EP2225527B1

EP2225527B1 - Wärmeaustauschsystem

Info

Publication number: EP2225527B1
Application number: EP08862368A
Authority: EP
Inventors: Franz Summerer
Original assignee: A-Heat Allied Heat Exchange Technology AG Germany
Current assignee: A-Heat Allied Heat Exchange Technology AG Germany
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2028-10-16
Also published as: BRPI0820845A2; ATE548622T1; RU2010129851A; AU2008337809A1; MX2010005941A; WO2009077226A1; JP2011506903A; US20100288471A1; CA2709638A1; EP2225527A1; CN101903735A

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmeaustauschsystem gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1. DE 19837683 beschreibt ein derartiges Wärmeaustauschsystem.
Die Verwendung von Wärmetauschsystemen ist in einer kaum zu überblickenden Zahl von Anwendungen aus dem Stand der Technik bekannt. Wärmetauscher werden in Kühlanlagen, wie z.B. in gewöhnlichen Haushaltskühlschränken verwendet, in Klimaanlagen für Gebäude oder in Fahrzeugen aller Art, vor allem in Kraftfahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen, als Wasser- oder Ölkühler in Verbrennungsmotoren, als Kondensatoren oder Verdampfer in Kühlmittelkreisen und in weiteren unzähligen verschiedenen Anwendungen, die dem Fachmann alle wohlbekannt sind.
Es gibt dabei verschiedene Möglichkeiten die Wärmetauscher aus ganz unterschiedlichen Anwendungen sinnvoll zu klassifizieren. Ein Versuch besteht darin, eine Unterscheidung nach dem Aufbau bzw. der Herstellung der verschiedenen Typen von Wärmetauschern vorzunehmen.
So kann eine Einteilung nach sogenannten "Lamellierten Wärmetauschern" einerseits, und "Minnichannel-" oder "Microchannelwärmetauscher" andererseits vorgenommen werden.
Die seit sehr langer Zeit wohlbekannten lamellierten Wärmetauscher dienen, wie alle Typen von Wärmetauschern, zur Übertragung von Wärme zwischen zwei Medien, z.B., aber nicht nur, zur Übertragung von einem Kühlmedium auf Luft oder umgekehrt, wie es zum Beispiel von einem klassischen Haushaltskühlschrank bekannt ist, bei dem über den Wärmetauscher zur Erzeugung einer Kühlleistung im Inneren des Kühlschranks Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird.
Das Umgebungsmedium ausserhalb des Wärmetauschers, also z.B. Wasser, Öl oder häufig einfach die Umgebungsluft, die zum Beispiel die Wärme aufnimmt oder von dem Wärme auf den Wärmetauscher übertragen wird, wird dabei entweder entsprechend abgekühlt oder erwärmt. Das zweite Medium kann z.B. ein flüssiger Kälte- bzw. Wärmeträger sein oder ein verdampfendes bzw. kondensierendes Kältemittel. In jedem Fall hat das Umgebungsmedium, also z.B. die Luft, einen wesentlich niedrigeren Wärmeübergangskoeffizienten als das zweite Medium, also z.B. das Kühlmittel, das im Wärmetauschersystem zirkuliert. Dies wird durch stark unterschiedliche Wärmeübertragungsflächen für die beiden Medien ausgeglichen: Das Medium mit dem hohen Wärmeübergangskoeffizienten strömt im Rohr, welches auf der Außenseite durch dünne Bleche (Rippen, Lamellen) eine stark vergrößerte Oberfläche aufweist, an der der Wärmeübergang z.B. mit der Luft stattfindet.
Fig. 3 zeigt ein einfaches Beispiel eines Elementes eines solchen an sich bekannten lamellierten Wärmeaustauschers. In der Praxis wird der Wärmetauscher dabei durch eine Vielzahl solcher Elemente gemäss Fig. 3 gebildet.
Das Verhältnis von Außenoberfläche zur Innenoberfläche hängt dabei von der Lamellengeometrie (= Rohrdurchmesser, Rohranordnung und Rohrabstand), sowie vom Lamellenabstand ab. Der Lamellenabstand wird für unterschiedliche Anwendungen unterschiedlich gewählt. Rein thermodynamisch sollte er jedoch möglichst klein sein, jedoch nicht so klein, dass der Luftseitige Druckverlust zu groß ist. Ein wirtschaftliches Optimum liegt bei etwa 2mm, was ein für Verflüssiger und Rückkühler typischer Wert ist.
Die Herstellung dieser sogenannten lamellierten Wärmeaustauscher erfolgt nach einem seit langem bekannten standardisierten Prozess: Die Lamellen werden mit einer Presse und einem speziellen Werkzeug gestanzt und in Pakete zueinander gelegt. Anschließend werden die Rohre eingeschoben und entweder mechanisch oder hydraulisch aufgeweitet so dass ein sehr guter Kontakt und somit ein guter Wärmeübergang zwischen Rohr und Lamelle entsteht. Die einzelnen Rohre werden dann durch Bögen und Sammel- und Verteilrohr miteinander verbunden, oft miteinander verlötet.
Der Wirkungsgrad ist dabei wesentlich durch die Tatsache bestimmt, dass die Wärme, die zwischen der Lamellenoberfläche und der Luft übertragen wird, über Wärmeleitung durch die Lamellen zum Rohr übertragen werden muss. Diese Wärmeübertragung ist umso effektiver, je höher die Leitfähigkeit bzw. die Dicke der Lamelle ist, aber auch je kleiner der Abstand zwischen den Rohren ist. Man spricht hier vom Lamellenwirkungsgrad. Als Lamellenmaterial kommt deshalb heutzutage überwiegend Aluminium zum Einsatz, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit (ca. 220 W/mK) zu wirtschaftlichen Bedingungen aufweist. Der Rohrabstand sollte möglichst klein sein, was jedoch zu dem Problem führt, dass man viele Rohre benötigt. Viele Rohre bedeuten hohe Kosten, denn die Rohre (in der Regel aus Kupfer) sind erheblich teurer als die dünnen Aluminiumlamellen. Diese Materialkosten könnte man dadurch verringern, dass man den Rohrdurchmesser und die Wandstärke reduziert, d.h. man baut einen Wärmetauscher mit vielen kleinen Rohren anstatt mit wenigen großen Rohren. Thermodynamisch wäre diese Lösung optimal: Sehr viele Rohre in engem Abstand mit kleinen Durchmessern. Ein wesentlicher Kostenfaktor ist jedoch auch die Arbeitszeit zum Aufweiten und Verlöten der Rohre. Dieser würde bei einer solchen Geometrie extrem ansteigen.
Daher sind bereits vor einigen Jahren eine neue Klasse von Wärmetauschern, sogenannte Minichannel- oder auch Mircochannelwärmeaustauscher entwickelt worden, die nach einem völlig anderen Verfahren hergestellt werden und fast dem Idealbild eines lamellierten Wärmeaustauschers entsprechen: viele kleine Rohre mit kleinen Abständen.
Anstatt kleiner Rohre werden jedoch beim Minichannelwärmeaustauscher Aluminiumstrangpressprofile verwendet, die sehr viele kleine Kanäle mit einem Durchmesser von z.B. etwa 1 mm haben. Ein solches, ebenfalls an sich bekanntes Strangpressprofil, ist z.B. in Fig. 2 schematisch dargestellt. In der Praxis kann dabei ein Wärmetauscher, je nach geforderter Wärmeleistung, bereits mit einem einzigen Strangpressprofil als zentrales Wärmeaustauschelement auskommen. Um höhere Wärmeübertragungsleistungen zu erzielen können selbstverständlich in einem einzigen Wärmetauscher auch mehrere Strangpressprofile gleichzeitig vorgesehen werden, die in geeigneten Kombinationen zum Beispiel über zu und Ableitungen miteinander verbunden, z.B. miteinander verlötet werden.
Solche Profile können z.B. in geeigneten Extrudierverfahren einfach und in vielfältigen Formen aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden.
Aber auch andere Herstellungsverfahren zur Herstellung von Minichannelwärmeaustauschern sind bekannt, wie z.B. das Zusammensetzen geeignet geformter Profilbleche oder andere geeignete Verfahren.
Diese Profile kann man nicht, und braucht man auch nicht aufzuweiten und sie werden auch nicht in gestanzte Lamellenpakete eingeschoben. Stattdessen werden zum Beispiel zwischen zwei eng aneinander liegenden Profilen (gängige Abstände beispielweise < 1 cm) Blechstreifen, insbesondere Aluminiumblechstreifen gelegt, so dass durch abwechselndes aneinanderlegen von Blechstreifen und Profil ein Wärmetauscherpaket entsteht. Diese Paket wir dann in einem Lötofen komplett verlötet.
Durch die engen Abstände und die kleinen Kanaldurchmesser entsteht ein Wärmetauscher mit einem sehr hohen Lamellenwirkungsgrad und einem sehr geringen Füllvolumen (Kanalinnenseite). Die weiteren Vorteile dieser Technik sind die Vermeidung von Materialpaarungen (Korrosion), das geringe Gewicht (kein Kupfer), die hohe Druckstabilität (ca. 100 bar) sowie die kompakte Bauform (typische Tiefe eines Wärmeaustauschers z.B. 20mm).
Im mobilen Einsatz haben sich Minichannelwärmeaustauscher im Laufe der 90er Jahre etabliert. Das geringe Gewicht, die geringe Blocktiefe sowie die begrenzten Abmessungen, die hier benötigt werden, sind die idealen Voraussetzungen dafür. Autokühler sowie Verflüssiger und Verdampfer für Autoklimaanlagen werden heute fast ausschließlich mit Minichannelwärmeaustauschern realisiert.
Im stationären Bereich werden zum einen meist größere Wärmeaustauscher benötigt, zum anderen stehen hier weniger das Gewicht und die Kompaktheit im Vordergrund als vielmehr das optimale Preisleistungsverhältnis. Minichannelwärmeaustauscher waren bisher in den Abmessungen zu begrenzt, um dafür in Frage zu kommen. Es hätten viele kleine Module aufwendig verbunden werden müssen. Hinzu kommt, dass der Aluminiumeinsatz bei den Strangpressprofilen relativ hoch ist, so dass auch vom Materialeinsatz kaum ein Kostenvorteil zu erwarten war.
Aufgrund der hohen Stückzahlen im Automobilsektor haben sich die Herstellprozesse für Minichannelwärmeaustauscher standardisiert und verbessert, so dass man diese Technologie heute als ausgereift bezeichnen kann. Auch die Lötofengröße ist mittlerweile gestiegen, so dass bereits Wärmetauscher in 6er Größe von etwa 1 x 2 m gefertigt werden können. Die anfänglichen Schwierigkeiten mit dem Anschlusssystem sind behoben. Es gibt mittlerweile mehrere patentierte Verfahren, wie die Versteif- und Sammelrohre eingelötet werden können.
Vor allem der gegenüber Aluminium stark angestiegene Kupferpreis führt jedoch jetzt dazu, dass diese Technologie auch für den stationären Einsatz sehr interessant wird.
Neben den einfachen Systemen, bei welchen dem Wärmetauscher zum Austausch von Wärme im wesentlichen nur ein Umgebungsmedium, wie z.B. Luft zur Verfügung steht, sind auch sogenannte hybride Kühler bzw. hybride Trockenkühler bekannt, wie z.B. in der WO90/15299 oder der EP 428 647 B1 offenbart sind, bei denen das zu kühlende gasförmige oder flüssige Medium des primären Kühlkreislaufes einen Lamellenwärmeaustauscher durchströmt, und das die abzuführende Wärme über die Kühllamellen teils als sensible und teils als latente Wärme an den Luftstrom abgeben. Ein oder mehrere Ventilatoren fördern den Luftstrom durch den Wärmeaustauscher hindurch und haben vorteilhaft variable Drehzahl. Das Abführen der latenten Wärme erfolgt durch ein flüssiges Medium, vorzugsweise Wasser, welches von seinen spezifischen Werten wie Leitfähigkeit, Härte, Gehalt an Karbonaten angepasst ist und jeweils als tropfenbildender Flüssigkeitsfilm auf die luftseitige Wärmeübertragungsfläche aufgegeben wird. Unmittelbar unter den Wärmeaustauscherelementen tropft das überschüssige Wasser in eine Sammelschale zurück. Auch sind besprühte Wärmetauscherkonzepte bekannt, wo Wasser auf die Lamellenwärmeaustauscher gesprüht wird und vollständig verdampft und dabei die Verdunstungsenergie zur Verbesserung der Wärmeübertragung ebenso wie bei der Benetzung zur energetischen Optimierung eingesetzt wird. Hier kann auch ohne Wasserüberschuss gefahren werden, allerdings muss eine Ablagerungsbildung verhindert werden, wofür z.B. VE-Wasser eingesetzt wird. Es versteht sich, dass in speziellen Fällen ausser Wasser auch andere kühlende Fluide, wie z.B. Öl in Frage kommen.
Die Betriebsweise der Benetzung oder Besprühung der Lamellen des Wärmeaustauschers führt zu erheblichen Energie- und Wassereinsparungen im Vergleich zu üblichen Verfahren, wie zum Beispiel bei offenen Kühltürmen. Nachteilig ist allerdings die Einschränkung der Werkstoffwahl des benetzten oder besprühten Wärmetauscherrohres in Verbindung mit der Lamelle, wo es in Verbindung mit einem Elektrolyt nicht zu Korrosion kommen darf.
Unter hybrider Wärmeübertragung wird somit die erhebliche Verbesserung der Wärmeübertragung von Lamellen-Wärmeübertragem mit Rohren durch gezielte Benetzung oder Besprühung von Wasser verstanden. Hierbei ist es vor allem erforderlich, die Luftgeschwindigkeit im Lamellenpaket so zu regeln, dass es nicht zum Wassermitriß auf der Lamellenoberfläche kommt. Dieses wird vorteilhaft durch eine Drehzahlregelung der Ventilatoren oder durch andere geeignete Maßnahmen erreicht.
Nachteilig ist dabei, dass das versprühte oder benetzende Wasser zusammen mit gelösten Ionen als Elektrolyt wirkt, was bei den üblicherweise eingesetzten Werkstoffpaarungen Kupferrohr, und Aluminiumlamellen des Wärmetauschers zu zahlreichen Korrosionsproblemen führen kann.
Als ein geeigneter Oberflächenschutz für Wärmetauscher ist es dabei bekannt, z. B. die sogenannte kataphoretische Tauchlackierung zu verwenden. Weiterhin werden sowohl die Werkstoffpaarungen wie Kupferrohr und -lamelle, als auch Aluminiumrohr und -lamelle sowie Edelstahlrohr und -lamelle eingesetzt, um die Problematik der Kontaktkorrosion zu beherrschen. Auch ist es bekannt, die Wärmetauscher komplett zu verzinken. An die Qualität des Umlauf- oder Besprühungswassers werden dabei hohe Anforderungen im Bezug auf die pH-Werte, Wasserhärte, Chlorgehalt, Leitfähigkeit usw. gestellt, um zu verhindern, dass sich einerseits Ablagerungen bei Eindickung auf der Lamelle durch Verdunstung, als auch andererseits zu hohe Gehalte an chemisch reaktiven Stoffen bilden, welche ihrerseits zusammen mit den Ablagerungen zu Korrosion führen können.
Um höhere Wärmeübertragungsleistungen zu erzielen, als sie z.B. bei kleinen Wärmetauschern aus der Automobil- oder Haushaltstechnik bekannt sind, wurde bei grösseren Wärmeübertragungssystemen bisher versucht, auf die zuvor beschriebene Hybridtechnik zurückzugreifen.
Eine andere Möglichkeit zu grösseren Wärmeübertragungsleistungen zu gelangen besteht prinzipiell darin, dass man durch Zusammenschaltung mehrerer einzelner Wärmeaustauschkomponenten, z.B. durch die Verschaltung von Al-MCHX-Modulen, grössere Austauschleistungen zu erzielen versucht.
Ein Problem bei allen bisher bekannten Wärmeaustauschsystemen ist dabei die Verschmutzung der Systemkomponenten des Wärmeaustauschsystems, was im Betriebszustand grundsätzlich nicht zu vermeiden. Die Wärmetauscher, an denen zum Beispiel die Kühlluft unter zu Hilfenahme entsprechender Lüfter vorbeigeführt wird, können sich durch Verschmutzungen aller Art, die in der Kühlluft enthalten mit der Zeit mehr und mehr verschmutzt werden, was zum Beispiel dazu führen kann, dass der Wärmeübergangskoeffizient der Oberfläche des Wärmetauschers herabgesetzt wird, so dass die Wärmeübertragungsleistung herabgesetzt wird. Das kann zu erhöhten Betriebskosten führen oder in extremen Fällen kann das Wärmeaustauschsystem überhaupt nicht mehr die geforderte Wärmeaustauschleistung erbringen, was im schlimmsten Fällen zu schweren Schäden führen kann. Zum Beispiel, dass eine zu kühlende angeschlossene Maschine, wie eine Datenverarbeitungsanlage oder eine Brennkraftmaschine oder eine andere Maschine sich überhitzt und dadurch Schaden nimmt. Aber auch Schäden an Waren, wie zum Beispiel an Lebensmitteln, die in einem Kühlhaus gelagert werden, können zum Beispiel bei mangelnder Kühlung verderben.
Daher müssen die Wärmeaustauschsysteme regelmässig gereinigt werden, was allerdings bei den bekannten Systemen umständlich, damit aufwendig und teuer ist. Darüber hinaus ist es bei vielen bekannten Wärmeaustauschsystemen notwendig, ein Gehäuse zu öffnen um z.B. den Wärmetauscher selbst oder andere wesentlichen Komponenten im inneren des Gehäuses des Wärmetauschers zu reinigen. Dabei ist das Öffnen der Gehäuse nicht nur aufwendig und umständlich. Auch müssen in diesem Fall die entsprechenden angeschlossenen Wärmemaschinen ausser Betrieb gesetzt werden, da sonst eine Öffnung des Gehäuses des Wärmeaustauschsystems allein schon aus Sicherheitsgründen nicht gestattet ist, oder aus technischen Gründen im Betriebszustand gar nicht möglich ist.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Reinigungsflüssigkeit mit der das Wärmeaustauschsystem gereinigt wird, zum Beispiel Wasser, ein mit Reinigungsmittel versetztes Wasser oder eine andere Reinigungsflüssigkeit aufwändig gesammelt werden muss, so dass es fachgerecht entsorgt werden kann. In aller Regel darf nämlich die nach dem Reinigungsvorgang verschmutzte Reinigungsflüssigkeit nicht einfach der Kanalisation zugeführt werden. Daher sind bei den bekannten Wärmeaustauschsysteme entsprechende aufwändige Vorrichtungen vorgesehen, zum Beispiel Abscheider, separate Kanalsysteme, über die verschmutzte Reinigungsflüssigkeit abgeführt und einer Sammelstelle zugeführt wird, oder andere an sich bekannte Trenn- und Sammelsysteme vorgesehen, die nicht nur zusätzlichen Platz beanspruchen, sondern auch teuer im Bau und im Betrieb sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Wärmeaustauschsystem bereit zu stellen, das die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme überwindet, das insbesondere einfach zu reinigen ist, bevorzugt auch im Betriebszustand gereinigt werden kann, und mit welchem eine verschmutzte Reinigungsflüssigkeit einfach aufgefangen bzw. gesammelt und entsorgt werden kann.
Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung betrifft somit ein Wärmeaustauschsystem mit einem Wärmeaustauschmodul umfassend mindestens ein erstes Wärmeaustauschmodul mit einem Wärmetauscher, wobei eine äussere Begrenzung des Wärmeaustauschmoduls durch eine Einströmfläche und eine Ausströmfläche derart gebildet ist, dass zum Austausch von Wärme zwischen einem Transportfluidum und einem den Wärmetauscher im Betriebszustand durchströmenden Wärmemittel, das Transportfluidum über die Einströmfläche dem Wärmeaustauschmodul zuführbar, mit dem Wärmetauscher in strömenden Kontakt bringbar und über die Ausströmfläche aus dem Wärmeaustauschmodul wieder abführbar ist. Erfindungsgemäss ist dabei ein Reinigungssystem mit einer Reinigungsklappe vorgesehen.
Wesentlich für die Erfindung ist somit, dass bei einem Wärmeaustauschsystem der vorliegenden Erfindung ein Reinigungssystem mit einer Reinigungsklappe vorgesehen ist, die einfach geöffnet bzw. geschlossen werden kann, so dass ohne das Wärmeaustauschsystem zu demontieren ein Zugang zum Inneren des Wärmeaustauschmoduls geschaffen wird, der Reinigungs- und Servicearbeiten, im Prinzip sogar im Betriebszustand des Wärmeaustauschsystems gestattet.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Reinigungssystem der vorliegenden Erfindung eine Reinigungsöffnung und / oder ein Staubfanggitter und / oder einen Abstreifer und / oder einen Abwascher, deren Funktion dem Fachmann im Prinzip bekannt ist. Insbesondere kann der Wärmetauscher an der Reinigungsklappe vorgesehen und / oder der Wärmetauscher selbst ist als Reinigungsklappe ausgeführt, was in speziellen Fällen und je nach Anwendung Service- bzw. Reinigungsarbeiten wesentlich erleichtern kann.
Besonders bevorzugt ist zur Öffnung des Wärmeaustauschmoduls die Reinigungsklappe um eine Drehachse drehbar gelagert, so dass die Reinigungsklappe in einem geöffneten Zustand eine Auffangwanne für ein Reinigungsmittel ist. Dadurch ist es möglich, dass ohne weitere bauliche Massnahmen ein verschmutztes Reinigungsmittel automatisch in der Auffangwanne gesammelt und einer fachgerechten Entsorgung zugeführt werden kann.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine erste Begrenzungsfläche des ersten Wärmeaustauschmoduls in Bezug auf eine zweite Begrenzungsfläche des ersten Wärmeaustauschmoduls unter einem vorgebbaren Neigungswinkel geneigt. Dabei kann der Wärmetauscher selbst eine tragende Funktion bei der Bildung des Wärmeaustauschmoduls haben, zum Beispiel indem er ein statisch integrales Bauelement eines Gehäuses des Wärmeaustauschmoduls bildet. Das kann zum Beispiel dadurch realisiert sein, dass der Wärmetauscher selbst eine Gehäusewand des Wärmetauschermoduls bildet, oder dass das Gehäuse des Wärmetauschermoduls nicht an allen Begrenzungsflächen des Gehäuses eine Begrenzungswand aufweist, so dass der Wärmetauscher selbst eine verbindende und stabilisierende integrale statische Funktion als Gehäusebauteil erfüllt.
In einem weiteren einfachen Ausführungsbeispiel kann eine Begrenzungsfläche des Wärmeaustauschsystems an dessen Gehäuse fehlen, wobei die fehlende Gehäusewand im Einbauzustand des Wärmeaustauschsystems durch eine Wand eines Installationsobjekts gebildet ist, insbesondere durch eine Wand eines Gebäudes gebildet ist.
Zur Erhöhung der Wärmeaustauschleistung kann das Wärmeaustauschsystem insbesondere auch aus einer Mehrzahl von Wärmeaustauschmodulen gebildet werden.
Vor allem in den Fällen, aber nicht nur, in denen das Wärmeaustauschsystem aus mehreren Wärmeaustauschmodulen gebildet ist, kann die erste Begrenzungsfläche des ersten Wärmeaustauschmoduls derart in Bezug auf die zweite Begrenzungsfläche des ersten Wärmeaustauschmoduls unter dem vorgebbaren Neigungswinkel geneigt sein, dass das modulare Wärmeaustauschsystem durch ein zweites Wärmeaustauschmodul, insbesondere in kompakter Bauform erweiterbar ist, wobei das zweite Wärmeaustauschmodul bevorzugt identisch zum ersten Wärmeaustauschmodul ist. So kann zum Beispiel durch zwei im Querschnitt Dreieck förmige Wärmeaustauschmodule, deren erste und zweite Begrenzungsfläche unter 45° gegeneinander geneigt sind, ein Wärmeaustauschsystem geschaffen werden, das eine rechteckige oder quadratische Querschnittsfläche hat, idem die beiden geneigten Flächen gegeneinander angeordnet werden.
Der Neigungswinkel zwischen der ersten Begrenzungsfläche und der zweiten Begrenzungsfläche des Wärmeaustauschmoduls liegt dabei zwischen 20° und 70°, bevorzugt zwischen 40° und 50° liegt, und beträgt besonders bevorzugt 45°.
Werden also beispielweise die Wärmeaustauschmodule in Form eines Parallelepipeds mit einem Neigungswinkel von 45° ausgebildet, so können jeweils zwei solcher Wärmeaustauschmodule in besonders kompakter Weise z.B. über die geneigten Flächen zusammengesetzt werden und auch, falls notwendig, durch Aneinanderreihung beliebig erweitert werden.
Somit kann die Wärmeübertragungsleistung und / oder die Leistungsdichte der Wärmeübertragung durch ein modulares Wärmeübertragungssystem der vorliegenden Erfindung durch die regelmässige Wiederholung bevorzugt identischer Wärmeaustauschmodule, bzw. durch die Entfernung identischer Wärmeaustauschmodule auf einfache und effiziente Weise angepasst werden.
Somit ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel die erste Begrenzungsfläche des ersten Wärmeaustauschmoduls derart in Bezug auf die zweite Begrenzungsfläche des ersten Wärmeaustauschmoduls unter dem vorgebbaren Neigungswinkel geneigt, dass das modulare Wärmeaustauschsystem durch ein zweites Wärmeaustauschmodul, insbesondere in kompakter Bauform erweiterbar ist, wobei das zweite Wärmeaustauschmodul bevorzugt identisch zum ersten Wärmeaustauschmodul ist. Kompakte Bauform bedeutet dabei, dass zwei Wärmeaustauschmodule möglichst platzsparend miteinander kombinierbar sind, so dass zwischen zwei kombinierten Wärmeaustauschmodulen möglichst wenig, bevorzugt praktisch gar kein freier Raum mehr bleibt
Somit kommt eine besonders wichtige Bedeutung denjenigen erfindungsgemässen Ausführungsbeispielen zu, bei denen das Wärmeaustauschsystem aus einer Mehrzahl von Wärmeaustauschmodulen gebildet ist, da bei diesen zum Beispiel durch Entfernung eines Wärmeaustauschmoduls besonders einfach die Wärmeübertragungsleistung reduzierbar ist.
Zur weiteren Steigerung der Leistungsdichte der Wärmeübertragung zwischen dem Wärmemittel und dem Transportfluidum und / oder zur Erhöhung einer Wärmeübertragungsrate zwischen dem Wärmemittel und dem Transportfluidum kann eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Wärmetauschers, insbesondere ein Lüfter zur Erzeugung eines Gasstroms vorgesehen sein, und / oder das Wärmeaustauschsystem kann wie an sich bekannt und eingangs ausführlich beschrieben als Hybridsystem ausgebildet sein, und es kann eine Berieselungseinrichtung zur Berieselung des Wärmetauschers mit einem Kühlfluid, insbesondere mit Kühlwasser ausgebildet sein. Besonders Vorteilhaft ist dabei auch ein Tropfenabscheider zur Abscheidung des Kühlfluids vorgesehen.
Dabei kann der Wärmetauscher selbst, wie aus dem Stand der Technik an sich bekannt, durch eine Vielzahl von Mikrokanälen als Mikrokanalwärmetauscher und / oder der Wärmetauscher kann auch als lamellierter Wärmetauscher mit Kühllamellen ausgebildet sein. Im Speziellen ist das Wärmeaustauschsystem als ein Kombinationswärmetauschsystem aus dem lamellierten Wärmetauscher und dem Mikrokanalwärmetauscher gebildet, sofern konkrete Anforderungen eine solche Bauform bevorzugen.
Zur Verbesserung der Möglichkeiten die Wärmeübertragungsleistung eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschsystems zu Regulieren, kann beispielweise eine Abschottung, insbesondere eine Luftabschottung zur Regulierung einer Durchflussrate des Transportfluidums vorgesehen sein, die entweder manuell oder über eine Ansteuereinheit in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Betriebsparameter gesteuert und / oder geregelt sein kann.
Sehr vorteilhaft kann darüber hinaus auch ein an sich bekanntes Kompensationsmittel zum Ausgleich von thermomechanischen Spannungen vorgesehen sein.
Die Komponenten des modularen Wärmeaustauschsystems der vorliegenden Erfindung, also zum Beispiel die Wärmetauscher und / oder eine Zuführung und / oder eine Abführung für das Wärmemittel und / oder die Reinigungsklappe und / oder jedes andere Bauteil eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschsystems kann mit jeder anderen Komponente des Wärmeaustauschsystems durch ein Universalverbindungselement verbunden sein, so dass zum Beispiel ein Wärmeaustauschmodul besonders einfach hinzugefügt oder entfernt werden kann. Im Speziellen sind besonders bevorzugt die Reinigungsklappe und die Verteil- und Sammelrohre für das Wärmemittel oder auch Bleichteile und andere Module und Komponenten des Wärmeaustauschsystems mit einem Universalverbindungselement verbunden. Dabei sind diese Unversalverbindungselemente sowohl für den vertikalen als auch für den horizontalen Einbau der Wärmeaustauschsysteme bzw. der Wärmeaustauschmodule besonders gut geeignet.
Zur Steuerung und / oder Regelung des Wärmeaustauschsystems im Betriebszustand wird in der Regel, jedoch nicht zwingend, eine Ansteuereinheit, insbesondere eine Ansteuereinheit mit einer Datenverarbeitungsanlage zur Ansteuerung der Kühleinrichtung und / oder des Reinigungssystems und / oder der Luftabschottung und / oder eines Betriebs- oder Zustandsparameters des Wärmemittels und / oder eines anderen Betriebsparameters des Wärmeaustauschsystems vorgesehen sein, wie sie an sich aus dem Stand der Technik bei bestehenden Wärmeaustauschsystemen dem Fachmann bekannt ist.
Das Wärmeaustauschsystem bzw. das Wärmeaustauschmodul und / oder der Wärmetauscher und / oder eine Begrenzungsfläche des Wärmeaustauschmoduls, im Speziellen das gesamte Wärmeaustauschsystem ist besonders vorteilhaft aus einem Metall und / oder einer Metalllegierung gefertigt, insbesondere aus einem einzigen Metall oder einer einzigen Metalllegierung, und kann insbesondere aus Edelstahl, im Speziellen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt sein, wobei bevorzugt als Korrosionsschutz ein Opfermetall vorgesehen wird, und / oder wobei das Wärmeaustauschsystem zumindest teilweise mit einer Schutzschicht, insbesondere mit einer Korrosionsschutzschicht versehen ist. Vor allem die Verteil- und Sammelrohre sind bevorzugt für hohe Drücke, zum Beispiel zum Betrieb mit CO₂, aus hochfesten Materialien wie beispielsweise aus Edelstahl gefertigt.
Im Speziellen ist ein erfindungsgemässes Wärmeaustauschsystem ein Kühler, insbesondere ein Kühler für ein Fahrzeug, im Speziellen für ein Landfahrzeug, für ein Luftfahrzeug oder für ein Wasserfahrzeug, oder ein Kühler, ein Kondensator oder ein Verdampfer für eine mobile oder stationäre Heizungsanlage, Kühlanlage oder Klimaanlage ist, insbesondere eine Kühlervorrichtung für eine Maschine, eine Datenverarbeitungsanlage oder für ein Gebäude oder für eine andere Vorrichtung, die mit einem Wärmeaustauschsystem zu betreiben ist.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 a: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschsystems im Betriebszustand;
Fig. 1 b: das Wärmeaustauschsystem der Fig. 1a während eines Reinigungsvorgangs;
Fig. 2: einen Wärmetauscher mit Mikrokanälen;
Fig. 3: ein Element eines lamellierten Wärmetauschers;
Fig. 4: ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschsystem mit seitlicher Reinigungsklappe;
Fig. 5: ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 mit Luftabschottung;
Fig. 6a: ein anderes Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1a mit Universalverbindungselement;
Fig. 6b: ein Universalverbindungselement der Fig. 6a im Detail;
Fig. 7: eine erfindungsgemässes Wärmeaustauschsystem mit zwei Wärmeaustauschmodulen;

Fig. 1 a und Fig. 1 b zeigen in einer schematischen Darstellung ein erstes einfaches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschsystems, das im Folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist. Dabei ist das Wärmeaustauschsystem in Fig. 1 a im Betriebszustand dargestellt, während Fig. 1 b dasselbe Wärmeaustauschsystem während eines Reinigungsvorgangs zeigt.
Das erfindungsgemässe Wärmeaustauschsystem 1 der Fig. 1 a bzw. Fig. 1 b umfasst als wesentliches Element ein Wärmeaustauschmodul 2, 21 mit einem Wärmetauscher 3 zum Austausch von Wärme zwischen einem Wärmemittel 6, z.B. einer Kühlflüssigkeit 6 oder einem Verdampfermittel 6 und einem Transportfluidum 5, z.B. Luft 5. Der Wärmetauscher 3 ist im vorliegenden Fall ein an sich bekannter Mikrokanalwärmetauscher 3 mit einer Vielzahl von Mikrokanälen 31. Der Wärmetauscher 3 ist mit seinen Mikrokanälen 31 über ein in den Fig. 1a und Fig. 1b nicht dargestelltes Anschlusssystem, das dem Fachmann im Prinzip bekannt ist, zum Austausch von Wärmemittel 6 an eine ebenfalls nicht dargestellte Kältemaschine angeschlossen.
In an sich bekannter Weise ist die Kältemaschine an das Anschlusssystem, umfassend einen Einlasskanal mit einem Einlasssegment des Wärmetauschers 3 und einen Auslasskanal mit einem Auslasssegment des Wärmetauschers 3, derart strömungsverbunden, dass das Wärmemittel 6 zum Austausch von Wärme mit der Luft 5 vom Einlasskanal über das Einlasssegment, durch die Vielzahl von Mikrokanälen 31 des Wärmetauschers 3, und schliesslich über das Auslasssegment dem Auslasskanal zuführbar ist.
Eine äussere Begrenzung des Wärmeaustauschmoduls 2, 21 ist dabei durch eine Einströmfläche 41 und eine Ausströmfläche 42 derart gebildet, dass im Betriebszustand zum Austausch von Wärme zwischen dem Transportfluidum 5, dessen Strömungsrichtung durch die Pfeile 5 symbolisch dargestellt ist, und dem den Wärmetauscher 3 durchströmenden Wärmemittel 6, das Transportfluidum 5 über die Einströmfläche 41 dem Wärmeaustauschmodul 2, 21 zuführbar, mit dem Wärmetauscher 3 in strömenden Kontakt bringbar und über die Ausströmfläche 42 aus dem Wärmeaustauschmodul 2, 21 wieder abführbar ist.
Damit die Wärme zwischen der Luft 5 und dem Wärmemittel 6 besser ausgetauscht werden kann, ist zusätzlich eine Kühleinrichtung 10, im vorliegenden Fall ein Lüfter 10 vorgesehen, mit dem eine Menge an Luft 5, die pro Zeiteinheit durch das Wärmeaustauschmodul 2, 21 befördert wird, kontrollierbar ist.
Dabei ist eine erste Begrenzungsfläche 9, 91, die im vorliegenden Fall durch den Wärmetauscher 3 selbst gebildet wird, in Bezug auf eine zweite Begrenzungsfläche 9, 92 des ersten Wärmeaustauschmoduls 2, 21 unter einem vorgebbaren Neigungswinkel α, der im vorliegenden speziellen Beispiel ca. 45° beträgt, geneigt. Es versteht sich, dass in einem anderen Ausführungsbeispiel der Neigungswinkel α auch einen anderen Wert haben kann, z.B. einen Wert grösser oder kleiner als 45°, z.B., aber nicht nur, 25° oder 46°. Bei dem einfachen Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist dabei die zweite Begrenzungsfläche 92 durch eine Wand 9 eines Installationsobjekts gebildet, das im vorliegenden Fall ein nicht näher dargestelltes Kühlhaus ist.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist weiter als wesentliches Element ein Reinigungssystem 7 mit Reinigungsklappe 71 vorgesehen, wobei Fig. 1a das Wärmeaustauschsystem 1 im Betriebszustand zeigt, in welchem das Innere, insbesondere die Oberfläche des Wärmetauschers 3 nach und nach verschmutzt. Fig. 1 b zeigt dagegen das Wärmeaustauschsystem 1 während eines Reinigungsvorgangs.
Die Reinigungsklappe 71 ist als Zugangsklappe 71 ausgestaltet, die um die Drehachse 711 gemäss dem Pfeil P drehbar ausgestaltet ist, so dass durch ein Schwenken der Reinigungsklappe 71 um die Drehachse 711, die zum Beispiel auch als Universalverbindungselement 12 ausgestaltet sein kann, ein Zugang zum Inneren des Wärmeaustauschsystems 1 geschaffen wird, der Service, Reparatur- und Reinigungsarbeiten im Inneren einfach ermöglicht, ohne das das Wärmeaustauschsystem 1 demontiert werden muss, oder, je nach konkreter Ausführung, ohne dass das Wärmeaustauschsystem abgeschaltet werden muss. Das heisst, dadurch, dass die Reinigungsklappe auch im Betriebszustand einfach geöffnet werden kann, ist durch die vorliegende Erfindung eine Reinigung des Wärmeaustauschsystems 1 auch im Betriebszustand möglich.
Die Fig. 1 b zeigt eine Situation in der gerade der Wärmetauscher 3 mit einer Reinigungsflüssigkeit 714, zum Beispiel mit Wasser 714 gereinigt wird. Die Reinigungsklappe 71 wurde ausgehend von der Situation der Fig. 1 a derart um die Drehachse 711 um 270° geschwenkt, dass sie gemäss Fig. 1 b als Auffangwanne 712 fungiert, die die verschmutzte Reinigungsflüssigkeit 714 während des Reinigungsvorgangs zuverlässig aufsammelt, so dass die verschmutze Reinigungsflüssigkeit sicher und gegebenenfalls automatisch abgeführt und entsorget werden kann, so dass zum Beispiel Beeinträchtigungen der Umwelt vermeidbar sind.
In Fig. 2 ist schematisch ein Wärmetauscher 3, 300 gemäss Fig. 1 mit Mikrokanälen 31 im Schnitt dargestellt. Anstatt kleiner Rohre, wie sie bei den klassischen lamellierten Wärmetauschern 3 gemäss Fig. 3 verwendet werden, werden, wie bereits erwähnt, bei Minichannelwärmetauschem 300 z.B. Aluminiumstrangpressprofile verwendet, die sehr viele kleine Kanäle 31 mit einem Durchmesser von z.B. etwa 1 mm haben. Der Wärmetauscher 3 der Fig. 2 kann z.B. in einem geeigneten Extrudierverfahren einfach und in vielfältigen Formen aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden. Dabei kann der Wärmetauscher 3 gemäss Fig. 2 in einer anderen, in Fig. 2 nicht explizit dargestellten Ausführungsvariante, auch durch andere Herstellungsverfahren, wie z.B. durch das Zusammensetzen geeignet geformter Profilbleche oder andere geeignete Verfahren hergestellt sein. Die Fig. 3 zeigt im Gegensatz zur Fig. 2 ein Element eines an sich bekannten lamellierten Wärmetauschers 3, 301 mit Kühllamellen 32, wie er anstelle eines Mikrokanalwärmetauschers 300 in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ebenfalls zum Einsatz kommen könnte. Das Wärmemittel 6 durchströmt das röhrenförmige Element des lamellierten Wärmetauschers 3, 301, das im Betriebszustand hauptsächlich über die Kühllamellen 32 Wärme mit der daran vorbeiströmenden Luft 5 austauscht. Es versteht sich, dass in der Praxis der Wärmetauscher 3 in der Regel aus einer Vielzahl von Elementen gemäss Fig. 3 gebildet ist. In einem ganz speziellen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das aus Platzgründen nicht explizit anhand einer Zeichnung dargestellt ist, wird als Wärmetauscher 3 ein Kombinationswärmetauscher 3, 300, 301 verwendet. Das heisst, ein Wärmeaustauschsystem 1 der vorliegenden Erfindung kann für ganz spezielle Anwendungen neben einem Wärmetauscher 300 mit einer Vielzahl von Mikrokanälen 31 gleichzeitig einen lamellierten Wärmeaustauscher 301 mit Kühllamellen 32 umfassen.
Um eventuell noch grössere Wärmeübertragungsleistungen zu bewältigen, kann dabei das Wärmeaustauschsystem 1 auch als ein sogenanntes Hybridsystem 1 ausgebildet sein, dessen Funktionsprinzip dem Fachmann an sich ebenfalls bekannt ist, und daher nicht explizit anhand einer separaten Zeichnung dargestellt werden muss. In dem Fall ist bevorzugt eine Berieselungseinrichtung zur Berieselung des Wärmetauschers 3, 300, 301 mit einem externen Kühlfluid, insbesondere mit Kühlwasser oder Kühlöl vorgesehen. Im Speziellem kann dabei zusätzlich ein Tropfenabscheider, z.B. in Form einer Wanne zur Abscheidung und Sammlung des externen Kühlfluids im Betriebszustand vorgesehen sein, so dass das externe Kühlfluid in einem externen Kühlsystem, das der Kühlung des externen Kühlfluids dient, rezierkulierbar ist und zur erneuten Kühlung des Wärmetauschers 3, 300, 301 diesem über die Berieselungseinrichtung wieder zuführbar ist.
In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschsystems 1 mit seitlicher Reinigungsklappe 71 schematisch dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 unterscheidet sich dabei von demjenigen der Fig. 1a dadurch, dass die Reinigungsklappe 71 seitlich darstellungsgemäss seitlich am Wärmeaustauschmodul 2, 21 vorgesehen ist, d.h., die Reinigungsklappe 71 ist orthogonal zur Oberfläche des Wärmetauschers 3 angebracht. Um die Gesamtbauform des Wärmeaustauschmoduls 2, 21 möglichst kompakt zu halten, bedeckt die Reinigungsklappe 71 nur den Querschnitt des Wärmeaustauschmoduls, woraus die dargestellte Dreiecksform der Reinigungsklappe 71 resultiert. Im Reinigungs- oder Servicefall kann die Reinigungsklappe 71 um die Drehachse 711 in Richtung des Pfeils P zu Öffnen des Wärmeaustauschsystems 1 verschwenkt werden, wodurch ein Zugang zum Inneren des Wärmeaustauschsystems 1 geschaffen wird.
Zum Sammeln und sicheren Abführen der Reinigungsflüssigkeit 713, die bei einer Reinigung des Wärmeaustauschsystems 1 anfällt, ist bei dem Beispiel der Fig. 4 zusätzlich eine Auffangwanne 73 vorgesehen, die, falls nicht notwendig, natürlich auch fehlen kann.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 mit einer Luftabschottung 11 schematisch dargestellt. Die Luftabschottung 11 ist bevorzugt in Form einer Jalousie oder einer Raffstore, umfassend einzelne Jalousieelemente 111 bzw. Storenelemente 111 ausgestaltet, so dass der Grad der Abdeckung des Wärmeaustauschers 3 variabel, bevorzugt elektronisch gesteuert und / oder geregelt veränderbar ist, in dem die Luftabschottung in bekannter Weise zum Beispiel ganz oder teilweise durch Zusammenraffen der einzelnen Jalousieelemente 111 bzw. Storenelemente 111 von der Oberfläche des Wärmetauschers 3 entfernt wird, oder indem ein Winkel zwischen den einzelnen Storenelementen 111 und der Oberfläche des Wärmetauschers 3 geändert wird, so dass die effektive Durchtrittsfläche für die Luft 5 variierbar ist. Dadurch ist auf einfache Weise, ohne die Strömungsdynamik im Kühlsystem zu verändern, eine Regulierung der Wärmeaustauschleistung des Wärmetauschers 3 möglich.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist zusätzlich eine weitere mögliche Variante für eine seitliche Reinigungsklappe 71 gemäss Fig. 4 dargestellt. Im Gegensatz zu der seitlichen Reinigungsklappe 71 der Fig. 4, die eine Dreiecksform hat, ist die Reinigungsklappe 71 der Fig. 5 derart rechteckig bzw. quadratisch ausgestaltet, dass sie ungefähr die doppelte Querschnittsfläche des Wärmeaustauschmoduls 2, 21 so abdeckt und derart um die Drehachse 711 um 270° drehbar gelagert ist, dass sie analog zu dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 b während eines Reinigungsvorgangs gleichzeitig als Auffangwanne 712 für das Reinigungsmittel 713 verwendbar ist.
In Fig. 6a ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschsystems 1 schematisch dargestellt, bei welchem die Reinigungsklappe 71 mit einem Universalverbindungselement 12 gemäss Fig. 6b befestigt ist. Das Universalverbindungselement 12 ist unter anderem zur einfachen und zuverlässigen Verbindung von an sich bekannten, in den Fig. 6a und 6b nicht explizit dargestellten Verteil- und Sammelrohren geeignet, die zur Zu- bzw. zum Abführen des Wärmemittels 6 zum bzw. vom Wärmeaustauscher 3 dienen.
Bevorzugt ist das Universalverbindungselement 12 so gestaltet, dass es besonders einfach zum Beispiel über eine Verschraubung oder durch verlöten mit den entsprechenden Teilen des Wärmeaustauschsystems 1 verbindbar ist.
Es kann zur Verbindung von Leitungen, die Wärmemittel 6 führen dienen, oder sogar selbst als Leitung zur Beförderung von Wärmemittel 6 geeignet sein. Es kann weiter zur Verbindung von Blechteilen, wie zum Beispiel der Reinigungsklappe 71 oder anderen Teilen geeignet sein. Bevorzugt ist bei einem gegebenen modularen Wärmeaustauschsystem 1 das Universalverbindungselement 12 im Detail derart ausgestaltet, dass es in ein und derselben Ausführungsform gleichzeitig möglichst viele verschiedene Verbindungen schaffen kann, so dass möglichst wenig verschieden ausgebildete Universalverbindungselemente in ein und demselben modularen Wärmeaustauschsystem 1 gleichzeitig eingesetzt werden müssen.
Im Idealfall ist das Universalverbindungselement 12 so ausgestaltet, dass es alle Verbindungsfunktionen zwischen allen Teilen des modularen Wärmeaustauschsystems gleichzeitig wahrnehmen kann, so dass in ein und demselben Wärmeaustauschsystem 1 nur ein einziger Typ von Unversalverbindungselement verwendet werden muss, was den Aufbau, die Erweiterung bzw. die Verkleinerung eines erfindungsgemässen modularen Wärmeaustauschsystems 1 enorm vereinfacht und damit höchste Flexibilität des Systems garantiert.
Fig. 7 zeigt schliesslich ein modulares Wärmeaustauschsystem 1 gemäss der vorliegenden Erfindung, das zwei identische Wärmeaustauschmodule 2, 21, 22 umfasst. Die beiden Module sind von identischer Bauform, wobei der Neigungswinkel α einen Wert von bevorzugt, aber nicht notwendig 45° hat. Der Fachmann versteht sofort, dass im Prinzip senkrecht zum Doppelpfeil DP, also parallel zur Zeichenebene beliebig viele identische Wärmeaustauschmodule 2, 21, 22 angefügt werden können. Das heisst, zur Veränderung der Wärmeaustauschleistung des modularen Wärmeaustauschsystems 1 braucht lediglich ein einziger Typ von Wärmeaustauschmodulen 2, 21, 22 bereit gestellt zu werden, um eine Anlage 1 mit praktisch beliebig vorgebbarer Wärmeaustauschleistung bereitzustellen, bzw. um diese zu Erweitern oder um bei einer bestehenden Anlage durch Reduzierung der Zahl der Wärmeaustauschmodule 2, 21, 22 dessen Wärmeaustauschleistung zu verringen. Besonders bevorzugt sind die einzelnen Wärmeaustauschmodule 2, 21, 22 in das Wärmeaustauschsystem 1 durch Verwendung der Universalverbindungselemente 12 integriert, wie sie anhand der Fig. 6a und Fig. 6b bereits diskutiert wurden. Analog zu Fig. 1a bzw. Fig. 1 b sind die beiden Reinigungsklappen 71 zu Service und Reinigungszwecken jeweils um die Drehachsen bevorzugt um 270° verschwenkbar, so dass die Reinigungsklappen 71, wie oben bereits mehrfach erläutert, gleichzeitig als Auffangwanne 712 für ein Reinigungsmittel 713 dienen können.
Es versteht sich, dass die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich exemplarisch zu verstehend sind. Das heisst, die Erfindung ist nicht allein auf die beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind alle geeigneten Kombinationen der vorgestellten speziellen Ausführungsformen durch die Erfindung ebenfalls abgedeckt.

Claims

Wärmeaustauschsystem mit einem Wärmeaustauschmodul (2, 21, 22) umfassend mindestens ein erstes Wärmeaustauschmodul (21) mit einem Wärmetauscher (3), wobei eine äussere Begrenzung des Wärmeaustauschmoduls (2, 21, 22) durch eine Einströmfläche (41) und eine Ausströmfläche (42) derart gebildet ist, dass zum Austausch von Wärme zwischen einem Transportfluidum (5) und einem den Wärmetauscher (3) im Betriebszustand durchströmenden Wärmemittel (6), das Transpartfluidum (5) über die Einströmfläche (41) dem Wärmeaustauschmodul (2, 21, 22) zuführbar, mit dem Wärmetauscher (3) in strömenden Kontakt bringbar und über die Ausströmfläche (42) aus dem Wärmeaustauschmodul (2) wieder abführbar ist, und ein Reinigungssystem (7) dadurch gekennzeichnet, daβ im Betriebszustand das Reinigungssystem mit einer Reinigungsklappe (71) vorgesehen ist, wobei eine erste Begrenzungsfläche (9, 91) des ersten Wärmeaustauschmoduls (2, 21) in Bezug auf eine zweite Begrenzungsfläche (9, 92) des ersten Wärmeaustauschmoduls (2, 21) unter einem vorgebbaren Neigungswinkel (α) zwischen 20° und 70° geneigt ist.
Wärmeaustauschsystem nach Anspruch 1, wobei das Reinigungssystem (7) einen Staubfanggitter und / oder einen Abstreifer und / oder einen Abwascher, insbesondere eine Reinigungsöffnung (72) umfasst, und /oder wobei der Wärmetauscher (3) an der Reinigungsklappe (71) vorgesehen ist und / oder der Wärmetauscher (3) als Reinigungsklappe (71) ausgeführt ist.
Wärmeaustauschsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei zur Öffnung des Wärmeaustauschmoduls (2, 21, 22) die Reinigungsklappe (71) um eine Drehachse (711) drehbar gelagert ist, so dass die Reinigungsklappe (71) in einem geöffneten Zustand eine Auffangwanne (712) für ein Reinigungsmittel (713) ist.
Wärmeaustauschsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (3) eine tragende Funktion bei der Bildung des Wärmeaustauschmoduls (2, 21, 22) hat.
Wärmeaustauschsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Wärmeaustauschsystem aus einer Mehrzahl von Wärmeaustauschmodulen (2, 21, 22) gebildet ist.
Wärmeaustauschsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Begrenzungsfläche (9, 91) des ersten Wärmeaustauschmoduls (2, 21) derart in Bezug auf die zweite Begrenzungsfläche (9, 92) des ersten Wärmeaustauschmoduls (2, 21) unter dem vorgebbaren Neigungswinkel (α) geneigt ist, dass das modulare Wärmeaustauschsystem durch ein zweites Wärmeaustauschmodul (2, 22), insbesondere in kompakter Bauform erweiterbar ist, wobei das zweite Wärmeaustauschmodul (2, 22) bevorzugt identisch zum ersten Wärmeaustauschmodul (2, 21) ist.
Wärmeaustauschsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Neigungswinkel (α) zwischen der ersten Begrenzungsfläche (9, 91) und der zweiten Begrenzungsfläche (9, 92) des Wärmeaustauschmoduls (2, 21, 22) zwischen 40° und 50° liegt, und besonders bevorzugt 45° beträgt.
Wärmeaustauschsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Begrenzungsfläche (9) des Wärmeaustauschsystems durch eine Wand (9) eines Installationsobjekts gebildet ist, insbesondere durch eine Wand (9) eines Gebäudes gebildet ist.
Wärmeaustauschsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Erhöhung einer Wärmeübertragungsrate zwischen dem Wärmemittel (6) und dem Transportfluidum (5) eine Kühleinrichtung (10) zur Kühlung des Wärmetauschers (3), insbesondere ein Lüfter (10) zur Erzeugung eines Gasstroms vorgesehen ist, und / oder wobei das Wärmeaustauschsystem als Hybridsystem ausgebildet ist, und eine Berieselungseinrichtung zur Berieselung des Wärmetauschers (3) mit einem Kühlfluid, insbesondere mit Kühlwasser, und / oder ein Tropfenabscheider zur Abscheidung des Kühlfluids vorgesehen ist.
Wärmeaustauschsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Abschottung (11), insbesondere eine Luftabschottung (11) zur Regulierung einer Durchflussrate des Transportfluidums (5) vorgesehen ist.
Wärmeaustauschsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (3) durch eine Vielzahl von Mikrokanälen (31) als Mikrokanalwärmetauscher (3, 300) ausgebildet ist und / oder wobei der Wärmetauscher als lamellierter Wärmetauscher (3, 301) mit Kühllamellen (32) ausgebildet ist und / oder das Wärmeaustauschsystem als ein Kombinationswärmetauschsystem aus dem lamellierten Wärmetauscher (3, 301) und dem Mikrokanalwärmetauscher (3, 300) gebildet ist.
Wärmeaustauschsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Kompensationsmittel zum Ausgleich von thermomechanischen Spannungen und / oder wobei ein Universalverbindungselement (12) zur Anbindung einer Komponente des Wärmeaustauschsystems vorgesehen ist.
Wärmeaustauschsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Steuerung und / oder Regelung des Wärmeaustauschsystems im Betriebszustand, eine Ansteuereinheit, insbesondere eine Ansteuereinheit mit einer Datenverarbeitungsanlage zur Ansteuerung der Kühleinrichtung (10) und / oder des Reinigungssystems (7) und / oder der Luftabschottung (11) und / oder eines Betriebs- oder Zustandsparameters des Wärmemittels (6) und / oder eines anderen Betriebsparameters des Wärmeaustauschsystems vorgesehen ist.
Wärmeaustauschsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Wärmeaustauschmodul (2, 21, 22) und / oder der Wärmetauscher (3) und / oder, eine Begrenzungsfläche (9, 91, 92) des Wärmeaustauschmoduls (2, 21, 22), im Speziellen das gesamte Wärmeaustauschsystem, aus einem Metall und / oder einer Metalllegierung gefertigt ist, insbesondere aus einem einzigen Metall oder einer einzigen Metalllegierung, insbesondere aus Edelstahl, im Speziellen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, wobei bevorzugt als Korrosionsschutz ein Opfermetall vorgesehen ist, und / oder wobei das Wärmeaustauschsystem zumindest teilweise mit einer Schutzschicht, insbesondere mit einer Korrosionsschutzschicht versehen ist.
Wärmeaustauschsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Wärmeaustauschsystem ein Kühler ist, insbesondere ein Kühler für ein Fahrzeug, im Speziellen für ein Landfahrzeug, für ein Luftfahrzeug oder für ein Wasserfahrzeug, oder ein Kühler, ein Kondensator oder ein Verdampfer für eine mobile oder stationäre Heizungsanlage, Kühlanlage oder Klimaanlage ist, insbesondere eine Kühlervorrichtung für eine Maschine, eine Datenverarbeitungsanlage oder für ein Gebäude ist.