ITMI20121686A1 - Torre di raffreddamento, particolarmente del tipo a circuito chiuso. - Google Patents

Torre di raffreddamento, particolarmente del tipo a circuito chiuso. Download PDF

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ITMI20121686A1 IT001686A ITMI20121686A ITMI20121686A1 IT MI20121686 A1 ITMI20121686 A1 IT MI20121686A1 IT 001686 A IT001686 A IT 001686A IT MI20121686 A ITMI20121686 A IT MI20121686A IT MI20121686 A1 ITMI20121686 A1 IT MI20121686A1
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Giorgio Andrea Lorenzetti
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M I T A Materiali Isolanti Termote Cnici Ed Antin
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Description

"TORRE DI RAFFREDDAMENTO, PARTICOLARMENTE DEL TIPO A CIRCUITO CHIUSO"
D E S C R I Z I O N E
Il presente trovato si riferisce ad una torre di raffreddamento, particolarmente del tipo a circuito chiuso.
Come à ̈ noto, le torri di raffreddamento vengono impiegate per il raffreddamento di liquidi refrigeranti atti al raffreddamento di particolari utenze .
Più precisamente, il liquido refrigerante viene raffreddato mediante uno scambiatore di calore, generalmente realizzato da un fascio tubiero, alloggiato internamente alla torre di raffreddamento, dove lo stesso viene investito da un flusso di aria forzata prelevata dall'ambiente esterno .
A seconda delle caratteristiche dell'aria, ossia a seconda della sua temperatura e della temperatura che si vuole ottenere all'interno del fascio tubiero, Ã ̈ noto l'impiego di due tipologie di scambiatore di calore a tubi.
Nel caso in cui l'aria abbia temperatura più elevata, cosa che si verifica nelle stagioni climatiche estive, à ̈ preferibile l'utilizzo di tubi lisci in quanto, proprio in queste condizioni, offrono i più elevati rendimenti di scambio termico.
La sottrazione di calore al liquido interno avviene per evaporazione mediante bagnatura dello scambiatore a tubi lisci provocata, in controcorrente, da un flusso d'aria prelevata dall 'esterno .
Differentemente, nel caso in cui l'aria abbia temperatura più bassa, cosa che si verifica nelle stagioni climatiche invernali, à ̈ preferibile l'utilizzo di tubi alettati in quanto, proprio in queste condizioni, offrono i più elevati rendimenti di scambio termico.
Al fine di realizzare una torre di raffreddamento idonea ad operare in qualsiasi condizione climatica, sono stati messi a punto degli evaporatori che consentono di abbassare la temperatura dell'aria consentendo l'impiego di scambiatori di calore a tubi alettati anche nei mesi più caldi ed umidi.
Tale soluzione, che porta ovviamente ad un aumento sia dei costi di esercizio che dei costi di realizzazione della torre di raffreddamento, non à ̈ comunque sufficiente al mantenere alto il rendimento della torre di raffreddamento.
Compito precipuo del presente trovato à ̈ quello di realizzare una torre di raffreddamento, particolarmente del tipo a circuito chiuso, che sia idonea al suo impiego sia nelle stagioni climatiche estive che in quelle invernali, senza subire cali di rendimenti dello o degli scambiatori di calore impiegati.
Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare una torre di raffreddamento dalla semplice architettura e, quindi, dai costi contenuti, nonché, grazie alle sue peculiari caratteristiche realizzative, che sia in grado di dare le più ampie garanzie di affidabilità e sicurezza nell'uso.
Non ultimo scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare una torre di raffreddamento che risulti facilmente ottenibile partendo da elementi e materiali di comune reperibilità in commercio e che, inoltre, sia competitiva da un punto di vista puramente economico rispetto alla tecnica nota. Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da una torre di raffreddamento, particolarmente del tipo a circuito chiuso, comprendente un corpo cavo munito di almeno una prima presa d'aria, di almeno una seconda presa d'aria e di almeno un'apertura principale in maniera tale da definire un primo circuito di passaggio di aria ed un secondo circuito di passaggio di aria delimitati dalle pareti interne di detto corpo cavo e sviluppantisi , rispettivamente, tra detta almeno una prima presa d'aria e detta almeno un'apertura principale e tra detta almeno una seconda presa d'aria e detta almeno apertura principale, lungo detti circuiti di passaggio di aria essendo alloggiati, rispettivamente, almeno un primo scambiatore di calore ed almeno un secondo scambiatore di calore percorsi da un fluido da raffreddare ed atti a cedere calore, rispettivamente, ad un primo flusso di aria ed ad un secondo flusso di aria confluenti in detti circuiti di passaggio di aria, in corrispondenza di detta almeno un'apertura principale, essendo previsti mezzi ventilatori atti alla generazione di detti flussi di aria, caratterizzata dal fatto di comprendere primi mezzi di chiusura di detta almeno una prima presa d'aria e secondi mezzi di chiusura di detta almeno una seconda presa d'aria selettivamente attivabili per l'interruzione di almeno uno di detti flussi di aria.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di una torre di raffreddamento, particolarmente del tipo a circuito chiuso, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, con l'ausilio degli uniti disegni, in cui:
la figura 1 Ã ̈ una vista in alzato frontale della torre di raffreddamento, secondo il presente trovato;
la figura 2 Ã ̈ una vista in alzato laterale della torre di raffreddamento rappresentata in figura 1;
le figure 3 e 4 sono due viste schematiche in alzato laterale della torre di raffreddamento rappresentata nelle figure precedenti, secondo due modalità di funzionamento.
Con riferimento alle figure citate, la torre di raffreddamento, particolarmente del tipo a circuito chiuso, indicata globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un corpo cavo 2 realizzato ad esempio da un corpo scatolare a sviluppo sostanzialmente longitudinale lungo una direzione preferita e munito di almeno una prima presa d'aria 3, di almeno una seconda presa d'aria 4 e di almeno un'apertura principale 5 in maniera tale da definire un primo circuito di passaggio di aria ed un secondo circuito di passaggio di aria delimitati dalle pareti interne del corpo cavo 2 e sviluppantisi , rispettivamente, tra la prima presa d'aria 3 e l'apertura principale 5 e tra la seconda presa d'aria 4 e l'apertura principale 5.
Più dettagliatamente, il corpo cavo 2 comprende una prima porzione d'estremità 2a definente la base di appoggio della torre di raffreddamento 1 e, in corrispondenza delle sue pareti laterali, una pluralità di prime prese d'aria 3 ed una seconda porzione d'estremità 2b definente, in corrispondenza delle sue pareti laterali ed in corrispondenza della sua base superiore, rispettivamente una pluralità di seconde prese d'aria 4 e due aperture principali 5 .
Lungo i circuiti di passaggio di aria precedentemente definiti, sono opportunamente alloggiati, rispettivamente, almeno un primo scambiatore di calore 6 ed almeno un secondo scambiatore di calore 7 percorsi da un fluido da raffreddare ed atti a cedere calore, rispettivamente, ad un primo flusso di aria 8 ed ad un secondo flusso di aria 9 confluenti nei circuiti di passaggio di aria.
Nella particolare forma di realizzazione proposta, il primo scambiatore di calore 6, schematicamente rappresentato nelle figure citate da un rettangolo tratteggiato, à ̈ alloggiato nella prima porzione d'estremità 2a e comprende una batteria di fasci tubieri lisci atti a cedere calore al primo flusso di aria 8 durante la stagione climatica umida.
Per quanto concerne il secondo scambiatore di calore 7, questo à ̈ alloggiato nella seconda porzione d'estremità 2b e comprende una batteria di fasci tubieri alettati atti a cedere calore al secondo flusso di aria 9 durante la stagione climatica secca.
Vantaggiosamente, tale secondo scambiatore di calore 7 presenta una conformazione sostanzialmente toroidale in maniera tale da non intercettare il primo flusso di aria 6, attraversandolo centralmente e venendo totalmente bypassato .
Secondo il trovato, sono previsti primi mezzi di chiusura 12 delle prime prese d'aria 3 e secondi mezzi di chiusura 13 delle seconde prese d'aria 4 selettivamente attivabili per l'interruzione di almeno uno dei due flussi di aria 8 e 9.
Vantaggiosamente, i mezzi di chiusura 12 e 13 sono del tipo ad attivazione e disattivazione automatica in funzione della differenza di pressione tra l'ambiente interno del corpo cavo 2 e l'ambiente esterno del corpo cavo 2.
La differenza di pressione sopra citata à ̈ resa possibile grazie alla presenza, in corrispondenza delle aperture principali 5, di mezzi ventilatori 14 atti alla generazione dei flussi di aria 8 e 9.
Più dettagliatamente, questi mezzi ventilatori 14, che comprendono almeno un ventilatore assiale 15 per ogni apertura principale 5 associato esternamente al corpo cavo 2 in corrispondenza della relativa apertura principale 5, sono del tipo a doppio senso di funzionamento in maniera tale che, corrispondentemente ad una loro prima modalità di funzionamento, il primo flusso di aria 8 sia generato dall'aspirazione di aria attraverso le prime prese d'aria 3 e che sfoci al di fuori del corpo cavo 2 attraverso le aperture principali 5 investendo unicamente il primo scambiatore di calore 6 ed in maniera tale che, corrispondentemente ad una seconda modalità di funzionamento dei mezzi ventilatori 14, il secondo flusso di aria 9 sia generato dall'aspirazione di aria attraverso le aperture principali 5 e che sfoci al di fuori del corpo cavo 2 attraverso le seconde prese d'aria 4 investendo unicamente il secondo scambiatore di calore 7.
In questo modo, come rappresentato nelle figure 3 e 4, i primi mezzi di chiusura 12 sono attivabili per effetto di un aumento di pressione all'interno del corpo cavo 2 rispetto al valore di pressione dell'ambiente esterno e sono disattivabili per effetto di una diminuzione di pressione all'interno del corpo cavo 2 rispetto al valore di pressione dell'ambiente esterno.
Alla stessa maniera, i secondi mezzi di chiusura 13 sono attivabili per effetto di un abbassamento di pressione all'interno del corpo cavo 2 rispetto al valore di pressione dell'ambiente esterno e sono disattivabili per effetto di un aumento di pressione all'interno del corpo cavo 2 rispetto al valore di pressione dell'ambiente esterno.
Vantaggiosamente, i mezzi di chiusura 12 e 13 comprendono serrande 16 e 17, rispettivamente, inferiori e superiori, normalmente chiuse per effetto del campo gravitazionale terrestre.
In questa maniera, in assenza di differenze di pressione tra l'ambiente interno al corpo cavo 2 e l'ambiente esterno dello stesso, le serrande 16 e 17 rimango chiuse per effetto del loro peso.
La torre di raffreddamento 1 Ã ̈ in grado dunque di operare con entrambi i tipi di scambiatori di calore, sfruttandone al meglio le rispettive caratteristiche prestazionali ed indirizzando il fluido refrigerante da raffreddare, tramite un sistema controllato elettronicamente, ad esempio mediante PLC (Programmable Logic Controller) , nello scambiatore che viene ritenuto a migliore prestazione in quel momento.
Infatti, i due scambiatori di calore 6 e 7 sono selettivamente alimentati da un unico impianto idraulico 18 in maniera tale da alimentare il primo scambiatore di calore 6 nel caso di generazione del primo flusso di aria 8 ed in maniera tale da alimentare il secondo scambiatore di calore 7 nel caso di generazione del secondo flusso di aria 9.
La temperatura di "switch" dal funzionamento ad umido a quello a secco e viceversa à ̈ modificabile a piacere nell'intervallo di operatività della torre di raffreddamento 1 nelle due condizioni.
Più dettagliatamente, come rappresentato in figura 3, nelle condizioni di aria con alto contenuto di acqua, ossia nelle stagioni climatiche umide, viene alimentato solo il primo scambiatore di calore 6 ed i ventilatori assiali 15 operano in maniera tale da aspirare aria dall'interno del corpo cavo 2 diminuendone la pressione interna rispetto all'ambiente esterno.
Tale abbassamento di pressione porta conseguentemente all'apertura delle serrande inferiori 16 ed alla chiusura delle serrande superiori 17 con formazione del primo flusso di aria 8 che investe esclusivamente il primo scambiatore di calore 6 così da raffreddarne il fluido in esso circolante.
Analogamente, come rappresentato in figura 4, nelle condizioni di aria con basso contenuto di acqua, ossia nelle stagioni climatiche secche, viene alimentato solo il secondo scambiatore di calore 7 ed i ventilatori assiali 15 operano in maniera opposta a quanto sopra descritto, cosi da soffiare aria all'interno del corpo cavo 2 aumentandone la pressione interna rispetto all'ambiente esterno.
Tale aumento di pressione porta conseguentemente alla chiusura delle serrande inferiori 16 ed all'apertura delle serrande superiori 17 con formazione del secondo flusso di aria 9 che investe esclusivamente il secondo scambiatore di calore 7 cosi da raffreddarne il fluido in esso circolante.
Si à ̈ in pratica constatato come la torre di raffreddamento, particolarmente per del tipo a circuito chiuso, risolva gli inconvenienti della tecnica nota essendo in grado di funzionare in maniera estremamente efficiente e ad elevati rendimenti con qualsiasi grado di umidità dell 'aria.
Più dettagliatamente, grazie alle caratteristiche realizzative della torre di raffreddamento secondo il trovato à ̈ possibile sfruttare al meglio le tue tipologie di scambiatori di calore di cui à ̈ dotata, ossia quelli a tubi lisci e quelli a tubi alettati, nelle condizioni in cui questi lavorano meglio: evaporativo in estate (clima caldo e più secco, parametro di riferimento la temperatura al bulbo umido) utilizzo dei tubi lisci, ad aria in inverno (clima freddo e più umido, parametro di riferimento la temperatura al bulbo secco) utilizzo dei tubi alettati a maggior superficie.
Il trovato così concepito à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.
Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti .
In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (10)

  1. R IV E N D I C A Z I O N I 1. Torre di raffreddamento (1), particolarmente del tipo a circuito chiuso, comprendente un corpo cavo (2) munito di almeno una prima presa d'aria (3), di almeno una seconda presa d'aria (4) e di almeno un'apertura principale (5) in maniera tale da definire un primo circuito di passaggio di aria ed un secondo circuito di passaggio di aria delimitati dalle pareti interne di detto corpo cavo (2) e sviluppantisi , rispettivamente, tra detta almeno una prima presa d'aria (3) e detta almeno un'apertura principale (5) e tra detta almeno una seconda presa d'aria (4) e detta almeno apertura principale (5), lungo detti circuiti di passaggio di aria essendo alloggiati, rispettivamente, almeno un primo scambiatore di calore (6) ed almeno un secondo scambiatore di calore (7) percorsi da un fluido da raffreddare ed atti a cedere calore, rispettivamente, ad un primo flusso di aria (8) ed ad un secondo flusso di aria (9) confluenti in detti circuiti di passaggio di aria, in corrispondenza di detta almeno un'apertura principale (5), essendo previsti mezzi ventilatori (14) atti alla generazione di detti flussi di aria (8, 9), caratterizzata dal fatto di comprendere primi mezzi di chiusura (12) di detta almeno una prima presa d'aria (3) e secondi mezzi di chiusura (13) di detta almeno una seconda presa d'aria (4) selettivamente attivabili per l'interruzione di almeno uno di detti flussi di aria (8, 9).
  2. 2. Torre di raffreddamento (1), secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di chiusura (12, 13) sono del tipo ad attivazione e disattivazione automatica in funzione della differenza di pressione tra l'ambiente interno di detto corpo cavo (2) e l'ambiente esterno di detto corpo cavo (2).
  3. 3. Torre di raffreddamento (1), secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detti mezzi ventilatori (14) sono del tipo a doppio senso di funzionamento in maniera tale che, corrispondentemente ad una loro prima modalità di funzionamento, detto primo flusso di aria (8) sia generato dall'aspirazione di aria attraverso detta almeno una prima presa d'aria (3) e che sfoci al di fuori di detto corpo cavo (2) attraverso detta almeno un'apertura principale (5) investendo detto almeno un primo scambiatore di calore (6) ed in maniera tale che, corrispondentemente ad una seconda modalità di funzionamento di detti mezzi ventilatori, detto secondo flusso di aria (9) sia generato dall'aspirazione di aria attraverso detta almeno un'apertura principale (5) e che sfoci al di fuori di detto corpo cavo (2) attraverso detta almeno una seconda presa d'aria (4) investendo detto almeno un secondo scambiatore di calore (7), detti primi mezzi di chiusura (12) essendo attivabili per effetto di un aumento di pressione all'interno di detto corpo cavo (2) rispetto al valore di pressione di detto ambiente esterno ed essendo disattivabili per effetto di una diminuzione di pressione all'interno di detto corpo cavo (2) rispetto al valore di pressione di detto ambiente esterno, detti secondi mezzi di chiusura (13) essendo attivabili per effetto di un abbassamento di pressione all'interno di detto corpo cavo (2) rispetto al valore di pressione di detto ambiente esterno ed essendo disattivabili per effetto di un aumento di pressione all'interno di detto corpo cavo (2) rispetto al valore di pressione di detto ambiente esterno.
  4. 4. Torre di raffreddamento (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di chiusura (12, 13) comprendono serrande (16, 17) normalmente chiuse per effetto del campo gravitazionale terrestre.
  5. 5. Torre di raffreddamento (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti scambiatori di calore (6, 7) sono selettivamente alimentati da un unico impianto idraulico (18) in maniera tale da alimentare detto almeno un primo scambiatore di calore (6) nel caso di generazione di detto primo flusso di aria (8) ed in maniera tale da alimentare detto almeno un secondo scambiatore di calore (7) nel caso di generazione di detto secondo flusso di aria (9).
  6. 6. Torre di raffreddamento (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto corpo cavo (2) presenta uno sviluppo longitudinale secondo una direzione preferita e comprende una prima porzione d'estremità (2a) definente, in corrispondenza delle sue pareti laterali, una pluralità di prime prese d'aria (3) ed una seconda porzione d'estremità (2b) definente, in corrispondenza delle sue pareti laterali ed in corrispondenza della sua base superiore, rispettivamente una pluralità di seconde prese d'aria (4) e detta almeno un'apertura principale (5), detto almeno un primo scambiatore di calore (6) essendo alloggiato in detta prima porzione d'estremità (2a) e detto almeno un secondo scambiatore di calore (7) essendo alloggiato in detta seconda porzione d'estremità (2b).
  7. 7. Torre di raffreddamento (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto almeno un secondo scambiatore di calore (7) presenta una conformazione sostanzialmente toroidale in maniera tale da non intercettare detto primo flusso di aria (8).
  8. 8. Torre di raffreddamento (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi ventilatori (14) comprendono almeno un ventilatore assiale (15) associato esternamente a detto corpo cavo (2) in corrispondenza di detta almeno un'apertura principale (5).
  9. 9. Torre di raffreddamento (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto almeno un primo scambiatore di calore (6) comprende una batteria di fasci tubieri lisci atti a cedere calore a detto primo flusso di aria (8) durante la stagione climatica umida.
  10. 10. Torre di raffreddamento (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto almeno un secondo scambiatore di calore (7) comprende una batteria di fasci tubieri alettati atti a cedere calore a detto secondo flusso di aria (9) durante la stagione climatica secca.
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