IT201600099929A1 - Struttura di scambiatore ad aria-acqua e metodo per il controllo ed il potenziamento operativo dello scambiatore stesso. - Google Patents

Struttura di scambiatore ad aria-acqua e metodo per il controllo ed il potenziamento operativo dello scambiatore stesso.

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IT201600099929A1
IT201600099929A1 IT102016000099929A IT201600099929A IT201600099929A1 IT 201600099929 A1 IT201600099929 A1 IT 201600099929A1 IT 102016000099929 A IT102016000099929 A IT 102016000099929A IT 201600099929 A IT201600099929 A IT 201600099929A IT 201600099929 A1 IT201600099929 A1 IT 201600099929A1
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IT
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water
adiabatic
pack
spraying
heat exchange
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IT102016000099929A
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Inventor
Umberto Merlo
Giovanni Mariani
Stefano Filippini
Original Assignee
Lu Ve Spa
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28CHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F28C1/14Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers comprising also a non-direct contact heat exchange
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D5/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, using the cooling effect of natural or forced evaporation
    • F28D5/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, using the cooling effect of natural or forced evaporation in which the evaporating medium flows in a continuous film or trickles freely over the conduits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

"STRUTTURA DI SCAMBIATORE AD ARIA-ACQUA E METODO PER IL CONTROLLO ED IL POTENZIAMENTO OPERATIVO DELLO SCAMBIATORE STESSO"
D E S C R I Z I O N E
La presente invenzione riguarda, in un suo primo aspetto, una perfezionata struttura di scambiatore ad aria a performance potenziate.
In un suo secondo aspetto la presente invenzione riguarda un metodo per il controllo e la regolazione del funzionamento della struttura di scambiatore inventiva.
Come è noto, moltissimi processi, di fatto tutti i cicli chiusi termodinamici, sia di potenza sia inversi, così come molti processi industriali, richiedono la cessione di calore ad un pozzo di calore, rappresentato dall'ambiente.
Più questa avviene a bassa temperatura, migliori sono le prestazioni energetiche complessive.
In particolare, questo è vero se la cessione di calore coinvolge la condensazione, sia di cicli frigoriferi, sia di cicli di potenza: nel primo caso, aumenta l'efficienza energetica (EER), nel secondo il rendimento del ciclo.
H miglior pozzo di calore per realizzare questo processo è certamente l'acqua, vuoi per le sue ottime caratteristiche di scambio termico, vuoi perché è generalmente disponibile a temperature relativamente basse durante l'intero anno.
Per questo motivo, gran parte delle grandi centrali termoelettriche sono localizzate in vicinanza di mari, laghi o fiumi e, laddove è economicamente e tecnicamente fattibile, si ricorre ad acqua di falda.
Tuttavia, nei casi, sempre più frequenti, in cui non è possibile disporre di acqua in grande quantità, lo scambio termico deve necessariamente avvenire con l'aria ambiente.
Se da un lato l'aria ambiente presenta il grande vantaggio di essere disponibile ovunque e in quantità infinita, essa presenta numerosi svantaggi, riassumibili nei seguenti punti:
- Temperature fortemente variabili, sia nell'arco della giornata, sia nell'arco dell'anno
- Bassi coefficienti di scambio, se confrontati con quelli dei liquidi o di fluidi in cambio di fase
- Bassa densità, che comporta la necessità di movimentare grandi volumi
Le conseguenze negative di queste caratteristiche sono molteplici e si traducono nella necessità di accettare, almeno in certi periodi dell'anno, temperature di cessione di calore elevate, di adotare grandi superfici di scambio termico e di movimentare grandi portate d'aria. L'efficienza energetica dei processi ne soffre, aumentano gli spazi occupati, i consumi ausiliari degli elettroventilatori, le emissioni sonore, i volumi interni dei fluidi refrigeranti.
A volte si preferisce lo scambio diretto fra il fluido di lavoro del ciclo, per cui si parla di "aero-condensatori remoti", in altre si preferisce adottare un fluido termovettore intermedio (acqua o miscele acqua/glicole), per cui si parla di "raffreddatori di liquido" o, con terminologia anglosassone "dry coolers".
A fronte della necessità di un doppio scambio termico, i "dry coolers" presentano il vantaggio di facilitare l'adozione del "free cooling" negli impianti di condizionamento, di limitare il contenuto di fluido refrigerante, di poter essere connessi a una pluralità di macchine frigorifere, anche utilizzanti fluidi diversi, utilizzando l'intera capacità di scambio termico indipendentemente dal numero di unità frigorifere attivate.
Per limitare tali dannose conseguenze, la progettazione dei moderni raffreddatori di liquido e condensatori ha seguito diverse linee di tendenza:
a) L'adozione di matrici di scambio termico sempre più compatte ed efficienti, ottenute ottimizzando la geometria delle turbolenziature delle alette, adottando tubi di diametri sempre più piccoli con geometrie delle rigature interne sempre più efficienti b) L'adozione di apparecchi a "V", che consentono di limitare la superficie occupata ("foot print")
c) L'adozione di ventilatori con palettature di geometria sempre più aerodinamica e di diametri sempre più grandi, con benefici in termini di rendimento e di emissioni sonore
d) L'adozione di motori elettronici, che consentono elevati rendimenti elettrici e la possibilità di variare la velocità di rotazione, mantenendo elevati rendimenti
e) L'adozione di diffusori/silenziatori che, a pari velocità dei ventilatori, aumentano il rendimento e diminuiscono il rumore.
E' pure noto che, concettualmente, sono possibili due modalità di utilizzo dell'acqua per potenziare lo scambio termico dei condensatori o dei dry coolers:
a) La prima consiste nell'effettuare un raffreddamento adiabatico dell'aria a monte dello scambiatore aumentandone l'umidità relativa, così da ottenere un maggior salto termico fra fluido da raffreddare e aria nello scambiatore; per ottenere elevate efficienze da questo processo, è necessario far passare l'aria attraverso una matrice (pacco evaporante) costituita da un insieme di fogli, in genere di cellulosa, o materiali plastici/metallici, caratterizzati da pieghe con inclinazione differente, alla cui sommità viene iniettata acqua. Nel pacco si realizza un flusso incrociato che determina un intenso contatto tra aria ed acqua, favorendo l'evaporazione di quest'ultima a spese del calore fornito dall'aria, che quindi diminuisce la sua temperatura.
b) La seconda consiste nello spruzzare direttamente goccioline di acqua opportunamente trattata, al duplice fine di evitare depositi ed effetti corrosivi, sulle superfici di scambio termico. In questo caso, l'evaporazione delle goccioline sottrae calore alle pareti dello scambiatore, che a loro volta lo prelevano dal fluido da raffreddare.
In entrambi i casi, sussiste il grande problema che solo una frazione della portata d'acqua immessa partecipa al processo, mentre la rimanente parte può essere dispersa nel terreno, oppure raccolta in un serbatoio e reimmessa nel processo.
Tale reimmisione tuttavia richiede attualmente l'uso di complicati e costosi sistemi ausiliari di reimissione e trattamento dell'acqua da adattare di volta in volta agli scambiatori.
Il compito della presente invenzione è appunto quello di fornire una struttura di scambiatore ad aria e ad acqua di dimensioni compatte, di capacità di scambio potenziata nonché di ridotto consumo di acqua in cui sia direttamente integrato il sistema di raccolta e reimmissione o ricircolazione dell'acqua anche opportunamente ulteriormente trattata.
Nell'ambito del compito qui sopra menzionato uno scopo principale della presente invenzione è quello di fornire una struttura di scambiatore di calore del tipo indicato atto ad evitare qualsiasi distorsione dei flussi di acqua nebulizzati dagli ugelli dello scambiatore a causa di effetti di venti laterali evitando così sprechi di acqua e mancanze o difetti della potenza smaltita.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una struttura di scambiatore del tipo indicato il cui funzionamento sia estremamente silenzioso, anche per elevate velocità dei ventilatori di generatori deH'aria.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una struttura di scambiatore di calore del tipo indicato la cui batteria di scambio termico, o pacco alettato, sia perfettamente protetta da possibili attacchi corrosivi esterni.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una struttura di scambiatore di calore del tipo indicato includente un sistema di controllo e di regolazione innovativo che permetta di ottenere una regolazione ottimale del funzionamento dello scambiatore per ottenere una grande riduzione del suo consumo di energia e di acqua.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una struttura di scambiatore di calore del tipo indicato che possa anche essere alimentata con due ingessi di acqua separati e che includa una centralina autonoma di controllo della qualità dell'acqua, in particolare atta a mantenere in tempo reale ed in maniera ottimale il pH e la conduttività dell'acqua.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una struttura di scambiatore di calore del tipo indicato, la cui batteria o pacco alettato di scambio termico sia efficientemente protetta da agenti corrosivi esterni, in particolare, ad esempio, da aria inquinata da materiali inquinanti industriali e/o aria marina.
Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di fornire una struttura di scambiatore del tipo indicato, di funzionamento sicuro ed affidabile che possa essere inoltre prodotta a costo competitivo da materiali e componenti commercialmente disponibili e che richieda una manutenzione minimale.
Il compito e gli scopi qui sopra menzionati, nonché altri scopi ancora che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti, secondo un aspetto della presente invenzione, da una struttura di scambiatore di calore avente le caratteristiche della rivendicazione 1 indipendente.
Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione il compito e gli scopi qui sopra menzionati, nonché ulteriori scopi che meglio appariranno in seguito, sono pure raggiunti da un metodo innovativo per il controllo del funzionamento della struttura di scambiatore di calore, secondo le accluse rivendicazioni di metodo.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della struttura di scambiatore di calore secondo la presente invenzione e del metodo inventivo per il suo funzionamento risulteranno più chiare in seguito dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione attualmente preferita di essi, illustrata a titolo indicativo ma non limitativo, dagli acclusi disegni, in cui:
FIG. 1 è una vista prospettica di una forma di realizzazione attualmente preferita della struttura di scambiatore di calore ad aria-acqua, secondo la presente invenzione;
FIG. 2 è un'ulteriore vista prospettica della struttura di scambiatore di calore rappresentata in FIG. 1 , con parti asportate;
FIG. 3 è una vista schematica su scaia ingrandita di una porzione frontale della struttura di scambiatore di calore delle precedenti figure;
FIG. 4 è una vista prospettica parziale su scala ulteriormente ingrandita, di una parete laterale o fiancata della struttura di scambiatore di calore inventiva;
FIG. 5 è una vista schematica generale della struttura di scambiatore di calore della presente invenzione; e
FIG. 6 è una grafico qualitativo illustrante un sistema logico di regolazione associato alla struttura di scambiatore della presente invenzione e costituente anch'esso una parte della presente invenzione.
Facendo ora riferimento alle FIG da 1 a 3, in esse una forma di realizzazione preferita della struttura di scambiatore di calore ad aria-acqua, secondo la presente invenzione, è stata indicata generalmente dal numero di riferimento 1.
Come si nota, tale forma di realizzazione comprende un alloggiamento a vasca cavo sostanzialmente parallelepipedo, e limitato da due pareti laterali di cui in FIG. 1 è rappresentata detta gliatamente solamente la parete laterale destra PD, mentre la parete laterale sinistra PS è semplicemente accennata.
Secondo la presente invenzione le due pareti laterali sono vantaggiosamente ricoperte da una batteria di scambio termico interna, preferibilmente del tipo alettato, di cui in FIG. 2 è mostrata solamente la porzione centrale C1 .
La batteria di scambio termico è ricoperta, secondo la presente invenzione, da tre pannelli P1 , P2 e P3, costituenti i cosiddetti pannelli adiabatici della struttura di scambiatore in oggetto, i quali ricoprono a loro volta la batteria di scambio termico.
In FIG. 2, il pannello adiabatico centrale P2 è stato asportato, proprio per mostrare una porzione della batteria di scambio termico sottostante P1 , nonché un sistema di ugelli di spruzzatura di sommità U1 , U2, U3, U4, U5, U6, per la spruzzatura con acqua nel pacco adiabatico, estendentisi verso il basso ed associati alla parete di sommità dell'alloggiamento 1 dello scambiatore in oggetto che comprende, inferiormente, pure una intelaiatura di supporto, a cavalletto, indicata generalmente dalle lettere di riferimento IS.
La parete di sommità dell'alloggiamento supporta pure una pluralità di ventilatori V1 , V 2, V3, V4, V5 e V6, destinati a generare aria, con opportuna portata e velocità, da insufflare contemporaneamente sulla batteria di scambio termico C1 e sui pannelli del pacco adiabatico P1 , P2, P3, su ciascuno dei quali i citati rispettivi ugelli di sommità U1 , U2, U3 spruzzano, con portata e cadenza predeterminate, un'opportuna quantità d'acqua.
In FIG. 4 è rappresentata un'ulteriore vista di dettaglio prospettica parziale ingrandita dello scambiatore di calore, secondo la presente invenzione, con il pacco adiabatico esterno PA e la sottostante adiacente batteria di scambio termico nonché con il sistema di spruzzatura indicato schematicamente dalla fila di ugelli superiore ed inferiore.
In FIG. 3 è mostrata più dettagliatamente la parte anteriore dell'alloggiamento dello scambiatore di calore dell'invenzione, in cui sono in particolare rappresentati i condotti idraulici per l'opportuno convogliamento dell'acqua di raffreddamento e sono in particolare mostrati mezzi a sonda S di controllo dell'acqua.
In FIG. 3 le lettere di riferimento TAR indicano l'ingresso dell'acqua di rete, mentre la lettera di riferimento C indica una centralina di controllo di regolazione per regolare il funzionamento della struttura dello scambiatore dell'invenzione, che sarà descritta più specificatamente in seguito, operante un nuovo ed inventivo sistema di regolazione e controllo.
In FIG. 5 è mostrata una vista schematica del completo impianto dello scambiatore di calore della presente invenzione, funzionante contemporaneamente nel modo a spruzzatura e a pacco adiabatico.
Si nota da FIG. 5 che il pacco adiabatico e la sottostante batteria di scambio termico sono installati su entrambe le pareti laterali dell'alloggiamento dello scambiatore di calore 1.
In FIG. 5 sono pure mostrati una pompa indicata generalmente dalla lettera di riferimento PM, nonché una centralina di controllo dell'acqua, indicata generalmente dalle lettere di riferimento CA ed un addolcitore dell'acqua indicato generalmente dalle lettere di riferimento AD, elettrovalvole EV, elettrovalvole di scarico SC, valvole modulanti V1 e V2, un flussometro FL, ed una sonda di pressione PR1 .
Gli stati operativi delle valvole principali inserite nella struttura di scambiatore di calore della presente invenzione sono stati rappresentati nell'allegata tabella 1 , evidenziante pure l'ordine di apertura dei settori.
Secondo la presente invenzione è insegnato l'utilizzo in sequenza dell'acqua per entrambi i processi inizialmente descritti, cioè si spruzza dapprima l'acqua trattata sulla batteria di scambio termico e si reimmette l'acqua non evaporata sul pacco adiabatico.
Tale abbinamento delle due modalità operative in serie, in cui l'aria attraversa dapprima il pacco adiabatico e successivamente la batteria di scambio, mentre l'acqua viene prima iniettata dalla batteria di scambio e successivamente immessa nel pacco adiabatico, ha effetti positivi sia sulla potenza termica scambiata, sia sul consumo d'acqua.
In altre parole, secondo la presente invenzione, il menzionato aumento della potenza smaltita avviene attraverso la combinazione di due contributi:
1 ) effetto di umidificazione adiabatica dell'aria attraverso il pacco adiabatico (riduzione della temperatura di bulbo secco all'ingresso della materia alettata con conseguente aumento della forzante di scambio termico sensibile e latente;
2) effetto del calore latente di evaporazione dovuto a nebulizzazione dell'acqua trattata suila batteria di scambio termico (calore sottratto al fluido interno ai tubi della batteria di scambio).
La struttura di scambiatore di calore inventiva consente di ottenere i seguenti ulteriori effetti vantaggiosi:
Eliminazione dell'effetto vento sul sistema spray L'installazione del pacco adiabatico davanti alla batteria di scambio termico ossia all'esterno deH'alloggiamento dello scambiatore permette di evitare distorsioni del flusso nebulizzato dagli ugelli sulla batteria per effetto del vento laterale, evitando così sprechi di acqua e mancanze di potenza smaltita (in particolare quando la velocità dei ventilatori è bassa, minor effetto aspirante del flusso di acqua dagli ugelli alla batteria).
Riduzione livello sonoro per effetto schermante del pacco adiabatico
La riduzione del livello sonoro è più spinta sulle porzioni di superficie che circondano l'unità direttamente affacciate al pacco adiabatico/alettato (lato di normale aspirazione dell'aria); mentre sul lato mandata del ventilatore, l'effetto complessivo può esser maggiormente esaltato installando un silenziatore Whisperer PLUS<®>(ben noto al tecnico del ramo); inoltre, l'effetto scherman te è molto efficace quando è in funzione il sistema SPRAY, in particolar modo a basse velocità di rotazione dei ventilatori.
Riduzione consumi di acqua
Durante il funzionamento combinato dei due sistemi PA Spray, l'acqua che viene nebulizzata sulla batteria di scambio termico è raccolta in un canale posto sotto alla batteria stessa e convogliato su un lato in cui viene creato un piccolo bacino di raccolta, dove una pompa invia l'acqua così raccolta al pacco adiabatico, alimentandolo senza ulteriore consumo. Su richiesta è possibile montare una lampada UV per neutralizzare eventuali batteri.
Versatilità del sistema
Possibilità di alimentare il sistema con due ingressi di acqua separati, uno per lo spray e uno per il pacco adiabatico.
Soluzioni anti-corrosive e anti-incrostanti della batteria di scambio termico
Protezione del pacco alettato da attacchi corrosivi esterni (aria con inquinamento industriale e/o marino).
- Speciale lega il alluminio 5005 costitutiva alette pacco alettato.
- Come si è detto ed è mostrato in FIG. 5 a valle dell'addolcitore AD è presente inoltre una centralina CA di controllo della qualità dell'acqua: i parametri monitorati sono pH e conducibilità (grandezze più significative per il controllo della corrosione del pacco alettato). La centralina avrà vantaggiosamente due livelli di sicurezza:
- Ad un lieve superamento dei valori soglia impostati genererà un "warning" di solo avviso.
- Superata una seconda soglia sarà eccitato un allarme, attuando il blocco impianto.
Facendo ora riferimento a FIG. 6 sarà descritto il sistema o unità di regolazione che, come si è accennato, costituisce anch'esso una primaria caratteristica della presente invenzione, tenendo presente che tre sono le modalità di funzionamento dello scambiatore nella configurazione combinata:
• Dry: funzionamento a secco, vengono regolati gli rpm dei fans.
• Solo PA: solo il pacco adiabatico è spruzzato con acqua. La velocità dei fans è costante.
• Spray PA: batteria alettata spruzzata con acqua, il PA viene alimentato solo dall'acqua raccolta nella vasca. La velocità dei fans è costante.
La combinazione di questi metodi permette di ottenere la regolazione ottima dal punto di vista del risparmio energetico e del consumo di acqua. Nel caso di dry coolers la variabile di controllo è la temperatura di uscita dell'acqua (Tw,out), per i condensatori la pressione in entrata.
Per spiegare la logica, e con riferimento a FIG. 6, in essa sono evidenziati i parametri principali e il campo di funzionamento è diviso in zone:
1 ) SPmax condizione di progetto.
2) La fascia (Spmax-AS) delimita la zona C in cui in base a un differenziale (fissato) su Tw,out chiudo/apro i 4 settori dello spray e con PA in funzione. L'azionamento dello spray è consentito solo se la temperatura ambiente è maggiore di una temperatura di switch impostata. Quindi le due condizioni sono, in ordine di importanza:
1 ) Tambiente >Tswitch, spray
2) Tw,out > (SPmax-AS)
3) Similmente è delimitata la zona B in cui funziona solo il pacco adiabatico PA. La portata di acqua sul PA sarà regolata in modo proporzionale in base a Tw,out. In questo caso le condizioni per attivare il PA sono:
1) Tambiente >Tswitch,PA (sarà sempre Tswitch,PA < Tswitch, spray)
2) Tw,out > (SPmax-ΔΑ)
4) SPmin set point posto al minimo, individuato da (SPmax-ATot), corrisponde alla minima Tw,out che posso accettare. I ventilatori da V1 a V6 sono regolati in logica PID (o similare) per mantenere SPmin. Si crea così una zona A di funzionamento dry in cui con fans alla massima velocità accetto l'incremento di Tw,out.
In tabella 1 sono riportati gli stati delle valvole nelle varie zone, con evidenziato l'ordine di apertura dei settori. Per la numerazione si fa riferimento allo schema di FIG. 6.
Tabella 1 Apertura/chiusura valvole, stato pompa e ventilatori nelle "zone" di regolazione
Per conteggiare le ore/anno di funzionamento dello spray si utilizzeranno contatori totali e parziali; i parziali si resetteranno a fine anno.
Nel caso in cui il valore impostato di ore/anno per lo spray venga superato sarà generato un avviso.
Per omogeneizzare le ore/anno di spray sulla batteria è implementata una logica di azionamento delle rampe a rotazione.
Il primo modulo di accensione non sarà sempre lo stesso, ma dovrà ruotare tra i 4 disponibili.
Spiegazione di dettaglio delle tre zone/fasi di controllo A, B, C (FIG. 6)
ZONA A) Inizialmente si modula la velocità dei ventilatori in modo da mantenere il set point impostato (come Dry).
Una volta raggiunta la massima velocità dei ventilatori si abilita il pacco adiabatico (appena si comincia a far fluire l'acqua al pacco adiabatico la velocità dei ventilatori si mantiene fissa alla velocità impostata).
ZONA B) Si regola la portata di acqua al pacco adiabatico secondo la stessa regolazione della zona A fino alla massima portata ammissibile.
Una volta raggiunta la massima portata d'acqua al pacco adiabatico si abilita la fase spray.
ZONA 0} La regolazione in questo caso è a 4 gradini per cui lo spray rimarrà inattivo fino al raggiungimento della richiesta corrispondente al primo gradino. Al raggiungimento del primo gradino:
® Si chiude la valvola modulante (V 1 ) che regola l'afflusso d'acqua ai pacchi adiabatici (i pacchi adiabatici useranno solo l'acqua "di scarto" degli ugelli di spruzzo raccolta nella vasca attraverso la pompa)
• Si attiva la prima elettrovalvola spray
• Si attiva la valvola modulante (V2) che regola l'afflusso d'acqua agli ugelli di spruzzo
• Si attiva contestualmente il pacco adiabatico sul lato opposto dell'unità.
La pompa di ripresa dell'acqua della vasca si regolerà automaticamente modo da mantenere costante il livello.
Naturalmente è pure possibile estendere il citato metodo di controllo anche al controllo portata acqua spray: si potranno variare il numero di gradini oppure regolare con valvola modulante in continuo.
Da quanto precede si nota come la presente invenzione raggiunga pienamente il compito e gli scopi proposti.
Infatti, è stata realizzata una struttura di scambiatore di calore estremamente compatta che consente un notevole aumento de!la potenza termica smaltita in associazione ad una marcata riduzione dell'energia e dell'acqua necessaria per il funzionamento della struttura di scambiatore stesso.
In aggiunta, la struttura di scambiatore dell'invenzione consente di eliminare l'effetto vento sul sistema di spruzzatura, di ridurre il livello sonoro per effetto schermante del pacco adiabatico, di ridurre sostanzialmente il consumo dell'acqua poiché durante il funzionamento combinato di due sistemi pacco adiabatico più spruzzatura, l'acqua che viene nebulizzata sulla batteria di scambio termico è raccolta in una vasca o canale posto al di sotto della batteria stessa è convogliato su un lato in cui viene creata una piccola vasca o bacino di raccolta, ove una pompa di raccolta rinvia l'acqua così raccolta al pacco adiabatico alimentandolo senza ulteriore consumo.
La struttura della presente invenzione è inoltre estremamente operativamente versatile, poiché è possibile alimentare la struttura stessa con due ingressi di acqua separata, uno per la spruzzatura e uno per il pacco adiabatico.
Benché la struttura di scambiatore dell'invenzione sia stata descritta facendo specifico riferimento ad una sua forma di realizzazione attualmente preferita, la forma di realizzazione sopra descritta è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo, come definito dalle rivendicazioni accluse.

Claims (10)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1 . Struttura di scambiatore di calore ad acqua-aria comprendente un alloggiamento a vasca, sostanzialmente parallelepipedo delimitato da due pareti laterali, due pareti d'estremità, una parete di fondo ed una parete di sommità, caratterizzata da! fatto che ciascuna di dette due pareti laterali supporta un complesso a batteria alettata di scambio termico ed un complesso a pacco adiabatico, che detto complesso a pacco adiabatico è posizionato davanti o esternamente a detto complesso a batteria di scambio termico e che detta struttura di scambiatore di calore comprende inoltre primi mezzi ad ugelli di spruzzatura d'acqua per spruzzare gocce d'acqua su detto complesso a batteria di scambio termico, secondi mezzi di spruzzatura d'acqua per spruzzare gocce d'acqua su detto pacco adiabatico e mezzi ventilatori per generare flussi d'aria atti a favorire l'evaporazione di detta acqua, a detta struttura di scambiatore essendo associati mezzi valvolari di controllo di detta acqua ed un'unità di comando centrale comandante detti mezzi valvolari per spruzzare acqua su detto complesso a batteria di scambio termico in modo da provocare evaporazione di detta acqua e atti a reimmettere o ri-spruzzare acqua non evaporata su detto complesso a pacco adiabatico.
  2. 2. Struttura di scambiatore di calore, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che detto complesso a batteria di scambio termico comprende un pacco alettato con una pluralità di alette costituite da una speciale lega in alluminio 5005.
  3. 3. Struttura di scambiatore di calore, secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che detto complesso a pacco adiabatico comprende una pluralità di pannelli evaporanti modulari atti ad essere mutuamente assemblati per costituire due rispettivi pacchi adiabatici, ciascuno amovibilmente associato a e ricoprente ciascuna detta parete laterale di detto alloggiamento e atti ad essere disassemblati per accedere alla rispettiva sottostante detta batteria o pacco di scambio termico.
  4. 4. Struttura di scambiatore di calore, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto alloggiamento o vasca di fondo include almeno una vasca o canale di raccolta acqua, posto al di sotto di detta batteria di scambio termico e convogliata su un lato in modo da creare un bacino di raccolta includente una pompa rinviante l'acqua recuperata al pacco adiabatico.
  5. 5. Struttura di scambiatore di calore, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di includere due ingressi di acqua separati, uno per alimentare acqua di spruzzatura e uno per alimentare l'acqua per l'irrorazione del pacco adiabatico.
  6. 6. Metodo di funzionamento della struttura di scambiatore, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto procedimento comprende almeno tre fasi o zone operative principali, e cioè: una prima fase di funzionamento a secco in cui vengono regolati i numeri di giri al minuto, dei mezzi ventilatori; una seconda fase di spruzzatura in cui solamente detto pacco adiabatico è spruzzato con acqua, mentre detti giri vengono mantenuti costanti ed una terza fase combinata in cui detta batteria di scambio termico alettata è spruzzata con acqua, e che detto pacco adiabatico è alimentato solamente dall'acqua raccolta in e recuperata da detta vasca/bacino ed i giri di detti mezzi ventilatori sono costanti.
  7. 7. Metodo, secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dai fatto dal fatto che in detta prima fase si modula inizialmente la velocità di detti mezzi ventilatori, in modo da mantenere un punto di riferimento impostato come "secco" e, una volta raggiunta una velocità massima di detti mezzi ventilatori si abilita detto pacco adiabatico in cui, appena si comincia a fare fluire l'acqua al pacco adiabatico, detta velocità di detti mezzi ventilatori è mantenuta fissa al valore di detto punto di riferimento impostato; in detta seconda fase si regola la portata di detta acqua a detto pacco adiabatico mediante la medesima regolazione di detta prima fase sino alla portata massima ammissibile, e raggiunta detta portata massima ammissibile di detta acqua, detto pacco adiabatico essendo abilitato per detta spruzzatura e, in detta terza fase essendo ottenuta regolazione ad almeno quattro gradini in cui nel primo gradino la spruzzatura è mantenuta inattiva fino al raggiungimento della richiesta corrispondente al primo gradino; al raggiungimento del primo gradino essendo chiusi mezzi valvolari modulanti e regolanti l'afflusso d'acqua ai pacchi adiabatici, detti pacchi adiabatici usando solamente acqua di recupero degli ugelli di spruzzatura raccolta in detta vasca attraverso detti mezzi a pompa; essendo quindi attivati primi mezzi a elettrovalvola di spruzzatura; essendo successivamente attivati mezzi valvolari modulanti regolanti l'afflusso d'acqua ad un sistema di spruzzatura; ed essendo contestualmente quindi attivato detto pacco adiabatico sul lato opposto di detto alloggiamento.
  8. 8. Metodo, secondo le rivendicazioni 6 e 7, caratterizzato dai fatto di comprendere la fase di regolare automaticamente la pompa di recupero dell'acqua di detta vasca in modo da mantenere costante il livello di detta acqua in detta vasca.
  9. 9. Metodo, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di controllare la portata dell'acqua di spruzzatura mediante variazione del numero di detti gradini.
  10. 10. Metodo, secondo le rivendicazioni 7 e 8, caratterizzato dal fatto di controllare la portata dell'acqua di spruzzatura mediante regolazione continua con detti mezzi valvolari modulanti e flussometro.
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