EP2564142A1 - Heat exchanger arrangement - Google Patents
Heat exchanger arrangementInfo
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- EP2564142A1 EP2564142A1 EP11713838A EP11713838A EP2564142A1 EP 2564142 A1 EP2564142 A1 EP 2564142A1 EP 11713838 A EP11713838 A EP 11713838A EP 11713838 A EP11713838 A EP 11713838A EP 2564142 A1 EP2564142 A1 EP 2564142A1
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- EP
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- Withdrawn
Links
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Classifications
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
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-
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- F28D2001/0266—Particular core assemblies, e.g. having different orientations or having different geometric features
Definitions
- the invention relates to a heat exchanger assembly according to the preamble of claim 1 and the use of such
- Heat exchanger arrangement according to one of claims 12 to 14. Heat exchangers are found in a variety of technical
- Refrigerators or household refrigerators in heaters and air conditioning systems for buildings or transport such as cars, buses, ships and aircraft, or as coolers in power plants, internal combustion engines,
- the heat exchangers are usually connected to a circuit containing a heat transfer medium such as a refrigerant, the heat exchanger heat directly, i. without phase transformation from the liquid or gaseous
- Heat transfer medium can be effective.
- Condensing plant contains several cooling coils, each as Heat exchangers, hereinafter also referred to as heat exchanger modules, are executed, and one or more fans for generating an air flow through the heat exchanger modules.
- Heat exchanger module includes a plurality of so-called microchannel heat transfer elements, which are designed as flat tubes, and which are arranged parallel and spaced from each other, and cooling fins, which are arranged between the flat tubes and connected to the same.
- the cooling fins each form a zig-zag pattern between two
- the heat exchanger modules each include an inlet and an outlet collection channel communicating with the
- Heat exchanger module are connected.
- microchannel heat transfer elements may for example be designed as an extruded profile, which consists of a material with good
- Thermal conductivity such as aluminum is made.
- Microchannel heat transfer elements contain a variety of channels with a diameter of typically 1 mm for the
- Diameters are possible, which may for example be in the range of 0.5 mm to 3 mm or 0.5 mm to 2 mm.
- a laminated heat exchanger which is known for example from Hauhaltkühlern.
- a laminated heat exchanger consists of a tube for the passage of a heat transfer medium and a plurality of fins, which are connected to the tube and are in operation in communication with a second medium.
- This construction is particularly useful when the second medium is gaseous and, for example, consists of ambient air, since this is a comparatively low
- the laminated heat exchanger per lamella can also contain a plurality of tubes, which can be connected to the respective application according to parallel and / or in series.
- laminated heat exchanger designs which contain several tubes per slat for more than one heat transfer medium and / or for more than one heat cycle. Depending on the number of different heat circuits to which the heat exchanger is connected, this is also referred to as a two- or multi-circuit heat exchanger.
- Laminated two- or multi-circuit heat exchangers are also used as safety heat exchangers, as the
- Heat transfer media of the heat cycles are separated from each other and no possibility of direct leakage between the
- Heat transfer media consists.
- the object of the present invention is to provide a
- Heat exchanger arrangement can be used, which can be used as a two- and multi-circuit heat exchanger, and which allows, given a material and / or processing effort against a laminated two- or multi-circuit heat exchanger between the
- Another object is to provide uses for such
- Heat exchanger arrangement to provide.
- the inventive heat exchanger arrangement contains a plurality of microchannel heat transfer elements, which are connected to one another in a heat-conducting manner, wherein the microchannel heat transfer elements form at least two groups and in each case one or more microchannel heat transfer elements.
- Heat transfer elements of a group are thermally conductively connected to one or more microchannel heat transfer elements of the other group.
- each group includes its own inlet collection channel and its own outlet collection channel, which are fluidly connected to the microchannel heat transfer elements of the respective group.
- one or more microchannel heat transfer elements of one group are arranged next to one or more microchannel heat transfer elements of the other group and in a further advantageous manner
- microchannel heat transfer elements arranged next to one another are connected in a heat-conducting manner by means of solder joints.
- the microchannel heat transfer elements can be used directly or via spacer elements
- Heat exchange ribs connected thermally conductive.
- Heat exchange ribs of conventional microchannel heat transfer elements a smaller height and a greater thickness, for example, a height of 2 mm to 6 mm and / or a thickness of 0.12 mm to 0.50 mm.
- air passages are formed between the heat exchange fins.
- Variants are the microchannel heat transfer elements in the areas in which they are thermally conductively connected, advantageously arranged substantially parallel and / or form, if appropriate, in the areas in which they are thermally conductively connected, in each case a planar arrangement.
- the microchannel heat transfer elements form one group with the microchannel heat transfer elements of the other group
- a safety heat exchanger for or with at least two separate heat circuits, in which the microchannel heat transfer elements of one group are connected in a heat-conducting manner via heat exchange ribs to the microchannel heat transfer elements of the other group.
- microchannel heat transfer elements of one group with the microchannel heat transfer elements of the other group form a subcooler for or with at least two separate heat circuits.
- the invention comprises the use of a
- Safety heat exchanger for or with at least two separate circuits for heat transfer media and / or refrigerants
- the invention also includes a method of operating a heat exchanger assembly according to one or more of the above
- Also part of the invention is a system with at least two
- Heat cycles and with at least one heat exchanger assembly according to one or more of the embodiments and variants described above.
- Heat exchanger arrangements have the advantage that a higher heat transfer between the heat circuits can be achieved in comparison with two-circuit or multi-circuit heat exchangers from the prior art, and that the heat exchanger arrangement can be made more compact and lighter compared to laminated two-or multi-circuit heat exchangers.
- FIG. 1 is a schematic representation of an embodiment of a system for a heat exchanger assembly according to the present invention
- FIG. 2A shows a heat exchanger arrangement from the prior art
- FIG. 2B shows an integrated heat exchanger arrangement from the prior art
- Fig. 3 shows a detail of a laminated two-circuit heat exchanger from the prior art
- Fig. 4 Course of the air and refrigerant temperatures in the
- FIG. 5A, 5B an embodiment of a heat exchanger assembly according to the present invention, view in the direction of
- FIG. 5C shows a variant of the embodiment according to FIG.
- Heat exchanger arrangement according to the present invention with a fitted heat exchanger and subcooler, view in the direction of the air flow and transversely to the air flow,
- FIG. 7A, 7B a third embodiment of a
- Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a system 1 for a heat exchanger assembly according to the present invention.
- the system 1 shown contains a first and second circuit 3.1, 3.2, each for a heat transfer medium.
- the first circuit includes an evaporator 2.0, a compressor 10, a heat exchanger 2.1, which may be formed as a condenser and / or gas cooler, and an expansion device 1 1.
- a refrigerant can be used.
- Circulation is thermal with a heat exchanger 2.2 of the second
- the heat exchanger of the second circuit may be formed as an evaporator of a heat pump cycle and / or as a heat exchanger of a heating circuit.
- the coupling takes place in
- Heat exchanger 2.2 of the second circuit is discharged again. From the second circuit 3.2, only the heat exchanger 2.2 is shown in Fig. 1.
- FIG. 2A Such a conventional heat exchanger assembly is shown in FIG. 2A.
- a heat exchanger 2.1 a first circuit and a
- Heat exchangers 2.2 of a second circuit are arranged one behind the other in a housing or an air duct section 2 a, of a
- Air flow 4 can be flowed through.
- FIG. 2B Another heat exchanger arrangement is shown in FIG. 2B, in which a heat exchanger of a first circuit and a heat exchanger of a second circuit are integrated in a block 2.
- the block 2 is typically arranged in an air duct section, which can be traversed by an air flow 4.
- the heat exchangers integrated in block 2 can be designed, for example, as a laminated two-circuit heat exchanger.
- Fig. 3 shows a section of a conventional laminated two-circuit heat exchanger.
- the illustrated two-circuit heat exchanger 2 'includes a plurality of fins 5ai - 5a 3 of a thermally conductive material, one or more tubes 5.1' - 5.1 "'of a first circuit 3.1 and one or more tubes 5.2' - 5.2"'of a second circuit 3.2, wherein the tubes of the first and second circuits are thermally conductively connected to the lamellae.
- the two circuits are thus coupled via the lamellae heat-conducting together.
- An additional thermal coupling can be achieved by an air flow 4, which flows through between the slats 5ai - 5a 3 and in the region of the tubes 5.1 '- 5.1 "' of the first circuit cools and / or liquefies a refrigerant flowing therein, wherein the air flow is heated and at least a portion of the entrained heat is then released again in the region of the tubes 5.2 '- 5.2 "' of the second circuit.
- Fig. 4 shows the course of the air and refrigerant temperatures T 3 , T in the conventional heat exchanger assemblies according to Fig. 2A, 2B and 3.
- the air temperature increases in a first section 4.1 a, in which the
- Refrigerant of the first cycle is cooled and / or liquefied, and then in a second section 4.2a, in which the
- Heat transfer medium of the second circuit is heated and / or evaporated, to sink again.
- the refrigerant temperature in the first cycle can have the course shown in section 3.1 a and initially fall until the temperature by the liquefaction of the
- Refrigerant is kept constant. If enough is cooled, the temperature of the liquefied refrigerant can reach the outlet of the
- Heat exchanger arrangement down further.
- the temperature of the heat transfer medium remains e.g. first, as shown in Section 4.2a, constant until the heat transfer medium has evaporated to then rise to the exit of the heat exchanger assembly.
- Figures 5A and 5B show a first embodiment of a
- Heat exchanger arrangement according to the present invention with a view (FIG. 5A) in the direction of the air flow and a view (FIG. 5B) transverse to the air flow.
- FIG. 5A a view in the direction of the air flow
- FIG. 5B a view transverse to the air flow.
- Heat exchanger arrangement 2 a plurality of microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2", which are thermally conductively connected to each other, wherein the microchannel heat transfer elements form at least two groups and one or more microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of a group are thermally conductively connected to one or more Microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2 ', 6.2" of the other group.
- each group has its own
- one or more microchannel heat transfer elements of one group are arranged next to one or more microchannel heat transfer elements of the other group and in a further advantageous manner
- juxtaposed microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" are thermally conductively connected by means of solder joints.
- Distance elements be thermally conductively connected.
- microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2", 6.2', 6.2 "arranged side by side are connected in a heat-conducting manner via heat exchange ribs 7.
- the heat exchange ribs may for example have a height of 2 mm to 6 mm and / or a thickness of 0.12 mm to 0.50 mm. Most 7 air channels are formed between the heat exchange ribs.
- the heat exchange fins are of a folded or bent
- Produced sheet metal strip for example, have a zig-zag pattern or may be bent several times U-shaped.
- Embodiments are the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 “, 6.2, 6.2', 6.2" in the areas where they are thermally conductively connected, advantageously arranged substantially parallel and / or form, if appropriate, in the areas in which they are thermally conductively connected, each having a planar arrangement.
- the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 form the one group with the
- Microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2 ', 6.2 "of the other group a safety heat exchanger for at least two separate heat circuits 3.1, 3.2, in which the microchannel heat transfer elements of a group via heat exchange ribs 7 are thermally conductively connected to the microchannel heat transfer elements of the other group.
- FIG. 5C shows a variant of a heat exchanger arrangement for the embodiment described above according to FIGS. 5A and 5B.
- two pair-connected microchannel heat transfer elements 6.1, 6.2 are connected in a heat-conducting manner via heat exchange ribs 7 to at least two further paired microchannel heat transfer elements 6.1 ', 6.2'.
- microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 'shown in FIG. 5C form one group with the
- Microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2 'of the other group an evaporator A / ligerigerkombination for or with a first
- Heat transfer medium which is liquefied and / or cooled in the condenser
- a second heat transfer medium which is vaporized and / or heated in the evaporator, wherein the evaporator can be used for example in a heat pump cycle or in a heating circuit. Thanks to the direct heat conducting connection between the
- Microchannel heat transfer elements of a pair may be higher than the heat exchanger arrangement shown in FIG. 5A
- FIGS. 6A and 6B show a second embodiment of a
- the heat exchanger assembly 2 includes a plurality of microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2", which are thermally conductively connected to each other, wherein the microchannel heat transfer elements form at least two groups and one or more microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of a group are thermally conductively connected to one or more microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2', 6.2" of the other group.
- each group has its own
- Heat exchanger assembly 2 thermally conductively connected to the microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2 ', 6.2 "of the other group.
- Microchannel heat transfer elements of a group no liquid-conducting connection to the microchannel heat transfer elements of the other group.
- one or more microchannel heat transfer elements of one group are arranged next to one or more microchannel heat transfer elements of the other group and in a further advantageous manner
- juxtaposed microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" are thermally conductively connected by means of solder joints.
- Distance elements be thermally conductively connected.
- microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 “, 6.2", 6.2', 6.2 "arranged side by side are connected in a heat-conducting manner via heat exchange ribs 7.
- Heat exchange ribs may for example have a height of 2 mm to 6 mm and / or a thickness of 0.12 mm to 0.50 mm. Most 7 air channels are formed between the heat exchange ribs. Typically, the heat exchange fins are of a folded or bent
- Produced sheet metal strip for example, have a zig-zag pattern or may be bent several times U-shaped. Regardless of the above-mentioned embodiments and
- Embodiments are the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" in the areas where they are thermally conductively connected, advantageously arranged substantially parallel and / or form, if appropriate, in the areas in to them
- thermally conductively connected each having a planar arrangement.
- microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "form the one group with the
- Microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2 ', 6.2 "of the other group a subcooler 12 for or with at least two separate
- Heat cycles 3.1, 3.2 for example, a refrigerant circuit comprising the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of a group, and a subcoolant circuit comprising the microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2', 6.2" of the other group.
- the heat transfer assembly 2 may, as shown in Figures 6A and 6B, comprise two parts, a first part which contains only Microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of a group which are connected to each other via heat exchange ribs 7' and a Einpass-heat exchanger 2.1 form, and a second part in which one or more microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "one group each heat-conducting ribs 7 thermally conductively connected to one or more heat transfer elements 6.2, 6.2', 6.2" of the other group are and form a subcooler 12.
- Figures 7A and 7B show a third embodiment of a
- the heat exchanger assembly 2 includes a plurality of microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', which are thermally conductively connected to each other, the microchannel heat transfer elements form at least two groups and one or more microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of a group are thermally conductively connected to one or more microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2' of the other group.
- each group comprises its own inlet duct 8.1, 8.1 '8.2 and its own outlet collection channel 9.1, 9.1', 9.2, which are fluidly connected to the microchannel heat transfer elements of the respective group.
- Microchannel heat transfer elements of a group no liquid-conducting connection to the microchannel heat transfer elements of the other group.
- the heat exchanger assembly shown in Figures 7A and 7B is a multi-pass heat exchanger.
- Intake duct of the one group is therefore divided into an initial section 8.1 and an intermediate section 8.1 'and the outlet collection channel into an intermediate section 9.1' and an end section 9.1.
- Microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of this group are connected to the sections 8.1, 8.1', 9.1, 9.1 'in such a way that the refrigerant from the initial section 8.1 through microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1' in a first flow direction to the intermediate section 9.1 ' of Outlet collection channel can flow, from there by other Microchannel heat transfer elements in a second, usually
- one or more microchannel heat transfer elements of one group are arranged next to one or more microchannel heat transfer elements of the other group and in a further advantageous manner
- microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2' arranged side by side are connected in a heat-conducting manner by means of solder joints, whereby the microchannel heat transfer elements can be used directly or via spacer elements
- microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2' arranged side by side can be connected to one another in a heat-conducting manner via heat exchange ribs 7.
- air ducts are formed between the heat exchange ribs 7.
- the heat exchange ribs are made of a folded or curved sheet metal strip produced, for example, have a zig-zag pattern or may be bent several times U-shaped.
- Embodiments are the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2' in the areas where they are thermally conductively connected, advantageously arranged substantially parallel and / or form, if appropriate, in the areas where they heat conductive are connected, each a planar arrangement.
- microchannel heat transfer elements 6.1 form one group with the microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2 'of the other group
- the heat transfer assembly 2 may, as shown in Figures 7A and 7B, comprise two parts, a first part which contains only Microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 'of a group, which are connected to each other via heat exchange ribs 7' and a on or Form multi-pass heat exchanger 2.1, and a second part, in which one or more other microchannel heat transfer elements 6.1 "of a group each thermally conductive with one or more
- Heat transfer elements 6.2, 6.2 'of the other group are connected and form a subcooler 12.
- the subcooler 12 it may be advantageous to provide the subcooler 12 with a thermal insulation 12a.
- FIG. 7C shows a section of an advantageous embodiment variant of a subcooler 12 'from the exemplary embodiment according to FIGS. 7A and 7B.
- one or more microchannel heat transfer elements 6.1 "of one group are heat-conductively connected directly to one or more heat transfer elements 6.2, 6.2 'of the other group, the heat-conducting connection consisting partially or exclusively of solder joints individual channels 6.2a of the microchannel heat transfer elements visible.
- the invention comprises the use of a
- Heat exchanger assembly 2 according to one or more of the embodiments and variants described above as
- Safety heat exchanger for or with at least two separate circuits for heat transfer media and / or refrigerants
- the invention also includes a method of operating a heat exchanger assembly according to one or more of the above
- Evaporator A / er deviserkombination Also part of the invention is a system with at least two
- Heat exchanger assembly 2 according to one or more of the embodiments and variants described above.
- the heat exchanger arrangements described above have the advantage that, thanks to the use of microchannel heat transfer elements with comparable material and labor costs compared to conventional laminated two- or multi-circuit heat exchangers, a higher COP value can be achieved, or that the heat exchanger arrangements at a given heat and / or or cooling capacity can be made lighter and more compact.
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
A heat exchanger arrangement (2) comprises multiple microchannel heat transfer elements (6.1, 6.1', 6.1", 6.2, 6.2', 6.2") that are interconnected in a heat-conducting manner and form two groups, one or more microchannel heat transfer elements (6.1, 6.1', 6.1") from one group being connected in a heat-conducting manner to one or more microchannel heat transfer elements (6.2, 6.2', 6.2") from the other group. In addition, each group comprises its own collective inlet duct (8.1, 8.2) and its own collective discharge duct (9.1, 9.2) which are fluidically connected to the microchannel heat transfer elements of the respective group.
Description
A-HEAT Allied Heat Exchange Technology AG, A-1 120 Wien (Österreich) A-HEAT Allied Heat Exchange Technology AG, A-1 120 Vienna (Austria)
Warmeaustauscheranordnung Warmeaustauscheranordnung
Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauscheranordnung gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 und die Verwendung einer derartigen The invention relates to a heat exchanger assembly according to the preamble of claim 1 and the use of such
Wärmeaustauscheranordnung gemäss einem der Ansprüche 12 bis 14. Wärmeaustauscher finden sich in einer Vielzahl von technischen Heat exchanger arrangement according to one of claims 12 to 14. Heat exchangers are found in a variety of technical
Anwendungen, beispielsweise in Kühlanlagen und -Vorrichtungen für Applications, for example, in cooling systems and devices for
Kühlräume oder Haushaltkühlschränke, in Heizungen und Klimaanlagen für Gebäude oder Verkehrsmittel wie zum Beispiel Autos, Busse, Schiffe und Flugzeuge, oder als Kühler in Kraftwerken, Verbrennungsmotoren, Refrigerators or household refrigerators, in heaters and air conditioning systems for buildings or transport such as cars, buses, ships and aircraft, or as coolers in power plants, internal combustion engines,
Computern, oder andern Wärme erzeugenden Einrichtungen. Im praktischen Einsatz sind die Wärmeaustauscher in der Regel mit einem Kreislauf verbunden, der ein Wärmeübertragungsmedium wie beispielsweise ein Kältemittel enthält, wobei der Wärmeaustauscher Wärme direkt, d.h. ohne Phasenumwandlung aus dem flüssigen oder gasförmigen Computers, or other heat generating devices. In practical use, the heat exchangers are usually connected to a circuit containing a heat transfer medium such as a refrigerant, the heat exchanger heat directly, i. without phase transformation from the liquid or gaseous
Wärmeübertragungsmedium aufnehmen oder an dasselbe abgeben kann, oder auch als Kondensator oder Verdampfer für das Absorb or transfer heat transfer medium to the same, or as a condenser or evaporator for the
Wärmeübertragungsmedium wirksam sein kann. Heat transfer medium can be effective.
Eine Ausführung eines aktuellen Wärmeaustauschers ist in Dokument EP 1 557 622 A2 beschrieben. Der ebenda beschriebene Wärmeaustauscher wird in einer Kondensationsanlage eines Kühlsystems eingesetzt, um ein zu Kühlzwecken verdampftes Kältemittel zu kondensieren. Die An embodiment of a current heat exchanger is described in document EP 1 557 622 A2. The heat exchanger described here is used in a condensation system of a cooling system in order to condense a refrigerant vaporized for cooling purposes. The
Kondensationsanlage enthält mehrere Kühlschlangen, die jeweils als
Wärmeaustauscher, im Folgenden auch als Wärmeaustauschermodule bezeichnet, ausgeführt sind, und einen oder mehrere Lüfter zur Erzeugung eines Luftstroms durch die Wärmeaustauschermodule. Jedes Condensing plant contains several cooling coils, each as Heat exchangers, hereinafter also referred to as heat exchanger modules, are executed, and one or more fans for generating an air flow through the heat exchanger modules. each
Wärmeaustauschermodul umfasst mehrere sogenannte Microchannel- Wärmeübertragungselemente, die als flache Rohre ausgeführt sind, und die parallel und beabstandet voneinander angeordnet sind, sowie Kühlrippen, die zwischen den flachen Rohren angeordnet und mit denselben verbunden sind. Die Kühlrippen bilden jeweils ein Zick-Zack-Muster zwischen zwei Heat exchanger module includes a plurality of so-called microchannel heat transfer elements, which are designed as flat tubes, and which are arranged parallel and spaced from each other, and cooling fins, which are arranged between the flat tubes and connected to the same. The cooling fins each form a zig-zag pattern between two
benachbarten Rohren. Weiter umfassen die Wärmeaustauschermodule jeweils einen Einlass- und einen Auslasssammelkanal, die mit den neighboring pipes. Further, the heat exchanger modules each include an inlet and an outlet collection channel communicating with the
Microchannel-Wärmeübertragungselementen des jeweiligen Microchannel heat transfer elements of each
Wärmeaustauschermoduls verbunden sind. Heat exchanger module are connected.
Die Microchannel-Wärmeübertragungselemente können beispielsweise als Strangpressprofil ausgeführt sein, das aus einem Material mit guter The microchannel heat transfer elements may for example be designed as an extruded profile, which consists of a material with good
Wärmeleitfähigkeit wie zum Beispiel Aluminium hergestellt ist. Die Thermal conductivity such as aluminum is made. The
Microchannel-Wärmeübertragungselemente enthalten eine Vielzahl von Kanälen mit einem Durchmesser von typisch 1 mm für das Microchannel heat transfer elements contain a variety of channels with a diameter of typically 1 mm for the
Wärmeübertragungsmedium. Selbstverständlich sind auch andere Heat transfer medium. Of course, there are others too
Durchmesser möglich, die zum Beispiel im Bereich von 0.5 mm bis 3 mm oder 0.5 mm bis 2 mm liegen können. Diameters are possible, which may for example be in the range of 0.5 mm to 3 mm or 0.5 mm to 2 mm.
Eine zusätzliche, weit verbreitete Ausführung ist der lamellierte An additional, widespread execution is the laminated one
Wärmeaustauscher, der beispielsweise aus Hauhaltkühlschränken bekannt ist. Im einfachsten Fall besteht ein lamellierter Wärmeaustauscher aus einem Rohr zur Durchleitung eines Wärmeübertragungsmediums und aus einer Vielzahl von Lamellen, die mit dem Rohr verbunden sind und im Betrieb mit einem zweiten Medium in Verbindung stehen. Diese Bauweise ist besonders zweckmässig, wenn das zweite Medium gasförmig ist und beispielsweise aus Umgebungsluft besteht, da diese einen vergleichsweise niedrigen Heat exchanger, which is known for example from Hauhaltkühlschränken. In the simplest case, a laminated heat exchanger consists of a tube for the passage of a heat transfer medium and a plurality of fins, which are connected to the tube and are in operation in communication with a second medium. This construction is particularly useful when the second medium is gaseous and, for example, consists of ambient air, since this is a comparatively low
Wärmeübertragungskoeffizienten hat, der durch eine entsprechend grosse Oberfläche der Lamellen ausgeglichen werden kann. Selbstverständlich kann der lamellierte Wärmeaustauscher pro Lamelle auch mehrere Rohre enthalten, die der jeweiligen Anwendung entsprechend parallel und/oder in Serie miteinander verbunden sein können.
Beim lamellierten Wärmeaustauscher sind Bauformen bekannt, die pro Lamelle mehrere Rohre für mehr als ein Wärmeübertragungsmedium und/oder für mehr als einen Wärmekreislauf enthalten. Abhängig von der Anzahl unterschiedlicher Wärmekreisläufe, an die der Wärmeaustauscher angeschlossen ist, spricht man auch von einem Zwei- oder Mehrkreis- Wärmeaustauscher. Lamellierte Zwei- oder Mehrkreis-Wärmeaustauscher werden auch als Sicherheitswärmeaustauscher eingesetzt, da die Has heat transfer coefficients, which can be compensated by a correspondingly large surface of the slats. Of course, the laminated heat exchanger per lamella can also contain a plurality of tubes, which can be connected to the respective application according to parallel and / or in series. In laminated heat exchanger designs are known which contain several tubes per slat for more than one heat transfer medium and / or for more than one heat cycle. Depending on the number of different heat circuits to which the heat exchanger is connected, this is also referred to as a two- or multi-circuit heat exchanger. Laminated two- or multi-circuit heat exchangers are also used as safety heat exchangers, as the
Wärmeübertragungsmedien der Wärmekreisläufe voneinander getrennt sind und keine Möglichkeit der direkten Leckage zwischen den Heat transfer media of the heat cycles are separated from each other and no possibility of direct leakage between the
Wärmeübertragungsmedien besteht. Heat transfer media consists.
Bei einem lamellierten Zwei- oder Mehrkreis-Wärmeaustauscher ist die Wärmeübertragung umso effektiver, je grösser die Leitfähigkeit und die Dicke der Lamellen ist, und je kleiner der gegenseitige Abstand der Rohre ist. In a laminated two- or multi-circuit heat exchanger, the larger the conductivity and thickness of the fins, the more effective the heat transfer and the smaller the mutual spacing of the tubes.
Bezüglich Wirkungsgrad ist es somit vorteilhaft, wenn viele Rohre verwendet werden. Viele Rohre bedeuten jedoch auch höhere Material- und In terms of efficiency, it is thus advantageous if many tubes are used. However, many tubes also mean higher material and
Verarbeitungskosten, so dass ein höherer Wirkungsgrad mit höheren Kosten verbunden ist. Processing costs, so that a higher efficiency is associated with higher costs.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine The object of the present invention is to provide a
Wärmeaustauscheranordnung zur Verfügung zu stellen, die als Zwei- und Mehrkreis-Wärmeaustauscher verwendet werden kann, und die es erlaubt, bei gegebenem Material- und/oder Verarbeitungsaufwand gegenüber einem lamellierten Zwei- oder Mehrkreis-Wärmeaustauscher zwischen den Heat exchanger arrangement can be used, which can be used as a two- and multi-circuit heat exchanger, and which allows, given a material and / or processing effort against a laminated two- or multi-circuit heat exchanger between the
Kreisläufen eine höhere Wärmeübertragung zu erreichen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, Verwendungen für eine derartige Circuits to achieve a higher heat transfer. Another object is to provide uses for such
Wärmeaustauscheranordnung zur Verfügung zu stellen. Heat exchanger arrangement to provide.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in Anspruch 1 definierte Wärmeaustauscheranordnung und durch die in den Ansprüchen 12 bis 14 definierten Verwendungen gelöst. This object is achieved according to the invention by the heat exchanger arrangement defined in claim 1 and by the uses defined in claims 12 to 14.
Die erfindungsgemässe Wärmeaustauscheranordnung enthält mehrere Microchannel-Wärmeübertragungselemente, die miteinander wärmeleitend verbunden sind, wobei die Microchannel-Wärmeübertragungselemente wenigstens zwei Gruppen bilden und jeweils ein oder mehrere MicroChannel-
Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe wärmeleitend mit einem oder mehreren Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe verbunden sind. Zusätzlich umfasst jede Gruppe jeweils einen eigenen Einlasssammelkanal und einen eigenen Auslasssammelkanal, die mit den Microchannel-Wärmeübertragungselementen der jeweiligen Gruppe flüssigkeitsleitend verbunden sind. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante besteht zwischen den Microchannel-Wärmeübertragungselementen der einen Gruppe keine flüssigkeitsleitende Verbindung zu den Microchannel- Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante sind jeweils ein oder mehrere Microchannel-Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe neben einem oder mehreren Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe angeordnet und in einer weiteren vorteilhaften The inventive heat exchanger arrangement contains a plurality of microchannel heat transfer elements, which are connected to one another in a heat-conducting manner, wherein the microchannel heat transfer elements form at least two groups and in each case one or more microchannel heat transfer elements. Heat transfer elements of a group are thermally conductively connected to one or more microchannel heat transfer elements of the other group. In addition, each group includes its own inlet collection channel and its own outlet collection channel, which are fluidly connected to the microchannel heat transfer elements of the respective group. In an advantageous embodiment, there is no liquid-conducting connection between the microchannel heat transfer elements of the one group and the microchannel heat transfer elements of the other group. In a further advantageous embodiment variant, in each case one or more microchannel heat transfer elements of one group are arranged next to one or more microchannel heat transfer elements of the other group and in a further advantageous manner
Ausführungsvariante sind abwechselnd ein oder mehrere Microchannel- Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe neben einem oder mehreren Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe Embodiment variant are alternately one or more microchannel heat transfer elements of a group in addition to one or more microchannel heat transfer elements of the other group
angeordnet sind. are arranged.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind nebeneinander angeordneten Microchannel-Wärmeübertragungselemente mittels Lötverbindungen wärmeleitend verbunden. Dabei können die Microchannel- Wärmeübertragungselemente direkt oder über Abstandselemente In an advantageous embodiment, microchannel heat transfer elements arranged next to one another are connected in a heat-conducting manner by means of solder joints. The microchannel heat transfer elements can be used directly or via spacer elements
wärmeleitend verbunden sein. be thermally conductively connected.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind nebeneinander angeordnete Microchannel-Wärmeübertragungselemente über In a further advantageous embodiment, juxtaposed microchannel heat transfer elements via
Wärmeaustauschrippen wärmeleitend verbunden. Die Heat exchange ribs connected thermally conductive. The
Wärmeaustauschrippen haben mit Vorteil im Vergleich zu Heat exchange ribs have an advantage compared to
Wärmeaustauschrippen üblicher Microchannel-Wärmeübertragungselemente eine kleinere Höhe und eine grössere Dicke, beispielsweise eine Höhe von 2 mm bis 6 mm und/oder eine Dicke von 0.12 mm bis 0.50 mm. Typisch sind zwischen den Wärmeaustauschrippen Luftkanäle ausgebildet. Heat exchange ribs of conventional microchannel heat transfer elements a smaller height and a greater thickness, for example, a height of 2 mm to 6 mm and / or a thickness of 0.12 mm to 0.50 mm. Typically, air passages are formed between the heat exchange fins.
Unabhängig von den oben erwähnten Ausführungsformen und Regardless of the above-mentioned embodiments and
Ausführungsvarianten sind die Microchannel-Wärmeübertragungselemente in
den Bereichen, in denen sie wärmeleitend verbunden sind, vorteilhafterweise im Wesentlichen parallel angeordnet und/oder bilden, falls zweckmässig, in den Bereichen, in denen sie wärmeleitend verbunden sind, jeweils eine ebene Anordnung. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bilden die Microchannel- Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe mit den Microchannel- Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe einen Variants are the microchannel heat transfer elements in the areas in which they are thermally conductively connected, advantageously arranged substantially parallel and / or form, if appropriate, in the areas in which they are thermally conductively connected, in each case a planar arrangement. In a further advantageous embodiment, the microchannel heat transfer elements form one group with the microchannel heat transfer elements of the other group
Sicherheitswärmeaustauscher für oder mit wenigstens zwei getrennten Wärmekreisläufen, in welchem die Microchannel- Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe über Wärmeaustauschrippen wärmeleitend mit den Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe verbunden sind. A safety heat exchanger for or with at least two separate heat circuits, in which the microchannel heat transfer elements of one group are connected in a heat-conducting manner via heat exchange ribs to the microchannel heat transfer elements of the other group.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bilden die Microchannel- Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe mit den Microchannel- Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe einen Unterkühler für oder mit wenigstens zwei getrennten Wärmekreisläufen. In a further advantageous embodiment, the microchannel heat transfer elements of one group with the microchannel heat transfer elements of the other group form a subcooler for or with at least two separate heat circuits.
Weiter umfasst die Erfindung die Verwendung einer Furthermore, the invention comprises the use of a
Wärmeaustauscheranordnung nach einer oder mehreren der oben Heat exchanger assembly according to one or more of the above
beschriebenen Ausführungsformen und -Varianten als described embodiments and variants as
Sicherheitswärmeaustauscher für oder mit wenigstens zwei getrennten Kreisläufen für Wärmeübertragungsmedien und/oder Kältemittel, die Safety heat exchanger for or with at least two separate circuits for heat transfer media and / or refrigerants, the
Verwendung einer Wärmeaustauscheranordnung nach einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen und -Varianten als Unterkühler für oder mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf und wenigstens einem Unterkühlmittelkreislauf und die Verwendung einer Use of a heat exchanger arrangement according to one or more of the above-described embodiments and variants as subcooler for or with at least one refrigerant circuit and at least one subcoolant circuit and the use of a
Wärmeaustauscheranordnung nach einer oder mehreren der oben Heat exchanger assembly according to one or more of the above
beschriebenen Ausführungsformen und -Varianten als Verdampfer- A/erflüssigerkombination für oder mit einem ersten described embodiments and variants as evaporator A / emflüssigerkombination for or with a first
Wärmeübertragungsmedium, das im Verflüssiger verflüssigt und/oder gekühlt wird, und einem zweiten Wärmeübertragungsmedium, das im Verdampfer verdampft und/oder erwärmt wird.
Zusätzlich umfasst die Erfindung jeweils auch ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmeaustauscheranordnung nach einer oder mehreren der oben Heat transfer medium which is liquefied and / or cooled in the condenser, and a second heat transfer medium which is vaporized and / or heated in the evaporator. In addition, the invention also includes a method of operating a heat exchanger assembly according to one or more of the above
beschriebenen Ausführungsformen und -Varianten als described embodiments and variants as
Sicherheitswärmeaustauscher und/oder als Unterkühler und/oder als Safety heat exchanger and / or as a subcooler and / or as
Verdampfer-A/erflüssigerkombination. Evaporator A / erflüssigerkombination.
Ebenfalls zur Erfindung gehört eine Anlage mit mindestens zwei Also part of the invention is a system with at least two
Wärmekreisläufen und mit mindestens einer Wärmeaustauscheranordnung nach einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen und -Varianten. Heat cycles and with at least one heat exchanger assembly according to one or more of the embodiments and variants described above.
Die erfindungsgemässe Wärmeaustauscheranordnung und die oben beschriebenen Verwendungen der erfindungsgemässe The inventive heat exchanger assembly and the uses of the invention described above
Wärmeaustauscheranordnung haben den Vorteil, dass gegenüber Zwei- oder Mehrkreis-Wärmeaustauschern aus dem Stand der Technik eine höhere Wärmeübertragung zwischen den Wärmekreisläufen erzielt werden kann, und dass die Wärmeaustauscheranordnung im Vergleich zu lamellierten Zweioder Mehrkreis-Wärmeaustauschern kompakter und leichter aufgebaut werden kann. Heat exchanger arrangements have the advantage that a higher heat transfer between the heat circuits can be achieved in comparison with two-circuit or multi-circuit heat exchangers from the prior art, and that the heat exchanger arrangement can be made more compact and lighter compared to laminated two-or multi-circuit heat exchangers.
Die obige Beschreibung von Ausführungsformen und -Varianten dient lediglich als Beispiel. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Ansprüchen und der Zeichnung hervor. Darüber hinaus können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch einzelne Merkmale aus den beschriebenen oder gezeigten Ausführungsformen und -Varianten The above description of embodiments and variants is merely an example. Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the drawings. In addition, in the context of the present invention, individual features of the described or shown embodiments and variants
miteinander kombiniert werden, um neue Ausführungsformen zu bilden. be combined together to form new embodiments.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Ausführungsbeispiele und an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: In the following the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments and with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels zu einer Anlage für eine Wärmeaustauscheranordnung gemäss vorliegender Erfindung, 1 is a schematic representation of an embodiment of a system for a heat exchanger assembly according to the present invention,
Fig. 2A eine Wärmeaustauscheranordnung aus dem Stand der Technik,
Fig. 2B eine integrierte Wärmeaustauscheranordnung aus dem Stand der Technik, 2A shows a heat exchanger arrangement from the prior art, FIG. 2B shows an integrated heat exchanger arrangement from the prior art, FIG.
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem lamellierten Zweikreis- Wärmeaustauscher aus dem Stand der Technik, Fig. 4 Verlauf der Luft- und Kältemitteltemperaturen in den Fig. 3 shows a detail of a laminated two-circuit heat exchanger from the prior art, Fig. 4 Course of the air and refrigerant temperatures in the
Wärmeaustauscheranordnungen gemäss Fig. 2A, 2B und 3, Heat exchanger arrangements according to FIGS. 2A, 2B and 3,
Fig. 5A, 5B ein Ausführungsbeispiel einer Wärmeaustauscheranordnung gemäss vorliegender Erfindung, Ansicht in Richtung der Fig. 5A, 5B an embodiment of a heat exchanger assembly according to the present invention, view in the direction of
Luftströmung und quer zur Luftströmung, Fig. 5C eine Ausführungsvariante zum Ausführungsbeispiel gemäss Fig. Air flow and transverse to the air flow, Fig. 5C shows a variant of the embodiment according to FIG.
5A und 5B, 5A and 5B,
Fig. 6A, 6B ein zweites Ausführungsbeispiel einer 6A, 6B, a second embodiment of a
Wärmeaustauscheranordnung gemäss vorliegender Erfindung mit Einpass-Wärmeaustauscher und Unterkühler, Ansicht in Richtung der Luftströmung und quer zur Luftströmung, Heat exchanger arrangement according to the present invention with a fitted heat exchanger and subcooler, view in the direction of the air flow and transversely to the air flow,
Fig. 7A, 7B ein drittes Ausführungsbeispiel einer Fig. 7A, 7B, a third embodiment of a
Wärmeaustauscheranordnung gemäss vorliegender Erfindung mit Mehrpass-Wärmeaustauscher und Unterkühler, Ansicht in Richtung der Luftströmung und quer zur Luftströmung, und Fig. 7C einen Ausschnitt aus einer Ausführungsvariante eines Heat exchanger assembly according to the present invention with multi-pass heat exchanger and subcooler, view in the direction of air flow and transverse to the air flow, and Fig. 7C shows a detail of a variant of a
Unterkühlers aus dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7A und 7B. Subcooler from the embodiment of FIGS. 7A and 7B.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels zu einer Anlage 1 für eine Wärmeaustauscheranordnung gemäss vorliegender Erfindung. Die gezeigte Anlage 1 enthält einen ersten und zweiten Kreislauf 3.1 , 3.2 für jeweils ein Wärmeübertragungsmedium. Der erste Kreislauf enthält einen Verdampfer 2.0, einen Verdichter 10, einen Wärmeaustauscher
2.1 , der als Verflüssiger und/oder Gaskühler ausgebildet sein kann, und ein Expansionsgerät 1 1 . Als Wärmeübertragungsmediunn kann beispielsweise ein Kältemittel eingesetzt werden. Der Wärmeaustauscher 2.1 des ersten Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a system 1 for a heat exchanger assembly according to the present invention. The system 1 shown contains a first and second circuit 3.1, 3.2, each for a heat transfer medium. The first circuit includes an evaporator 2.0, a compressor 10, a heat exchanger 2.1, which may be formed as a condenser and / or gas cooler, and an expansion device 1 1. As Wärmeübertragungsmediunn example, a refrigerant can be used. The heat exchanger 2.1 of the first
Kreislaufs ist thermisch mit einem Wärmeaustauscher 2.2 des zweiten Circulation is thermal with a heat exchanger 2.2 of the second
Kreislaufs gekoppelt, wobei der Wärmeaustauscher des zweiten Kreislaufs als Verdampfer eines Wärmepumpenkreislaufs und/oder als Wärmeaustauscher eines Heizkreises ausgebildet sein kann. Die Kopplung erfolgt in Coupled, wherein the heat exchanger of the second circuit may be formed as an evaporator of a heat pump cycle and / or as a heat exchanger of a heating circuit. The coupling takes place in
herkömmlichen Wärmeaustauscheranordnungen beispielsweise dadurch, dass ein Luftstrom 4 im Wärmeaustauscher 2.1 des ersten Kreislaufs erwärmt und wenigstens ein Teil der mitgeführten Wärme anschliessend im Conventional heat exchanger arrangements, for example, characterized in that an air stream 4 in the heat exchanger 2.1 of the first circuit heated and at least a portion of the entrained heat subsequently in
Wärmeaustauscher 2.2 des zweiten Kreislaufs wieder abgegeben wird. Vom zweiten Kreislauf 3.2 ist in Fig. 1 lediglich der Wärmeaustauscher 2.2 gezeigt. Heat exchanger 2.2 of the second circuit is discharged again. From the second circuit 3.2, only the heat exchanger 2.2 is shown in Fig. 1.
Eine derartige herkömmliche Wärmeaustauscheranordnung ist in Fig. 2A gezeigt. Ein Wärmeaustauscher 2.1 eines ersten Kreislaufs und ein Such a conventional heat exchanger assembly is shown in FIG. 2A. A heat exchanger 2.1 a first circuit and a
Wärmeaustauscher 2.2 eines zweiten Kreislaufs sind hintereinander in einem Gehäuse oder einem Luftkanalabschnitt 2a angeordnet, die von einem Heat exchangers 2.2 of a second circuit are arranged one behind the other in a housing or an air duct section 2 a, of a
Luftstrom 4 durchströmt werden können. Eine weitere Wärmeaustauscheranordnung ist in Fig. 2B gezeigt, in welcher ein Wärmeaustauscher eines ersten Kreislaufs und ein Wärmeaustauscher eines zweiten Kreislaufs in einem Block 2 integriert sind. Der Block 2 ist typisch in einem Luftkanalabschnitt angeordnet, der von einem Luftstrom 4 durchströmt werden kann. Air flow 4 can be flowed through. Another heat exchanger arrangement is shown in FIG. 2B, in which a heat exchanger of a first circuit and a heat exchanger of a second circuit are integrated in a block 2. The block 2 is typically arranged in an air duct section, which can be traversed by an air flow 4.
Die im Block 2 integrierten Wärmeaustauscher können beispielsweise als lamellierter Zweikreis-Wärmeaustauscher ausgebildet sein. Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem herkömmlichen lamellierten Zweikreis- Wärmeaustauscher. Der gezeigte Zweikreis-Wärmeaustauscher 2' enthält mehrere Lamellen 5ai - 5a3 aus einem wärmeleitenden Material, ein oder mehrere Rohre 5.1 ' - 5.1 "' eines ersten Kreislaufs 3.1 und ein oder mehrere Rohre 5.2' - 5.2"' eines zweiten Kreislaufs 3.2, wobei die Rohre des ersten und zweiten Kreislaufs wärmeleitend mit den Lamellen verbunden sind. Die beiden Kreisläufe sind somit über die Lamellen wärmeleitend miteinander gekoppelt. Eine zusätzliche thermische Kopplung kann durch einen Luftstrom 4 erreicht werden, der zwischen den Lamellen 5ai - 5a3 durchströmt und im Bereich der Rohre 5.1 ' - 5.1 "' des ersten Kreislaufs ein darin fliessendes Kältemittel kühlt und/oder verflüssigt, wobei der Luftstrom erwärmt und
wenigstens ein Teil der mitgeführten Wärme anschliessend im Bereich der Rohre 5.2' - 5.2"' des zweiten Kreislaufs wieder abgegeben wird. The heat exchangers integrated in block 2 can be designed, for example, as a laminated two-circuit heat exchanger. Fig. 3 shows a section of a conventional laminated two-circuit heat exchanger. The illustrated two-circuit heat exchanger 2 'includes a plurality of fins 5ai - 5a 3 of a thermally conductive material, one or more tubes 5.1' - 5.1 "'of a first circuit 3.1 and one or more tubes 5.2' - 5.2"'of a second circuit 3.2, wherein the tubes of the first and second circuits are thermally conductively connected to the lamellae. The two circuits are thus coupled via the lamellae heat-conducting together. An additional thermal coupling can be achieved by an air flow 4, which flows through between the slats 5ai - 5a 3 and in the region of the tubes 5.1 '- 5.1 "' of the first circuit cools and / or liquefies a refrigerant flowing therein, wherein the air flow is heated and at least a portion of the entrained heat is then released again in the region of the tubes 5.2 '- 5.2 "' of the second circuit.
Fig. 4 zeigt den Verlauf der Luft- und Kältemitteltemperaturen T3, T in den herkömmlichen Wärmeaustauscheranordnungen gemäss Fig. 2A, 2B und 3. Die Lufttemperatur nimmt in einem ersten Abschnitt 4.1 a, in dem das Fig. 4 shows the course of the air and refrigerant temperatures T 3 , T in the conventional heat exchanger assemblies according to Fig. 2A, 2B and 3. The air temperature increases in a first section 4.1 a, in which the
Kältemittel des ersten Kreislaufs gekühlt und/oder verflüssigt wird zu, um dann in einem zweiten Abschnitt 4.2a, in dem das Refrigerant of the first cycle is cooled and / or liquefied, and then in a second section 4.2a, in which the
Wärmeübertragungsmedium des zweiten Kreislaufs erwärmt und/oder verdampft wird, wieder abzusinken. Die Kältemitteltemperatur im ersten Kreislauf kann dabei den in Abschnitt 3.1 a gezeigten Verlauf aufweisen und zunächst abfallen, bis die Temperatur durch die Verflüssigung des Heat transfer medium of the second circuit is heated and / or evaporated, to sink again. The refrigerant temperature in the first cycle can have the course shown in section 3.1 a and initially fall until the temperature by the liquefaction of the
Kältemittels konstant gehalten wird. Falls genügend gekühlt wird, kann die Temperatur des verflüssigten Kältemittels zum Ausgang der Refrigerant is kept constant. If enough is cooled, the temperature of the liquefied refrigerant can reach the outlet of the
Wärmeaustauscheranordnung hin weiter absinken. Im zweiten Kreislauf bleibt die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums z.B. zunächst, wie in Abschnitt 4.2a gezeigt, konstant bis das Wärmeübertragungsmedium verdampft ist, um dann zum Ausgang der Wärmeaustauscheranordnung hin anzusteigen. Heat exchanger arrangement down further. In the second cycle, the temperature of the heat transfer medium remains e.g. first, as shown in Section 4.2a, constant until the heat transfer medium has evaporated to then rise to the exit of the heat exchanger assembly.
Die Figuren 5A und 5B zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Figures 5A and 5B show a first embodiment of a
Wärmeaustauscheranordnung gemäss vorliegender Erfindung mit einer Ansicht (Fig. 5A) in Richtung der Luftströmung und einer Ansicht (Fig. 5B) quer zur Luftströmung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Heat exchanger arrangement according to the present invention with a view (FIG. 5A) in the direction of the air flow and a view (FIG. 5B) transverse to the air flow. In the embodiment shown contains the
Wärmeaustauscheranordnung 2 mehrere Microchannel- Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2", die miteinander wärmeleitend verbunden sind, wobei die Microchannel- Wärmeübertragungselemente wenigstens zwei Gruppen bilden und jeweils ein oder mehrere Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 " der einen Gruppe wärmeleitend mit einem oder mehreren Microchannel- Wärmeübertragungselementen 6.2, 6.2', 6.2" der anderen Gruppe verbunden sind. Zusätzlich umfasst jede Gruppe jeweils einen eigenen Heat exchanger arrangement 2 a plurality of microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2", which are thermally conductively connected to each other, wherein the microchannel heat transfer elements form at least two groups and one or more microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of a group are thermally conductively connected to one or more Microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2 ', 6.2" of the other group. In addition, each group has its own
Einlasssammelkanal 8.1 , 8.2 und einen eigenen Auslasssammelkanal 9.1 , 9.2, die mit den Microchannel-Wärmeübertragungselementen der jeweiligen Gruppe flüssigkeitsleitend verbunden sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante besteht zwischen den Inlet collection channel 8.1, 8.2 and a separate outlet collection channel 9.1, 9.2, which are liquid-conductively connected to the microchannel heat transfer elements of each group. In an advantageous embodiment exists between the
Microchannel-Wärmeübertragungselementen der einen Gruppe keine flüssigkeitsleitende Verbindung zu den Microchannel- Wärmeübertragungselennenten der anderen Gruppe. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante sind jeweils ein oder mehrere Microchannel-Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe neben einem oder mehreren Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe angeordnet und in einer weiteren vorteilhaften Microchannel heat transfer elements of a group no liquid-conducting connection to the Microchannel Wärmeübertragungselennenten the other group. In a further advantageous embodiment variant, in each case one or more microchannel heat transfer elements of one group are arranged next to one or more microchannel heat transfer elements of the other group and in a further advantageous manner
Ausführungsvariante sind abwechselnd ein oder mehrere Microchannel- Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe neben einem oder mehreren Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe Embodiment variant are alternately one or more microchannel heat transfer elements of a group in addition to one or more microchannel heat transfer elements of the other group
angeordnet sind. are arranged.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind nebeneinander angeordneten Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" mittels Lötverbindungen wärmeleitend verbunden. Dabei können die In an advantageous embodiment, juxtaposed microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" are thermally conductively connected by means of solder joints. The can
Microchannel-Wärmeübertragungselemente direkt oder über Microchannel heat transfer elements directly or via
Abstandselemente wärmeleitend verbunden sein. Distance elements be thermally conductively connected.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind nebeneinander angeordnete Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" über Wärmeaustauschrippen 7 wärmeleitend verbunden. Die Wärmeaustauschrippen können beispielsweise eine Höhe von 2 mm bis 6 mm und/oder eine Dicke von 0.12 mm bis 0.50 mm aufweisen. Meist sind zwischen den Wärmeaustauschrippen 7 Luftkanäle ausgebildet. Typisch sind die Wärmeaustauschrippen aus einem gefalteten oder gebogenen In a further advantageous embodiment, microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2", 6.2', 6.2 "arranged side by side are connected in a heat-conducting manner via heat exchange ribs 7. The heat exchange ribs may for example have a height of 2 mm to 6 mm and / or a thickness of 0.12 mm to 0.50 mm. Most 7 air channels are formed between the heat exchange ribs. Typically, the heat exchange fins are of a folded or bent
Blechstreifen hergestellt, der beispielsweise ein Zick-Zack-Muster aufweisen oder mehrmals U-förmig abgebogen sein kann. Produced sheet metal strip, for example, have a zig-zag pattern or may be bent several times U-shaped.
Unabhängig von den oben erwähnten Ausführungsformen und Regardless of the above-mentioned embodiments and
Ausführungsvarianten sind die Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" in den Bereichen, in denen sie wärmeleitend verbunden sind, vorteilhafterweise im Wesentlichen parallel angeordnet und/oder bilden, falls zweckmässig, in den Bereichen, in denen sie wärmeleitend verbunden sind, jeweils eine ebene Anordnung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bilden die Microchannel- Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 " der einen Gruppe mit den Embodiments are the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" in the areas where they are thermally conductively connected, advantageously arranged substantially parallel and / or form, if appropriate, in the areas in which they are thermally conductively connected, each having a planar arrangement. In a further advantageous embodiment, the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "form the one group with the
Microchannel-Wärmeübertragungselementen 6.2, 6.2', 6.2" der anderen Gruppe einen Sicherheitswärmeaustauscher für wenigstens zwei getrennte Wärmekreisläufe 3.1 , 3.2, in welchem die Microchannel- Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe über Wärmeaustauschrippen 7 wärmeleitend mit den Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe verbunden sind. Microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2 ', 6.2 "of the other group a safety heat exchanger for at least two separate heat circuits 3.1, 3.2, in which the microchannel heat transfer elements of a group via heat exchange ribs 7 are thermally conductively connected to the microchannel heat transfer elements of the other group.
Fig. 5C zeigt eine Ausführungsvariante einer Wärmeaustauscheranordnung zum oben beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5A und 5B. In der gezeigten Ausführungsvariante sind jeweils paarweise ein Microchannel- Wärmeübertragungselement 6.1 , 6.1 ' der einen Gruppe mit einem FIG. 5C shows a variant of a heat exchanger arrangement for the embodiment described above according to FIGS. 5A and 5B. In the embodiment shown, in pairs, a microchannel heat transfer element 6.1, 6.1 'of a group with a
Microchannel-Wärmeübertragungselement 6.2, 6.2' der anderen Gruppe direkt wärmeleitend verbunden, beispielsweise mittels einer Lötverbindung zwischen den Microchannel-Wärmeübertragungselementen eines Paares. Zudem sind in der in Fig. 5C gezeigten Ausführungsvariante jeweils zwei paarweise verbundenen Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.2 über Wärmeaustauschrippen 7 wärmeleitend mit mindestens zwei weiteren paarweise verbundenen Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 ', 6.2' verbunden. Microchannel heat transfer element 6.2, 6.2 'of the other group directly connected thermally conductive, for example by means of a solder joint between the microchannel heat transfer elements of a pair. In addition, in the embodiment variant shown in FIG. 5C, two pair-connected microchannel heat transfer elements 6.1, 6.2 are connected in a heat-conducting manner via heat exchange ribs 7 to at least two further paired microchannel heat transfer elements 6.1 ', 6.2'.
Vorteilhafterweise bilden die in Fig. 5C gezeigten Microchannel- Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ' der einen Gruppe mit den Advantageously, the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 'shown in FIG. 5C form one group with the
Microchannel-Wärmeübertragungselementen 6.2, 6.2' der anderen Gruppe eine Verdampfer-A/erflüssigerkombination für oder mit einem ersten Microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2 'of the other group an evaporator A / ligerigerkombination for or with a first
Wärmeübertragungsmedium, das im Verflüssiger verflüssigt und/oder gekühlt wird, und einem zweiten Wärmeübertragungsmedium, das im Verdampfer verdampft und/oder erwärmt wird, wobei der Verdampfer beispielsweise in einem Wärmepumpenkreislauf oder in einem Heizkreis eingesetzt werden kann. Dank der direkten wärmeleitenden Verbindung zwischen den Heat transfer medium, which is liquefied and / or cooled in the condenser, and a second heat transfer medium, which is vaporized and / or heated in the evaporator, wherein the evaporator can be used for example in a heat pump cycle or in a heating circuit. Thanks to the direct heat conducting connection between the
Microchannel-Wärmeübertragungselementen eines Paares kann gegenüber der in Fig. 5A gezeigten Wärmeaustauscheranordnung eine höhere Microchannel heat transfer elements of a pair may be higher than the heat exchanger arrangement shown in FIG. 5A
Wärmeübertragung erzielt werden.
Die Figuren 6A und 6B zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Heat transfer can be achieved. Figures 6A and 6B show a second embodiment of a
Wärmeaustauscheranordnung gemäss vorliegender Erfindung mit Einpass- Wärmeaustauscher und Unterkühler, mit einer Ansicht (Fig. 6A) in Richtung der Luftströmung und einer Ansicht (Fig. 6B) quer zur Luftströmung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Wärmeaustauscheranordnung 2 mehrere Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2", die miteinander wärmeleitend verbunden sind, wobei die Microchannel- Wärmeübertragungselemente wenigstens zwei Gruppen bilden und jeweils ein oder mehrere Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 " der einen Gruppe wärmeleitend mit einem oder mehreren Microchannel- Wärmeübertragungselementen 6.2, 6.2', 6.2" der anderen Gruppe verbunden sind. Zusätzlich umfasst jede Gruppe jeweils einen eigenen Heat exchanger arrangement according to the present invention with a Einpass- heat exchanger and subcooler, with a view (Fig. 6A) in the direction of air flow and a view (Fig. 6B) transverse to the air flow. In the illustrated embodiment, the heat exchanger assembly 2 includes a plurality of microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2", which are thermally conductively connected to each other, wherein the microchannel heat transfer elements form at least two groups and one or more microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of a group are thermally conductively connected to one or more microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2', 6.2" of the other group. In addition, each group has its own
Einlasssammelkanal 8.1 , 8.2 und einen eigenen Auslasssammelkanal 9.1 , 9.2, die mit den Microchannel-Wärmeübertragungselementen der jeweiligen Gruppe flüssigkeitsleitend verbunden sind. Dabei können, wie in den Figuren 6A und 6B gezeigt, die Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 " der einen Gruppe auch nur in einem Teil der Inlet collection channel 8.1, 8.2 and a separate outlet collection channel 9.1, 9.2, which are liquid-conductively connected to the microchannel heat transfer elements of each group. In this case, as shown in Figures 6A and 6B, the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of a group only in part of the
Wärmeaustauscheranordnung 2 wärmeleitend mit den Microchannel- Wärmeübertragungselementen 6.2, 6.2', 6.2" der anderen Gruppe verbunden sein. Heat exchanger assembly 2 thermally conductively connected to the microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2 ', 6.2 "of the other group.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante besteht zwischen den In an advantageous embodiment exists between the
Microchannel-Wärmeübertragungselementen der einen Gruppe keine flüssigkeitsleitende Verbindung zu den Microchannel- Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante sind jeweils ein oder mehrere Microchannel-Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe neben einem oder mehreren Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe angeordnet und in einer weiteren vorteilhaften Microchannel heat transfer elements of a group no liquid-conducting connection to the microchannel heat transfer elements of the other group. In a further advantageous embodiment variant, in each case one or more microchannel heat transfer elements of one group are arranged next to one or more microchannel heat transfer elements of the other group and in a further advantageous manner
Ausführungsvariante sind abwechselnd ein oder mehrere Microchannel- Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe neben einem oder mehreren Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe Embodiment variant are alternately one or more microchannel heat transfer elements of a group in addition to one or more microchannel heat transfer elements of the other group
angeordnet sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind nebeneinander angeordneten Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" mittels Lötverbindungen wärmeleitend verbunden. Dabei können die are arranged. In an advantageous embodiment, juxtaposed microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" are thermally conductively connected by means of solder joints. The can
Microchannel-Wärmeübertragungselemente direkt oder über Microchannel heat transfer elements directly or via
Abstandselemente wärmeleitend verbunden sein. Distance elements be thermally conductively connected.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind nebeneinander angeordnete Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" über Wärmeaustauschrippen 7 wärmeleitend verbunden. Die In a further advantageous embodiment, microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2", 6.2', 6.2 "arranged side by side are connected in a heat-conducting manner via heat exchange ribs 7. The
Wärmeaustauschrippen können beispielsweise eine Höhe von 2 mm bis 6 mm und/oder eine Dicke von 0.12 mm bis 0.50 mm aufweisen. Meist sind zwischen den Wärmeaustauschrippen 7 Luftkanäle ausgebildet. Typisch sind die Wärmeaustauschrippen aus einem gefalteten oder gebogenen Heat exchange ribs may for example have a height of 2 mm to 6 mm and / or a thickness of 0.12 mm to 0.50 mm. Most 7 air channels are formed between the heat exchange ribs. Typically, the heat exchange fins are of a folded or bent
Blechstreifen hergestellt, der beispielsweise ein Zick-Zack-Muster aufweisen oder mehrmals U-förmig abgebogen sein kann. Unabhängig von den oben erwähnten Ausführungsformen und Produced sheet metal strip, for example, have a zig-zag pattern or may be bent several times U-shaped. Regardless of the above-mentioned embodiments and
Ausführungsvarianten sind die Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" in den Bereichen, in denen sie wärmeleitend verbunden sind, vorteilhafterweise im Wesentlichen parallel angeordnet und/oder bilden, falls zweckmässig, in den Bereichen, in denen sie Embodiments are the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2" in the areas where they are thermally conductively connected, advantageously arranged substantially parallel and / or form, if appropriate, in the areas in to them
wärmeleitend verbunden sind, jeweils eine ebene Anordnung. are thermally conductively connected, each having a planar arrangement.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bilden die Microchannel- Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 " der einen Gruppe mit den In a further advantageous embodiment, the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "form the one group with the
Microchannel-Wärmeübertragungselementen 6.2, 6.2', 6.2" der anderen Gruppe einen Unterkühler 12 für oder mit wenigstens zwei getrennten Microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2 ', 6.2 "of the other group a subcooler 12 for or with at least two separate
Wärmekreisläufen 3.1 , 3.2, beispielsweise einen Kältemittelkreislauf, der die Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 " der einen Gruppe umfasst, und einen Unterkühlmittelkreislauf, der die Microchannel- Wärmeübertragungselemente 6.2, 6.2', 6.2" der anderen Gruppe umfasst. Heat cycles 3.1, 3.2, for example, a refrigerant circuit comprising the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of a group, and a subcoolant circuit comprising the microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2', 6.2" of the other group.
Die Wärmeübertragungsanordnung 2 kann dabei, wie in den Figuren 6A und 6B gezeigt, zwei Teile umfassen, einen ersten Teil, welcher nur Microchannel- Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 " der einen Gruppe enthält, die über Wärmeaustauschrippen 7' miteinander verbunden sind und einen
Einpass-Wärmeaustauscher 2.1 bilden, und einen zweiten Teil, in welchem ein oder mehrere Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 " der einen Gruppe jeweils über Wärmeaustauschrippen 7 wärmeleitend mit einem oder mehreren Wärmeübertragungselementen 6.2, 6.2', 6.2" der anderen Gruppe verbunden sind und einen Unterkühler 12 bilden. The heat transfer assembly 2 may, as shown in Figures 6A and 6B, comprise two parts, a first part which contains only Microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of a group which are connected to each other via heat exchange ribs 7' and a Einpass-heat exchanger 2.1 form, and a second part in which one or more microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "one group each heat-conducting ribs 7 thermally conductively connected to one or more heat transfer elements 6.2, 6.2', 6.2" of the other group are and form a subcooler 12.
Die Figuren 7A und 7B zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel einer Figures 7A and 7B show a third embodiment of a
Wärmeaustauscheranordnung gemäss vorliegender Erfindung mit Mehrpass- Wärmeaustauscher und Unterkühler, mit einer Ansicht (Fig. 7A) in Richtung der Luftströmung und einer Ansicht (Fig. 7B) quer zur Luftströmung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Wärmeaustauscheranordnung 2 mehrere Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', die miteinander wärmeleitend verbunden sind, wobei die Microchannel- Wärmeübertragungselemente wenigstens zwei Gruppen bilden und jeweils ein oder mehrere Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 " der einen Gruppe wärmeleitend mit einem oder mehreren Microchannel- Wärmeübertragungselementen 6.2, 6.2' der anderen Gruppe verbunden sind. Zusätzlich umfasst jede Gruppe jeweils einen eigenen Einlasssannnnelkanal 8.1 , 8.1 ' 8.2 und einen eigenen Auslasssammelkanal 9.1 , 9.1 ', 9.2, die mit den Microchannel-Wärmeübertragungselementen der jeweiligen Gruppe flüssigkeitsleitend verbunden sind. Heat exchanger arrangement according to the present invention with multi-pass heat exchanger and subcooler, with a view (Fig. 7A) in the direction of air flow and a view (Fig. 7B) transverse to the air flow. In the illustrated embodiment, the heat exchanger assembly 2 includes a plurality of microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', which are thermally conductively connected to each other, the microchannel heat transfer elements form at least two groups and one or more microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of a group are thermally conductively connected to one or more microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2' of the other group. In addition, each group comprises its own inlet duct 8.1, 8.1 '8.2 and its own outlet collection channel 9.1, 9.1', 9.2, which are fluidly connected to the microchannel heat transfer elements of the respective group.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante besteht zwischen den In an advantageous embodiment exists between the
Microchannel-Wärmeübertragungselementen der einen Gruppe keine flüssigkeitsleitende Verbindung zu den Microchannel- Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe. Bei der in den Figuren 7A und 7B gezeigten Wärmeaustauscheranordnung handelt es sich um einen Mehrpass-Wärmeaustauscher. Der Microchannel heat transfer elements of a group no liquid-conducting connection to the microchannel heat transfer elements of the other group. The heat exchanger assembly shown in Figures 7A and 7B is a multi-pass heat exchanger. Of the
Einlasssannnnelkanal der einen Gruppe ist deshalb in einen Anfangsabschnitt 8.1 und einen Zwischenabschnitt 8.1 ' unterteilt und der Auslasssammelkanal in einen Zwischenabschnitt 9.1 ' und einen Endabschnitt 9.1 . Die Intake duct of the one group is therefore divided into an initial section 8.1 and an intermediate section 8.1 'and the outlet collection channel into an intermediate section 9.1' and an end section 9.1. The
Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 " dieser Gruppe sind derart mit den Abschnitten 8.1 , 8.1 ', 9.1 , 9.1 ' verbunden, dass das Kältemittel vom Anfangsabschnitt 8.1 durch Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ' in einer ersten Fliessrichtung zum Zwischenabschnitt 9.1 ' des
Auslasssammelkanals fliessen kann, von dort durch weitere Microchannel- Wärmeübertragungselemente in einer zweiten, normalerweise Microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of this group are connected to the sections 8.1, 8.1', 9.1, 9.1 'in such a way that the refrigerant from the initial section 8.1 through microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1' in a first flow direction to the intermediate section 9.1 ' of Outlet collection channel can flow, from there by other Microchannel heat transfer elements in a second, usually
entgegengesetzten Fliessrichtung in den Zwischenabschnitt 8.1 ' des opposite flow direction in the intermediate section 8.1 'of the
Einlasssammelkanals und von dort durch weitere Microchannel- Wärmeübertragungselemente 6.1 " in einer dritten Fliessrichtung, die normalerweise der ersten entspricht, in den Endabschnitt 9.1 . Inlet collecting channel and from there by other Microchannel heat transfer elements 6.1 "in a third flow direction, which normally corresponds to the first, in the end section 9.1.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante sind jeweils ein oder mehrere Microchannel-Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe neben einem oder mehreren Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe angeordnet und in einer weiteren vorteilhaften In a further advantageous embodiment variant, in each case one or more microchannel heat transfer elements of one group are arranged next to one or more microchannel heat transfer elements of the other group and in a further advantageous manner
Ausführungsvariante sind abwechselnd ein oder mehrere Microchannel- Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe neben einem oder mehreren Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe Embodiment variant are alternately one or more microchannel heat transfer elements of a group in addition to one or more microchannel heat transfer elements of the other group
angeordnet sind. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind nebeneinander angeordneten Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2' mittels Lötverbindungen wärmeleitend verbunden. Dabei können die Microchannel- Wärmeübertragungselemente direkt oder über Abstandselemente are arranged. In an advantageous embodiment, microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2' arranged side by side are connected in a heat-conducting manner by means of solder joints, whereby the microchannel heat transfer elements can be used directly or via spacer elements
wärmeleitend verbunden sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können nebeneinander angeordnete Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2' über Wärmeaustauschrippen 7' wärmeleitend miteinander verbunden sein. Meist sind zwischen den Wärmeaustauschrippen 7' Luftkanäle ausgebildet. Typisch sind die Wärmeaustauschrippen aus einem gefalteten oder gebogenen Blechstreifen hergestellt, der beispielsweise ein Zick-Zack- Muster aufweisen oder mehrmals U-förmig abgebogen sein kann. be thermally conductively connected. In a further advantageous embodiment, microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2' arranged side by side can be connected to one another in a heat-conducting manner via heat exchange ribs 7. In most cases, air ducts are formed between the heat exchange ribs 7. Typically, the heat exchange ribs are made of a folded or curved sheet metal strip produced, for example, have a zig-zag pattern or may be bent several times U-shaped.
Unabhängig von den oben erwähnten Ausführungsformen und Regardless of the above-mentioned embodiments and
Ausführungsvarianten sind die Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2' in den Bereichen, in denen sie wärmeleitend verbunden sind, vorteilhafterweise im Wesentlichen parallel angeordnet und/oder bilden, falls zweckmässig, in den Bereichen, in denen sie wärmeleitend verbunden sind, jeweils eine ebene Anordnung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bilden Microchannel- Wärmeübertragungselemente 6.1 " der einen Gruppe mit den Microchannel- Wärmeübertragungselementen 6.2, 6.2' der anderen Gruppe einen Embodiments are the microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2' in the areas where they are thermally conductively connected, advantageously arranged substantially parallel and / or form, if appropriate, in the areas where they heat conductive are connected, each a planar arrangement. In a further advantageous embodiment, microchannel heat transfer elements 6.1 "form one group with the microchannel heat transfer elements 6.2, 6.2 'of the other group
Unterkühler 12 für oder mit wenigstens zwei getrennten Wärmekreisläufen 3.1 , 3.2, beispielsweise einen Kältemittelkreislauf, der die Microchannel- Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ', 6.1 " der einen Gruppe umfasst, und einen Unterkühlmittelkreislauf, der die Microchannel- Wärmeübertragungselemente 6.2, 6.2' der anderen Gruppe umfasst. Subcooler 12 for or with at least two separate heat circuits 3.1, 3.2, for example, a refrigerant circuit comprising the Microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 ', 6.1 "of a group, and a subcoolant circuit, the Microchannel- heat transfer elements 6.2, 6.2' of the other group includes.
Die Wärmeübertragungsanordnung 2 kann dabei, wie in den Figuren 7A und 7B gezeigt, zwei Teile umfassen, einen ersten Teil, welcher nur Microchannel- Wärmeübertragungselemente 6.1 , 6.1 ' der einen Gruppe enthält, die über Wärmeaustauschrippen 7' miteinander verbunden sind und einen Ein- oder Mehrpass-Wärmeaustauscher 2.1 bilden, und einen zweiten Teil, in welchem ein oder mehrere weitere Microchannel-Wärmeübertragungselemente 6.1 " der einen Gruppe jeweils wärmeleitend mit einem oder mehreren The heat transfer assembly 2 may, as shown in Figures 7A and 7B, comprise two parts, a first part which contains only Microchannel heat transfer elements 6.1, 6.1 'of a group, which are connected to each other via heat exchange ribs 7' and a on or Form multi-pass heat exchanger 2.1, and a second part, in which one or more other microchannel heat transfer elements 6.1 "of a group each thermally conductive with one or more
Wärmeübertragungselementen 6.2, 6.2' der anderen Gruppe verbunden sind und einen Unterkühler 12 bilden. Je nach Anwendung kann es vorteilhaft sein, den Unterkühler 12 mit einer Wärmedämmung 12a zu versehen. Heat transfer elements 6.2, 6.2 'of the other group are connected and form a subcooler 12. Depending on the application, it may be advantageous to provide the subcooler 12 with a thermal insulation 12a.
Fig. 7C zeigt einen Ausschnitt aus einer vorteilhaften Ausführungsvariante eines Unterkühlers 12' aus dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7A und 7B. In der gezeigten Ausführungsvariante sind ein oder mehrere Microchannel- Wärmeübertragungselemente 6.1 " der einen Gruppe direkt mit einem oder mehreren Wärmeübertragungselementen 6.2, 6.2' der anderen Gruppe wärmeleitend verbunden, wobei die wärmeleitende Verbindung teilweise oder ausschliesslich aus Lötverbindungen bestehen kann. Im gezeigten Ausschnitt sind jeweils die einzelnen Kanäle 6.2a der Microchannel- Wärmeübertragungselemente sichtbar. FIG. 7C shows a section of an advantageous embodiment variant of a subcooler 12 'from the exemplary embodiment according to FIGS. 7A and 7B. In the embodiment shown, one or more microchannel heat transfer elements 6.1 "of one group are heat-conductively connected directly to one or more heat transfer elements 6.2, 6.2 'of the other group, the heat-conducting connection consisting partially or exclusively of solder joints individual channels 6.2a of the microchannel heat transfer elements visible.
Weiter umfasst die Erfindung die Verwendung einer Furthermore, the invention comprises the use of a
Wärmeaustauscheranordnung 2 nach einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen und -Varianten als Heat exchanger assembly 2 according to one or more of the embodiments and variants described above as
Sicherheitswärmeaustauscher für oder mit wenigstens zwei getrennten Kreisläufen für Wärmeübertragungsmedien und/oder Kältemittel, die Safety heat exchanger for or with at least two separate circuits for heat transfer media and / or refrigerants, the
Verwendung einer Wärmeaustauscheranordnung nach einer oder mehreren
der oben beschriebenen Ausführungsformen und -Varianten als Unterkühler 12 für oder mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf 3.1 und wenigstens einem Unterkühlmittelkreislauf 3.2 und die Verwendung einer Use of a heat exchanger assembly according to one or more the embodiments and variants described above as subcooler 12 for or with at least one refrigerant circuit 3.1 and at least one subcoolant circuit 3.2 and the use of a
Wärmeaustauscheranordnung nach einer oder mehreren der oben Heat exchanger assembly according to one or more of the above
beschriebenen Ausführungsformen und -Varianten als Verdampfer- A/erflüssigerkombination für oder mit einem ersten described embodiments and variants as evaporator A / emflüssigerkombination for or with a first
Wärmeübertragungsmedium, das im Verflüssiger verflüssigt und/oder gekühlt wird, und einem zweiten Wärmeübertragungsmedium, das im Verdampfer verdampft und/oder erwärmt wird. Zusätzlich umfasst die Erfindung jeweils auch ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmeaustauscheranordnung nach einer oder mehreren der oben Heat transfer medium which is liquefied and / or cooled in the condenser, and a second heat transfer medium which is vaporized and / or heated in the evaporator. In addition, the invention also includes a method of operating a heat exchanger assembly according to one or more of the above
beschriebenen Ausführungsformen und -Varianten als described embodiments and variants as
Sicherheitswärmeaustauscher und/oder als Unterkühler und/oder als Safety heat exchanger and / or as a subcooler and / or as
Verdampfer-A/erflüssigerkombination. Ebenfalls zur Erfindung gehört eine Anlage mit mindestens zwei Evaporator A / erflüssigerkombination. Also part of the invention is a system with at least two
Wärmekreisläufen 3.1 , 3.2 und mit mindestens einer Heat cycles 3.1, 3.2 and at least one
Wärmeaustauscheranordnung 2 nach einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen und -Varianten. Heat exchanger assembly 2 according to one or more of the embodiments and variants described above.
Die oben beschriebenen Wärmeaustauscheranordnungen haben den Vorteil, dass dank der Verwendung von Microchannel-Wärmeübertragungselementen bei vergleichbarem Material- und Arbeitsaufwand gegenüber herkömmlichen lamellierten Zwei- oder Mehrkreis-Wärmeaustauschern ein höherer COP-Wert erzielt werden kann, oder dass die Wärmeaustauscheranordnungen bei vorgegebener Wärme- und/oder Kälteleistung leichter und kompakter gebaut werden können.
The heat exchanger arrangements described above have the advantage that, thanks to the use of microchannel heat transfer elements with comparable material and labor costs compared to conventional laminated two- or multi-circuit heat exchangers, a higher COP value can be achieved, or that the heat exchanger arrangements at a given heat and / or or cooling capacity can be made lighter and more compact.
Claims
Patentansprüche claims
Wärmeaustauscheranordnung (2) mit mehreren Microchannel- Wärmeübertragungselementen (6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2"), die miteinander wärmeleitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Microchannel-Wärmeübertragungselemente wenigstens zwei Gruppen bilden, dass jeweils ein oder mehrere Microchannel- Wärmeübertragungselemente (6.1 , 6.1 ', 6.1 ") der einen Gruppe wärmeleitend mit einem oder mehreren Microchannel- Wärmeübertragungselementen (6.2, 6.2', 6.2") der anderen Gruppe verbunden sind, und dass jede Gruppe jeweils einen eigenen Heat exchanger assembly (2) with a plurality of microchannel heat transfer elements (6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2"), which are thermally conductively connected to each other, characterized in that the microchannel heat transfer elements form at least two groups that each one or a plurality of microchannel heat transfer elements (6.1, 6.1 ', 6.1 ") of a group are thermally conductively connected to one or more microchannel heat transfer elements (6.2, 6.2', 6.2") of the other group, and that each group has its own
Einlasssannnnelkanal (8.1 , 8.2) und einen eigenen Auslasssannnnelkanal (9.1 , 9.2) umfasst, die mit den Microchannel- Wärmeübertragungselementen (6.1 , 6.2) der jeweiligen Gruppe flüssigkeitsleitend verbunden sind. Inlet intake duct (8.1, 8.2) and a separate outlet duct (9.1, 9.2), which are connected fluid-conducting with the Microchannel heat transfer elements (6.1, 6.2) of the respective group.
Wärmeaustauscheranordnung nach Anspruch 1 , wobei zwischen den Microchannel-Wärmeübertragungselementen der einen Gruppe keine flüssigkeitsleitende Verbindung zu den Microchannel- Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe besteht. A heat exchanger assembly according to claim 1, wherein there is no fluid conducting connection to the microchannel heat transfer elements of the other group between the microchannel heat transfer elements of the one group.
Wärmeaustauscheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeweils ein oder mehrere Microchannel-Wärmeübertragungselemente (6.1 , 6.1 ' 6.1 ") der einen Gruppe neben einem oder mehreren Microchannel- Wärmeübertragungselementen (6.2, 6.2', 6.2") der anderen Gruppe angeordnet sind. Heat exchanger arrangement according to claim 1 or 2, wherein in each case one or more microchannel heat transfer elements (6.1, 6.1 '6.1 ") of a group next to one or more microchannel heat transfer elements (6.2, 6.2', 6.2") of the other group are arranged.
Wärmeaustauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei abwechselnd ein oder mehrere Microchannel- Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe neben einem oder mehreren Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe angeordnet sind.
A heat exchanger assembly according to any one of claims 1 to 3, wherein one or more microchannel heat transfer elements of one group are alternately disposed adjacent to one or more microchannel heat transfer elements of the other group.
5. Warnneaustauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei nebeneinander angeordnete Microchannel- Wärmeübertragungselemente mittels Lötverbindungen wärmeleitend verbunden sind. 5. Warnneaustauscheranordnung according to any one of claims 1 to 4, wherein juxtaposed Microchannel heat transfer elements are connected in a heat-conducting manner by means of solder joints.
6. Wärmeaustauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei nebeneinander angeordnete Microchannel- Wärmeübertragungselemente direkt oder über Wärmeaustauschrippen (7, 7') wärmeleitend verbunden. 6. Heat exchanger arrangement according to one of claims 1 to 5, wherein juxtaposed Microchannel- heat transfer elements directly or via heat exchange ribs (7, 7 ') connected thermally conductively.
Wärmeaustauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zwischen den Wärmeaustauschrippen (6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2") Luftkanäle ausgebildet sind, und/oder wobei die Wärmeaustauschrippen (7) eine Höhe von 2 mm bis 6 mm und/oder eine Dicke von 0.12 mm bis 0.50 mm aufweisen. Heat exchanger arrangement according to one of claims 1 to 6, wherein between the heat exchange ribs (6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2") air channels are formed, and / or wherein the heat exchange ribs (7) has a height of 2 mm to 6 mm and / or have a thickness of 0.12 mm to 0.50 mm.
Wärmeaustauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Microchannel-Wärmeübertragungselemente (6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2") in den Bereichen, in denen sie wärmeleitend verbunden sind, im Wesentlichen parallel angeordnet sind. Heat exchanger arrangement according to one of claims 1 to 7, wherein the microchannel heat transfer elements (6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2") are arranged substantially parallel in the areas in which they are thermally conductively connected.
Wärmeaustauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Microchannel-Wärmeübertragungselemente (6.1 , 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2") in den Bereichen, in denen sie wärmeleitend verbunden sind, eine ebene Anordnung bilden. Heat exchanger arrangement according to one of claims 1 to 8, wherein the microchannel heat transfer elements (6.1, 6.1 ', 6.1 ", 6.2, 6.2', 6.2") form a planar arrangement in the areas in which they are thermally conductively connected.
Wärmeaustauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Microchannel-Wärmeübertragungselemente (6.1 , 6.1 ', 6.1 ") der einen Gruppe mit den Microchannel-Wärmeübertragungselementen (6.2, 6.2', 6.2") der anderen Gruppe einen Sicherheitswärmeaustauscher für oder mit wenigstens zwei getrennten Wärmekreisläufen (3.1 , 3.2) bilden,
in welchem die Microchannel-Wärmeübertragungselemente der einen Gruppe mittels Wärmeaustauschrippen (7) wärmeleitend mit den Heat exchanger arrangement according to one of claims 1 to 9, wherein the microchannel heat transfer elements (6.1, 6.1 ', 6.1 ") of one group with the microchannel heat transfer elements (6.2, 6.2', 6.2") of the other group a safety heat exchanger for or with at least two form separate heat cycles (3.1, 3.2), in which the microchannel heat transfer elements of a group by means of heat exchange ribs (7) thermally conductive with the
Microchannel-Wärmeübertragungselementen der anderen Gruppe verbunden sind. Microchannel heat transfer elements of the other group are connected.
1 1 . Wärmeaustauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 1 1. Heat exchanger arrangement according to one of claims 1 to 10,
wobei die Microchannel-Wärmeübertragungselemente (6.1 ) der einen Gruppe mit den Microchannel-Wärmeübertragungselementen (6.2) der anderen Gruppe einen Unterkühler für oder mit wenigstens zwei getrennten Wärmekreisläufen bilden. wherein the microchannel heat transfer elements (6.1) of one group with the microchannel heat transfer elements (6.2) of the other group form a subcooler for or with at least two separate heat circuits.
12. Verwendung einer Wärmeaustauscheranordnung nach einem der 12. Use of a heat exchanger assembly according to one of
Ansprüche 1 bis 1 1 als Sicherheitswärmeaustauscher für oder mit wenigstens zwei getrennten Kreisläufen für Wärmeübertragungsmedien und/oder Kältemittel. Claims 1 to 1 1 as a safety heat exchanger for or with at least two separate circuits for heat transfer media and / or refrigerant.
Verwendung einer Wärmeaustauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 als Unterkühler für oder mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf und wenigstens einem Unterkühlmittelkreislauf. Use of a heat exchanger arrangement according to one of claims 1 to 11 as a subcooler for or with at least one refrigerant circuit and at least one subcoolant circuit.
14. Verwendung einer Wärmeaustauscheranordnung nach einem der 14. Use of a heat exchanger assembly according to one of
Ansprüche 1 bis 1 1 als Verdampfer-A/erflüssigerkombination für oder mit einem ersten Wärmeübertragungsmedium, das im Verflüssiger verflüssigt und/oder gekühlt wird, und einem zweiten Claims 1 to 1 1 as an evaporator / liquid combination for or with a first heat transfer medium, which is liquefied and / or cooled in the condenser, and a second
Wärmeübertragungsmedium, das im Verdampfer verdampft und/oder erwärmt wird. Heat transfer medium which is vaporized and / or heated in the evaporator.
15. Anlage mit mindestens zwei Wärmekreisläufen und mit mindestens einer Wärmeaustauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 .
15. Plant with at least two heat circuits and with at least one heat exchanger arrangement according to one of claims 1 to 1 first
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