Modulares Wärmeaustauschsystenn

Die Erfindung betrifft ein modulares Wärmeaustauschsystenn mit einem Wärmeaustauschmodul gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.

Die Verwendung von Wärmetauschersystemen ist in einer kaum zu überblickenden Zahl von Anwendungen aus dem Stand der Technik bekannt. Wärmetauscher werden in Kühlanlagen, wie z.B. in gewöhnlichen Haushaltskühlschränken verwendet, in Klimaanlagen für Gebäude oder in Fahrzeugen aller Art, vor allem in Kraftfahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen, als Wasser- oder ölkühler in Verbrennungsmotoren, als Kondensatoren oder Verdampfer in Kühlmittelkreisen und in weiteren unzähligen verschiedenen Anwendungen, die dem Fachmann alle wohlbekannt sind.

Es gibt dabei verschiedene Möglichkeiten die Wärmetauscher aus ganz unterschiedlichen Anwendungen sinnvoll zu klassifizieren. Ein Versuch besteht darin, eine Unterscheidung nach dem Aufbau bzw. der Herstellung der verschiedenen Typen von Wärmetauschern vorzunehmen.

So kann eine Einteilung nach sogenannten „Lamellierten Wärmetauschern" einerseits, und „Minnichannel-" oder „Microchannelwärmetauscher" andererseits vorgenommen werden.

Die seit sehr langer Zeit wohlbekannten lamellierten Wärmetauscher dienen, wie alle Typen von Wärmetauschern, zur übertragung von Wärme zwischen zwei Medien, z.B., aber nicht nur, zur übertragung von einem Kühlmedium auf Luft oder umgekehrt, wie es zum Beispiel von einem klassischen Haushaltskühlschrank bekannt ist, bei dem über den Wärmetauscher zur Erzeugung einer Kühlleistung im Inneren des Kühlschranks Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird.

Das Umgebungsmedium ausserhalb des Wärmetauschers, also z.B. Wasser, öl oder häufig einfach die Umgebungsluft, die zum Beispiel die Wärme aufnimmt oder von dem Wärme auf den Wärmetauscher übertragen wird, wird dabei entweder entsprechend abgekühlt oder erwärmt. Das zweite Medium kann z.B. ein flüssiger Kälte- bzw. Wärmeträger sein oder ein verdampfendes bzw. kondensierendes Kältemittel. In jedem Fall hat das Umgebungsmedium, also z.B. die Luft, einen wesentlich niedrigeren Wärmeübergangskoeffizienten als das zweite Medium, also z.B. das Kühlmittel, das im Wärmetauschersystem zirkuliert. Dies wird durch stark unterschiedliche Wärmeübertragungsflächen für die beiden Medien ausgeglichen: Das Medium mit dem hohen Wärmeübergangskoeffizienten strömt im Rohr, welches auf der Außenseite durch dünne Bleche (Rippen, Lamellen) eine stark vergrößerte Oberfläche aufweist, an der der Wärmeübergang z.B. mit der Luft stattfindet.

Fig. 3 zeigt ein einfaches Beispiel eines Elementes eines solchen an sich bekannten lamellierten Wärmeaustauschers. In der Praxis wird der

Wärmetauscher dabei durch eine Vielzahl solcher Elemente gemäss Fig. 3 gebildet.

Das Verhältnis von Außenoberfläche zur Innenoberfläche hängt dabei von der Lamellengeomethe (= Rohrdurchmesser, Rohranordnung und Rohrabstand), sowie vom Lamellenabstand ab. Der Lamellenabstand wird für unterschiedliche Anwendungen unterschiedlich gewählt. Rein thermodynamisch sollte er jedoch möglichst klein sein, jedoch nicht so klein, dass der Luftseitige Druckverlust zu groß ist. Ein wirtschaftliches Optimum liegt bei etwa 2mm, was ein für Verflüssiger und Rückkühler typischer Wert ist.

Die Herstellung dieser sogenannten lamellierten Wärmeaustauscher erfolgt nach einem seit langem bekannten standardisierten Prozess: Die Lamellen werden mit einer Presse und einem speziellen Werkzeug gestanzt und in

Pakete zueinander gelegt. Anschließend werden die Rohre eingeschoben und entweder mechanisch oder hydraulisch aufgeweitet so dass ein sehr guter Kontakt und somit ein guter Wärmeübergang zwischen Rohr und Lamelle entsteht. Die einzelnen Rohre werden dann durch Bögen und Sammel- und Verteilrohr miteinander verbunden, oftt miteinander verlötet.

Der Wirkungsgrad ist dabei wesentlich durch die Tatsache bestimmt, dass die Wärme, die zwischen der Lamellenoberfläche und der Luft übertragen wird, über Wärmeleitung durch die Lamellen zum Rohr übertragen werden muss. Diese Wärmeübertragung ist umso effektiver, je höher die Leitfähigkeit bzw. die Dicke der Lamelle ist, aber auch je kleiner der Abstand zwischen den

Rohren ist. Man spricht hier vom Lamellenwirkungsgrad. Als Lamellenmaterial kommt deshalb heutzutage überwiegend Aluminium zum Einsatz, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit (ca. 220 W/mK) zu wirtschaftlichen Bedingungen aufweist. Der Rohrabstand sollte möglichst klein sein, was jedoch zu dem Problem führt, dass man viele Rohre benötigt. Viele Rohre bedeuten hohe Kosten, denn die Rohre (in der Regel aus Kupfer) sind erheblich teurer als die dünnen Aluminiumlamellen. Diese Material kosten könnte man dadurch verringern, dass man den Rohrdurchmesser und die Wandstärke reduziert, d.h. man baut einen Wärmetauscher mit vielen kleinen Rohren anstatt mit

wenigen großen Rohren. Thermodynamisch wäre diese Lösung optimal: Sehr viele Rohre in engem Abstand mit kleinen Durchmessern. Ein wesentlicher Kostenfaktor ist jedoch auch die Arbeitszeit zum Aufweiten und Verlöten der Rohre. Dieser würde bei einer solchen Geometrie extrem ansteigen.

Daher sind bereits vor einigen Jahren eine neue Klasse von Wärmetauschern, sogenannte Minichannel- oder auch Mircochannelwärmeaustauscher entwickelt worden, die nach einem völlig anderen Verfahren hergestellt werden und fast dem Idealbild eines lamellierten Wärmeaustauschers entsprechen: viele kleine Rohre mit kleinen Abständen.

Anstatt kleiner Rohre werden jedoch beim Minichannelwärmeaustauscher

Aluminiumstrangpressprofile verwendet, die sehr viele kleine Kanäle mit einem Durchmesser von z.B. etwa 1 mm haben. Ein solches, ebenfalls an sich bekanntes Strangpressprofil, ist z.B. in Fig. 2 schematisch dargestellt. In der Praxis kann dabei ein Wärmetauscher, je nach geforderter Wärmeleistung, bereits mit einem einzigen Strangpressprofil als zentrales Wärmeaustauschelement auskommen. Um höhere Wärmeübertragungsleistungen zu erzielen können selbstverständlich in einem einzigen Wärmetauscher auch mehrere Strangpressprofile gleichzeitig vorgesehen werden, die in geeigneten Kombinationen zum Beispiel über zu und Ableitungen miteinander verbunden, z.B. miteinander verlötet werden.

Solche Profile können z.B. in geeigneten Extrudierverfahren einfach und in vielfältigen Formen aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden. Aber auch andere Herstellungsverfahren zur Herstellung von Minichannelwärmeaustauschern sind bekannt, wie z.B. das Zusammensetzen geeignet geformter Profilbleche oder andere geeignete Verfahren.

Diese Profile kann man nicht, und braucht man ach nicht aufzuweiten und sie werden auch nicht in gestanzte Lamellenpakete eingeschoben. Stattdessen

werden zum Beispiel zwischen zwei eng aneinander liegenden Profilen (gängige Abstände beispielweise < 1 cm) Blechstreifen, insbesondere Aluminiumblechstreifen gelegt, so dass durch abwechselndes aneinanderlegen von Blechstreifen und Profil ein Wärmetauscherpaket entsteht. Diese Paket wir dann in einem Lötofen komplett verlötet.

Durch die engen Abstände und die kleinen Kanaldurchmesser entsteht ein Wärmetauscher mit einem sehr hohen Lamellenwirkungsgrad und einem sehr geringen Füllvolumen (Kanalinnenseite). Die weiteren Vorteile dieser Technik sind die Vermeidung von Materialpaarungen (Korrosion), das geringe Gewicht (kein Kupfer), die hohe Druckstabilität (ca. 100 bar) sowie die kompakte Bauform (typische Tiefe eines Wärmeaustauschers z.B. 20mm).

Im mobilen Einsatz haben sich Minichannelwärmeaustauscher im Laufe der 90er Jahre etabliert. Das geringe Gewicht, die geringe Blocktiefe sowie die begrenzten Abmessungen, die hier benötigt werden, sind die idealen Voraussetzungen dafür. Autokühler sowie Verflüssiger und Verdampfer für Autoklimaanlagen werden heute fast ausschließlich mit Minichannelwärmeaustauschern realisiert.

Im stationären Bereich werden zum einen meist größere Wärmeaustauscher benötigt, zum anderen stehen hier weniger das Gewicht und die Kompaktheit im Vordergrund als vielmehr das optimale Preisleistungsverhältnis. Minichannelwärmeaustauscher waren bisher in den Abmessungen zu begrenzt, um dafür in Frage zu kommen. Es hätten viele kleine Module aufwendig verbunden werden müssen. Hinzu kommt, dass der Aluminiumeinsatz bei den Strangpressprofilen relativ hoch ist, so dass auch vom Materialeinsatz kaum ein Kostenvorteil zu erwarten war.

Aufgrund der hohen Stückzahlen im Automobilsektor haben sich die Herstellprozesse für Minichannelwärmeaustauscher standardisiert und

verbessert, so dass man diese Technologie heute als ausgereift bezeichnen kann. Auch die Lötofengröße ist mittlerweile gestiegen, so dass bereits Wärmetauscher in 6er Größe von etwa 1 x 2 m gefertigt werden können. Die anfänglichen Schwierigkeiten mit dem Anschlusssystem sind behoben. Es gibt mittlerweile mehrere patentierte Verfahren, wie die Versteif- und Sammelrohre eingelötet werden können.

Vor allem der gegenüber Aluminium stark angestiegene Kupferpreis führt jedoch jetzt dazu, dass diese Technologie auch für den stationären Einsatz sehr interessant wird.

Neben den einfachen Systemen, bei welchen dem Wärmetauscher zum Austausch von Wärme im wesentlichen nur ein Umgebungsmedium, wie z.B. Luft zur Verfügung steht, sind auch sogenannte hybride Kühler bzw. hybride Trockenkühler bekannt , wie z.B. in der WO90/15299 oder der EP 428647 B1 offenbart sind, bei denen das zu kühlende gasförmige oder flüssige Medium des primären Kühlkreislaufes einen Lamellenwärmeaustauscher durchströmt, und das die abzuführende Wärme über die Kühllamellen teils als sensible und teils als latente Wärme an den Luftstrom abgeben. Ein oder mehrere Ventilatoren fördern den Luftstrom durch den Wärmeaustauscher hindurch und haben vorteilhaft variable Drehzahl. Das Abführen der latenten Wärme erfolgt durch ein flüssiges Medium, vorzugsweise Wasser, welches von seinen spezifischen Werten wie Leitfähigkeit, Härte, Gehalt an Karbonaten angepasst ist und jeweils als tropfenbildender Flüssigkeitsfilm auf die luftseitige Wärmeübertragungsfläche aufgegeben wird. Unmittelbar unter den Wärmeaustauscherelementen tropft das überschüssige Wasser in eine Sammelschale zurück. Auch sind besprühte Wärmetauscherkonzepte bekannt, wo Wasser auf die Lamellenwärmeaustauscher gesprüht wird und vollständig verdampft und dabei die Verdunstungsenergie zur Verbesserung der Wärmeübertragung ebenso wie bei der Benetzung zur energetischen Optimierung eingesetzt wird. Hier kann auch ohne Wasserüberschuss gefahren werden, allerdings muss eine Ablagerungsbildung verhindert werden, wofür z.B. VE-Wasser eingesetzt wird.

Es versteht sich, dass in speziellen Fällen ausser Wasser auch andere kühlende Fluide, wie z.B. öl in Frage kommen.

Die Betriebsweise der Benetzung oder Besprühung der Lamellen des Wärmeaustauschers führt zu erheblichen Energie- und Wassereinsparungen im Vergleich zu üblichen Verfahren, wie zum Beispiel bei offenen Kühltürmen.

Nachteilig ist allerdings die Einschränkung der Werkstoffwahl des benetzten oder besprühten Wärmetauscherrohres in Verbindung mit der Lamelle, wo es in Verbindung mit einem Elektrolyt nicht zu Korrosion kommen darf.

Unter hybrider Wärmeübertragung wird somit die erhebliche Verbesserung der Wärmeübertragung von Lamellen-Wärmeübertragern mit Rohren durch gezielte Benetzung oder Besprühung von Wasser verstanden. Hierbei ist es vor allem erforderlich, die Luftgeschwindigkeit im Lamellenpaket so zu regeln, dass es nicht zum Wassermitriß auf der Lamellenoberfläche kommt. Dieses wird vorteilhaft durch eine Drehzahlregelung der Ventilatoren oder durch andere geeignete Maßnahmen erreicht.

Nachteilig ist dabei, dass das versprühte oder benetzende Wasser zusammen mit gelösten Ionen als Elektrolyt wirkt, was bei den üblicherweise eingesetzten Werkstoffpaarungen Kupferrohr, und Aluminiumlamellen des Wärmetauschers zu zahlreichen Korrosionsproblemen führen kann.

Als ein geeigneter Oberflächenschutz für Wärmetauscher ist es dabei bekannt, z. B. die sogenannte kataphoretische Tauchlackierung zu verwenden. Weiterhin werden sowohl die Werkstoffpaarungen wie Kupferrohr und -lamelle, als auch Aluminiumrohr und -lamelle sowie Edelstahlrohr und -lamelle eingesetzt, um die Problematik der Kontaktkorrosion zu beherrschen. Auch ist es bekannt, die Wärmetauscher komplett zu verzinken. An die Qualität des Umlauf- oder

Besprühungswassers werden dabei hohe Anforderungen im Bezug auf die pH- Werte, Wasserhärte, Chlorgehalt, Leitfähigkeit usw. gestellt, um zu verhindern,

dass sich einerseits Ablagerungen bei Eindickung auf der Lamelle durch Verdunstung, als auch andererseits zu hohe Gehalte an chemisch reaktiven Stoffen bilden, welche ihrerseits zusammen mit den Ablagerungen zu Korrosion führen können.

Um höhere Wärmeübertragungsleistungen zu erzielen, als sie z.B. bei kleinen Wärmetauschern aus der Automobil- oder Haushaltstechnik bekannt sind, wurde bei grosseren Wärmeübertragungssystemen bisher versucht, auf die zuvor beschriebene Hybridtechnik zurückzugreifen.

Eine andere Möglichkeit zu grosseren Wärmeübertragungsleistungen zu gelangen besteht prinzipiell darin, dass man durch Zusammenschaltung mehrerer einzelner Wärmeaustauschkomponenten, z.B. durch die Verschaltung von AI-MCHX-Modulen, grossere Austauschleistungen zu erzielen versucht.

Ein Problem bei allen bisher bekannten Wärmeaustauschsystemen ist jedoch, dass ein bestehendes Wärmeaustauschsystem entweder überhaupt nicht oder nur unter sehr grossen Schwierigkeiten, das heisst letztlich nur mit grossem Aufwand und erheblichen Kosten in seiner

Wärmeübertragungsleistung angepasst werden kann. Das gilt sowohl für eine

Erhöhung, als auch für eine Herabsetzung der Wärmeübertragungsleistung eines bestehenden Systems.

Diese bekannten Schwierigkeiten sind auf verschiedene Gründe zurückzuführen.

Die bekannten Wärmeübertragungssysteme sind in der Regel in sich geschlossene Geräte, deren Wärmeübertragungsleistung bestenfalls in gewissen engen Grenzen regulierbar ist, indem zum Beispiel die

Durchflussmenge eines Kältemittels durch den Wärmetauscher reguliert wird, oder die Menge des Kühlmediums, z.B. von Kühlluft durch die Regulierung

der Saugleistung eines Lüfters variiert wird. Auch ist es möglich die Menge an Kühlluft zum Beispiel dadurch zu reduzieren, dass der Wärmetauscher über einstellbare Luftabschottklappen verfügt, so dass dadurch die Durchflussrate an Kühlluft, die dem Wärmetauscher zugeführt wird, einstellbar ist.

Durch all diese bekannten Massnahmen kann jedoch die Leistung eines Wärmeaustauschsystems nur zwischen null und einer maximalen Wärmeaustauschrate variiert werden. Eine Erhöhung der Wärmeübertragungsleistung über einen systembedingten maximalen Wert hinaus ist dadurch nicht möglich.

Auch ist es in der Regel nicht möglich, bzw. insbesondere aus wirtschaftlichen und / oder technischen Gründen nicht möglich oder nicht sinnvoll, die Wärmeübertragungsleistung eines bestehenden Wärmeaustauschsystems beliebig klein zu machen, bzw. bis auf null zu reduzieren. Das heisst, die bekannten Wärmeübertragungssysteme müssen immer mit einer gewissen minimalen Wärmeübertragungsleistung betrieben werden, was den Betrieb häufig unnötig ineffizient macht, sich aber nicht vermeiden lässt.

Soll also zum Beispiel die Wärmeübertragungsleistung eines bestehenden Wärmeaustauschsystems effizient erniedrigt werden, zum Beispiel weil die Grosse eines zugehörigen Kühlhauses merklich reduziert wurde, bleibt bisher meist keine andere Möglichkeit, als das bestehende

Wärmeübertragungssystem gegen ein anderes mit entsprechend geringerer Leistung auszutauschen.

Soll umgekehrt die Wärmeübertragungsleistung eines bestehenden Wärmeaustauschsystems signifikant erhöht werden, weil zum Beispiel ein zugehöriges Kühlhaus massiv vergrössert werden muss, bleibt in der Regel auch für diesen Fall in der Praxis oft keine andere wirtschaftliche Alternative, als das bestehende Wärmeübertragungssystem durch ein System mit höherer

Wärmeübertragungsleistung zu ersetzen. Die Wärmeübertragungsleistung bestehender Systeme kann also nicht auf einfache Weise, das heisst vor allem unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten effizient erhöht werden. Rein konstruktiv kann einem bekannten Wärmeübertragungssystem mit gegebener Wärmeübertragungsleistung zum Beispiel nicht einfach ein zusätzlicher

Wärmetauscher hinzugefügt werden. Zusätzliche Wärmetauscher können rein geometrisch nicht in oder an die bestehenden Gehäusekonstruktionen einfach angebaut werden und in die bestehenden Kühlkreisläufe mit angeschlossen werden.

Selbst dort wo das unter Schwierigkeiten unter rein geometrischen

Gesichtspunkten im Prinzip realisierbar wäre, ist eine solche Erweiterung technisch of so aufwendig, dass sich eine solche änderung nicht lohnt.

Eine Möglichkeit die Wärmeübertragungsleistung eines bestehenden Systems zu erhöhen besteht natürlich grundsätzlich darin, ein zweites zusätzliches System zu installieren. Aber auch hier treten in der Praxis neue Probleme auf, die oft eine solche Lösung nicht zulassen.

In die bestehende Steuerungs- und Regelungselektronik lässt sich nämlich nicht ohne weiteres ein zusätzliches Wärmeaustauschsystem integrieren. Erstens sind entsprechende Steuerungssysteme technisch einfach nicht dafür ausgelegt, ein weiteres Wärmeaustauschsystem anzusteuern, so dass eine zusätzliche Ansteuerungselektronik installiert werden muss. Wenn dann beide Wärmeaustauschsysteme jedoch zum Beispiel zur Kühlung von ein und demselben vergrösserten Kühlhaus gleichzeitig betrieben werden müssen, ist die Koordination der beiden unabhängigen Ansteuerungssysteme zumindest sehr schwierig. In vielen Fällen, vor allem wenn zum Beispiel häufige und / oder grosse Wechsel in der zu erbringenden Kühlleistung notwendig sind, wird eine verlässliche Koordination der Ansteuersysteme unmöglich.

In vielen Fällen ist aber zum Beispiel allein schon aus Platzgründen die Installation eines zusätzlichen Wärmeübertragungssystems nicht möglich.

Das kann zum Beispiel daran liegen, das es bei den gegebenen Raumverhältnissen vor Ort nicht möglich ist eine zusätzliche Ansteuerungselektronik und / oder zusätzliche Kühlkreisläufe mit den notwendeigen Kältemaschinen und den weiteren an sich bekannten Komponenten zu installieren. Aber auch die zusätzliche Installation der bekannten sperrigen Wärmeaustauschmodule, die als zentrale Elemente die Wärmetauscher zum Beispiel in Form von lamellierten und / oder in Form von Mikrokanalwärmetauschern enthalten, ist häufig allein aus Platzgründen nicht möglich oder nicht wünschenswert oder einfach technisch und wirtschaftlich zu aufwendig.

Das heisst letztlich, man erreicht nicht die notwendige Leistungsdichte bei einem erweiterten Wärmeaustauschsystem, weil die Erweiterung eines bestehenden Wärmeaustauschsystems durch zusätzliche

Wärmeaustauschmodule schon aus rein geometrischen Gründen nicht genügend kompakt erfolgen kann.

Darüber hinaus ist die Frage der mangelnden Leistungsdichte der bekannten Wärmeaustauschsysteme in vielen Bereichen ein generell noch nicht gelöstes Problem. Gerade dort, wo auf kleinstem Raum eine grosse Menge von Wärme in möglichst kurzer Zeit übertragen werden muss, zum Beispiel bei grossen elektronischen Anlagen, wie bei sehr leistungsfähigen Datenverarbeitungsanlagen, oder anderen dem Fachmann an sich bekannten Anlagen, sind die Leistungsdichten bekannter Wärmeaustauschsysteme oft nicht ausreichend. Die einzige Lösung ist dann häufig, die

Wärmeaustauschmodule mit den Wärmetauschern an einem weit entfernten Ort zu installieren, wo genügend Platz für die zu wenig kompakten

Wärmeaustauschnnodule ist, mit allen bekannten technischen und wirtschaftlichen Nachteilen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Wärmeaustauschsystem bereit zu stellen, das die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme überwindet und mit dem insbesondere durch eine kompakte Bauweise einerseits hohe Kühlleistungen auf minimalem Raum, also höhere Leistungsdichten bei der Wärmeübertragung erreichbar sind. Andererseits soll gleichzeitig ein Wärmeaustauschsystem bereit gestellt werden, dessen Wärmeübertragungsleistung sehr flexibel auf technisch einfache und wirtschaftlich effiziente Weise leicht veränderbar, dass heisst in sehr weiten Grenzen sowohl erhöhbar, als auch reduzierbar ist.

Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gekennzeichnet.

Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Die Erfindung betrifft somit ein modulares Wärmeaustauschsystem mit einem Wärmeaustauschmodul, das mindestens ein erstes Wärmeaustauschmodul mit einem Wärmetauscher umfasst. Dabei ist eine äussere Begrenzung des Wärmeaustauschmoduls durch eine Einströmfläche und eine Ausströmfläche derart gebildet, dass zum Austausch von Wärme zwischen einem Transportfluidum und einem den Wärmetauscher im Betriebszustand durchströmenden Wärmemittel, das Transportfluidum über die Einströmfläche dem Wärmeaustauschmodul zuführbar, mit dem Wärmetauscher in strömenden Kontakt bringbar und über die Ausströmfläche aus dem Wärmeaustauschmodul wieder abführbar ist. Erfindungsgemäss ist eine erste Begrenzungsfläche des ersten Wärmeaustauschmoduls in Bezug auf eine

zweite Begrenzungsfläche des ersten Wärmeaustauschmoduls unter einem vorgebbaren Neigungswinkel geneigt.

Wesentlich für die Erfindung ist somit, dass bei einem modularen Wärmeaustauschsystem der vorliegenden Erfindung eine erste Begrenzungsfläche eines ersten Wärmeaustauschmoduls in Bezug auf eine zweite Begrenzungsfläche des ersten Wärmeaustauschmoduls unter einem vorgebbaren Neigungswinkel geneigt ist.

Durch geeignete Wahl des Neigungswinkels, der besonders bevorzugt ungleich 90° ist, stellt die Erfindung somit ein modular aufgebautes Wärmeaustauschsystem zur Verfügung, das sich je nach Ausführung in ein, zwei oder drei Raumdimensionen durch Aneinanderreihung bevorzugt identischer Wärmeaustauschmodule im wesentlichen periodisch oder nicht periodisch erweiterbar ist, oder aber auch verkleinerbar ist, in dem ein oder mehrere Wärmeaustauchmodule aus einem bestehenden System einfach entfernt werden.

Die geeignete Wahl des Neigungswinkels, bzw. die konkrete der Wahl der gegeneinander geneigten Flächen bestimmt dabei entscheidend mit, ob eine periodische Erweiterung in ein, zwei oder drei Dimensionen möglich ist, bzw. bestimmt die maximale Anzahl der Wärmeaustauschmodule, die sich zu einem erfindungsgemässen modularen Wärmeaustauschsystem zusammensetzen lassen.

Wird z.B. für die Bauform des Wärmeaustauschmoduls die äussere Form eines Dreiecksprismas mit einem Neigungswinkel von 60° gewählt, so lassen sich maximal sechs Wärmeaustauschmodule dieser Art zu einem höchst kompakten Wärmeaustauschsystem von hexagonaler Struktur kombinieren, die eine sehr hohe Leistungsdichte in Bezug auf die Wärmeübertragung aufweisen.

SoII bei einem solchen, aus sechs Wärmeaustauschmodulen bestehenden hexagonalen Wärmeaustauschsystem die Wärmeaustauschleistung aufgrund neuer Anforderungen gesenkt werden, so kann einfach die notwendige Anzahl an Wärmeaustauschmodulen aus dem hexagonalen Wärmeaustauschsystem entfernt werden.

Werden in einem andren Fall die Wärmeaustauschmodule zum Beispiel in Form eines Parallelepipeds mit einem Neigungswinkel von 45° ausgebildet, so können jeweils zwei solcher Wärmeaustauschmodule in besonders kompakter Weise z.B. über die geneigten Flächen zusammengesetzt werden und auch, falls notwendig, durch Aneinanderreihung beliebig erweitert werden.

Somit kann die Wärmeübertragungsleistung und / oder die Leistungsdichte der Wärmeübertragung durch ein modulares Wärmeübertragungssystem der vorliegenden Erfindung durch die regelmässige Wiederholung bevorzugt identischer Wärmeaustauschmodule, bzw. durch die Entfernung identischer Wärmeaustauschmodule auf einfache und effiziente Weise angepasst werden.

Somit ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel die erste Begrenzungsfläche des ersten Wärmeaustauschmoduls derart in Bezug auf die zweite Begrenzungsfläche des ersten Wärmeaustauschmoduls unter dem vorgebbaren Neigungswinkel geneigt, dass das modulare

Wärmeaustauschsystem durch ein zweites Wärmeaustauschmodul, insbesondere in kompakter Bauform erweiterbar ist, wobei das zweite Wärmeaustauschmodul bevorzugt identisch zum ersten Wärmeaustauschmodul ist. Kompakte Bauform bedeutet dabei, dass zwei Wärmeaustauschmodule möglichst platzsparend miteinander kombinierbar sind, so dass zwischen zwei kombinierten Wärmeaustauschmodulen möglichst wenig, bevorzugt praktisch gar kein freier Raum mehr bleibt

In einer besonders einfachen, besonders kompakten und damit kostengünstigen Bauform hat der Wärmetauscher selbst eine tragende

Funktion bei der Bildung des Wärmeaustauschmoduls. Das kann zum Beispiel dadurch realisiert sein, dass der Wärmetauscher selbst eine Gehäusewand des Wärmetauschermoduls bildet, oder dass das Gehäuse des Wärmetauschermoduls nicht an allen Begrenzungsflächen des Gehäuses eine Begrenzungswand aufweist, so dass der Wärmetauscher selbst eine verbindende und stabilisierende integrale Funktion als Gehäusebauteil erfüllt.

Wie erwähnt, kommt eine besonders wichtige Bedeutung denjenigen erfindungsgemässen Ausführungsbeispielen zu, bei denen das Wärmeaustauschsystem aus einer Mehrzahl von Wärmeaustauschmodulen gebildet ist, da bei diesen zum Beispiel durch Entfernung eines

Wärmeaustauschmoduls besonders einfach die Wärmeübertragungsleistung reduzierbar ist.

Vorteilhaft liegt der Neigungswinkel zwischen der ersten Begrenzungsfläche und der zweiten Begrenzungsfläche des Wärmeaustauschmoduls zwischen 0° und 180°, im speziellen zwischen 20° und 70°, bevorzugt zwischen 40° und 50° liegt, und besonders bevorzugt beträgt der Neigungswinkel 45° und / oder der Neigungswinkel liegt zwischen 90° und 180°, insbesondere bei 120°.

bei einem speziellen erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel hat zur Bildung eines Wärmeaustauschsystems in Form eines Wärmeaustausch- Clusters der Neigungswinkel zwischen der ersten Begrenzungsfläche und der zweiten Begrenzungsfläche des Wärmeaustauschmoduls einen Wert von 3607n, wobei n eine ganze Zahl ist, und der Wärmeaustausch-Cluster ist bevorzugt aus einer Anzahl von n identischen Wärmeaustauschmodulen gebildet ist, wobei beispielsweise zur Bildung eines hexagonalen Wärmeaustausch-Clusters der Neigungswinkel zwischen der ersten Begrenzungsfläche und der zweiten Begrenzungsfläche des Wärmeaustauschmoduls 60° beträgt, wobei der hexagonale Wärmeaustausch-Cluster zur Erreichung einer maximalen Wärmeaustauschleistung und / oder einer Maximale Leistungsdichte des Wärmeaustauschs bevorzugt aus sechs identischen Wärmeaustauschmodulen gebildet ist.

In einem weiteren einfachen Ausführungsbeispiel kann eine Begrenzungsfläche des Wärmeaustauschsystems an dessen Gehäuse fehlen, wobei die fehlende Gehäusewand im Einbauzustand des Wärmeaustauschsystems durch eine Wand eines Installationsobjekts gebildet ist, insbesondere durch eine Wand eines Gebäudes gebildet ist.

Zur weiteren Steigerung der Leistungsdichte der Wärmeübertragung zwischen dem Wärmemittel und dem Transportfluidum und / oder zur Erhöhung einer Wärmeübertragungsrate zwischen dem Wärmemittel und dem Transportfluidum kann eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Wärmetauschers, insbesondere ein Lüfter zur Erzeugung eines Gasstroms vorgesehen sein, und / oder das Wärmeaustauschsystem kann wie an sich bekannt und eingangs ausführlich beschrieben als Hybridsystem ausgebildet sein, und es kann eine Berieselungseinrichtung zur Berieselung des Wärmetauschers mit einem Kühlfluid, insbesondere mit Kühlwasser ausgebildet sein. Besonders Vorteilhaft ist dabei auch ein Tropfenabscheider zur Abscheidung des Kühlfluids vorgesehen.

Dabei kann der Wärmetauscher selbst, wie aus dem Stand der Technik an sich bekannt, durch eine Vielzahl von Mikrokanälen als Mikrokanalwärmetauscher und / oder der Wärmetauscher kann auch als lamellierter Wärmetauscher mit Kühllamellen ausgebildet sein. Im Speziellen ist das Wärmeaustauschsystem als ein Kombinationswärmetauschsystem aus dem lamellierten Wärmetauscher und dem Mikrokanalwärmetauscher gebildet, sofern konkrete Anforderungen eine solche Bauform bevorzugen.

Zur Verbesserung der Möglichkeiten die Wärmeübertragungsleistung eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschsystems zu Regulieren, kann beispielweise eine Abschottung, insbesondere eine Luftabschottung zur Regulierung einer Durchflussrate des Transportfluidums vorgesehen sein, die entweder manuell oder über eine Ansteuereinheit in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Betriebsparameter gesteuert und / oder geregelt sein kann.

Sehr vorteilhaft kann auch ein an sich bekanntes Kompensationsmittel zum Ausgleich von thermomechanischen Spannungen vorgesehen sein.

Die Komponenten des modularen Wärmeaustauschsystems der vorliegenden Erfindung, also zum Beispiel die Wärmetauscher und / oder eine Zuführung und / oder eine Abführung für das Wärmemittel und / oder jedes andere Bauteil eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschsystems kann mit jeder anderen Komponente des Wärmeaustauschsystems durch ein

Universalverbindungselement verbunden sein, so dass zum Beispiel ein Wärmeaustauschmodul besonders einfach hinzugefügt oder entfernt werden kann. Im Speziellen sind besonders bevorzugt die Verteil- und Sammelrohre für das Wärmemittel oder auch Bleichteile und andere Module und Komponenten des Wärmeaustauschsystems mit einem Universalverbindungselement verbunden. Dabei sind diese Unversalverbindungselemente sowohl für den vertikalen als auch für den horizontalen Einbau der Wärmeaustauschsysteme bzw. der Wärmeaustauschmodule besonders gut geeignet.

Ausserdem kann weiter ein Reinigungssystem vorgesehen sein, umfassend im Speziellen ein Staubfanggitter und / oder einen Abstreifer und / oder einen Abwascher, insbesondere eine Reinigungsöffnung und / oder eine Reinigungsklappe, so dass das Wärmeaustauschsystem, bzw. seine Komponenten wie beispielweise das Wärmeaustauschmodul oder andere Bauteile einfach und effizient gereinigt werden können. Neben anderen möglichen Ausführungsformen kann dabei der Wärmetauscher beispielsweise an der Reinigungsklappe vorgesehen sein und / oder der Wärmetauscher selbst kann als Reinigungsklappe ausgeführt werden.

Zur Steuerung und / oder Regelung des Wärmeaustauschsystems im Betriebszustand, wird in der Regel, jedoch nicht zwingend, eine Ansteuereinheit, insbesondere eine Ansteuereinheit mit einer Datenverarbeitungsanlage zur Ansteuerung der Kühleinrichtung und / oder des Reinigungssystems und / oder der Luftabschottung und / oder eines Betriebs- oder Zustandsparameters des Wärmemittels und / oder eines anderen Betriebsparameters des Wärmeaustauschsystems vorgesehen sein, wie sie an sich aus dem Stand der Technik bei bestehenden Wärmeaustauschsystemen dem Fachmann bekannt ist.

Das Wärmeaustauschsystem bzw. das Wärmeaustauschmodul und / oder der Wärmetauscher und / oder eine Begrenzungsfläche des Wärmeaustauschmoduls, im Speziellen das gesamte Wärmeaustauschsystem ist besonders vorteilhaft aus einem Metall und / oder einer Metalllegierung gefertigt, insbesondere aus einem einzigen Metall oder einer einzigen Metalllegierung, und kann insbesondere aus Edelstahl, im Speziellen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt sein, wobei bevorzugt als Korrosionsschutz ein Opfermetall vorgesehen wird, und / oder wobei das Wärmeaustauschsystem zumindest teilweise mit einer Schutzschicht, insbesondere mit einer Korrosionsschutzschicht versehen ist. Vor allem die Verteil- und Sammelrohre sind bevorzugt für hohe Drücke, zum Beispiel zum Betrieb mit CO ₂ , aus hochfesten Materialien wie beispielsweise aus Edelstahl gefertigt.

Im Speziellen ist ein erfindungsgemässes Wärmeaustauschsystem ein Kühler, insbesondere ein Kühler für ein Fahrzeug, im Speziellen für ein Landfahrzeug, für ein Luftfahrzeug oder für ein Wasserfahrzeug, oder ein Kühler, ein Kondensator oder ein Verdampfer für eine mobile oder stationäre Heizungsanlage, Kühlanlage oder Klimaanlage ist, insbesondere eine Kühlervorrichtung für eine Maschine, eine Datenverarbeitungsanlage oder für ein Gebäude oder für eine andere Vorrichtung, die mit einem Wärmeaustauschsystem zu betreiben ist.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschsystems;

Fig. 2 einen Wärmetauscher gemäss Fig. 1 mit Mikrokanälen;

Fig. 3 ein Element eines lamellierten Wärmetauschers;

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 mit

Luftabschottung;

Fig. 5a ein drittes Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 mit

Reinigungsklappe;

Fig. 5b das Ausführungsbeispiel der Fig. 5a während eines

Reinigungsvorgangs;

Fig. 6a ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen

Wärmeaustauschsystems mit Universalverbindungselement;

Fig. 6b ein Universalverbindungselement der Fig. 6 im Detail;

Fig. 7 eine Wärmeaustauschsystem mit zwei

Wärmeaustauschmodulen;

Fig. 8a ein erstes bekanntes Wärmeaustauschsystem zum Betrieb bei vertikalem Einbau;

Fig. 8b ein zweites bekanntes Wärmeaustauschsystem zum Betrieb in horizontalem Einbau;

Fig. 9 eine erfindungsgemässes Wärmeaustauschsystem zum Betrieb in vertikalem Einbau;

Fig. 10 eine erfindungsgemässes Wärmeaustauschsystem zum Betrieb in horizontalem Einbau;

Fig. 11 ein weiteres Wärmeaustauschsystem aus vier

Wärmeaustauschmodulen;

Fig. 12 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wärmeaustausch-Clusters in hexagonaler Form;

Fig. 13 ein zweites Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 12;

Fig. 14 ein anderes Ausführungsbeispiel eines Wä rmeau stau seh - Clusters.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein erstes einfaches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschsystems, das im Folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist.

Das erfindungsgemässe Wärmeaustauschsystem 1 der Fig. 1 umfasst als wesentliches Element ein Wärmeaustauschmodul 2, 21 mit einem

Wärmetauscher 2 zum Austausch von Wärme zwischen einem Wärmemittel 7, z.B. einer Kühlflüssigkeit 7 oder einem Verdampfermittel 7 und einem Transportfluidum 6, z.B. Luft 6. Der Wärmetauscher 3 ist im vorliegenden Fall ein an sich bekannter Mikrokanalwärmetauscher 3 mit einer Vielzahl von Mikrokanälen 10. Der Wärmetauscher 3 ist mit seinen Mikrokanälen 10 über ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Anschlusssystem, das dem Fachmann im Prinzip bekannt ist, zum Austausch von Wärmemittel 7 an eine ebenfalls nicht dargestellte Kältemaschine angeschlossen.

In an sich bekannter Weise ist die Kältemaschine an das Anschlusssystem, umfassend einen Einlasskanal mit einem Einlasssegment des

Wärmetauschers 3 und einen Auslasskanal mit einem Auslasssegment des Wärmetauschers 3, derart strömungsverbunden, dass das Wärmemittel 7 zum Austausch von Wärme mit der Luft 6 vom Einlasskanal über das Einlasssegment, durch die Vielzahl von Mikrokanälen 10 des Wärmetauschers 3, und schliesslich über das Auslasssegment dem Auslasskanal zuführbar ist.

Eine äussere Begrenzung des Wärmeaustauschmoduls 2 ist dabei durch eine Einströmfläche 4 und eine Ausströmfläche 5 derart gebildet, dass im Betriebszustand zum Austausch von Wärme zwischen dem Transportfluidum 6, dessen Strömungsrichtung durch die Pfeile 6 symbolisch dargestellt ist, und dem den Wärmetauscher 3 durchströmenden Wärmemittel 7, das

Transportfluidum 6 über die Einströmfläche 4 dem Wärmeaustauschmodul 2 zuführbar, mit dem Wärmetauscher 3 in strömenden Kontakt bringbar und über die Ausströmfläche 5 aus dem Wärmeaustauschmodul 2 wieder abführbar ist.

Damit die Wärme zwischen der Luft 6 und dem Wärmemittel 7 besser ausgetauscht werden kann, ist zusätzlich eine Kühleinrichtung 9, im vorliegenden Fall ein Lüfter 9 vorgesehen, mit dem eine Menge an Luft 6, die pro Zeiteinheit durch das Wärmeaustauschmodul 2, 21 befördert wird, kontrollierbar ist.

Dabei ist die erste Begrenzungsfläche 81 , die im vorliegenden Fall durch den Wärmetauscher 3 selbst gebildet wird, des Wärmeaustauschmoduls 2, 21 in Bezug auf eine zweite Begrenzungsfläche 82, 83 des ersten Wärmeaustauschmoduls 2, 21 unter einem vorgebbaren Neigungswinkel α, der im vorliegenden speziellen Beispiel ca. 35° beträgt, geneigt. Es versteht sich, dass in einem anderen Ausführungsbeispiel der Neigungswinkel α auch einen anderen Wert haben kann, z.B. einen Wert grösser oder kleiner als 35°, z.B., aber nicht nur, 25° oder 45°. Bei dem einfachen Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist dabei die zweite Begrenzungsfläche 82, 83 durch eine Wand 800 eines Installationsobjekts gebildet, das im vorliegenden Fall ein nicht näher dargestelltes Kühlhaus ist.

In Fig. 2 ist schematisch ein Wärmetauscher 3 gemäss Fig. 1 mit Mikrokanälen 10 im Schnitt dargestellt. Anstatt kleiner Rohre, wie sie bei den klassischen lamellierten Wärmetauschern 3 gemäss Fig. 3 verwendet werden,

werden, wie bereits erwähnt, bei Minichannelwärmetauschern 3 z.B. Aluminiumstrangpressprofile verwendet, die sehr viele kleine Kanäle 10 mit einem Durchmesser von z.B. etwa 1 mm haben. Der Wärmetauscher 6 der Fig. 2 kann z.B. in einem geeigneten Extrudierverfahren einfach und in vielfältigen Formen aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden. Dabei kann der Wärmetauscher 3 gemäss Fig. 2 in einer anderen, in Fig. 2 nicht explizit dargestellten Ausführungsvariante, auch durch andere Herstellungsverfahren, wie z.B. durch das Zusammensetzen geeignet geformter Profilbleche oder andere geeignete Verfahren hergestellt sein.

Die Fig. 3 zeigt im Gegensatz zur Fig. 2 ein Element eines an sich bekannten lamellierten Wärmetauschers 3 mit Kühllamellen 300, wie er anstelle eines Mikrokanalwärmetauschers 3 in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ebenfalls zum Einsatz kommen könnte. Das Wärmemittel 7 durchströmt das röhrenförmige Element des lamellierten Wärmetauschers 3, das im Betriebszustand hauptsächlich über die Kühllamellen 300 Wärme mit der daran vorbeiströmenden Luft 6 austauscht. Es versteht sich, dass in der Praxis der Wärmetauscher 3 in der Regel aus einer Vielzahl von Elementen gemäss Fig. 3 gebildet ist. In einem ganz speziellen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das aus Platzgründen nicht explizit anhand einer Zeichnung dargestellt ist, wird als Wärmetauscher 3 ein Kombinationswärmetauscher 3 verwendet. Das heisst, ein Wärmeaustauschsystem 1 der vorliegenden Erfindung kann für ganz spezielle Anwendungen neben einem Wärmetauscher 3 mit einer Vielzahl von Mikrokanälen 10 gleichzeitig einen lamellierten Wärmeaustauscher 3 mit Kühllamellen 300 umfassen.

Um eventuell noch grossere Wärmeübertragungsleistungen zu bewältigen, kann dabei das Wärmeaustauschsystem 1 auch als ein sogenanntes Hybridsystem 1 ausgebildet sein, dessen Funktionsprinzip dem Fachmann an sich ebenfalls bekannt ist, und daher nicht explizit anhand einer separaten

Zeichnung dargestellt werden muss. In dem Fall ist bevorzugt eine Berieselungseinrichtung zur Berieselung des Wärmetauschers 3 mit einem externen Kühlfluid, insbesondere mit Kühlwasser oder Kühlöl vorgesehen. Im Speziellem kann dabei zusätzlich ein Tropfenabscheider, z.B. in Form einer Wanne zur Abscheidung und Sammlung des externen Kühlfluids im

Betriebszustand vorgesehen sein, so dass das externe Kühlfluid in einem externen Kühlsystem, das der Kühlung des externen Kühlfluids dient, rezierkulierbar ist und zur erneuten Kühlung des Wärmetauschers 3 diesem über die Berieselungseinrichtung wieder zuführbar ist.

In Fig. 4 ist ein zweites einfaches Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 mit einer Luftabschottung 11 schematisch dargestellt. Die Luftabschottung 11 ist bevorzugt in Form einer Jalousie oder einer Raffstore, umfassend einzelne Jalousieelemente 111 bzw. Storenelemente 111 ausgestaltet, so dass der Grad der Abdeckung des Wärmeaustauschers 3 variabel, bevorzugt elektronisch gesteuert und / oder geregelt veränderbar ist, in dem die

Luftabschottung in bekannter Weise zum Beispiel ganz oder teilweise durch Zusammenraffen der einzelnen Jalousieelemente 111 bzw. Storenelemente 111 von der Oberfläche des Wärmetauschers 3 entfernt wird, oder indem ein Winkel zwischen den einzelnen Storenelementen 111 und der Oberfläche des Wärmetauschers 3 geändert wird, so dass die effektive Durchtrittsfläche für die Luft 6 variierbar ist. Dadurch ist auf einfache Weise, ohne die Strömungsdynamik im Kühlsystem zu verändern, eine Regulierung der Wärmeaustauschleistung des Wärmetauschers 3 möglich.

Die Fig. 5a und Fig. 5b zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 mit Reinigungsklappe 121 , wobei Fig. 5a das Wärmeaustauschsystem 1 kurz vor einem Reinigungsvorgang zeigt, bei welchem das Innere, insbesondere die Oberfläche des Wärmetauschers 3 von Schmutz befreit werden soll, der sich im Betrieb des Wärmeaustauschsystems unweigerlich ansammelt. Fig. 5b zeigt das Wärmeaustauschsystem 1 während des Reinigungsvorgangs.

Die Reinigungsklappe 121 ist als Zugangsklappe 121 ausgestaltete, die um die Drehachse 122 gemäss dem Pfeil P drehbar ausgestaltet ist, so dass durch ein Schwenken der Reinigungsklappe 121 um die Drehachse 122, die zum Beispiel auch als Universalverbindungselement 13 ausgestaltet sein kann, ein Zugang zum Inneren des Wärmeaustauschsystems 1 geschaffen wird, der Service, Reparatur- und Reinigungsarbeiten im Inneren einfach ermöglicht, ohne das das Wärmeaustauschsystem 1 demontiert werden muss.

Die Fig. 5b zeigt eine Situation in der gerade der Wärmetauscher 3 mit einer Reinigungsflüssigkeit 123, zum Beispiel mit Wasser 123 gereinigt wird. Die Reinigungsklappe 121 wurde ausgehend von der Situation der Fig. 5a derart um die Drehachse 122 geschwenkt, dass sie gemäss Fig. 5b als Auffangwanne 121 fungiert, die die verschmutzte Reinigungsflüssigkeit 123 während des Reinigungsvorgangs zuverlässig aufsammelt, so dass die verschmutze Reinigungsflüssigkeit sicher und gegebenenfalls automatisch abgeführt und entsorget werden kann, so dass zum Beispiel Beeinträchtigungen der Umwelt vermeidbar sind.

In Fig. 6a ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Wärmeaustauschsystems schematisch dargestellt, bei welchem die Reinigungsklappe 121 mit einem Universalverbindungselement 13 gemäss Fig. 6b befestigt ist. Das Universalverbindungselement 13 ist unter anderem geeignet zur einfachen und zuverlässigen Verbindung von an sich bekannten, in den Fig. 6a und 6b nicht explizit dargestellten Verteil- und Sammelrohren, die zur Zu- bzw. zum Abführen des Wärmemittels 7 zum bzw. vom Wärmeaustauscher 3 dienen.

Bevorzugt ist das Universalverbindungselement 13 so gestaltet, dass es besonders einfach zum Beispiel über eine Verschraubung oder durch verlöten

mit den entsprechenden Teilen des Wärmeaustauschsystems 1 verbindbar ist.

Es kann zur Verbindung von Leitungen, die Wärmemittel 7 führen dienen, oder sogar selbst als Leitung zur Beförderung von Wärmemittel 7 geeignet sein. Es kann weiter zur Verbindung von Blechteilen, wie zum Beispiel der Reinigungsklappe 12 oder anderen Teilen geeignet sein. Bevorzugt ist bei einem gegebenen modularen Wärmeaustauschsystem 1 das Universalverbindungselement 13 im Detail derart ausgestaltet, dass es in ein und derselben Ausführungsform gleichzeitig möglichst viele verschiedene Verbindungen schaffen kann, so dass möglichst wenig verschieden ausgebildete Universalverbindungselemente in ein und demselben modularen Wärmeaustauschsystem 1 gleichzeitig eingesetzt werden müssen.

Im Idealfall ist das Universalverbindungselement 13 so ausgestaltet, dass es alle Verbindungsfunktionen zwischen allen Teilen des modularen Wärmeaustauschsystems gleichzeitig wahrnehmen kann, so dass in ein und demselben Wärmeaustauschsystem 1 nur ein einziger Typ von Unversalverbindungselement verwendet werden muss, was den Aufbau, die Erweiterung bzw. die Verkleinerung eines erfindungsgemässen modularen Wärmeaustauschsystems 1 enorm vereinfacht und damit höchste Flexibilität des Systems garantiert.

Fig. 7 zeigt ein modulares Wärmeaustauschsystem 1 gemäss der vorliegenden Erfindung, das zwei identische Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 umfasst. Die beiden Module sind von identischer Bauform, wobei der Neigungswinkel α einen Wert von 45° hat. Der Fachmann versteht sofort, dass im Prinzip in beide Richtungen des Doppelpfeils DP beliebig viele identische Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 angefügt werden können. Das heisst, zur Veränderung der Wärmeaustauschleistung des modularen Wärmeaustauschsystems 1 braucht lediglich ein einziger Typ von

Wärmeaustauschnnodulen 2, 21 , 22 bereit gestellt zu werden, um eine Anlage 1 mit praktisch beliebig vorgebbarer Wärmeaustauschleistung bereitzustellen, bzw. um diese zu Erweitern oder um bei einer bestehenden Anlage durch Reduzierung der Zahl der Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 dessen Wärmeaustauschleistung zu verringen. Besonders bevorzugt sind die einzelnen Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 in das Wärmeaustauschsystem 1 durch Verwendung der Universalverbindungselemente 13 integriert, wie sie anhand der Fig. 6a und Fig. 6b bereits diskutiert wurden.

Neben der enormen Flexibilität die ein erfindungsgemässes Wärmeaustauschsystem 1 in Bezug auf die Zahl und die Möglichkeiten der Anordnung der Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 aufweist, ist ein erfindungsgemässes Wärmeaustauschsystem 1 auch sehr flexibel in Bezug auf die Aufbau- bzw. Einbaurichtung des Wärmeaustauschsystems 1.

In Fig. 8a und Fig. 8b sind sehr schematisch zwei aus dem Stand der Technik bekannte Wärmeaustauschsysteme 1 ' dargestellt.

Zur besseren Unterscheidung des Stands der Technik von der vorliegenden Erfindung sind diejenigen Merkmale, die sich auf Beispiele aus dem Stand der Technik beziehen mit einem Hochkomma versehen, während die Bezugszeichen zu erfindungsgemässen Merkmalen kein Hochkomma tragen.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Wärmeaustauschsysteme 1 ' gemäss Fig. 8a bzw. Fig. 8b besteht nämlich darin, dass sie in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft S entweder nur in vertikaler Einbaurichtung, wie in Fig. 8a dargestellt, oder nur in horizontaler Einbaurichtung gemäss Fig. 8b verwendbar sind. Dabei bedeutet vertikal, dass die Ausströmrichtung der Luft 6' aus dem Wärmeaustauschsystem 1 ' im wesentlichen senkrecht in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft S erfolgt, während eine horizontale Einbaurichtung bedeutete, dass die aus dem Wärmeaustauschsystem

ausströmende Luft 6' im wesentlichen parallel bzw. antiparallel zur Richtung der Schwerkraft ausströmt.

Somit kann das Wärmeaustauschsystem 1 ' der Fig. 8a, das für einen vertikalen Einbau konstruiert wurde, nicht gegen das Wärmeaustauschsystem der Fig. 8b ausgetauscht werden, das nur für den horizontalen Einbau konzipiert ist.

Auch hier ist das erfindungsgemässe modulare Wärmeaustauschsystem 1 viel flexibler, wie anhand der Fig. 9 und 10 eindrucksvoll demonstriert wird.

In Fig. 9 ist ein Wärmeaustauschsystem 1 umfassend zwei Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 in vertikaler Einbauweise, in Fig. 10 ein Wärmeaustauschsystem 1 in horizontaler Einbauweise in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft S dargestellt. Dabei sind die einzelnen Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 der Wärmeaustauschsysteme gemäss Fig. 9 und Fig. 10 völlig identisch. Das heisst, es braucht nur noch ein einziger Typ von Wärmeaustauschmodulen 2, 21 , 22 bereitgestellt zu werden, um sowohl horizontale, als auch vertikal aufstellbare Wärmeaustauschsystem 1 herzustellen. Im Speziellen ist es sogar möglich, dass ein und dasselbe Wärmeaustauschsystem 1 gleichzeitig vertikal und horizontal orientierte Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 umfasst.

In Fig. 11 ist exemplarisch ein weiteres Wärmeaustauschsystem 1 aus vier Wärmeaustauschmodulen 2, 21 , 22 mit je zwei Lüftern 9 dargestellt, wodurch die Wärmeaustauschleistung der einzelnen Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 wesentlich gesteigert wird. Der Fachmann versteht ohne weiteres, dass auch das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 11 sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Einbaurichtung vorteilhaft eingesetzt werden kann.

In Fig. 12 ist weiter ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wärmeaustausch- Clusters 1 in hexagonaler Form beispielhaft dargestellt. Das modulare

Wärmeaustauschsystenn 1 in Form des Wärmeaustausch-Clusters 1 gemäss Fig. 12 umfasst sechs identische Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22, die alle einen Neigungswinkel von 60° aufweisen. Durch die Wahl dieser speziellen Geometrie ist es möglich die sechs Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 zu einem hexagonalen Cluster zusammenzusetzen, wobei jeweils die nach aussen gerichteten Stirnfläche jedes Wärmeaustauschmoduls 2, 21 , 22 als Wärmetauscher 3 ausgebildet sind, bzw. die Wärmetauscher 3 in diese nach aussen gerichteten Flächen integriert sind. Im Betriebszustand wir dann das Transportfluidum 6, also zum Beispiel die Luft 6 über die nach aussen gerichteten Flächen umfassend die Wärmetauscher 3 von den Lüftern 9 angesaugt, die in den zu den nach aussengerichteten Flächen senkrecht gerichteten Begrenzungsflächen der Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 vorgesehen sind.

Diese spezielle Bauweise als Wärmeaustausch-Cluster 1 kann immer dann besonders vorteilhaft eingesetzt werden, wenn höchste

Wärmeübertragungsleistungen auf kleinstem Raum gefordert sind.

In Fig. 13 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 12 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 13 unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 12 im wesentlichen dadurch, dass die Platzierung der Lüfter 9 und die Platzierung der Wärmetauscher 3 gerade vertauscht ist. Das heisst, die Lüfter 9 sind bei dem Beispiel der Fig. 13 in den nach aussen gerichteten Flächen angeordnet, während die Wärmetauscher 3 in den dazu senkrechten Flächen in denen der Neigungswinkel α liegt und senkrecht zu den Flächennormalen in Richtung R angeordnet sind, bzw. bilden die Wärmetauscher 3 diese Flächen.

In Fig. 14 ist schliesslich ein anderes Ausführungsbeispiel eines Wärmeaustausch-Clusters 1 gemäss Fig. 12 in einer Ansicht aus Richtung R gemäss Fig. 12 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 14

unterscheidet sich dabei von dem der Fig. 12 dadurch, dass nicht sechs identische Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 mit einem Neigungswinkel α von jeweils 60° verwendet wurden, sondern lediglich fünf identische Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 mit einem Neigungswinkel α von jeweils 72° verwendet wurden. Je nach Anforderung sind somit im Prinzip beliebige Wärmeaustausch-Cluster 1 mit einer Anzahl von n identischen Wärmeaustauschmodule 2, 21 , 22 konstruierbar, wobei jedes Wärmeaustauschmodul 2, 21 , 22 dann einen Neigungswinkel α von 3607n aufweist.

Es versteht sich, dass die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich exemplarisch zu verstehend sind. Das heisst, die Erfindung ist nicht allein auf die beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind alle geeigneten Kombinationen der vorgestellten speziellen Ausführungsformen durch die Erfindung ebenfalls abgedeckt.