的直立翅片的细节；
图18示出了图10的墙壁安装件和图12的技术部件的组件；
图19示出了用于图1的第一实施例的热交换元件的墙壁安装件和图12的技术部件的组件；
图20在透视图中示出了用于图8的热交换元件的盖子；
图21在技术图纸中示出了用于图8的热交换元件的盖子；
图22示出了安装在图18的组件上的图20的盖子；
图23在透视图中示出了用于图1的热交换元件的盖子；
图24在技术图纸中示出了用于图1的热交换元件的盖子；
图25示出了安装在图19的组件上的图23的盖子；
图26示出了用于在不使用时封闭盖子上的切除部的关闭元件；
图27在透视图中示出了用于图20和23的盖子的盖部；
图28在技术图纸中示出了图27的盖部；
图29示出了用于图27的盖部的锁定系统；
图30示出了可用在图8的热交换元件的第八实施例中的通风设备；
图31-34示出了根据本发明的热交换系统的可选实施例，其中图1的热交换元件被安装到独立支脚上；
图35和36示出了具有装饰的可用于图1的热交换元件的盖子；
图37示出了盖子的多个其它可能的装饰件实施例；
图38示出了根据本发明的热交换系统，其包括具有支管的中空杆，其中每次将不同形状的热交换元件装配在所述支管上；
图39示出了图8的控制单元的分解视图；
图40示出了图8的控制单元的透视图；
图41示出了可作为附加元件与图8的热交换元件一同使用的空气加湿单元的透视图；
图42示出了可作为附加元件与图8的热交换元件一同使用的照明单元的透视图；
图43和44分别示出了作为图39-42的附加元件的模块部件的框架的透视图和技术图纸；
图45和46分别示出了图40的控制单元的前板的透视图和技术图纸；
图47和48分别示出了图39-42的附加元件的盖部的透视图和分解视图；
图49示出了根据本发明第二方面的中央加热和冷却设施；
图50-52示出了技术部件的背部构件的可选实施例；
图53-56示出了具有集成照明的根据本发明的热交换元件的可选实施例；
图57示出了根据本发明的控制单元的显示器的前视图；
图58和59示出了根据本发明的热交换元件的前部和背部构件的密封和安装的可能构造；
图60-63示出了技术部件的可选实施例。
具体实施方式
将参照具体实施例和特定附图来描述本发明，但本发明并不限制于此，而只由权利要求限定。所描述的附图只是示意性而非限制性的。在附图中，一些元件的尺寸可能是放大的，而非按比例绘制，其用于说明性目的。尺寸和相对尺寸不一定对应于实施本发明的真实缩小。
此外，描述和权利要求中出现的术语“第一、第二、第三等”用于区别类似元件，不一定是用于描述连续或时间次序。这些术语在合适环境下可以互换，并且本发明的实施例可以以不同于本文中描述或说明的顺序操作。
此外，描述和权利要求中出现的术语“顶部、底部、上方、下方等”用于描述目的，不一定是用于描述相对位置。所使用的术语在合适环境下可以互换，并且此处描述的本发明实施例可以以不同于本文中描述或说明的方位操作。
权利要求中出现的术语“包括”不应被解释成局限于其后列出的装置；它不排除其它元件或步骤。它需要被解释成明确说明所述特征、整体、步骤或所涉及部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤或部件、或它们的组的存在或添加。因此，“设备包括装置A和B”这种表述的范围不应限于该设备仅由部件A和B构成。它意指相对于本发明，该设备的相关部件仅是A和B。
图1示出了根据本发明的模块式热交换系统的第一实施例。该系统包括一个基本的热交换元件100和一个非热交换的附加元件500，该附加元件更具体地是用于控制热交换元件的控制单元。热交换元件100具有预定的矩形形状，其具有相对的侧面101、102。控制单元500具有预定的矩形形状，其恰好与热交换元件100的矩形相配。为此，控制单元具有侧面501、502，其与热交换元件100的相对侧面101、102互补。因此，当如图1所示那样通过让互补侧面彼此相面对来彼此相邻地安装热交换元件和附加元件时，热交换元件100的矩形延伸进入控制单元500的矩形，使得整体看上去像单个单元。在附图中，控制单元500装配在热交换元件左边，其中侧面501抵靠侧面101。然而，由于为矩形，因此也可以通过让侧面502抵靠侧面102将控制单元500装配在右边。
图2示出了根据本发明的模块式热交换系统的第二实施例。该系统包括：一个与图1中所示相同的热交换元件100；和一个非热交换的附加元件520，其更具体地是照明单元。照明单元520具有两个侧面521、522，其与热交换元件100的侧面互补。
图3示出了根据本发明的模块式热交换系统的第三实施例。该系统包括：两个与图1中所示相同的热交换元件100；和作为非热交换的附加元件的拐角元件540。拐角元件540具有与热交换元件100的侧面101、102互补的侧面541、542，其使得能够将两个热交换元件100以成角度的构造装配在房间拐角处。拐角元件540的顶侧可拆卸以便清洁拐角空间。
图4示出了根据本发明的模块式热交换系统的第四实施例。该系统包括两个与图1所示相同的热交换元件100，以及两个非热交换的附加元件，其更具体地是控制单元500(其仍然是图1的控制单元)和空气加湿单元520。
图5示出了根据本发明的模块式热交换系统的第五实施例。该系统包括一个热交换元件120和一个非热交换的附加元件580，在附加元件580下面设有控制单元583以及上面设有空气加湿单元584。热交换元件120的高度使得内部可以叠放地装配两个技术部件300(参见下文)或者一个具有增加高度的技术部件(未示出)。同样地，侧面121-581和122-582彼此互补。
图6示出了根据本发明的模块式热交换系统的第六实施例。该系统包括一个热交换元件140以及位于左侧和右侧的两个非热交换元件600、620。此时，热交换元件140和附加元件600、620被成形为使整体为圆形。热交换元件具有相对的侧面141、142，其分别与左侧附加元件600的侧面601和右侧附加元件620的侧面622互补。左侧和右侧附加元件600和620每个可分别为下列元件之一：控制单元，照明单元，空气加湿单元或者任何其它非热交换元件。
图7示出了根据本发明的模块式热交换系统的第七实施例。该系统与图6的系统的不同之处在于热交换元件140的插入实现了8的形状。
图8示出了根据本发明的模块式热交换系统的第八实施例。该系统包括热交换元件160和非热交换元件，非热交换元件更具体地是控制单元640。该系统与图1的系统的不同之处在于翅片163，其设在热交换元件160的前侧，并且其间设有进气开口。因此，热交换元件160具有底部略斜的矩形形状。控制单元640具有合适的矩形形状。热交换元件160的相对侧面161、162同样与控制单元640的侧面641、642互补。
根据本发明，热交换系统可以包括：任意数量的具有任何可想象的大小和形状的热交换元件，其例如取决于待加热和/或冷却的房间和体积的大小；和任意数量的非热交换的附加元件，其取决于需要的附加功能。在所有实施例中，热交换元件的形状均与附加元件的形状相适，以便一个元件的形状延伸进入另一元件的形状。
在所示实施例中，热交换元件和附加元件每个自身借助于独立的安装装置装配在墙壁(或其它支撑表面)上，所述安装装置诸如是拧入墙壁插座中的螺钉。作为替换，还可以提供相互连接装置，使得非热交换元件可以安装在热交换元件而非墙壁上。在后一种情况下，必要时可以提供附加的墙壁安装的可能性。
上述热交换元件100、140和160均由墙壁安装件200、技术部件300和盖子400、450构成，其中所述盖子决定了热交换元件的外观。在这些热交换元件100、140和160中可以使用相同的墙壁安装件200和相同的技术部件300。热交换元件100、140和160因此具有可互换的盖子。热交换元件120具有高度增加的墙壁安装件(未示出)，其大小与热交换元件120的形状相适配，并且，根据构造叠放地装配两个技术部件300(其与用于其它热交换元件的技术部件相同)，或者装配一个较大的技术部件。
图9示出了构成图8的热交换元件160的部件。下面将进一步解释热交换元件的这些不同部件以及附加元件的部件。
墙壁安装件
墙壁安装件200在附图10中以前、后透视图示出。图11示出了该部件的技术图纸。墙壁安装件200适于直立地安装在墙壁或台架上，以及保持热交换元件之一的技术部件300和盖子400、450。为此，墙壁安装件200设有开口201，所述开口201用于接收用来将安装件安装在墙壁上的螺钉(未示出)和将技术部件300安装于其上的安装构件202。这可以借助螺栓或卡扣连接或本领域技术人员公知的任何其它固定装置来实现。底部设有凹槽203以接收盖子400、450的互补突出部。这些凹槽和突出部共同形成卡扣连接。
墙壁安装件200优选用非导热性材料(例如模制塑料或复合材料或本领域技术人员公知的任何其它热绝缘材料)制成，以便能够使面向墙壁的热损最小。它包括柔性材料层204，用于接触和定位技术部件300的直立翅片，以及阻尼不希望的振动和噪声。柔性层204的底部设有水平肋205，在使用过程中，技术部件300的直立翅片搁靠于其上。在柔性层204的部分上设有竖直肋206，其用于填充技术部件300的翅片之间的敞开空间。其原因将在下面详细描述。柔性层204上方的顶部207朝前方倾斜以引导向上气流，其在加热过程中在技术部件300和墙壁安装件200之间向上流动，并且离开墙壁和将热交换元件装配于其下的窗槛下面。
墙壁安装件200的底部设有空间208、209，其分别用于容纳通风设备的壳体(参见下文)和热交换流体管路。右侧具有另一空间210，其用于容纳通向和离开技术部件300的流体管路。注意：所示实施例可以被镜像，空间210位于左侧。例如，如果要彼此相邻地装配两个热交换元件，则方便使用右手元件和左手元件，同时中间放置用于两个元件的流体供给管道和排放管路是方便的。
技术部件
在图12中以透视图示出的技术部件300包括用非导热性材料(优选塑料或复合材料)制成的前部构件310和用导热性材料(优选金属或金属合金，例如铝)制成的背部构件350。在前部和背部构件之间设有密封件以使技术部件300充分流体密封。这种结构的优点是由非导热性材料制成的热交换元件的前部受热程度小于背部，这能够降低用户接触技术部件时皮肤被烧伤的危险。
技术部件300优选通过从背部构件350的侧面施加到前部构件310的预钻孔中的螺钉(优选为自攻螺钉)保持在一起。这些孔分布于密封件处的侧面上以及流体输送肋311上的很多位置上。然而，也可以采用任何其它用于将技术部件保持在一起的安装装置。
在图13中用透视图且在图14中用技术图纸示出的前部构件310包括流体输送肋311，其间形成管路312以便沿着从技术部件的入口313到技术部件的出口314的单个路径输送热交换流体。管路312朝向背部构件350敞开以实现流体和背部构件之间的接触。流体输送肋311具有凹入的顶面315，其中设有附加密封件以防止除了从入口到出口的单个路径之外在管路312之间形成流体连通。通过这种方式，由于可防止形成低温区，因此能够提高热交换元件的效率。
附图中示出的前部构件310是由塑料或复合材料形成的模制体，其在垂直方向上具有多个加强肋316。这些加强肋经仔细研究和计算，从而被用于抵消因温度变化引起的前部构件的变形。
前部构件310中的单个流动路径从入口313延伸至出口314。入口位于顶侧附近，出口位于底侧附近。自入口313开始，加热流体首先被引向底部，然后沿着流体输送肋311之间的向上曲折路径，接着被回引向底部，经由外周返回入口313和出口314所在的入口侧。从入口到底部的第一管路和从顶侧到出口的最后管路相互邻接地延伸，以便在进入技术部件300的流体和离开技术部件300的流体之间形成一定程度的热交换。这可有助于避免形成低温区，以及在整个技术部件300上获得更均匀的温度，这可以进一步提高本发明的热交换元件的效率。
背部构件350在图15中以透视图且在图16中以技术图纸示出。它优选包括平坦的基部351，其具有用于接触所述流体的一侧352和设有多个直立翅片354的相对侧353，所述翅片彼此间隔固定距离以便与所述空气交换热量。直立翅片354优选具有大致平行的波纹形状，其在图17中详细示出。通过这种方式，其表面区域且因此传热能力相比于笔直的翅片有所提高。平行波纹确保相邻翅片354之间的距离基本不变，因此能够避免气流中的涡流，并且能够在翅片354之间保持流畅的气流。这能够进一步提高系统的效率。
背部构件350优选由挤压铝构成。为了能够借助已有的挤压工艺制造背部构件350，背部构件350由两个半边构成，这两个半边在挤压之后焊接在一起，例如通过冷摩擦焊接。通过将背部构件350制成两个半边，直立翅片可以具有更大高度，因此与周边空气具有更好的热交换率。紧邻焊接中线的两翅片之间的空间355由墙板200上的竖直肋206填满，因此翅片与肋之间的距离基本等于两个相邻翅片之间的距离。通过这种方式，整体保持均匀，其有利于气流的一致性。背部构件350可具有任意尺寸，其取决于技术部件300的尺寸。
在入口313和出口314、或者认为有必要的其它位置上，技术部件300优选设有自动通风口(未示出)，用于排放封闭于技术部件中的空气或气体。
前部构件310在顶部设有凹槽317，用于接合盖子400上的互补突出部401(参见下文)，共同形成用于将盖子安装在技术部件上的卡扣连接。
前部构件310和背部构件350之间的密封件形成方式优选如下。沿外周以及在布置有安装螺钉的肋311上，将例如约2mm的密封条或O形环布置于前部构件310和背部构件350之间。位于其间的上面未设有安装点的肋311具有略高于外周和其它肋的高度，并且具有用于容纳圆形截面密封件的凹入顶面315，由于这种增大的高度，密封件在肋的顶面315和背部构件350的平坦侧面之间略微受到压缩。由此克服了前部构件和背部构件之间的热膨胀差异。更具体地，背部构件的位于两个安装点之间的部分略显突出，然而通过位于凹入顶面315的顶部上的、恢复其原始圆形的密封件维持管路312之间的密封。由此可以避免除沿单个流动路径312的水流之外在管路之间形成水流。任何本领域技术人员公知的密封材料均可用于密封件。
在图58和59中描绘了密封件的可能构造以及前部构件310和背部构件350的相互安装。在该实例中，在多个位置上用螺栓397和螺帽398将这两个构件压到彼此上，其中在前部构件310的凹槽399中装有圆形密封条。螺帽398具有形状与前部构件310的边缘相配的头部，因此螺帽398的旋转被阻止，螺栓能够轻易被拧入。前部构件310上的孔允许螺帽的主体穿过该孔，并且头部接触前部构件310。螺帽398主体的长度被预先确定成避免能过多拧入螺栓397，这会过度挤压密封件或引起前部构件310的塑料上的张力。由于该预定长度，在将螺栓397全部拧入时，螺帽398的主体接触背部构件350。
为避免空气在填充时进入技术部件，在入口设有自动操作的空气/水隔离元件。另外，在位于上部管路与恰好位于水流折向底部的位置下方的管路之间的分离壁上设有两个小的开口。由此，否则将留在此弯折处中的空气能够跑向上部管路。在该上部管路中，在折向底部和朝向出口的弯折处设有排气口，积聚的残留空气在此处离开技术部件。通过这种方式，能够避免空气从一个热交换元件流向另一热交换元件和/或在管路中流动。在图50-52中示出了排气口的可能实施例，其中排气口390被焊接在铝制部件350上。在所示实施例中，部分剖开少量翅片354以示出入口393和出口394。排气口390、入口393和出口394被焊接在铝制部件350上。入口393和出口394的管子上设有板395、396以封闭末端翅片上的切除部。
在图12-16和图50-52所示的实施例中，入口和出口313-314、393-394为焊接到技术部件的背部构件350上的金属管。作为替换，入口和出口管333、334也可以装配在前部构件310上，如同图60-63所示的技术部件的实施例那样。在该实施例中，前部构件310为模制部件，其在一侧具有合适的一体模制的连接构件318、319以分别保持入口333和出口334。这种连接的流体紧密性由O形环320和锁定条322保证，其中O形环320座落在入口/出口333/334上的第一凹槽321中，锁定条322被插入连接构件318/319上的开槽323并且卡扣配合在入口/出口333/334上的第二凹槽324中。将入口和出口设在前部构件310上的优点是不用去除背部构件350上的翅片354的部分来容纳入口和出口管，省去了将这些管子焊接在背部构件上的步骤。注意：考虑到入口和出口333、334的位置不同，图60的前部构件350上的流动路径略有变动。
图18示出了墙壁安装件200和技术部件300的组件，其中技术部件300通过专门的安装构件202安装在墙壁安装件200上。
图19示出了墙壁安装件220和用于图1的热交换元件100的实施例的技术部件300的组件。热交换元件100的盖子的底部上未设置进气开口。因此，在墙壁安装件220的底部上将这些开口设在翅片221之间，这以其它方式示出墙板200的所有特征。技术部件300优选与用于图8的热交换元件160的技术部件相同。
盖子
图8的热交换元件160的盖子400在图20中以透视图且在图21中以技术图纸示出。如图22所示，盖子400被安装在由墙壁安装件200和技术部件300形成的整体上。为此，盖子400在顶部和底部上具有突出部401、402，其分别卡扣配合到技术部件300上的凹槽317和墙壁安装件200上的凹槽203中。盖子400在底部包括翅片163，开口位于翅片间以便将空气抽入技术部件300。为增强该气流，优选在热交换元件160上的空间404中设置通风设备。
图1的热交换元件100的盖子450在图23中以透视图且在图24中以技术图纸示出。如图25所示，盖子450被安装在由墙壁安装件220和技术部件300形成的整体上。为此，盖子450在顶部和底部上具有突出部401、402，其分别卡扣配合到技术部件300上的凹槽317和墙壁安装件200上的凹槽203中。盖子450在底部上不存在翅片或进气开口，因为它们均设在墙壁安装件220上，但设有空间404以用于可能的通风设备。
下面描述盖子400、450的共同部件。
盖子400、450优选用非导热材料(例如塑料或复合材料)制成，并且优选通过注塑成型技术在模具中制成。盖子的前部403可设有装饰件405-409，诸如浮雕、图片、绘画等。浮雕可以例如由木工、陶瓷或瓷砖、塑料中的画、锡制插入铸件或类似物形成。就图片而言，它可以例如被预先印制到薄膜上，接着在将盖子400、450注塑成型时将薄膜置于模具中。由此使图片具备防划涂层。如图35和36中所示，这种装饰件405-409可以设在盖子400、450的前侧403上的任意位置，或者甚至基本占据整个前侧403。盖子自身可以制成任何可想象到的形状和颜色，因为它更确切地来说起到装饰和保护作用，热交换元件的技术功能由技术部件300提供。
在侧面101-102、161-162上设有两个切除部410。它们可被用来借助管路将热交换流体带至例如相邻的第二热交换元件100或空气加湿单元560，或者用于从控制单元500到热交换流体的供应管上的控制阀和通风设备的电导体。当不使用这些切除部时，可以通过安装封闭元件411(其单独在附图26中示出)将它们封闭。
盖子400、450包括在顶部的盖部412，其在附图27中以透视图且在附图28中以技术图纸单独示出。该部件可以包括翅片413，其间设有开口以便空气从技术部件300流入房间。翅片413朝向前方倾斜以将气流引入房间。可将盖部412打开或拆离盖子400、450以便在必要时接近技术部件300。为防止不希望的接近，可以用锁定系统将盖部锁定在闭合位置上，锁定系统例如是必须被推开才能打开盖部412的弹性元件414，其在附图29中单独示出。这些锁定系统414被装配在切除部415中，其专门用于此目的并且位于盖部412的两端。这些切除部415间隔足够远，使得锁定系统414也间隔足够远，以至于儿童不能同时操作。
通风设备
在附图30中示意性示出的通风设备470被放在介于墙壁安装件200和盖子400之间的底部上的空间208、404中。通风设备座落于基本完全填满此空间的独立壳体中，因此它也形成该系统的模块部件。壳体的形状使得形成足够压力，以便流畅地将空气抽向技术部件300，这阻止形成涡流，并且能够保证技术部件300处的最佳热交换，而且在冷却时将足够高的冷却空气带入房间以获得均衡的冷却。
通风设备470优选由带合适的电流转换器的DC马达驱动，因为DC马达在因通过翅片落在通风设备中的外来物而出现阻塞的情况下会停下而不受损，并且不在电流源中引起过流。此外，马达在阻塞被排除之后约3秒钟恢复正常操作。假如采取合适的安全措施，当然也可以采用AC驱动。
支脚和台架
图31-34示出了可选实施例，其中图1的热交换元件100被安装到独立支脚700上，即不抵靠墙壁。支脚700的特征在于底部上的空间701，所述空间701用于让电缆和/或管路以及将竖直台架703安装于其上的安装部件702通过。热交换元件100被安装到台架703的一侧，这可以借助与用于抵靠墙壁安装的墙壁安装件相同的墙壁安装件220来实现，并且盖板705(其例如设有装饰件)被安装到另一侧。也可以将两个热交换元件100安装到台架703的两侧。支脚700底部上的空间701可以在侧面用合适的封闭元件704封闭。
可选实施例
图35-38示出了根据本发明的热交换元件的多个可选实施例，其中强调装饰性方面。在附图35和36中，示出了如何能够使图1的热交换元件100的盖子450的前部具有装饰件405-409，所述装饰件可以部分或基本完全填满该表面，并且能够放在前侧403上的任何随机位置上。图37示出了盖子460-465的多个其它可能的装饰实施例，其中技术部件300和墙壁安装件200的潜在结合每次均基本相同，并且用点线示出。因此，所示盖子是可互换的，其形成本发明的额外的模块方面。作为替换，盖子还可以包封多个技术部件300，诸如图5的实施例中的情形就是这样。图38示出了可称作热交换模型480。可热交换模型480包括具有支管的中空杆481，其优选由塑料制成，其中支管上每次装配有不同形状的热交换元件482-487。用于提供和排放热交换流体的管路在杆481内部和通向不同热交换元件482-487中的技术部件300以及电连接件的支管上延伸。
图53-56示出了根据本发明的热交换元件的可选实施例，其中集成有装饰性灯具，其例如为多个灯或LED490、491、492、493的形式。
附加元件
借助附图39-48来解释附加元件如何像热交换元件一样模块化地由多个部件搭建而成，其中所述部件对于不同可能实施例部分相同，并且根据需要的功能部分不同。图39示出了对于图8的控制单元640这种情况，各附加元件如何由框架643、前板644和盖部645构成。框架643和盖部645是多个附加元件共有的，而前板644对于各附加元件是特殊的。
盖部645可拆卸地装配在框架643上，并且借助元件414(其也用在热交换元件160的盖部412中)锁定在闭合位置上。框架每次都在其侧面具有两个切除部646，其对应于热交换元件160的盖子400上的切除部410。它们可以被用来借助管路将热交换流体从热交换元件160带至附加元件640/从附加元件640带至热交换元件160，或者用于从控制单元640到热交换流体的供应管上的控制阀和通风设备的电导体。当这些切除部646未被使用时，可以借助封闭元件411(如同用盖子400)将它们封闭。
在图40所示的控制单元640中，前板644包括显示器647，并且在内部包括用于控制的电子设备。例如，下列部件可以被展现在显示器647上(参见附图57)：开/关指示器690、加热指示器691、冷却指示器692、湿润指示器693、用于当前室温的第一数字部件694、用于期望/设定室温的第二数字部件695以及用于当前湿度的第三数字部件696。可以借助前板上的合适按钮或类似物(其也许位于内部以限制儿童访问)、或者借助远程控制完成对控制单元的设定。
图41所示的空气加湿单元660具有内部带有贮液器的另一不同前板648，其可以借助热交换流体或者通过不同方式、例如借助电阻来加热。空气加湿单元可以例如由控制单元640控制，并且(如果热交换流体为水的话)连接至具有自动填充系统的供应管。然后利用用于最小水位的传感器和用于最大水位的传感器将水位控制在两个水位之间。最小水位被选择成贮液器下部中的电阻始终位于水下。
图42所示的照明单元680具有至少部分透明的前板649。如图所示，框架650也能相应地被制成透明的。照明单元680能够例如设有三个灯，其分别为散射照明(spread foot light)、阅读照明和应急照明。带电池的电源设在照明单元的底部中，因此在主电压中断的情况下应急照明被启动。
图43和44分别以透视图和技术附图详细示出框架643。在顶部和底部上提供安装元件651、652，其与前板644、648、649上的安装元件654、655互补。另外，提供悬挂孔653，利用该悬挂孔将框架643悬挂在墙壁上。
图45和46分别以透视图和技术附图详细示出前板644。安装元件654、655与框架643上的安装元件配合以将前板644保持在框架上。在所示实施例中，前板644可以向上倾斜，例如在用户要设置控制单元640的时候。也可以给前板的前侧656提供装饰件。
图47和48分别以透视图和技术附图详细示出盖部645。翅片657实际上在空气潮湿单元660中只用于湿润空气通过，以及在照明单元680中用于排放由灯产生的热量。然而，优选还将该盖部645用在控制单元中，因此它的形状对应于热交换元件160的盖部的形状。
中央加热设施
图49示出了根据本发明的中央加热和冷却设施800。它包括用于加热流体的中央加热单元801、用于冷却流体的中央冷却单元802、用于在中央加热单元和中央冷却单元之间切换的选择机构803、建筑物的多个房间中的多个热交换系统804以及管路805，所述管路805从中央单元801、802延伸至热交换系统804，且用于将流体从中央单元供给热交换系统以及从热交换系统供给中央单元。在所示实施例中，中央加热单元801和中央冷却单元802并联放置，其中阀门806、807被提供用来引导流体流通过加热单元801或冷却单元802。作为替换，加热单元和冷却单元也可以彼此串联地放置。
通过给中央热交换设施提供中央加热和冷却单元，整个设施既可以在冬季用于加热，又可以在夏季用于冷却或空调。
选择机构包括温度传感器808，其装配在户外且连接至中央控制单元809，所述控制单元基于传感器808测量的温度开启中央加热单元801或中央冷却单元802。通过这种方式，中央加热设施800的操作可得到有效控制，并且基于户外温度自动切换成冷却/加热。优选地，在从加热到冷却和从冷却到加热的切换点之间设置余裕，其指的是例如当切换为冷却时，户外温度在设施再次切换成加热之前已经下降了几度，从而避免设施过于频繁的进行切换。例如，两个合适的切换点为18℃和25℃。
各个房间中的各个热交换系统804优选具有带有其自己的传感器的控制单元，以便能够单独控制各个房间中的温度。用户可以设定各个房间中的期望室温，例如通过在热交换系统804的控制单元上以半度的步阶或者通过远程控制进行数字控制。控制单元控制对热交换单元的热水或冷水供应以及通风设备的速度。对控制单元进行编程以便通过尽可能少的能耗(既包括通风设备的电耗，也包括热交换单元的热能耗)获得最大可能的效率。在冷却过程中，室温和户外温度之间的差值优选限制为6℃以避免热冲击。中央选择机构803向各种热交换系统804发送信号以指示冷却或加热。在冷却过程中还传递户外温度。
各个房间中的各个热交换系统804优选设有空气加湿单元。它优选由控制单元控制，从而自动控制湿度，不用用户干涉。通过这种方式，控制单元可以根据测量的温度和湿度设定房间中的最佳加湿。

Claims (25)

1.一种用在建筑物中的中央热交换设施上的模块式热交换系统，其包括：
至少一个热交换元件，其被配备用于在环境空气和被输送通过所述热交换元件的流体之间交换热量，所述热交换元件具有预定的具有相对侧面的第一形状；以及
至少一个非热交换的附加元件，其被配备用来给所述热交换系统添加指定的附加功能并且具有预定的第二形状，所述第二形状具有与所述热交换元件的相对侧面之一互补的侧面，使得当所述热交换元件和所述附加元件通过各自互补的侧面面向彼此而相邻地安装时，所述热交换元件的第一形状延伸进入所述附加元件的第二形状。
2.如权利要求1所述的模块式热交换系统，其中：对准装置被设在所述互补侧面上。
3.如权利要求1或2所述的模块式热交换系统，其中：所述热交换元件包括用于输送所述流体的技术部件，所述技术部件包括：前部构件，其由非导热性材料制成；背部构件，其由导热性材料制成；以及密封件，其处于所述前部构件和所述背部构件之间以使所述技术部件基本流体密封。
4.如权利要求3所述的模块式热交换系统，其中：所述前部构件包括多个流体输送肋，在所述多个流体输送肋之间形成多个管路以沿着从所述技术部件的入口到所述技术部件的出口的单个流动路径输送所述流体，所述管路朝向所述背部构件敞开以实现所述流体与所述背部构件之间的接触，其中沿流动方向离所述出口最近的管路位于技术部件的周边。
5.如权利要求4所述的模块式热交换系统，其中：所述流体输送肋具有凹入的顶面，一密封件被设置于所述顶面中以防止在除了从所述入口到所述出口的所述单个路径之外的所述多个管路之间形成流体连通。
6.如权利要求4或5所述的模块式热交换系统，其中：所述入口和所述出口被设在所述前部构件上。
7.如权利要求3-6中任一项所述的模块式热交换系统，其中：所述背部构件包括平坦的基部，所述基部具有用于接触所述流体的一侧和设有多个直立翅片的相对侧，所述翅片彼此间隔固定距离以便与所述空气交换热量。
8.如权利要求7所述的模块式热交换系统，其中：所述翅片具有大致平行的波纹形状。
9.如权利要求7或8所述的模块式热交换系统，其还包括：墙壁安装件，其适于被安装在墙壁上以及用于保持所述技术部件，所述墙壁安装件用非导热性材料制成，并且包括柔性材料层，用于接合所述技术部件的直立翅片。
10.如权利要求1-9中任一项所述的模块式热交换系统，其还包括：
盖子，其适于被装配在所述热交换元件上方。
11.如权利要求10所述的模块式热交换系统，其中：所述盖子包括盖部，所述盖部具有用于输送所述空气的开口，所述盖部适于打开或从所述盖子拆离。
12.如权利要求10或11所述的模块式热交换系统，其中：借助所述盖部的相对两端上的锁定构件将所述盖部锁定在所述盖子上的闭合位置。
13.如权利要求10-12中任一项所述的模块式热交换系统，其中：该系统包括多个可互换的盖子。
14.如权利要求1-13中任一项所述的模块式热交换系统，其中：所述热交换元件在底侧包括通风设备，用于将空气抽入所述热交换元件。
15.如权利要求1-14中任一项所述的模块式热交换系统，其中：所述附加元件中的一个包括控制单元。
16.如权利要求1-15中任一项所述的模块式热交换系统，其中：所述附加元件中的一个包括水蒸发单元。
17.如权利要求1-16中任一项所述的模块式热交换系统，其中：所述附加元件中的一个包括照明单元。
18.如权利要求1-17中任一项所述的模块式热交换系统，其中：所述附加元件每个均包括框架和前板，所述框架对于全部附加元件来说是相同的。
19.一种建筑物中的中央热交换设施，其包括：
用于加热流体的中央加热单元；
用于冷却所述流体的中央冷却单元；
用于在所述中央加热单元和所述中央冷却单元之间选择的选择机构；
所述建筑物的多个房间中的多个热交换系统；
在所述中央加热和冷却单元和所述多个热交换系统之间延伸的管路，其用于将所述流体从所述中央加热和冷却单元输送给所述热交换系统中的每一个。
20.如权利要求19所述的中央热交换设施，其中：所述选择机构包括户外温度传感器，其连接一中央控制单元，所述中央控制单元基于所述户外温度传感器检测到的温度使所述中央加热单元或中央冷却单元进入工作。
21.如权利要求19或20所述的中央热交换设施，其中：所述中央加热单元和所述中央冷却单元串联布置。
22.如权利要求19或20所述的中央热交换设施，其中：所述中央加热单元和所述中央冷却单元并联布置。
23.如权利要求19-22中任一项所述的中央热交换设施，其中：所述热交换系统中的至少一个包括：
至少一个热交换元件，其被配备用于在环境空气和被输送通过所述热交换元件的所述流体之间交换热量，所述热交换元件具有预定的带有相对侧面的第一形状；以及
至少一个非热交换的附加元件，其被配备用来给所述热交换系统添加指定的附加功能且具有预定的第二形状，所述第二形状具有与所述热交换元件的相对侧面之一互补的侧面，使得当所述热交换元件和所述附加元件通过各自互补的侧面面向彼此而相邻地安装时，所述热交换元件的第一形状延伸进入所述附加元件的第二形状。
24.如权利要求19-23中任一项所述的中央热交换设施，其中：每个热交换系统均设有带有传感器的控制单元，使得能够单独控制各个房间中的室温。
25.如权利要求19-24中任一项所述的中央热交换设施，其中：每个热交换系统均设有由控制单元控制的空气加湿单元。
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