ITMI950166U1

ITMI950166U1 - AIR-AIR HEAT EXCHANGER PARTICULARLY DESIGNED TO COOL ENVIRONMENT CONTAINERS CABINETS AND SIMILAR FOR EQUIPMENT

Info

Publication number: ITMI950166U1
Application number: IT95MI000166U
Authority: IT
Original assignee: Telemek Srl
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-09-10
Also published as: ITMI950166V0; IT236726Y1

Description

"SCAMBIATORE DI CALORE ARIA-ARIA, PARTICOLARMENTE STUDIATO PER RAFFREDDARE CONTENITORI, AMBIENTI, ARMA-DI E SIMILI, PER EQUIPAGGIAMENTI TECNOLOGICI IN GE-NERE CHE RICHIEDONO UN ISOLAMENTO DALL’AMBIENTE ESTERNO ED IL MANTENIMENTO DI UN LIVELLO COSTANTE DI TEMPERATURA" "AIR-AIR HEAT EXCHANGER, PARTICULARLY DESIGNED TO COOL CONTAINERS, ENVIRONMENTS, ARMA-DI AND SIMILAR, FOR TECHNOLOGICAL EQUIPMENT IN GE-NERE THAT REQUIRE INSULATION FROM THE EXTERNAL ENVIRONMENT AND THE MAINTENANCE OF A CONSTANT TEMPERATURE"

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

Il presente trovato ha come oggetto uno scambiatore di calore aria-aria, particolarmente studiato per raffreddare contenitori, ambienti, armadi e simili, per equipaggiamenti tecnologici in genere, che richiedono un isolamento dall'ambiente esterno ed il mantenimento di un livello costante di temperatura. The present invention relates to an air-to-air heat exchanger, particularly designed for cooling containers, rooms, cabinets and the like, for technological equipment in general, which requires insulation from the external environment and the maintenance of a constant temperature level.

Come è noto, in presenza di equipaggiamenti tecnologici, come stazioni radiobase, centrali telefoniche, ripetitori radio e televisione, centrali di controlla e valvole di stazioni di pompaggio di oleodotti, metanodotti, acquedotti, sismografi ed altre apparecchiature di precisione, è richiesta che l’ambiente in cui sono poste tali apparecchiature, venga mantenuto ad un livello di temperatura costante ottimale, per evitare shock termici. As is known, in the presence of technological equipment, such as radio base stations, telephone exchanges, radio and television repeaters, control units and valves of pumping stations for oil pipelines, methane pipelines, aqueducts, seismographs and other precision equipment, it is required that the environment in which such equipment is placed, is kept at an optimal constant temperature level, to avoid thermal shocks.

In particolare, è necessario che nel caso di apparecchiature elettromeccaniche, non si abbia una variazione termica superiore a ±10 gradi di temperatura ambiente. In particular, it is necessary that in the case of electromechanical equipment, there is no thermal variation greater than ± 10 degrees of ambient temperature.

In casa di apparecchiature elettroniche, tale variazione giornaliera di temperatura ambiente deve essere contenuta in ±5 gradi. In the home of electronic equipment, this daily variation in ambient temperature must be contained within ± 5 degrees.

Un altro problema è costituito dal fatto che è necessario che l’ambiente, in cui sono posti tali equipaggiamenti, non venga trattato con aria contenente polveri od altre sostanze inquinanti, per cui non è possibile realizzare il controllo termico prelevando aria dall’ambiente esterno, ma è necessario riutilizzare l’aria dell’ambiente, per evitare danneggiamenti di tali equipaggiamenti. Another problem is constituted by the fact that it is necessary that the environment, in which such equipment is placed, is not treated with air containing dust or other polluting substances, therefore it is not possible to carry out thermal control by taking air from the external environment, but it is necessary to reuse the ambient air, to avoid damage to such equipment.

Le soluzioni attualmente adottate si sono dimostrate molto complesse dal punto di vista strutturale e non sempre le stesse riescono a garantire le necessarie caratteristiche di costanza del livello termico The solutions currently adopted have proved to be very complex from a structural point of view and they are not always able to guarantee the necessary characteristics of constancy of the thermal level.

Il compito che si propone il trovato è quello di eliminare gli inconvenienti precedentemente descritti, realizzando uno scambiatore di calore aria-aria, per raffreddare contenitori, ambienti, armadi e simili, per equipaggiamenti tecnologici in genere, che richiedono un isolamento dall’ambiente esterno ed il mantenimento di un livello costante di temperatura, il quale permetta di realizzare una cii— colazione forzata dell’aria dell’ambiente interno, per effettuare un ottimale scambio termico, atto a garantire il mantenimento del livello di temperatura richiesto. The aim of the invention is to eliminate the drawbacks previously described, by providing an air-to-air heat exchanger, to cool containers, rooms, cabinets and the like, for technological equipment in general, which requires insulation from the external environment and the maintenance of a constant level of temperature, which allows to carry out a forced circulation of the air of the internal environment, in order to effect an optimal thermal exchange, suitable to guarantee the maintenance of the required temperature level.

Più precisamente, il suddetto scambiatore di calore aria-aria, che è strutturato in modo da presentare un ridottissimo consumo di energia, utilizza apparecchiature che non possono essere soggette a guasti di alcun tipo. More precisely, the aforementioned air-to-air heat exchanger, which is structured in such a way as to have a very low energy consumption, uses equipment which cannot be subject to faults of any kind.

Inoltre, lo scambiatore di calore in oggetto, che è in grado di offrire le più ampie garanzie di affidabilità e di sicurezza nell’uso, essendo facilmente ottenìbile con elementi e materiali di comune reperibilità in commercia, risulta molto competitivo, dal punto di vista economico. Furthermore, the heat exchanger in question, which is able to offer the widest guarantees of reliability and safety in use, being easily obtainable with elements and materials commonly found on the market, is very competitive, from an economic point of view. .

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri, che saranno meglio evidenziati in seguito, vengono raggiunti da uno scambiatore di calore aria-aria, per raffreddare contenitori, ambienti, armadi e simili, per equipaggiamenti tecnologici in genere, che richiedono un isolamento dall’ambiente esterno ed il mantenimento dì un livello costante di temperatura, caratterizzato dal fatto di comprendere un involucro di contenimento, che delimita un ambiente interno e presenta almeno parte della sua superficie laterale costituita da una parete di scambio tei— mìco, comprendente una parete interna ed una parete esterna, tra loro separate da una parete intermedia, formante un’intercapedine interna, per la circolazione forzata dell’aria dell’ambiente interno, ed un’intercapedine esterna, per la circolazione in controcorrente dell’aria esterna. The aforementioned task, as well as the aforementioned and other purposes, which will be better highlighted below, are achieved by an air-to-air heat exchanger, to cool containers, rooms, cabinets and the like, for technological equipment in general, which requires insulation. from the external environment and the maintenance of a constant level of temperature, characterized in that it comprises a containment envelope, which delimits an internal environment and has at least part of its lateral surface constituted by a thermal exchange wall, comprising a wall internal and an external wall, separated from each other by an intermediate wall, forming an internal cavity, for the forced circulation of the air of the internal environment, and an external cavity, for the counter-current circulation of the external air.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenziati attraverso un esame della descrizione di uno scambiatore di calore aria-aria, illustrato a titolo indicativo, ma non limitativo, con l’ausilio dei disegni allegati, in cui: Further features and advantages of the invention will be better highlighted through an examination of the description of an air-to-air heat exchanger, illustrated as an indication, but not limited to, with the aid of the attached drawings, in which:

la figura 1 rappresenta schematicamente, sezionato lungo un piano verticale, lo scambiatore dì calore aria-aria; Figure 1 is a schematic view, sectioned along a vertical plane, of the air-air heat exchanger;

la figura 2 rappresenta, in scala ingrandita, il particolare, in sezione verticale, di una parete laterale; Figure 2 represents, on an enlarged scale, the detail, in vertical section, of a side wall;

la figura 3 rappresenta una sezione, effettuata lungo la lìnea III-III della figura 2; Figure 3 represents a section taken along the line III-III of Figure 2;

la figura 4 rappresenta lo stesso dispositivo, provvisto di due ventilatori, atti ad ottenere la circolazione forzata, dell’aria interna ed esterna; Figure 4 represents the same device, equipped with two fans, designed to obtain forced circulation, of internal and external air;

la figura 5 illustra la proiezione in pianta del dispositivo disegnato in figura 4. figure 5 illustrates the plan projection of the device drawn in figure 4.

Con particolare riferimento ai simboli numerici delle suddette figure, lo scambiatore di calore aria-aria, particolarmente studiato per raffreddare contenitori, ambienti, armadi e simili, per equipaggiamenti tecnologici in genere, che richiedono un isolamento dall’ambiente esterno ed il mantenimento di un livello costante di temperatura, secondo il trovato, comprende un involucro di contenimento, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, il quale delimita al suo interno un ambiente 2, in cui vengono posizionate le apparecchiature o gli equipaggiamenti tecnologici, che richiedono il mantenimento di un preimpostato valore ottimale di temperatura . With particular reference to the numerical symbols of the aforementioned figures, the air-air heat exchanger, particularly designed to cool containers, rooms, cabinets and the like, for technological equipment in general, which requires insulation from the external environment and the maintenance of a level constant temperature, according to the invention, comprises a containment casing, globally indicated with the reference number 1, which delimits within it an environment 2, in which the apparatus or technological equipment, which require the maintenance of a preset optimum temperature value.

La peculiarità del trovato è costituita dal fatto che le pareti laterali dell’involucro di contenimento 1 sono costituite da pareti di scambio termico, indicate globalmente con il numero di riferimento 3, che presentano una parete interna 4 ed una parete esterna 5, tra loro separate, tramite una parete intermedia 6. The peculiarity of the invention is constituted by the fact that the lateral walls of the containment envelope 1 are constituted by heat exchange walls, generally indicated with the reference number 3, which have an internal wall 4 and an external wall 5, separated from each other. , via an intermediate wall 6.

La parete intermedia 6 viene, in pratica, a definire un’intercapedine interna 7 ed un’intercapedine esterna 8. In practice, the intermediate wall 6 defines an internal gap 7 and an external gap 8.

La parete intermedia 6, risulta meglio evidenziata nella figura 3, è vantaggiosamente realizzata mediante una lamiera grecata ad ampio sviluppo della superficie, con rapporto maggiore di 1/2,5 tra il passo e l’altezza, in modo da ottenere un sensibile incremento della superficie di scambio termico, rispetto alla superficie piana teorica. The intermediate wall 6, which is better highlighted in Figure 3, is advantageously made by means of a corrugated sheet with a wide surface development, with a ratio greater than 1 / 2.5 between the pitch and the height, so as to obtain a significant increase in the heat exchange surface, compared to the theoretical flat surface.

La larghezza di ogni modulo può variare da pochi centimetri ad alcuni metri, secondo la modalità costruttiva adottata per la parete grecata e per le pareti interne ed esterne. The width of each module can vary from a few centimeters to a few meters, according to the construction method adopted for the corrugated wall and for the internal and external walls.

In pratica, nell’intercapedine interna 7, viene a realizzarsi una circolazione forzata di aria, mediante ventilatori 10, posti all’estremità superiore e che, conseguentemente, creano un flusso dell’aria interna dall’alto verso il basso. In practice, in the internal cavity 7, a forced circulation of air occurs, by means of fans 10, placed at the upper end and which, consequently, create a flow of internal air from top to bottom.

Pertanto, in corrispondenza dell’estremità superiore entra l’aria più calda, mentre l’aria a temperatura minore viene reimmessa nell’ambiente, in corrispondenza dell’estremità inferiorein modo analogo, nell’intercapedine esterna, sì ha una convezione naturale dell’aria, per effetto camino, dal basso verso l’alto. Therefore, at the upper end the warmer air enters, while the lower temperature air is reintroduced into the environment, at the lower end in a similar way, in the external cavity, yes there is a natural convection of the air , for chimney effect, from bottom to top.

E’ possibile applicare un ventilatore, per creare una circolazione forzata di aria, in corrispondenza dell’intercapedine esterna, come illustrato nella figura 4. It is possible to apply a fan, to create a forced circulation of air, in correspondence with the external cavity, as shown in Figure 4.

Tale applicazione aumenta sensibilmente l’efficienza del sistema. This application significantly increases the efficiency of the system.

Lo scambio termico tra l’aria interna e l’aria esterna, che avviene tramite la parete intermedia 6 grecata, si realizza in controcorrente, per cui lo scambio è sempre positivo, quando il sistema è in funzione. The heat exchange between the internal air and the external air, which takes place through the corrugated intermediate wall 6, is carried out in countercurrent, so the exchange is always positive when the system is in operation.

In corrispondenza dell’estremità superiore interna dell’involucro 1, è previsto un accumulatore di calore 20, vantaggiosamente realizzato mediante tubi, contenenti sostanze ad elevata capacità termica, che presentano la caratteristica di contenere materiale a cambiamento di stato alla temperatura di funz ionamento . At the upper internal end of the envelope 1, a heat accumulator 20 is provided, advantageously made by means of pipes, containing substances with a high thermal capacity, which have the characteristic of containing material that changes state at the operating temperature.

Tale materiale è normalmente costituito da derivati del petrolio o da altre adatte sostanze liquide od allo stato gassoso. This material normally consists of petroleum derivatives or other suitable liquid or gaseous substances.

Nel caso in cui la temperatura esterna all’involucro 1 sia uguale o maggiore, rispetto a quella interna, l’effetto camino cessa, ed il ventilatore 10 viene arrestato, per cui entrano in funzione gli accumulatori dì calore, posti nella parte alta dell’ambiente interno, che consentono di accumulare calore con cambiamento di stato. In the event that the temperature outside the casing 1 is equal to or greater than the internal one, the chimney effect ceases, and the fan 10 is stopped, so that the heat accumulators, located in the upper part of the internal environment, which allow to accumulate heat with change of state.

Questo sistema, eventualmente attivato da ventilatori, accumula il calore, generato nell’ambiente dall’equipaggiamento installato, e lo cede allo scambiatore aria-aria, quando torna in funzione il ventilatore 10, poiché la temperatura esterna torna ad essere inferiore rispetto alla temperatura interna. This system, possibly activated by fans, accumulates the heat, generated in the environment by the installed equipment, and transfers it to the air-air exchanger, when the fan 10 returns to operation, since the external temperature returns to be lower than the internal temperature. .

Da quanto in precedenza descritto, si può vedere come il trovato raggiunga gli scopi propostì From what has been described above, it can be seen how the invention achieves the intended aim and objects

In particolare, si desidera sottolineare il fatto che viene realizzato uno scambiatore di calore aria-aria, che consente di mantenere un rigoroso isolamento tra l’ambiente interno e l'ambiente, esterno sfruttando il passaggio di calore con un sistema aria-aria, grazie alla presenza delle pareti di scambio, che creano due intercapedini tra loro affiancate e con i flussi d’aria che si muovono in controcorrente. In particular, we want to underline the fact that an air-air heat exchanger is created, which allows to maintain a rigorous insulation between the internal environment and the external environment by exploiting the passage of heat with an air-air system, thanks in the presence of the exchange walls, which create two interspaces side by side and with the air flows that move against the current.

E’, inoltre, opportuno aggiungere che è eventualmente possibile prevedere una coibentazione della superficie interna della parete interna, in moda da assumere la temperatura ottimale nell’ambiente, delimitato da tale parete. It should also be added that it is possibly possible to provide for an insulation of the internal surface of the internal wall, so as to assume the optimal temperature in the environment, delimited by this wall.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l’uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi, a seconda delle esìgenze. In practice, the materials used, as long as they are compatible with the specific use, as well as the contingent shapes and dimensions, may be any, depending on the needs.

Claims

R I V E N D IC A T IO N I 1- Air-to-air heat exchanger, particularly designed to cool containers, rooms, cabinets and the like, for technological equipment in general, which require insulation from the external environment and the maintenance of a constant temperature level, characterized by the fact that it includes a containment envelope, which delimits an internal environment and has at least part of its lateral surface consisting of a heat exchange wall, comprising an internal wall and an external wall, separated from each other by an intermediate wall, forming an internal cavity, for the forced circulation of the air of the internal environment, and an external cavity, for the counter-current circulation of the external air.

2. Air-to-air heat exchanger, according to the preceding claim, characterized in that the intermediate wall is constituted by a corrugated wall, to increase the heat exchange surface.

3. Air-to-air heat exchanger, according to one or more preceding claims, characterized in that it comprises, in correspondence with the internal cavity, a fan positioned on the inside, a fan positioned at the upper end, to create a forced circulation of air from top to bottom.

4. Air-to-air heat exchanger, according to one or more preceding claims, characterized by the fact that in the external cavity a circulation of air is established in a natural way due to the chimney effect, or forced with a fan from the bottom up.

5. Air-to-air heat exchanger, according to one or more preceding claims, characterized in that it comprises a fan, designed to create a recirculation of the internal air in the internal chimney and a natural or forced circulation in the cavity or external chimney.

6. Air-to-air heat exchanger, according to one or more preceding claims, characterized in that it comprises, inside the containment envelope, a heat accumulator, positioned at the upper internal end.

7. Air-to-air heat exchanger, according to one of the preceding claims, characterized by the fact that the heat accumulator comprises a plurality of pipes, containing substances with high thermal capacity, with change of state at the selected operating temperature.

8. Air-to-air heat exchanger, according to one or more preceding claims, characterized in that the substances with a high thermal capacity consist of petroleum derivatives or other liquid or gaseous substances.

9. Air-to-air heat exchanger, according to one or more preceding claims, characterized in that it comprises an insulation, positioned on the internal surface of the internal wall. Air-to-air heat exchanger, to cool containers, rooms, cabinets and the like, for technological equipment in general, which require insulation from the external environment and the maintenance of a constant temperature level, according to one or more preceding claims, all as more fully described and illustrated and for the specified purposes.