Здание, снабженное системой обработки воздуха - RU2694379C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к зданию, содержащему не менее двух отдельных пространств и систему обработки воздуха, включающую в себя косвенное испарительное охлаждение. Изобретение относится также к способу для охлаждения воздуха в двух или более отдельных пространствах, включающему в себя косвенное испарительное охлаждение.

Существующая в настоящее время технология кондиционирования воздуха основана на сжатии и расширении газа, такого как хлорированный фтороуглеводород или галоидзамещенный хлорфторуглерод, или аммиак. Газ сжимают до жидкого состояния и затем допускают расширение обратно до парообразного состояния. На стадии расширения процесса тепло требуется для преобразования жидкости обратно в газ. Парокомпрессионные системы являются невыгодными в том, что они требуют применения жидкотекучих сред, которые не безвредны для окружающей среды, и что система требует электричества, чтобы приводить в действие компрессоры и, таким образом, потребляет относительно большое количество энергии.

Технология косвенного испарительного охлаждения предлагает альтернативу парокомпрессионной технологии. В косвенном испарительном охлаждении первичный поток воздуха охлаждается в сухом проходе или канале. Поток воздуха направляется в расположенный рядом увлажненный проход или канал, имеющий общую стенку с сухим проходом. В увлажненном проходе вода испаряется в поток воздуха, охлаждая общую стенку и, следовательно, воздух в сухом проходе. Такая методология для охлаждения выгодна, потому что требуется относительно малая энергия и никаких опасных газов не требуется. Непривлекательная сторона косвенного испарительного охлаждения заключается в том, что температура, до которой такая система может охлаждать воздух, ограничена количеством влаги в окружающем воздухе. Для уменьшения количества влаги устройство косвенного испарительного охлаждения можно комбинировать с устройством для осушки воздуха. Известна система обработки воздуха для здания, включающая в себя установку для обработки воздуха, содержащую устройство осушки для влагоудаления из воздуха, приходящего снаружи здания, и устройство косвенного испарительного охлаждения для охлаждения осушенного воздуха, см. например, US6018953.

Недостатки таких известных систем заключаются в том, что требуются относительно большие трубопроводы для перемещения охлажденного сухого воздуха в разные пространства здания, для того чтобы достаточно охладить упомянутые пространства, установка для обработки воздуха, содержащая эту систему, является относительно большой, а регулирование кондиционирования воздуха отдельных пространств здания ограничено и затруднено.

Целью настоящего изобретения является предложить здание, содержащее систему обработки воздуха, которая, по меньшей мере частично, преодолевает эти вышеописанные недостатки.

Эта цель достигается с помощью следующего здания. Здание, содержащее не менее двух отдельных пространств и систему обработки воздуха, при том система обработки воздуха содержит центральную установку для осушки воздуха, соединенную по текучей среде с помощью сети соединительных трубопроводов с двумя или более локальными устройствами испарительного охлаждения, при том, каждое из, по меньшей мере двух, локальных устройств испарительного охлаждения по текучей среде соединено с отдельным пространством здания, и при том локальное устройство испарительного охлаждения содержит один или более охлаждающих каналов, снабженных входом и выходом для воздуха, и один или более испарительных каналов, снабженных входом и выходом для воздуха, и при том охлаждающие и испарительные каналы разделены передаточной стенкой, и при том один или более испарительных каналов обеспечены средством для увлажнения (смачивания) передаточной стенки, так чтобы в испарительных каналах происходило испарение, и при том центральная установка для осушки воздуха содержит вход для воздуха, полученного снаружи здания, и выход для осушенного воздуха, который соединен по текучей среде с локальными устройствами испарительного охлаждения, и при том выход одного или более охлаждающих каналов соединен по текучей среде с внутренней областью отдельного пространства и выход испарительного канала соединен по текучей среде с наружной областью отдельного пространства.

Заявитель обнаружил, что при осушке воздуха централизовано и охлаждении воздуха локально в соответствии с изобретением, диаметр трубопроводов, проходящих по зданию, может быть меньше, чем при использовании системы известного уровня техники, и требуется меньше трубопроводов. Дополнительное преимущество заключается в том, что каждое локальное устройство испарительного охлаждения может независимо управляться в соответствии с требованиями кондиционирования воздуха в расчете на отдельное пространство. Другое преимущество заключается в том, что центральная установка обработки воздуха может быть меньше, потому что центральная установка не должна иметь холодопроизводительность испарительного охлаждения, имеющуюся в локальных устройствах. Следующее преимущество заключается в том, что при охлаждении локально, воздух, извлеченный из одного отдельного пространства, не может повторно входить в другое отдельное пространство через систему обработки воздуха. Дополнительные преимущества будут обсуждены при описании предпочтительных вариантов осуществления изобретения.

Здание в соответствии с изобретением содержит не менее двух отдельных пространств. Под пространством подразумевается любое пространство в здании, определенное его стенами, полом и потолком. Пространство является отделенным от другого пространства, когда воздух не может легко перемещаться из одного пространства в упомянутое другое пространство, и что воздух в упомянутом отдельном пространстве может кондиционироваться отдельно от другого пространства. Другими словами, пространства не соединены по текучей среде. Между такими отдельными пространствами могут присутствовать двери и другие закрываемые отверстия, которые непрерывно позволяют движение воздуха между пространствами.

Число отдельных пространств составляет не менее двух. Соответственно преимущества изобретения являются более значительными, когда более чем 3, предпочтительно более чем 5 отдельных пространств соединены по текучей среде с более чем 3, предпочтительно более чем 5 локальными устройствами испарительного охлаждения. Максимальное число локальных устройств испарительного охлаждения, которые могут быть соответственно соединены по текучей среде с выходом для осушенного воздуха одной центральной установки для осушки воздуха, может быть 30. Для большего числа локальных устройств испарительного охлаждения и связанных отдельных пространств можно выбрать для использования не менее двух систем обработки воздуха. Например, в здании, имеющем много уровней и каждый уровень, имеющий много отдельных пространств, можно выбирать, чтобы обеспечивать каждый уровень системой обработки воздуха, содержащей центральную установку для осушки воздуха, соединенную по текучей среде с двумя или более локальными устройствами испарительного охлаждения, которые в свою очередь соединены с отдельными пространствами на том уровне.

Здание может состоять также из многих отдельных зданий, в которых пространства упомянутых отдельных зданий соединены по текучей среде с локальными устройствами испарительного охлаждения в соответствии с этим изобретением. Примером такого здания является пансионат-кемпинг, состоящий из отдельных зданий для гостей.

Одно локальное испарительное устройство может быть соединено по текучей среде с одним или многими отдельными пространствами, при том одно или более других локальных устройств испарительного охлаждения соединены по текучей среде с разными отдельными пространствами.

Выход центральной установки для осушки газа и вход локальных устройств испарительного охлаждения взаимно соединены по текучей среде сетью соединительных трубопроводов. Сеть соединительных трубопроводов может содержать различное количество ветвей, и каждая ветвь может содержать различное количество локальных устройств испарительного охлаждения.

Соответственно локальное устройство испарительного охлаждения обеспечено средствами, чтобы изменять и прерывать пропуск осушенного воздуха, как вовлекаемого из центральной установки для осушки воздуха. Такие средства прерывают также соединение между упомянутым устройством и сетью соединительных трубопроводов. Такие средства преимущественно используются, чтобы прерывать соединение по текучей среде между единственным устройством и этой сетью в случае, когда это единственное устройство не вовлекает любой осушенный воздух. В отсутствие таких средств, чтобы прерывать соединение по текучей среде, одно локальное испарительное устройство может тогда вовлекать воздух из устройства, которое не вовлекает воздух вместо вовлечения воздуха из центральной установки для осушки воздуха. Таким средством, чтобы прерывать соединение по текучей среде между входом локального устройства испарительного охлаждения и сетью соединительных трубопроводов, может быть клапан, и более предпочтительно клапан, пропуск которого может изменяться и прерываться, и даже более предпочтительно, в котором пропуск может регулироваться.

Средством для перемещения воздуха из центральной установки для осушки воздуха в локальные устройства испарительного охлаждения может быть вентилятор. Этот вентилятор может быть расположен по центру, в результате чего один вентилятор обеспечивает перемещение воздуха в более чем одно локальное устройство испарительного охлаждения, в результате чего количеством воздуха, перемещенного в каждое локальное устройство испарительного охлаждения, можно управлять, регулируя перепад давления осушенного воздуха по локальному устройству испарительного охлаждения.

Локальное устройство испарительного охлаждения может быть обеспечено одним или двумя вентиляторами, и эти вентиляторы могут объединяться с центральными вентиляторами в центральной установке для осушки. Локальные вентиляторы могут располагаться или чтобы вовлекать воздух из центральной установки, вовлекать воздух из отдельного пространства, и/или выпускать влажный воздух из процесса испарения в наружную область отдельного пространства. Влажный воздух из процесса испарения может быть или непосредственно выпущен из отдельного пространства наружу здания, или может быть собран в обычную сеть трубопроводов, где влажный воздух из не менее двух локальных установок испарительного охлаждения выпускается в наружную область здания. Другой вентилятор может располагаться также в этой последней сети трубопроводов, чтобы вовлекать и выпускать влажный воздух из не менее двух локальных установок испарительного охлаждения.

Соответственно, локальное устройство испарительного охлаждения обеспечено средством измерения в режиме реального времени количества осушенного воздуха, вовлеченного из центральной установки для осушки. Такое измерение можно использовать, чтобы регулировать пропуск регулирующего клапана и/или скорость вращения, и, таким образом, производительность ранее упомянутого вентилятора.

Измерять количество осушенного воздуха, вовлекаемого из центральной установки для осушки в локальное устройство, и иметь возможность регулировать это количество выгодно, потому что это позволяет сохранять постоянным объемный расход осушенного воздуха в локальное устройство испарительного охлаждения в желательном объеме и позволяет регулирование объемного расхода до изменяющихся требований кондиционирования воздуха отдельного пространства. Например, изменение в объеме осушенного воздуха, вовлекаемого одним устройством, может оказывать воздействие на давление в сети соединительных трубопроводов и, таким образом, на количество осушенного воздуха, вовлекаемого другими одним или более другими устройствами. Объемный расход можно сохранять постоянным, независимым от других устройств при возможности измерять и регулировать объемный поток локально. Кроме того, в динамическом регулировании устройства измерение объемного потока выгодно, чтобы лучше корректировать различные параметры устройства.

Альтернативно и дополнительно локальное устройство испарительного охлаждения может быть обеспечено средством для измерения объема любого другого потока воздуха в локальное устройство испарительного охлаждения и из него. Такие измерения могут быть сделаны также с помощью мобильных временных измерительных устройств, и могут быть использованы также или до, или после того, как в здании будет установлена система обработки воздуха. Такие измерения могут использоваться как входной сигнал, чтобы регулировать объем воздуха, когда система обработки воздуха работает. Соответственно, локальное устройство испарительного охлаждения обеспечено средством для измерения количества воздуха, забираемого из внутренней области отдельного пространства.

Локальное устройство испарительного охлаждения содержит один или более охлаждающих каналов, снабженных входом и выходом для воздуха, и один или более испарительных каналов, снабженных входом и выходом для воздуха. Охлаждающие каналы и испарительные каналы разделены передаточной стенкой, чтобы достигать косвенного испарительного охлаждения. Испарительный канал обеспечен средством для смачивания передаточной стенки, так чтобы испарение могло происходить в испарительном канале. Тепло для испарения воды буде извлекаться посредством передаточной стенки из воздуха в охлаждающем канале. Схема расположения охлаждающих каналов, испарительных каналов и передаточных стенок может быть такой, чтобы была возможна передача достаточной теплоты. Предпочтительно, каналы конфигурированы так, что возможен противоток между воздухом в охлаждающих каналах и воздухом в испарительных каналах. Примерами возможных конфигураций являются, например, пластинчатые теплообменники, показанные в US2004226698A, US2002073718A и US2011302946(A1).

Метод, которым соединены по текучей среде один или более испарительных каналов локального устройства испарительного охлаждения с выходом из центральной установки для осушки воздуха и с отдельным пространством, можно изменять и можно выбирать на основании требований кондиционирования воздуха отдельного пространства.

В первом возможном локальном устройстве испарительного охлаждения вход охлаждающих каналов соединен по текучей среде с выходом для осушенного воздуха из центральной установки для осушки воздуха и внутренняя область отдельного пространства и выход одного или более охлаждающих каналов соединены по текучей среде с внутренней областью отдельного пространства и соединен по текучей среде со входом одного или более испарительных каналов. Таким способом охлажденный воздух подается в испарительные каналы. Использование устройства косвенного испарительного охлаждения таким способом называется конденсационным охлаждением, потому что косвенно-испарительный охладитель способен охлаждаться свыше температуры по сухому термометру и к температуре точки росы охлажденного воздуха. В таком первом возможном устройстве вход одного или более охлаждающих каналов соединен по текучей среде с внутренней областью отдельного пространства и с выходом для осушенного воздуха из центральной установки для осушки воздуха. При циркулировании части воздуха, как вовлеченного из внутренней области отдельного пространства во вход охлаждающих каналов значительно больший объем воздуха может подаваться в охлаждающие каналы, что приводит к большей холодопроизводительности локального устройства. Объем воздуха, как вовлекаемого из внутренней области отдельного пространства, не должен вовлекаться из центральной установки, позволяя обеспечивать меньше воздуховодов из центральной установки в локальное устройство по сравнению с обычной системой, где весь воздух подается из центральной установки. Более того, так как объем воздуха, как вовлекаемого из центральной установки, меньше по настоящему изобретению, то меньше воздуха должно было осушиться центральной установкой для сушки воздуха, таким образом, позволяя обеспечивать меньшую производительность центральной установки для осушки. Воздух, как вовлекаемый из внутренней области пространства может быть даже холоднее, чем осушенный воздух, что приводит к более экономичному охлаждению. Более того, никакой воздух не входит в отдельное пространство, который извлекали из другого отдельного пространства. Это особенно выгодно, чтобы избегать нежелательного распространения субстанций, таких как инфекций и неприятных запахов, из одного пространства в другое.

Во втором возможном локальном устройстве испарительного охлаждения вход одного или более испарительных каналов соединен по текучей среде с выходом для осушенного воздуха из центральной установки для осушки воздуха, и вход и выход одного или более охлаждающих каналов соединены по текучей среде с внутренней областью отдельного пространства. В таком локальном устройстве испарительного охлаждения воздух отдельного пространства циркулирует в замкнутом цикле и никакого воздуха извне не подается к упомянутому отдельному пространству. Это может быть выгодно в пространствах, которые необходимо сохранять стерильными, как в операционных госпиталей, лабораториях и центрах обработки данных.

В третьем возможном локальном устройстве испарительного охлаждения вход одного или более охлаждающих каналов соединен по текучей среде с выходом для осушенного воздуха из центральной установки для осушки воздуха, выход одного или более охлаждающих каналов соединен по текучей среде с внутренней область. отдельного пространства и вход одного или более испарительных каналов соединен по текучей среде с внутренней областью отдельного пространства. В этом устройстве воздух, как присутствующий в отдельном пространстве, выпускается через испарительные каналы из упомянутого пространства и замещается осушенным и охлажденным воздухом, как выпущенным из устройства в отдельное пространство. Это может быть выгодно, когда отдельное пространство требует только свежего окружающего воздуха.

Когда не требуется никакого охлаждения, вышеупомянутое третье устройство может успешно использоваться для подачи свежего окружающего воздуха в упомянутое отдельное пространство и выпуска воздуха из упомянутого отдельного пространства в процессе теплообмена, посредством чего тепло от относительно теплого воздуха помещения обменивается с относительно холодным наружным воздухом. В этом случае воздух помещения проходит через один или более испарительных каналов, посредством чего средства для увлажнения выключаются, т.е. никакой влаги не добавляется в испарительный канал(ы), и свежий окружающий воздух проходит через один или более охлаждающих каналов. В этом случае не должно происходить влагоудаление центральной установкой для осушки.

Когда требуется охлаждение и температура наружного воздуха слишком низкая, любое из вышеупомянутых устройств может успешно использоваться для подачи свежего и относительно холодного воздуха в отдельное пространство без осуществления испарительного охлаждения, равно как и теплообмена. Наружный воздух может быть перемещен непосредственно в отдельное пространство и воздух помещения может быть перемещен из отдельного пространства, где, по меньшей мере, один из воздушных потоков обходит охлаждающие и испарительные каналы.

Соответственно, любое возможное локальное устройство испарительного охлаждения обеспечено вентилятором, приспособленным вовлекать осушенный воздух из центральной установки для осушки воздуха в локальное испарительное устройство. Это является выгодным, потому что это позволяет пренебрегать вентилятором в центральной установке для осушки воздуха. Другим преимуществом является то, что когда каждое устройство испарительного охлаждения имеет свои собственные средства управления, эти средства управления не должны соединяться с центральными средствами управления. Другим преимуществом является то, что эти локальные вентиляторы главным образом вовлекают воздух, вместо выдувания воздуха, как делает центральный вентилятор. Поток вовлекаемого воздуха является более равномерным, в противоположность выдуваемому воздуху, а это сохраняет энергию. Предпочтительно, вентилятор представляет собой радиальный вентилятор, потому что воздух, выпускаемый радиальным вентилятором, имеет более равномерное распределение.

Когда любое из вышеупомянутых локальных устройств испарительного охлаждения обеспечено вентилятором, приспособленным вовлекать осушенный воздух из центральной установки для осушки воздуха, и используют одно или более локальных устройств испарительного охлаждения первого возможного типа, вентилятор этих устройств соответственно не должен располагаться так, чтобы он вовлекал и воздух из центральной установки для осушки и воздух из внутренней области отдельного пространства. Любое из вышеупомянутых локальных устройств испарительного охлаждения может быть обеспечено средством нагревания, чтобы повысить температуру воздуха, как выпущенного в отдельное пространство в ситуации, когда нагревание требуется вместо охлаждения.

Отдельные пространства здания могут быть соединены по текучей среде с одним из вышеупомянутых возможных устройств испарительного охлаждения. Локальные устройства испарительного охлаждения, как часть системы обработки воздуха, могут быть одного единственного типа или могут состоять из, по меньшей мере, двух устройств испарительного охлаждения, описанных выше. Предпочтительно, вышеупомянутое первое возможное устройство испарительного охлаждения включено в систему обработки воздуха. Устройство испарительного охлаждения может быть обеспечено средствами, чтобы модифицировать устройство из одного типа, описанного выше, в иной тип, как описано выше. Эти средства могут содержать клапаны и соединительные трубопроводы, как использовать которые, легко поймут специалисты в этой области техники.

Два локальных устройства испарительного охлаждения, как часть системы обработки воздуха, которые могут быть или могут не быть одинакового типа, могут осуществлять различные функции в одно и то же время отдельно друг от друга, и могут отдельно друг от друга изменять функцию во времени, или могут быть выключены отдельно друг от друга.

Соответственно, системой обработки воздуха управляют с помощью управляющего устройства. Центральная установка для осушки воздуха будет иметь управляющее устройство. Каждое отдельное устройство испарительного охлаждения может иметь или может не иметь свое собственное управляющее устройство. Когда отдельное устройство испарительного охлаждения имеет свое собственное управляющее устройство, это управляющее устройство может быть соединено или не соединено с центральным управляющим устройством. Преимущество того, что локальное устройство испарительного охлаждения имеет свое собственное управляющее устройство, заключается в том, что требуется меньше проводного монтажа и программирования, потому что меньше или нет требуемого соединения с центральным управляющим устройством.

Соответственно отдельное пространство имеет средство измерения, которое измеряет, по меньшей мере, одни соответствующие показатели кондиционирования воздуха в помещении, например уровень температуры, уровень влажности и/или уровень СО₂. Управляющие устройства могут использовать эти измерения для определения, какие будут осуществляться функции и производительность зависимого локального устройства испарительного охлаждения.

Альтернативно, другой вход может использоваться или в расположенном по центру или локально расположенном управляющем устройстве для определения, какие функции и производительность зависимого локального устройства испарительного охлаждения будут осуществляться, такие, например как измерение времени или общие наружные погодные условия, такие как температура и влажность.

Соответственно средства управления дают возможность локальному устройству испарительного охлаждения регулировать свою холодопроизводительность до требуемой холодопроизводительности отдельного пространства. Холодопроизводительность локального устройства испарительного охлаждения можно регулировать целым рядом способов. Например, регулированием количества влаги, добавленной в испарительный канал. Другим способом является регулирование общего объема воздуха, использующегося и в охлаждающем канале и в испарительном канале. Еще другим способом является регулирование соотношения объема воздуха в охлаждающем канале относительно воздуха в испарительном канале.

Воздух, подаваемый в центральную установку для осушки и/или как выпускаемый в качестве осушенного воздуха, может быть охлажден перед тем, как подается в локальные устройства испарительного охлаждения. Более низкая температура, таким образом обеспеченная в локальных устройствах испарительного охлаждения, может быть выгодной, потому что или такие же локальные устройства испарительного охлаждения могут обеспечивать даже более низкую температуру, и/или меньше воздуха можно перемещать в локальные устройства испарительного охлаждения, чтобы обеспечивать такую же холодопроизводительность, допуская меньше локальных устройств испарительного охлаждения и трубы меньшего диаметра для перемещения осушенного и частично охлажденного воздуха в упомянутые локальные устройства. Такое охлаждение может быть осуществлено любым способом, приспособленным снижать температуру этого потока воздуха. Предпочтительно, устройство охлаждения представляет собой устройство испарительного охлаждения. Центральная установка для осушки, таким образом, соответственно соединена по текучей среде с центральной установкой испарительного охлаждения, расположенной так, чтобы охлаждать воздух, обеспеченный в центральной установке для осушки и/или воздух, выпускаемый из центральной установки для осушки, и при том центральная установка испарительного охлаждения, расположенная так, чтобы охлаждать воздух, выпускаемый из центральной установки для осушки, обеспечена выходом для осушенного и охлажденного воздуха, соединенным по текучей среде с двумя или более локальными устройствами испарительного охлаждения. Альтернативно, осушенный воздух, выпущенный из центральной установки для осушки, может охлаждаться с помощью теплообменника, в котором тепло из осушенного воздуха является перемещенным во второй поток воздуха в теплообменнике, который относительно холоднее, чем осушенный воздух, выпущенный из устройства для осушки. Этим вторым потоком воздуха может быть, например, окружающий воздух. Этот второй поток воздуха после того, как обменялся теплом в теплообменнике, может использоваться как воздух для регенерации воздухоосушителя.

Центральная установка для осушки может быть сконструирована как устройство для обработки воздуха, содержащее дополнительные технологические установки, подобные вышеописанному устройству для охлаждения, например, могут присутствовать воздушные фильтры и/или нагреватели, и/или средства для увлажнения, и/или теплообменник.

Сушильная мощность центральной установки для осушки является соответственно приспособленной к необходимой производительности локальных устройств испарительного охлаждения, соединенных по текучей среде с центральной установкой для осушки. Это позволит центральной установке для осушки обеспечивать необходимую производительность и не более, таким образом, сохраняя энергию, используемую в процессе осушки. Необходимая производительность центральной установки для осушки воздуха может быть определена различными способами. Например, путем расчета необходимой мощности на основании откликов от локальных устройств или с помощью локальных измерений кондиционирования воздуха в помещении, таких как температура и влажность и степень, до которой удовлетворяются требуемые условия, определяют, например, количество активных устройств и функции, которые они осуществляют. Другим примером определения необходимой производительности центральной установки для осушки является измерение уровня влажности до и/или после устройства для осушки, или измерение расхода воздуха через устройства для сушки.

Сушильная мощность центральной установки для осушки воздуха может регулироваться различными способами, например, путем регулирования количества тепла, добавленного в процесс регенерации осушенного воздуха или путем изменения количества размещенного по центру активного осушаемого материала. Этим способом возможно добавлять или снимать части линий устройства для осушки в зависимости от необходимой производительности.

Устройство для осушки может быть любым устройством, которое может снижать количество воды в воздухе. Это может быть достигнуто охлаждением воздуха и выделением конденсированной воды из охлажденного воздуха. Предпочтительно, центральная установка для осушки использует сорбционный материал, когда каковой способен абсорбировать воду из воздуха. Таким образом загруженный сорбционный материал затем регенерируют и повторно используют для осушки воздуха.

Соответственно, сорбционный материал с низкой температурой регенерации присутствует в центральной установке для осушки воздуха. Предпочтительно, сорбционный материал представляет собой полимер с нижней критической температурой растворения (LCST (lower critical solution temperature) полимер). Такой LCST полимер может быть выбран из группы, содержащей полиоксазолин, поли(диметиламиноэтилметакрилат) (pDMAEMa, poly(dimethylaminoethyl methacrylate) и поли(N-изопропилакриламид) (pNiPAAm). Такие способы осушки и сорбционные материалы известны и описаны для примера в WO2007024132 и WO11142672.

Альтернативно центральной установке для осушки, включенной в систему обработки воздуха, центральная установка для осушки также может быть центральной установкой охлаждения, например, устройством косвенного испарительного охлаждения. Когда окружающая среда здания, в котором заключена система обработки воздуха, не требует влагоудаления для косвенного испарительного охлаждения, чтобы функционировать в нормальном режиме, могут быть использованы преимущества настоящего изобретения без использования центральной установки для осушки.

Изобретение также относится к следующему способу. Способ, чтобы охлаждать воздух в двух или более отдельных пространствах с помощью:

(a) осушки окружающего воздуха в центральной установке для осушки воздуха, чтобы получать объем осушенного воздуха,

(b) перемещения части объема осушенного воздуха, как полученного на этапе (a), в каждое отдельное пространство и

(c) использования осушенного воздуха в процессе косвенного испарительного охлаждения, чтобы получать охлажденный воздух, который выпускается во внутреннюю область отдельного пространства,

(d) выпуска влажного воздуха из процесса косвенного испарительного охлаждения в наружную область отдельного пространства.

В вышеупомянутом процессе окружающий воздух извлекается из наружной области отдельных пространств. Отдельные пространства могут быть частью одной конструкции или частью не менее двух конструкций.

Косвенное испарительное охлаждение на этапе (c) может осуществляться для одного отдельного пространства одним из следующих способов 1-3, и при том этап (c) для другого отдельного пространства может осуществляться тем же самым способом или любым из двух других способов 1-3:

способ 1 для получения охлажденного воздуха путем косвенного теплообмена смеси осушенного воздуха и воздуха, вовлеченного из внутренней области отдельного пространства, за счет потока испарившейся воды в части охлажденного воздуха;

способ 2 для получения охлажденного воздуха путем косвенного теплообмена воздуха, вовлеченного из внутренней области отдельного пространства, за счет потока испарившейся воды в осушенном воздухе.

способ 3 для получения охлажденного воздуха путем косвенного теплообмена осушенного воздуха за счет потока испарившейся воды в воздухе, вовлеченном из внутренней области отдельного пространства;

В этапе (b) центральное средство для перемещения воздуха может использоваться, чтобы дать осушенному воздуху течь в конкретные отдельные пространства. Предпочтительно, необходимая часть объема осушенного воздуха может вовлекаться посредством вентилятора. Такой вентилятор будет присутствовать на месте приема осушенного воздуха, т.е. рядом с отдельным пространством. Производительность вентилятора, чтобы вовлекать осушенный воздух, для одного пространства может изменяться независимо от производительности вентилятора, чтобы вовлекать осушенный воздух, для отдельного пространства. В этом способе условия, т.е. температура, в отдельных пространствах могут регулировать независимо друг от друга.

Количество осушенного воздуха, как вовлекаемого на этапе (b), соответственно регулируют путем

(i) измерения количества воздуха, вовлеченного на этапе (b) в каждое отдельное пространство,

(ii) определения необходимого количества воздуха, которое должно вовлекаться на этапе (b) в каждое отдельное пространство и

(iii) регулирование количества воздуха, вовлеченного на этапе (b), на основании измерения, полученного на стадии (i), и необходимого количества воздуха в процессе (ii) путем регулирования производительности вентилятора и/или путем регулирования пропуска устройством ограничения потока (клапаном), расположенном на пути потока осушенного воздуха, как вовлеченного на этапе (b). В случае центрального устройства, чтобы создавать перемещение воздуха, регулировка устройства ограничения потока может использоваться для регулирования количества воздуха, как вовлекаемого в каждое отдельное пространство. В том случае, когда используется локальный вентилятор, такая регулировка может осуществляться путем регулирования производительности вентилятора и предпочтительно в сочетании с регулированием пропуска ограничительным устройством.

Соответственно, производительность по осушке установки для осушки регулируют, когда необходимая производительность по осушенному воздуху, в соответствии с требованием условия изменения двух или более отдельных пространств. Это является выгодным, потому что воздухоосушитель тогда не использует больше энергии для осушки, чем требуется.

Предпочтительно, вышеупомянутый способ осуществляется в вышеуказанном здании в соответствии с изобретением.

Изобретение будет дополнительно иллюстрировано следующими чертежами.

Фигура 1 показывает состояние здания с системой обработки воздуха в соответствии со схемой патента US6018953.

Фигура 2 показывает подобное состояние здания с системой обработки воздуха в соответствии с изобретением.

Фигура 3 показывает схему потоков локального устройства косвенного испарительного охлаждения в соответствии с первым возможным локальным устройством по изобретению;

Фигура 4 показывает схему потоков локального устройства косвенного испарительного охлаждения в соответствии со вторым возможным локальным устройством по изобретению;

Фигура 5 показывает схему потоков локального устройства косвенного испарительного охлаждения в соответствии с третьим возможным локальным устройством по изобретению; и

Фигуры 6A и 6B показывают схему потоков локального устройства косвенного испарительного охлаждения в соответствии с первым возможным локальным устройством по изобретению, при том фигура 6A показывает систему для использования тепла, и фигура 6B показывает систему для обхода теплообменника. На чертежах одинаковые элементы указаны с одинаковыми ссылочными позициями.

Фигура 1 показывает состояние здания 1, в котором холодный воздух предусмотрен, чтобы отделить пространства I, II, III, IV, V и VI в соответствии с обычным способом, таким как описанный для примера в US6018953. На этой фигуре объединенные устройство для осушки воздуха и устройство косвенного испарительного охлаждения показаны как объединенное устройство 2. Из этого объединенного устройства 2 охлажденный подаваемый воздух 7 обеспечивается с помощью специально приспособленных трубопроводов в каждое отдельное пространство I, II, III, IV, V и VI. Из каждого отдельного пространства I, II, III, IV, V и VI одно и то же количество подаваемого воздуха 7 возвращается в объединенное устройство 2 посредством центрального трубопровода. Ясно, что в системе из фигуры 1 воздух, извлеченный из одного пространства, может повторно возвращаться с помощью устройства 2 в другое пространство.

На фигуре 2 подобное здание 1, как на фиг.1, показано имеющим те же самые отдельные пространства I, II, III, IV, V и VI. Различие с фигурой 1 состоит в том, что устройство для осушки воздуха и косвенного испарительного охлаждения разделены так, что система обработки воздуха содержит центральную установку 3 для осушки воздуха, соединенную по текучей среде со многими локальными устройствами 5 косвенного испарительного охлаждения, и при том, по меньшей мере, каждое устройство 5 косвенного испарительного охлаждения соединено по текучей среде с отдельным пространством здания 1, и при том устройство 3 для осушки воздуха содержит вход 4 для воздуха, полученного в наружной области (снаружи) здания, и выход 6 для осушенного воздуха, который соединен по текучей среде с локальными устройствами 5 испарительного охлаждения, и при том выход одного или более охлаждающих каналов соединен по текучей среде с внутренней областью отдельных пространств I, II, III, IV, V и VI и выход одного или более испарительных каналов соединен по текучей среде с наружной областью отдельного пространства 13. Среднее расстояние между центральной установкой 3 для осушки воздуха и локальным устройством 5 косвенного испарительного охлаждения, имея в виду длину трубопровода, может быть более чем 5, и предпочтительно более чем 10 метров и может даже быть вплоть до 50 метров. В этом случае центральная установка 3 для осушки воздуха расположена на крыше здания 1. Альтернативно, центральная установка 3 для осушки воздуха может располагаться внутри здания 1. В центральной установке 3 для осушки воздуха могут быть расположены различные устройства, среди которых в каждом случае устройство для осушки с целью влагоудаления из воздуха, приходящего снаружи здания. Например, вентилятор (не показан) может быть предусмотрен для всасывания свежего наружного воздуха 4. После водоудаления свежий наружный воздух направляют в ряд, в этом случае шесть, локально размещенных в здании в различных пространствах I, II, III, IV, V и VI локальных устройств 5 испарительного охлаждения, воздушные потоки которых указаны стрелками 6. Следует отметить, что на фигуре 2 размещено одно локальное устройство 5 косвенного испарительного охлаждения на пространство. Шесть локальных устройств 5 косвенного испарительного охлаждения, каждое, соединены параллельно друг другу с центральной установкой 3 для осушки, при том поток воздуха из центральной установки 3 для осушки воздуха распределяется при желании среди устройств 5 косвенного испарительного охлаждения. Для этого может быть предусмотрен ряд воздуховодов, которые соединяют локальное устройство 5 косвенного испарительного охлаждения с отдельными пространствами I, II, III, IV, V и VI. Очевидно, что в этом способе система в соответствии с изобретением может быть при желании гибко сконструирована. На фигуре 1 устройства 5 косвенного испарительного охлаждения показаны расположенными внутри отдельного пространства. Альтернативно, любое из локальных устройств 5 косвенного испарительного охлаждения может быть расположено снаружи отдельного пространства, при условии, что выход одного или более охлаждающих каналов соединены по текучей среде с внутренней областью отдельного пространства.

Фигура 3 показывает схему потоков вышеупомянутого именуемого первым возможным локальным устройством 5 испарительного охлаждения, в которой локальное устройство 5 косвенного испарительного охлаждения содержит теплообменник 8 с одним или более охлаждающими каналами 9, обеспеченными входом 16 и выходом 17 для воздуха, и одним или более испарительными каналами 10, обеспеченными входом 18 и выходом 19 для воздуха. На этой фигуре не показано, что охлаждающие каналы 9 и испарительные каналы 10 разделяются переходной стенкой, и где один или более испарительных каналов 10 обеспечен таким средством для увлажнения переходной стенки, что испарение может происходить в испарительных каналах 10. Охлаждающие каналы 9 и испарительные каналы 10 в теплообменнике 8 могут быть сконструированы, например, как описано в US2004226698A, US2002073718A и US2011302946(A1) или любым альтернативным способом, в котором каналы сконструированы в теплообменнике и/или косвенном испарительном охладителе. Дополнительно показан вентилятор 12, чтобы вовлекать осушенный воздух из центральной установки 3 для осушки воздуха. В этом трубопроводе 6 присутствует клапан 14, который может модулироваться, чтобы частично или полностью прерывать соединение по текучей среде между внутренней областью отдельного пространства и сетью соединительных трубопроводов. Полностью прерывать соединение по текучей среде выгодно в случае, если отдельное пространство не требует охлаждения, а другие пространства требуют охлаждения. Если такое прерывание не является возможным, то вентиляторы других устройств 5 других пространств будут вовлекать воздух из неактивного устройства и соединенного с ним по текучей среде пространства, а не из центральной установки 3 для осушки. Фигура 3 дополнительно показывает средство 15 для измерения потока воздуха в трубопроводе 6. Эта информация может быть использована для регулирования клапана 14 и вентилятора 12. Кроме того, зональный подогреватель (не показано) может присутствовать в подаваемом воздухе, чтобы повышать температуру воздуха в ситуации, когда нагревание требуется вместо охлаждения.

В локальном устройстве 5 косвенного испарительного охлаждения выход одного или более охлаждающих каналов 17 соединен по текучей среде с внутренней областью отдельного пространства посредством трубопровода 7 и соединен по текучей среде с выходом одного или более испарительных каналов 18 посредством трубопровода 7а. Вход одного или более охлаждающих каналов 16 соединен по текучей среде с внутренней областью отдельного пространства посредством трубопровода 11. Вход одного или более охладительных каналов 16 соединен также по текучей среде с выходом для осушенного воздуха 6 центральной установки 3 для осушки воздуха. Выход испарительных каналов 19 соединен с трубопроводом 13. Испарительные каналы 10 обеспечены таким средствами для увлажнения переходной стенки, что испарение может происходить в испарительном канале. Следует отметить, что вентилятор 12 и клапан 14 могут быть расположены локально в любом подходящем месте, соединенном по текучей среде с осушаемым воздушным потоком. Альтернативно, любая конфигурация или центрального вентилятора и/или локально расположенного(ых) вентилятора(ов) может использоваться, чтобы создавать то же самое строение потока воздуха. Следует также отметить, что вентилятор 12, клапан 14 и средство для измерения расхода осушенного воздуха 15 могут все или любое из них располагаться в общем помещении с теплообменником 8 или располагаться в помещении, отделенном от теплообменника 8.

Фигура 4 показывает схему потоков вышеупомянутого, именуемого вторым возможным, локального устройства 5 испарительного охлаждения, использующим те же самые элементы 6-19, как на фигуре 3. В локальном устройстве косвенного испарения вход 18 одного или более испарительных каналов 10 соединен по текучей среде с подачей осушенного воздуха из центральной установки 3 для осушки воздуха посредством трубопровода 6. Вход 16 и выход 17 одного или более охлаждающих каналов 9 соединен по текучей среде с внутренней областью отдельного пространства посредством трубопроводов 11 и 7.

Фигура 5 показывает схему потоков вышеупомянутого, именуемого третьим возможным, локального устройства 5, использующего те же самые элементы 6-19, как на фигуре 3. В локальном устройстве косвенного испарения вход 16 одного или более охлаждающих каналов 9 соединен по текучей среде с выходом для осушенного воздуха 6 из центральной установки 3 для осушки воздуха. Выход 17 одного или более охлаждающих каналов 9 соединен по текучей среде с внутренней областью отдельного пространства посредством трубопровода 7. Выход 19 одного или более испарительных каналов 10 соединен по текучей среде с внутренней областью отдельного пространства посредством трубопровода 13.

Фигура 6А показывает, как устройство в соответствии с фигурой 3 может быть улучшено для ситуации, в которой никакого охлаждения не требуется. Локальное устройство может затем успешно использоваться для подачи свежего воздуха в упомянутое отдельное пространство и выпускания воздуха из упомянутого отдельного пространства, в котором достигается регенерация тепла между относительно теплым воздухом помещения и относительно холодным наружным воздухом. Это достигается путем пропускания воздуха помещения через один или более испарительных каналов 10, тем самым выключаются средства увлажнения. Наружный воздух проходит через один или более охлаждающих каналов 9. Черные кружки представляют собой закрытые клапаны, чтобы закрыть трубопровод 7а., прямое соединение с входом 16 и с прямым соединением с трубопроводом 13, как показано на фигуре 6В. Влагоудаление с помощью центральной установки для осушки не должно происходить. В этом случае вентилятор 12 требуется, чтобы вовлекать воздух из трубопровода 6 и через один или более охлаждающие каналы 9.

Фигура 6В показывает, как устройство в соответствии с фигурой 3 может быть улучшено для ситуации, в которой охлаждение требуется, и температура наружного воздуха является достаточно низкой, чтобы достигать упомянутого охлаждения. Фигура показывает ситуацию, в которой не происходит теплообмена. Воздух, вовлеченный вентилятором 12 из трубопровода 6 и через охлаждающие каналы 9 в трубопровод 7, не изменяется по теплу в упомянутом устройстве. Это обусловлено тем, воздух, вовлеченный из внутренней области пространства через трубопровод 11, непосредственно соединяется с трубопроводом 13 и обходит испарительные каналы 10.

Чтобы иллюстрировать преимущества настоящего изобретения, сделано сравнение между самым современным зданием в соответствии с фигурой 1 и зданием в соответствии с изобретением, как на фигуре 2. Локальные устройства косвенного испарительного охлаждения для фигуры 2 соответствуют первому возможному локальному устройству по изобретению в соответствии с фигурой 3.

В этом примере для обеих систем принят охлажденный подаваемый поток воздуха 4200 м3/ч для кондиционирования здания. Также принято количество извлеченного/отработанного воздуха 4200 м3/ч снаружи здания, поскольку в системах обработок воздуха обычным является и подавать в здание и извлекать, по меньшей мере, подобное количество воздуха из здания. Воздух подается в каждое отдельное пространство (в случае системы из фигуры 1) или локальное устройство испарительного охлаждения (в случае системы из фигуры 2) через воздуховод атмосферного воздуха из центральной установки в локальные пространства/устройства. Пример допускает шесть отдельных пространств, каждое с равным подаваемым охлажденным воздухом и с отработанным воздухом в наружной области 700 м³/ч. В этом примере локальные устройства испарительного охлаждения из фигуры 2 расположены в отдельных пространствах.

В здании согласно фигуре 1 центральная установка должна будет перемещать 4200 м³/ч и в здание и из него, и 700 м³/ч и в каждое отдельное пространство и из него с размером трубопроводов, подходящим этим цифрам.

В здании согласно фигуре 2 центральная установка для осушки должна будет перемещать 1800 м³/ч в здание, и 700 м³/ч в локальные устройства испарительного охлаждения для достижения такой же подачи охлажденного воздуха к каждому устройству. Это показывает, что можно использовать меньше трубопроводов для здания в соответствии с изобретением. Поскольку на фигуре 2 воздух является еще не охлажденным, в определенной климатической обстановке изоляцией можно пренебречь.

Каждая локальная установка испарительного охлаждения будет вовлекать 700 м³/ч из внутренней области отдельного пространства и подавать это вместе с 300 м³/ч из центральной установки для осушки во вход охлаждающих каналов. Сумма 1000 м³/ч покидает выход охлаждающих каналов, из которой 700 м³/ч подается во внутреннюю область отдельного пространства и 300 м³/ч выпускается в наружную область отдельного пространства и здания, что может быть посредством относительно короткого трубопровода.

Ниже, таблица дает краткий обзор необходимых воздуховодов на здание. Из этой таблицы ясно, что требуется меньше воздуховодов в случае настоящего изобретения. Из этой таблицы ясно также, что меньше воздуха требуется осушать в здании в соответствии с настоящим изобретением, составляющего, по меньшей мере, 4200 м3/ч для обычной системы и 1800 м³/ч в случае настоящего изобретения.

Реферат

Изобретение относится к зданию, содержащему не менее двух отдельных пространств и систему обработки воздуха, включающую в себя косвенное испарительное охлаждение, а также способу охлаждения воздуха. Система обработки воздуха содержит центральную установку для осушки воздуха, соединенную сетью трубопроводов с двумя или более локальными устройствами испарительного охлаждения, при этом каждое из локальных испарительных устройств соединено с отдельным пространством здания, при этом локальное устройство испарительного охлаждения содержит один или более охлаждающих каналов, снабженных входом и выходом для воздуха, и один или более испарительных каналов, снабженных входом и выходом для воздуха, охлаждающие и испарительные каналы отделены передаточной стенкой, при этом один или более испарительных каналов снабжены средством для увлажнения передаточной стенки с обеспечением возможности прохождения испарения в испарительном канале, при этом центральная установка для осушки воздуха содержит вход для воздуха, полученного снаружи здания, и выход для осушенного воздуха, который соединен с локальными устройствами испарительного охлаждения, при этом выход одного или более охлаждающих каналов соединен с внутренней областью отдельного пространства, а выход одного или более испарительных каналов соединен с наружной областью отдельного пространства. Это позволяет уменьшить диаметр трубопроводов, проходящих по зданию, а каждое локальное устройство испарительного охлаждения может независимо управляться в соответствии с требованиями кондиционирования воздуха в расчете на отдельное пространство. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Формула