ITAN20000018U1

ITAN20000018U1 - FLAT HEAT EXCHANGER WITH CONNECTIONS TO SIMPLIFIED PIPES

Info

Publication number: ITAN20000018U1
Application number: IT2000AN000018U
Authority: IT
Inventors: Stefano Meloni
Original assignee: Stefano Meloni
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2001-12-22
Also published as: ITAN20000018V0; IT250958Y1

Description

D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION

annessa a domanda di brevetto per MODELLO INDUSTRIALE DI UTILITÀ’ avente per titolo Scambiatore di calore piano con allacci alle tubazioni semplificati. attached to a patent application for INDUSTRIAL UTILITY MODEL having the title Flat heat exchanger with simplified piping connections.

RIASSUNTO SUMMARY

Viene descritto uno scambiatore di calore piano (1) sostanzialmente costituto da una o più strisce (5) munite di una pluralità di canali (7), e da uno o più collettori di distribuzione (2) e di raccolta (3) del fluido termovettore disposti entrambi sullo stesso lato di detto scambiatore di calore (1) mentre sul lato opposto sono disposti uno o più collettori di rinvio (4) che ricevuto il fluido termovettore da alcuni dei canali (7) e lo convogliano al lato opposto tramite i restanti canali (7) A flat heat exchanger (1) is described substantially consisting of one or more strips (5) equipped with a plurality of channels (7), and one or more distribution (2) and collection (3) manifolds for the heat transfer fluid. both arranged on the same side of said heat exchanger (1) while on the opposite side there are one or more return manifolds (4) which receive the heat transfer fluid from some of the channels (7) and convey it to the opposite side through the remaining channels (7)

Uni dei principali vantaggi di detto scambiatore piano (1) è la semplificazione della realizzazione di superfici scaldanti o refrigeranti di estese dimensioni One of the main advantages of said flat exchanger (1) is the simplification of the construction of heating or cooling surfaces of large dimensions

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION

Forma oggetto del presente trovato uno scambiatore di calore piano dotato di una particolare gruppo di distribuzione e raccolta del fluido termovettore The present invention relates to a flat heat exchanger equipped with a particular group for the distribution and collection of the heat-carrying fluid

Qui di seguito vengono definiti scambiatori di calore piani degli scambiatori sostanzialmente costituiti da una lastra di spessore molto ridotto rispetto alle altre due dimensioni Flat heat exchangers are defined below as exchangers substantially consisting of a plate with a very reduced thickness compared to the other two dimensions

Un primo esempio di scambiatore di calore piano è costituito dai pannelli solari fototermali in essi il trasferimento di calore avviene dalla superficie nera esterna dell’assorbitore, che trasforma energia termica l’energia radiante ricevuta dal sole, verso il fluido termovettore che scorre, appositi canali, all’interno dell’assorbitore stesso In particolare sono noti 1 pannelli solari c d “scoperti”, privi cioè di copertura trasparente, utilizzati, ad esempio, quando è richiesto il riscaldamento di acqua a temperature non molto lontane dalla temperatura ambiente, come nel caso di riscaldamento di piscine o di acqua sanitaria in estate In genere 1 pannelli sola scoperti consistono in strisce composte da una molteplicità di piccoli canaletti affiancati, separati eventualmente l’uno all’altro da alette Per ragioni note, quanto più fitti sono ι canali, tanto migliore, a parità di altre caratteristiche, è l’efficienza dei pannelli solari Le strisce, lunghe anche molti metri, si ottengono per estrusione di materiali termoplastici o elastomerici e sono poi munite, alle due estremità, di collettori di distribuzione e raccolta che si collegano l’un l’altro I pannelli solari scoperti si usano in genere in impianti di grandi dimensioni dove, affiancando una pluralità di strisce, si possono realizzare scambiatori di calore piani di grande estensione, sino a circa 100 m" A first example of a flat heat exchanger is constituted by the photothermal solar panels in them the heat transfer takes place from the external black surface of the absorber, which transforms thermal energy the radiant energy received from the sun, towards the flowing heat carrier fluid, special channels , inside the absorber itself. In particular, 1 solar panels c d "uncovered" are known, that is, without a transparent cover, used, for example, when the heating of water at temperatures not far from the ambient temperature is required, as in the case heating of swimming pools or sanitary water in summer Generally 1 uncovered panels consist of strips composed of a multiplicity of small channels placed side by side, possibly separated from each other by fins For known reasons, the denser the channels, the better, other characteristics being equal, is the efficiency of the solar panels. The strips, even many meters long, are obtained p er extrusion of thermoplastic or elastomeric materials and are then equipped, at both ends, with distribution and collection manifolds that connect to each other. strips, it is possible to create flat heat exchangers of great extension, up to about 100 m "

Un altro tipo di scambiatore piano c costituito dai c d pannelli radianti, cioè dai sistemi di riscaldamento a pavimento, a parete o a soffitto costituiti da una parete o solaio dell’edificio in cui e murata una tubazione piegata a serpentino o a volute Qui il trasferimento di calore avviene dal fluido termovettore verso la superficie della muratura rivolta verso l’ambiente da riscaldare Tal superficie dovrebbe avere una temperatura la più omogenea possibile e non molto superiore ai 20 °C per ottenere il massimo di benessere e la minima dispersione termica, inoltre, per poter riscaldare il fluido termovettore con fonti di energia rinnovabili, anche la temperatura di quest’ultimo dovrebbe essere la più bassa possibile, quindi la differenza di temperatura tra fluido termovettore ed ambiente da riscaldare deve essere molto piccola, ciò richiede che le spire delle tubazioni siano sufficientemente fitte, ma c’è un limite economico e pratico alla loro distanza minima Another type of flat heat exchanger consists of c d radiant panels, that is, floor, wall or ceiling heating systems consisting of a wall or floor of the building in which a pipe bent in a serpentine or volute is walled. Here the heat transfer occurs from the heat-carrying fluid towards the surface of the masonry facing the environment to be heated.This surface should have a temperature as homogeneous as possible and not much higher than 20 ° C to obtain the maximum comfort and minimum heat dispersion, moreover, in order to heat the heat transfer fluid with renewable energy sources, the temperature of the latter should also be as low as possible, therefore the temperature difference between the heat transfer fluid and the environment to be heated must be very small, this requires that the coils of the pipes are sufficiently dense, but there is an economic and practical limit to their minimum distance

Un altro tipo di scambiatore piano è costituito dai tubetti paralleli che, o immersi nelle pavimentazioni o depositati al di sopra di esse, ed attraversati da acqua contenente un antigelo, mantengono congelate le piste di pattinaggio Non sono noti o diffusi altri sistemi di riscaldamento o refrigerazione che utilizzino scambiatori piani, così come sopra definiti, perché la realizzazione degli stessi, o la loro posa in opera, non è sufficientemente economica o agevole, sebbene per altri aspetti sarebbe molto opportuna Another type of flat heat exchanger is made up of parallel tubes which, either immersed in the floors or deposited above them, and crossed by water containing an antifreeze, keep the skating rinks frozen No other heating or refrigeration systems are known or widespread. that use flat exchangers, as defined above, because their construction, or their installation, is not sufficiently cheap or easy, although for other aspects it would be very appropriate

Nel caso delle tubazioni immerse nel la muratura o depositate sulla superficie della stessa, sia che si tratti di impianti di riscaldamento che di refrigerazione, è laboriosa la posa in opera delle tubazioni a serpentino che costituiscono il vero e proprio scambiatore di calore piano In the case of pipes immersed in the masonry or deposited on the surface of the same, whether it is heating or refrigeration systems, the installation of the serpentine pipes which constitute the real flat heat exchanger is laborious.

Nel caso, invece, dei pannelli solari scoperti sopra ricordati, non è presente questa difficoltà, poiché ι canali in cui scorre il fluido termovettore sono precostituiti, è però laborioso il montaggio delle tubazioni di alimentazione e ritorno, molto distanti tra loro, dovendo queste essere allacciate, per ragioni di bilanciamento del circuito idraulico, a due vertici opposti della batteria di pannelli solari On the other hand, in the case of the above-mentioned uncovered solar panels, this difficulty is not present, since the channels in which the heat-carrying fluid flows are pre-established, however, the assembly of the supply and return pipes, very distant from each other, is laborious. connected, for reasons of balancing the hydraulic circuit, to two opposite vertices of the battery of solar panels

Scopo della presente invenzione è quello di indicare uno scambiatore di calore piano dotato di mezzi che permettono di semplificare la disposizione delle tubazioni di adduzione e ritorno, pur mantenendo il bilanciamento del circuito Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di permettere, in modo economico, una distribuzione di temperatura superficiale p uniforme di quanto sia possibile con tubazioni disposte a spire distanziate come si usa attualmente Questi ed altri scopi si ottengono con uno scambiatore di calore piano costruito da una o più strisce ottenute preferibilmente per estrusione di materiali termoplastici o elastomenci, dotato di un particolare tipo di collettore di distribuzione e raccolta del fluido termovettore The purpose of the present invention is to indicate a flat heat exchanger equipped with means that allow to simplify the arrangement of the supply and return pipes, while maintaining the balance of the circuit. surface temperature distribution p uniform than is possible with pipes arranged in spaced coils as is currently used These and other purposes are obtained with a flat heat exchanger constructed from one or more strips obtained preferably by extrusion of thermoplastic or elastomeric materials, equipped with a particular type of distribution and collection manifold for the heat-carrying fluid

Lo scambiatore di calore piano secondo l’invenzione, che di qui in poi, per brevità, sarà chiamato semplicemente “scambiatore” viene ora illustrato secondo alcune varianti preferite, con l’ausilio delle figure allegate The flat heat exchanger according to the invention, which hereinafter, for the sake of brevity, will be simply called "exchanger" is now illustrated according to some preferred variants, with the help of the attached figures

In fig 1 è mostrato, in sezione, uno scambiatore secondo una versione dell’invenzione In fig 1 is shown, in section, an exchanger according to a version of the invention

In fig 2 è mostrata per maggior chiarezza una parte ingrandita scambiatore di fig 1 For greater clarity, fig 2 shows an enlarged part of the exchanger of fig 1

La fig 3 mostra, in sezione e molto ingrandita rispetto alle figg precedenti, striscia attraverso la quale scorre il fluido termovettore Fig 3 shows, in section and much enlarged with respect to the previous figs, the strip through which the heat-carrying fluid flows

La fig 4 mostra, molto schematicamente cd in vista assonometrica, uno scambiatore del tipo di fig, 1 Fig. 4 shows, very schematically and in an axonometric view, an exchanger of the type of fig, 1

La fig 5 mostra, per maggior chiarezza, una parte ingrandita dello scambiatore di fig 4 Fig 5 shows, for greater clarity, an enlarged part of the exchanger of Fig 4

In fig 6 è mostrato, in sezione, uno scambiatore secondo una seconda variante dell’invenzione In fig 6 is shown, in section, an exchanger according to a second variant of the invention

In fig 7 e mostrata, secondo una sezione trasversale, una possibile variante nella realizzazione dei collettori di distribuzione, raccolta e rinvio In fig 7 is shown, according to a cross section, a possible variant in the realization of the distribution, collection and return manifolds

La fig 8 mostra, in sezione e molto ingrandita rispetto alle figg precedenti, la striscia attraverso la quale scorre il fluido termovettore secondo una variante diversa da quella mostrata in fig 3 Fig 8 shows, in section and much enlarged with respect to the previous figs, the strip through which the heat transfer fluid flows according to a variant different from that shown in fig 3

La fig 9 mostra una ulteriore variante, una possibile forma di realizzazione dei collettori di distribuzione, raccolta e rinvio Fig 9 shows a further variant, a possible embodiment of the distribution, collection and return manifolds

Con riferimento alle figure, con 1 è indicato lo scambiatore nel suo complesso, con 2 un collettore di distribuzione del fluido termovettore, con 3 un collettore di raccolta del fluido termovettore, con 4 un collettore di rinvio del fluido termovettore, con 5 la striscia attraverso la quale scorre il fluido termovettore e che è l’elemento tramite il quale avviene lo scambio termico con l’ambicnle esterno La striscia 5 è costituita da canali 7 più o meno distanziali tra loro, da alette 8 La striscia 5 è rappresentata interrotta in corrispondenza delle linee tratteggiate 6 poiché nella realtà la sua lunghezza nella direzione di scorrimento del fluido termovettore può essere molte decine di volte maggiore della larghezza With reference to the figures, 1 indicates the heat exchanger as a whole, with 2 a distribution manifold for the heat-carrying fluid, with 3 a collector for collecting the heat-carrying fluid, with 4 a return manifold for the heat-carrying fluid, with 5 the strip through which the heat transfer fluid flows and which is the element through which the heat exchange takes place with the external environment The strip 5 is made up of channels 7 more or less spaced apart, by fins 8 The strip 5 is shown interrupted in correspondence of the dotted lines 6 since in reality its length in the direction of flow of the heat transfer fluid can be many tens of times greater than the width

11 ruolo principale delle alette 8 è di tenere uniti e distanziati ι canali 7, dette alette possono essere perforate con una pluralità di fori 9 per diverse vantaggiose ragioni, di cui si elencano le principali The main role of the fins 8 is to keep the channels 7 together and spaced apart, said fins can be perforated with a plurality of holes 9 for various advantageous reasons, of which the main

- eliminare il materiale superfluo per ridurre i costi, - eliminate unnecessary material to reduce costs,

- migliorare l’isolamento termico tra ι canali 7 adiacenti, - improve the thermal insulation between the 7 adjacent channels,

- agevolare lo scolo dell’acqua dalla superficie esterna della striscia 5 se in esercizio o prima dell’installazione essa è esposta alle intemperie, - facilitate the drainage of water from the outer surface of strip 5 if in operation or before installation it is exposed to the elements,

- permettere la circolazione dell’acqua o di altri fluidi attorno ai canali 7, se lo scambiatore è previsto per cedere o assorbire calore direttamente da fluidi quali acqua o aria, - allow the circulation of water or other fluids around the channels 7, if the exchanger is designed to transfer or absorb heat directly from fluids such as water or air,

- nel caso la striscia debba essere immersa in una muratura, assicurare la continuità della muratura stessa attraverso la striscia - if the strip is to be immersed in a masonry, ensure the continuity of the masonry itself through the strip

Nei casi, però, in cui è necessario che ι canali 7 siano adiacenti l’un l’altro, come nei pannelli solari, le alette 8 possono anche essere assenti In cases, however, where it is necessary that the channels 7 are adjacent to each other, such as in solar panels, the fins 8 may also be absent

Il collettore di distribuzione 2 del fluido termovettore può essere collegato ad una tubazione di adduzione, non mostrata nelle figure, tramite un opportuno tronco di tubo 10 eventualmente terminante con un qualsiasi noto mezzo di connessione 11 mentre può distribuire il medesimo fluido termovettore all 'interno della striscia 5 tramite opportuni tubetti di mandata 12 1 che si inseriscono allnte di alcuni dei canali 7 Come si vede nelle figure, il tronco di tubo IO, prima di innestarsi sul collettore di distribuzione 2, attraversa il collettore di raccolta 3 che, infatti, corre adiacente al collettore di distribuzione 2 The distribution manifold 2 of the heat-carrying fluid can be connected to an adduction pipe, not shown in the figures, by means of an appropriate section of pipe 10 possibly ending with any known connection means 11 while it can distribute the same heat-carrying fluid inside the strip 5 by means of suitable delivery tubes 12 1 which are inserted inside some of the channels 7 As can be seen in the figures, the section of tube 10, before engaging on the distribution manifold 2, passes through the collection manifold 3 which, in fact, runs adjacent to the distribution manifold 2

Anche il collettore di raccolta 3 può essere collegato ad una tubazione di ritorno tramite un opportuno tronco di tubo 10 a anch’esso eventualmente terminante con un qualsiasi noto mezzo di connessione 11 , opportuni tubetti di ritorno 12 2, invece, dopo aver attraversato il collettore di distribuzione 2 si inseriscono anch’essi in alcuni dei canali 7 della striscia 5 Nella variante dell’invenzione mostrata nelle figure 1, 2, 4 e 5 a ciascun canale 7 innestato con un tubetto di mandata 12 1 segue un canale 7 innestato con un tubetto di ritorno 122 Naturalmente, ai fini dell’invenzione no ha importanza se sia il collettore di distribuzione 2 o il collettore di raccolta 3 ad essere più vicino alle strisce 5 e quindi se sia il primo o il secondo di detti collettori 2 e 3 ad essere attraversato dai tubetti 12 1 o 12 2 o dai tronchi di tubo 10 o 10 a The collection manifold 3 can also be connected to a return pipe by means of an appropriate section of pipe 10 a which may also terminate with any known connection means 11, suitable return pipes 12 2, on the other hand, after passing through the manifold distribution pipes 2 are also inserted into some of the channels 7 of the strip 5 In the variant of the invention shown in Figures 1, 2, 4 and 5, each channel 7 engaged with a delivery tube 12 1 is followed by a channel 7 engaged with a return pipe 122 Of course, for the purposes of the invention it does not matter whether it is the distribution manifold 2 or the collection manifold 3 that is closest to the strips 5 and therefore whether it is the first or the second of said manifolds 2 and 3 to be crossed by the tubes 12 1 or 12 2 or by the sections of tube 10 or 10 a

Infine il collettore di rinvio 4 del fluido termovettore è munito di tanti tubetti di rinvio 12 3 quanti sono ι canali 7, all’interno del collettore di rinvio, che potrebbe non avere collegamenti con alcuna tubazione, il fluido termovettore proveniente dal collettore di distribuzione 2 è inviato indietro al collettore di raccolta 3 Finally, the return manifold 4 of the heat transfer fluid is equipped with as many return pipes 12 3 as there are channels 7, inside the return manifold, which may not have connections with any pipes, the heat transfer fluid coming from the distribution manifold 2 is sent back to the collection collector 3

Le frecce indicano il flusso del fluido termovettore The arrows indicate the flow of the heat transfer fluid

Secondo una variante mostrata schematicamente nella fig 6, ι collettori di distribuzione e raccolta rispettivamente 2 e 3, anziché essere collegati singolarmente alle tubazioni di mandata e ritorno, possono essere collegati di testa l’un l’altro alle estremità 13 per svolgere essi stessi, oltre che la funzione di distribuzione e raccolta, anche quelle di tubazioni di mandata e ritorno, essendo l’unico limite alla quantità di strisce servite la sezione interna di detti collettori di distribuzione e raccolta 2 c 3 e la portata di fluido termovettore richiesta A titolo di esempio, nel caso le strisce debbano fungere da pannelli solari scoperti, con tal tipo di collegamento è possibile costruire un unico scambiatore della superfìcie di circa 100 m", se le sezioni di passaggio dei collettori 2 e 3 sono di circa 25 cm<2>, la sezione di passaggio del collettore di rinvio 4, invece, può essere estremamente ridotta, essendo determinata solo dalla portata che attraversa una singola striscia 5 Poiché sono noti dei mezzi sia definitivi che smontabili per ottenere in modo rapido tali collegamenti tra le estremità 13, quali ad esempio giunti a bicchiere o flange o saldature c d “a specchio” questi non sono stati indicati in figura Può essere utile, sebbene non indicato nelle figure, collegarc in modo analogo l’un l’altro anche ι collettori 4, per semplificare l’eventuale spurgo dell’aria, come sarà spiegato tra poco According to a variant shown schematically in fig 6, the distribution and collection manifolds 2 and 3, respectively, instead of being connected individually to the delivery and return pipes, can be end-connected to each other at the ends 13 to unwind themselves, as well as the distribution and collection function, also those of delivery and return pipes, being the only limit to the quantity of strips served is the internal section of said distribution and collection manifolds 2 c 3 and the flow rate of heat transfer fluid required. for example, if the strips are to act as uncovered solar panels, with this type of connection it is possible to build a single exchanger with a surface of about 100 m ", if the passage sections of collectors 2 and 3 are about 25 cm <2 >, the passage section of the return manifold 4, on the other hand, can be extremely reduced, being determined only by the flow rate that crosses a single 5 Po strip Since both definitive and removable means are known to quickly obtain such connections between the ends 13, such as for example socket joints or flanges or "mirror" welds, these have not been indicated in the figure It may be useful, although not indicated in the figures, also connect the manifolds 4 in a similar way to each other, to simplify any air purging, as will be explained shortly

Prefenbilmente le strisce 5 sono realizzate con materiali flessibili, siano essi resine termoplastiche o elastomeriche, così da poter essere spediti arrotolati anche in considerevoli lunghezze The strips 5 are preferably made of flexible materials, whether they are thermoplastic or elastomeric resins, so that they can be shipped rolled up even in considerable lengths

11 fissaggio e la tenuta dei canali 7 sui tubetti di mandata 12 1, di ritorno 12 2 e di rinvio 12 3 può essere realizzato con molti mezzi noti, quali incollaggio, boccole deformabili, fascette o anelli stringitubo o anche, semplicemente, inserimento a pressione The fixing and sealing of the channels 7 on the delivery 12 1, return 12 2 and return 12 3 pipes can be achieved with many known means, such as gluing, deformable bushings, clamps or hose rings or even, simply, pressure insertion

La costruzione dei collettori 2, 3 e 4 non presenta alcun problema per le tecnologie correnti I vari componenti, preferibilmente in materiale plastico, possono essere realizzati parte per stampaggio e parte per estrusione, assemblati con macchine automatiche e fìssati per saldatura o incollaggio, ma non vi è difficoltà, con le tecnologie note, a realizzare detti collettori 2, 3 e 4 con materiali metallici Ancora, la sezione di detti collettori può essere indifferentemente circolare o poligonale, in particolare rettangolare o quadrata Infine, i collettori 2 e 3 possono essere non a contatto l’uno con l’altro, come mostrato nelle figure, per agevolare la saldatura o l’incollaggio su di essi dei tubetti 122 ed evitare scambi di calore oppure essere ottenuti da un unico profilato estruso dotato eventualmente di una terza cavità 14 che assicura l’isolamento termico tra ι collettori 2 e 3 Tal variante dell’invenzione è mostrata in fig 7 cove con 15 è anche indicata una eventuale valvola di spurgo dell’aria The construction of manifolds 2, 3 and 4 does not present any problem for current technologies The various components, preferably in plastic material, can be made partly by molding and partly by extrusion, assembled with automatic machines and fixed by welding or gluing, but not there is difficulty, with known technologies, in making said manifolds 2, 3 and 4 with metallic materials. Again, the section of said manifolds can be indifferently circular or polygonal, in particular rectangular or square Finally, the manifolds 2 and 3 can be non in contact with each other, as shown in the figures, to facilitate the welding or gluing on them of the tubes 122 and avoid heat exchanges or be obtained from a single extruded section possibly equipped with a third cavity 14 which ensures thermal insulation between manifolds 2 and 3 This variant of the invention is shown in fig 7, and with 15 a possible discharge valve is also indicated purge of air

L’innesto dei collettori 2, 3 e 4 alle strisce 5 può avvenire indifferentemente nello stabilimento di produzione o all’atto della installazione The connection of manifolds 2, 3 and 4 to strips 5 can take place indifferently in the production plant or at the time of installation

In virtù del particolare tipo di collettore di distribuzione 2, raccolta 3 e rinvio 4 del fluido termovettore, i vantaggi dello scambiatore secondo l’invenzione risultano evidenti La posa di estese superfici di scambio è estremamente veloce, trattandosi semplicemente di srotolare le strisce 5, eventualmente già provviste dei già detti collettori 2, 3 e 4 e di collegare ι collettori 2 e 3 alle tubazioni di adduzione e ritorno secondo una delle modalità già illustrate Oltre alla rapidità di posa in opera, non sfugge il notevole vantaggio di poter disporre sia la tubazione di adduzione che di ritorno sullo stesso lato dello scambiatore By virtue of the particular type of distribution manifold 2, collection 3 and return 4 of the heat-carrying fluid, the advantages of the exchanger according to the invention are evident. already equipped with the aforementioned manifolds 2, 3 and 4 and to connect the manifolds 2 and 3 to the supply and return pipes according to one of the methods already illustrated. supply and return on the same side of the exchanger

Altro vantaggio deriva dal fatto che i canali 7 possono essere molto più fitti di quanto non sia praticamente possibile adagiando singole tubazioni come avviene attualmente ad es per il riscaldamento a pannelli radianti, infatti ι canali 7 potrebbero essere disposti ad intervalli di 14 mm anziché 100 - 200 mm come attualmente per le tubazioni dei pannelli radianti, si può, di conseguenza, erogare o assorbire calore in modo nettamente più uniforme e con minor differenza di temperatura tra corpo cedente e corpo assorbente, cosa che si traduce sempre, come già ricordato, in una maggior efficienza del processo di generazione di energia termica o di refrigerazione Another advantage derives from the fact that the channels 7 can be much denser than is practically possible by laying single pipes as is currently the case, for example, for heating with radiant panels, in fact the channels 7 could be arranged at intervals of 14 mm instead of 100 - 200 mm as currently for the pipes of radiant panels, it is possible, consequently, to deliver or absorb heat in a much more uniform way and with a lower temperature difference between the transferring body and the absorbing body, which always translates, as already mentioned, into greater efficiency of the process of generating heat or refrigeration

Naturalmente deve essere evitato che una quantità significativa di energia termica venga trasmessa dai canali 7 più caldi a quelli adiacenti ed alternati più freddi poiché ciò creerebbe una sorta di corto circuito termico impedendo che la maggior parte del calore venga scambiato con l’ambiente da riscaldare o da refrigerare, ma ad evitare ciò provvedono, come già detto le alette 8 Quanto al fatto che i tubetti di ritorno 122 attraversano sempre il collettore di distribuzione 2, o, indifferentemente, secondo una possibile variante, che i tubetti di mandata 12 1 attraversano il collettore di raccolta 3, la superfìcie di scambio è del tutto trascurabile rispetto alle altre dimensione ed in più ι tubetti di mandata 12 1 e/o di ritorno 12 2 potrebbero essere realizzati in materiale ìsolante, ad esempio un termoplastico semiespanso Naturally, it must be avoided that a significant amount of thermal energy is transmitted from the warmer channels 7 to the adjacent and alternating colder ones since this would create a sort of thermal short circuit preventing most of the heat from being exchanged with the environment to be heated or to be refrigerated, but to avoid this, as already mentioned, the fins 8 provide for the fact that the return tubes 122 always pass through the distribution manifold 2, or, indifferently, according to a possible variant, that the delivery tubes 12 1 pass through the collection manifold 3, the exchange surface is completely negligible compared to the other dimensions and in addition the delivery 12 1 and / or return 12 2 tubes could be made of insulating material, for example a semi-foam thermoplastic

Non necessariamente il diametro interno dei tubetti 12 1, 12 2 e 12 3 ha sezione interna minore dei canali 7, potendo questi ultimi essere inseriti su detti tubetti 12 1, 122 e 12 3 per deformazione elastica o plastica a caldo, tuttavia uno strozzamento che produca una perdita di carico localizzata e nota in corrispondenza di ciascun canale 7 può costituire un vantaggio in quanto è noto che permette una più uniforme distribuzione del fluido termovettore all’interno di ciascuno di detti canali 7, dunque un miglior bilanciamento dell’impianto The internal diameter of the tubes 12 1, 12 2 and 12 3 does not necessarily have a smaller internal section than the channels 7, since the latter can be inserted on said tubes 12 1, 122 and 12 3 by hot elastic or plastic deformation, however a constriction which produces a localized and known pressure drop in correspondence of each channel 7 can be an advantage as it is known that it allows a more uniform distribution of the heat-carrying fluid inside each of said channels 7, therefore a better balancing of the system

Nel caso in cui lo scambiatore di calore secondo l’invenzione debba fungere da pannello solare, è necessario che la striscia 5 sia costituita da canali 7 quanto più possibile vicini, in altre parole le alette 8 devono essere assenti o estremamente ridotte E’ allora impossibile evitare scambio di calore tra canali 7 contigui, per questa ragione viene indicata in fig 6 una variante dello scambiatore 1 dove, per evitare lo scambio appena detto, sono previsti due collettori di distribuzione e raccolta, rispettivamente 2,1 e 3,1, tali da alimentare ι canali di una striscia 5 tutti in un verso e quelli della successiva tutti nel verso opposto Poiché ι collettori solari sono quasi sempre montati su superfici inclinate, è necessario assicurare lo spurgo dell’aria nella parte più alta, preferibilmente, allora, nel caso in cui lo scambiatore 1 sia un collettore solare, ι collettori 2 e 3 saranno disposti nella parte basse mentre sui collettori di rinvio 4 possono essere montate delle valvole di spurgo aria, può essere utile, allora, col legare tra loro alle estremità due o più collettori di rinvio 4 per ridurre il numero di valvole di spurgo necessarie If the heat exchanger according to the invention is to act as a solar panel, the strip 5 must be made up of channels 7 as close as possible, in other words the fins 8 must be absent or extremely small. avoiding heat exchange between contiguous channels 7, for this reason a variant of the exchanger 1 is indicated in fig. to feed the channels of a strip 5 all in one direction and those of the next all in the opposite direction. in the event that the exchanger 1 is a solar collector, the collectors 2 and 3 will be arranged in the lower part, while the return valves 4 can be mounted on the return valves. air purge, it may be useful, then, to connect two or more return manifolds 4 together at the ends to reduce the number of purge valves required

E’ evidente il vantaggio di costruire pannelli solari scoperti secondo gli insegnamenti della presente invenzione ma altre applicazioni sono vantaggiose ovunque sia opportuno erogare o assorbire calore su grandi superfici con basse differenze di temperatura tra fluido termovettore ed ambiente da scaldare o refrigerare The advantage of building uncovered solar panels according to the teachings of the present invention is evident, but other applications are advantageous wherever it is appropriate to deliver or absorb heat on large surfaces with low temperature differences between the heat transfer fluid and the environment to be heated or cooled

Ad esempio nelle coltivazioni semcole c d “a letto caldo”, vasi di piantine pregiate vengono mantenuti a 20 °C per una più rigogliosa radicazione disponendo ì vasi stessi su bancali riscaldati da sotto con tubazioni di acqua a circa 80 °C, è evidente il vantaggio di poter disporre ι vasi direttamente su uno scambiatore di calore piano in cui circola acqua a 20 °C For example, in the cultivation of semolina c d "hot bed", pots of precious seedlings are kept at 20 ° C for a more luxuriant rooting by arranging the pots themselves on benches heated from below with water pipes at about 80 ° C, the advantage is evident to be able to arrange the vessels directly on a flat heat exchanger in which water at 20 ° C circulates

In altri casi, come nella coltivazioni idroponiche o nella piscicoltura, è necessario mantenere l’acqua di una vasca sempre a circa 20 °C è ciò non è agevole né inviando l’acqua della vasca ad uno scambiatore, che si sporca rapidamente, ne immergendo tubazioni nella vasca medesima poiché a causa della ridotta superficie di scambio della tubazione è possibile che la temperatura del fluido termovettore debba essere così alta da risultare nociva per gli organismi in prossimità delle tubazioni stesse Anche in tal caso uno scambiatore di calore secondo l’invenzione, immerso direttamente nella vasca da riscaldare, risulta di grande vantaggio Vengono infine indicate ulteriori varianti dell’invenzione, utili a seconda delle applicazioni previste In other cases, such as in hydroponic crops or in fish farming, it is necessary to keep the water in a tank always at about 20 ° C and this is not easy either by sending the water of the tank to an exchanger, which gets dirty quickly, by immersing piping in the same tank since due to the reduced exchange surface of the piping it is possible that the temperature of the heat-carrying fluid must be so high as to be harmful to the organisms in the vicinity of the pipes themselves. Also in this case a heat exchanger according to the invention, immersed directly in the tank to be heated, it is of great advantage. Finally, further variants of the invention are indicated, useful according to the foreseen applications

Le strisce 5 possono essere fabbricate con qualsiasi tecnologia nota atta a convogliare un fluido termovettore secondo più canali paralleli 7 ed utilizzando qualsiasi materiale consentito dalla tecnologia medesima purché idoneo all’applicazione, essendo preferiti, in particolare, materiali flessibili The strips 5 can be manufactured with any known technology suitable for conveying a heat transfer fluid according to several parallel channels 7 and using any material permitted by the technology itself as long as it is suitable for the application, in particular flexible materials being preferred

Come mostrato in fig 3, le strisce 5 si possono produrre per estrusione, ottenendo una sezione analoga a quella mostrata in fig 3 As shown in fig 3, the strips 5 can be produced by extrusion, obtaining a section similar to that shown in fig 3

Secondo una ulteriore variante, dette strisce 5 si possono, invece, ottenere per sovrapposizione di due fogli incollati o saldati tra loro lungo le alette 8, ottenendo una sezione analoga a quella mostrata in fig 8 Allo scopo, oltre che lastre o fogli di materiale metallico, termoplastico o elastomenco, si possono utilizzare anche materiali compositi quali teli impermeabilizzati per impregnazione di resine Infine, la striscia 5 potrebbe essere costituita non da un unico elemento bensì da una pluralità di canali 7, in particolare tubi, non vincolati l’un l’altro According to a further variant, said strips 5 can, on the other hand, be obtained by overlapping two sheets glued or welded together along the fins 8, obtaining a section similar to that shown in fig. 8 For this purpose, as well as plates or sheets of metallic material , thermoplastic or elastomeric, composite materials can also be used, such as waterproof sheets by impregnating resins. other

Con riferimento alla fig 9, si illustra ora una forma di esecuzione dei collettori di distribuzione 2, raccolta 3 e rinvio 4 molto vantaggiosa perché permette di realizzare una struttura robusta e facile da assemblare With reference to fig 9, a very advantageous embodiment of the distribution manifolds 2, collection 3 and return 4 is now illustrated because it allows a robust and easy-to-assemble structure to be created.

Come è evidente nella figura, tubetti di mandata 12 1 e di ritorno 122 attraversano per intero la parte interna sia del collettore di distribuzione 2 che di quello di raccolta 3 ma l interno di ciascun tubetto di mandata 12 1 è in comunicazione solo con il collettore di distribuzione 2, in virtù di una o più aperture 17 praticate sulla superficie del tubetto di mandata 12 1 medesimo nella zona in cui esso attraversa l’interno del collettore di distribuzione 2, nell’identico modo ciascun tubetto di ritorno 122 è in comunicazione solo con il collettore di raccolta 3 Anche ι tubetti di rinvio 123 attraversano l’intero collettore di rinvio 4 con il quale sono idraulicamente connesse con analoghe una o più aperture 17 Per assicurare, poi, che le estremità di tutti ι tubetti 12 1, 122 e 12 3 opposte a quelle che si innestano nei canali 7 siano certamente ermeticamente chiuse, può essere opportuno che dette estremità giungano sino alla superfìcie esterna dei tubi che costituiscono ι collettori di raccolta 3 (o di distribuzione 2) e di rinvio 4, per essere poi ricoperte da una costola 18 As can be seen in the figure, delivery pipes 12 1 and return pipes 122 completely pass through the internal part of both the distribution manifold 2 and the collection manifold 3 but the interior of each delivery pipe 12 1 is in communication only with the manifold distribution pipe 2, by virtue of one or more openings 17 made on the surface of the delivery pipe 12 1 itself in the area in which it passes through the interior of the distribution manifold 2, in the same way each return pipe 122 is in communication only with the collection manifold 3 The return tubes 123 also pass through the entire return manifold 4 with which they are hydraulically connected with similar one or more openings 17 To ensure, then, that the ends of all the tubes 12 1, 122 and 12 3 opposite to those that are inserted into the channels 7 are certainly hermetically closed, it may be advisable that said ends reach up to the external surface of the pipes that constitute the collector i of collection 3 (or distribution 2) and return 4, to be then covered by a rib 18

Si può osservare come, vantaggiosamente, tutti ι tubetti di mandata 12 1 e di ritorno 12 2, se di opportuna lunghezza e con le aperture 17 in opportune posizioni, possono essere identici, salvo essere montati alternativamente con dette aperture 17 in corrispondenza del collettore di distribuzione 2 o di raccolta 3 Quanto, invece, ai tubetti 123, se di opportuna lunghezza, essi possono avere le aperture 17 in posizione simmetrica rispetto alla mezzeria sicché il verso di montaggio risulta indifferente Le estremità dei collettori di distribuzione 2, raccolta 3 e rinvio 4 sono chiuse da tappi 18 Nell’esempio di figura 9, poi, ι tronchi di tubo 10 e 10 a hanno asse ortogonale rispetto al piano su cui si sviluppa lo scambiatore di calore secondo l’mvenzione It can be observed that, advantageously, all the delivery 12 1 and return 12 2 tubes, if of suitable length and with the openings 17 in suitable positions, can be identical, except that they can be mounted alternately with said openings 17 in correspondence with the distribution 2 or collection 3 As for the tubes 123, if of suitable length, they can have the openings 17 in a symmetrical position with respect to the center line so that the mounting direction is indifferent The ends of the distribution manifolds 2, collection 3 and return 4 are closed by caps 18 In the example of figure 9, then, the pipe sections 10 and 10a have an orthogonal axis with respect to the plane on which the heat exchanger according to the invention develops.

La forma rea zzativa appena illustrata costituisce una struttura sufficientemente salda da garantire robustezza anche utilizzando materiali plastici semplicemente incollati secondo tecniche note mentre, del resto, essa si compone di semplicissimi elementi ricavabili con facilità da semilavorati reperibili sul mercato The embodiment just illustrated constitutes a sufficiently solid structure to guarantee sturdiness even using plastic materials simply glued according to known techniques while, moreover, it consists of very simple elements that can be easily obtained from semi-finished products available on the market.

Claims

CLAIMS Flat heat exchanger (1), suitable for heating or cooling rooms or fluids, characterized by the fact that it is substantially constituted - by one or more strips (5) equipped with a plurality of channels (7), - from a distribution manifold (2) equipped with delivery pipes (12 1) - from a collection manifold (3) equipped with return pipes (12 2) - from a return manifold (4) equipped with return pipes (12 3), some channels (7) being connected at the first end, through the delivery pipes (12 1), to the distribution manifold (2) while the the other end is connected through the return tubes (12 3) to the return manifold (4), while the remaining channels (7) are connected at the first end, through the return tubes (12 2), to the collection manifold ( 3) while the other end is connected through the return pipes (12 3), to the return manifold (4), and being said distribution (2) and collection (3) manifolds coplanar and contiguous and passing through the return (12 2) or delivery (12 1) the distribution manifold (2) or the collection manifold (3), whichever of the two said manifolds is closest to one or more strips (5) Flat heat exchanger as in the previous claim characterized by the fact that both the distribution manifolds (2) and the collection manifolds (3) and finally the return manifolds (4) can be more than one flat heat exchanger as in any preceding claim characterized in that said distribution (2) and collection (3) manifolds can be connected to the supply and return pipes by means of suitable sections (10, 10 a) equipped at the end with known connection means (1 1), crossing , possibly one of said trunks (10 10 a)) or the distribution manifold (2) or the collection manifold (3), whichever of the two said manifolds is closest to one or more strips (5) 4 Flat heat exchanger as in the first or second claim characterized in that said distribution manifolds (2) and, respectively, collection manifolds (3) can act as supply and return pipes, each of said distribution manifolds (2) and, respectively, of collection (3) provided at at least one end (13) of means suitable for connection with at least one further distribution manifold (2) and, respectively, of collection (3) 5 Flat heat exchanger as in any preceding claim characterized in that even more transmission manifolds (4) are provided with at least one end (13) of known means suitable for connection with at least ur. further transfer manifold (4) 6 Flat heat exchanger as in any previous claim characterized in that each of said channels (7) can be joined and spaced from the contiguous channel by means of a fin (8) 7 Flat heat exchanger as in the previous claim characterized in that said fins (8) can be provided with a plurality of holes (9) 8 Flat heat exchanger as in any previous claim characterized in that each channel (7) connected to the first end, by means of a delivery pipe (12 1), alternates with the distribution manifold (2) a channel (7) connected at the first end, through a return tube (12 2), to the collection manifold (3) 9 Flat heat exchanger as in any preceding claim from 1 to 7 characterized in that all the channels (7) of a strip (5) are connected at the first end, by means of the delivery tubes (12 1), to a distribution (2) while there is at least a second strip (5) whose channels (7) are connected at the first end, through the return tubes (12 2), to a collection manifold (3) Flat heat exchanger as in any previous claim characterized in that said distribution (2), collection (3) and return (4) manifolds, as well as the corresponding delivery pipes (12 1), of (12 2) and return (12 3) can be substantially obtained by extrusion and / or molding and assembled by welding and / or gluing 1 Flat heat exchanger as in any previous claim characterized by the fact that said distribution manifolds (2) and collection manifolds (3) can be constituted by a single extruded profile and equipped with two separate cavities adapted to act respectively as distribution manifold ( 2) and collection (3) Flat heat exchanger as in the previous claim, characterized by the fact that the only extruded profile which constitutes said distribution (2) and collection (3) manifolds provides a further cavity (14) suitable for keeping thermally insulated from each other said distribution (2) and collection (3) collectors 3 Flat heat exchanger as in any previous claim characterized by the fact that at least said delivery (12 1) or return (12 2) pipes, whichever of the two types cross the distribution manifold (2) or the collection manifold (3 ), are obtained by extrusion of semi-expanded material 14 Flat heat exchanger as in any preceding claim characterized in that said channels (7) are clamped on said tubes (12 1, 12 2, 12 3) by known clamping means and / or by hot plastic deformation and / or by clastic deformation 15 Flat heat exchanger as in any previous claim characterized by the fact that the delivery (12 1) and / or return (122) pipes completely cross the inside of the distribution (2) and collection (3) manifold 16 Flat heat exchanger as in any previous claim characterized by the fact that the return pipes (12 3) completely pass through the interior of the return manifold (4) 17 Flat heat exchanger as in the preceding claims 15 or 16 characterized by the fact that the ends of all the tubes (12 1, 12 2, 12 3) opposite to those which engage in channels (7) reach the external surface of the tubes which constitute the collection or distribution and return manifolds (3, 2, 4) and are hermetically sealed by a rib (18) 18 Flat heat exchanger as in the previous claims 15, 16 or 17 characterized in that the hydraulic connection between the delivery (12 1), return (12 2) and return (12 3) pipes and, respectively, the manifolds distribution (2), collection (3) and return (4) is obtained through openings (17) made on the walls of said tubes (12 1, 12 2, 12 3) 19 Flat heat exchanger as in the preceding claim characterized in that all the delivery (12 1) and return (12 2) pipes are identical and mounted alternately with said openings (17) in correspondence of the distribution manifold (2) or collection manifold (3) 20 Flat heat exchanger as in claim 18 characterized by the fact that the tubes (12 3) have openings (17) in a symmetrical position with respect to the center line 21 Flat heat exchanger as in any previous claim characterized in that the strip (5) is obtained by extrusion 22 Flat heat exchanger as in any previous claim from 1 to 15, characterized in that the strip (5) is obtained from two overlapping plates or sheets joined by gluing or molding along the fins (8) 23 Flat heat exchanger as in the previous claim, characterized by the fact that said plates or sheets overlapped and joined by gluing or molding along the fins (8) can be made of composite material waterproofed sheets by impregnation of resins 24 Flat heat exchanger as in any previous claim from to 16, characterized in that said strips (5) can be made of plastic or elastomeric material 25 "Hot bed" heating system for greenhouse cultivation characterized by the fact that the plants to be cultivated are heated directly by one or more flat heat exchangers according to one or more of the previous claims from 1 to 24, arranged below said plants 26 Heating system for hydroponic cultivation or for fish farming, made elident tanks of hot water in which plants are grown or raised fish, characterized by the phallus that the water contains in the tanks is heated by one or more exchanger of flat plates according to one or more than the preceding claims from 1 to 24, immersed inside the tanks 27 Heating and / or refrigeration system with panels radiating heat and / or cooling to the floor, wall or ceiling, characterized by the fact that the heating elements c / o ref consist of one or more flat heat exchangers according to one or more of the previous claims 1 to 24 8 Refrigeration system for cold rooms equipped with refrigerated walls characterized in that the refrigeration elements consist of one or more flat heat exchangers according to one or more of the preceding claims from 1 to 24 29 Refrigeration system for ice skating rinks characterized by the fact that the refrigirating elements consist of one or more flat bay exchangers according to one or more of the preceding claims from 1 to 24