TWI591301B - 外部空氣處理單元及將經調節空氣輸送至建築物之個別的加熱/冷卻區域的方法 - Google Patents
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Description
本發明一般係針對外部空氣處理單元。特別地,本發明係針對搭配一液體冷卻/加熱系統使用的空氣處理單元,該液體冷卻/加熱系統自一主升管系統汲取液體供該氣處理單元運作用。
各種各類系統係為所熟知且目前正在使用用於將諸如水、鹵水、空氣等等液體加熱及冷卻。在複數的建築物系統中,視季節及建築物狀況而定,循環液體係經加熱或冷卻並接著循環通過該建築物,於該處循環液體經引導通過將空氣吹送通過熱交換器以加熱或冷卻該空氣的空氣處理器。
當該加熱及冷卻系統二者係為水基時,其共通地具有二分離的供給管與回流管路組分布遍及該建築物(一四管系統)以容納該加熱及冷卻水循環。此類型的系統提供對該建築物之區域提供增加舒適性。可交替地,於轉換系統中,可使用供給與回流管路的其中之一組。於轉換系統中僅有一功能,無論是加熱或是冷卻,能夠同時執行。提
供閥件以於春秋季冰水與熱水作業(二管轉換系統)間切換水之循環。二管系統成本較低但犧牲了舒適程度。
儘管四管系統能夠同時地輸送熱水及冰水,但是四管系統使用大量管子並且安裝成本高。此外,需要二組管道幹線(trunk line)遍及整棟建築物。該等管子典型地係為昂貴的、重的且安裝與絕緣成本高。
於管路系統之安裝期間,包商於現場裝配閥致動器,產生額外的費用且可能發生品質控制的問題。此外,當該等閥係位設在該主管道與受控制的該單元之間某處時,該等閥通常讓維修保養人員難以發現,並且當維修保養人員找到閥時,發現自身係處於一進出不便的處所。當複數閥係位設在天花板上方風管中時,需要由梯子進行該等閥之維修與保養作業。再者,該閥於該系統中係最可能使用及/或維修保養,且當其係位設在天花板上方風管中時,通常洩漏之最先的指示係為對天花板造成損害。
不論所使用系統的型式,大部分較大的建築物需要外部空氣以符合法規所要求的通風需求。儘管一些建築物能夠符合對於自然通風的需求,諸如可操作的窗戶,但是大部分的建築物需要通風輸送至個別的加熱/冷卻區域,無論是需要加熱或是冷卻。通常較佳的是分開處理外部空氣進入一系統以輸送調節空氣。然而,用以調節外部空氣的冷卻及加熱負荷可為高的,如溫暖外部空氣可為極熱的且潮濕的以及冷外部空氣通常低於冰點。為此,外部空氣單元通常使用一除了對建築物提供加熱及冷卻的基礎系統之外的壓縮機式冷媒系統。
有利的是提供一外部空氣處理單元,其搭配一自該建築物主升管系統汲取液體供該外部空氣處理單元運作所用的液體式加熱及冷卻系統使用,從而減少對於一分離式壓縮機系統用於運作之需求並因而在降低成本的狀況下輸送該需要的外部空氣。
本發明之一具體實施例係針對用於無論是否需要加熱/冷卻,將調節空氣輸送至建築物之個別的加熱/冷卻區域的外部空氣處理單元。該外部空氣處理單元包括與該建築物之一冷凍供給管線連接並由之汲取液體的一液體供給管線。
於一些具體實施例中,一液體回流管線自該外部空氣處理單元延伸並係連接至該建築物的一冷凍回流管線以及與之作流體上連通。
於一些具體實施例中,提供一第一盤管以將進入該外部空氣處理單元的外部空氣預先冷卻。
於一些具體實施例中,提供一第二盤管以在該外部空氣與該第一盤管相遇之後進一步調節該外部空氣。該第二盤管可為一蒸發器盤管。
於一些具體實施例中,提供一液體冷卻式冷凝器,該液體冷卻式冷凝器自該第一盤管接收該液體。
於一些具體實施例中,提供一旁通迴路以將自該第一盤管流出的流體引導至該液體回流管線,讓該空氣處理單元的一液體冷卻式冷凝器旁通。
於一些具體實施例中,提供一泵以調整通過該外部空氣處理單元的液體流。
於一些具體實施例中,提供一控制單元以控制該外部空氣處理單元的運作。
本發明之一具體實施例係針對用於無論是否需要加熱/冷卻,將調節空氣輸送至建築物之個別的加熱/冷卻區域的外部空氣處理單元。該外部空氣處理單元包括與該建築物之一冷卻供給管線連接並由之汲取液體的一液體供給管線。一液體回流管線自該外部空氣處理單元延伸並係連接至該建築物的一冷卻回流管線以及與之作流體上連通。提供一第一盤管以將進入該外部空氣處理單元的外部空氣預先冷卻。
本發明之一具體實施例係針對無論是否需要加熱/冷卻,將調節空氣輸送至建築物之個別的加熱/冷卻區域的方法。該方法包括:將液體自一建築物冷卻迴路汲取進入一外部空氣處理單元;以及以自該建築物冷卻迴路接收液體的一第一盤管將外部空氣預先冷卻。
於一些具體實施例中,該方法進一步包括將自該第一盤管流出的液體引導至一與一第二盤管作流體上連通的冷凝器;以及將外部空氣引導至該第二盤管,容許該第二盤管進一步地調節該外部空氣。
於一些具體實施例中,該方法進一步包括讓該液體自該冷凝器回流至該建築物冷卻迴路。
於一些具體實施例中,該方法進一步包括讓該液
體自該第一盤管回流至該建築物冷卻迴路。
於一些具體實施例中,該方法進一步包括調整通過該第一盤管及該空氣處理單元之液體流。
由以下更為詳細的較佳具體實施例之說明,結合經由實例圖解本發明之原理的伴隨的圖式,將對本發明之其他特性與優點顯而易見。
100‧‧‧加熱及冷卻系統
101‧‧‧建築物
102‧‧‧冷凍機
104‧‧‧加熱泵
110、120‧‧‧初級泵
112‧‧‧上升管冷凍液體供給管線
112a、122a‧‧‧管線/分支
114‧‧‧上升管冷凍液體回流管線
114a、124a‧‧‧(回流)管線
122‧‧‧上升管加熱液體供給管線
122a‧‧‧(供給)管線/分支
124‧‧‧回流管線/管子
130‧‧‧流動控制裝置
150‧‧‧裝置
202、202a~202h‧‧‧冷凍液體供給管線
204、204a~20h‧‧‧冷凍液體回流管線
212、212a~212h‧‧‧加熱液體供給管線
214、214a~214h‧‧‧加熱液體回流管線
220、220a~h、222、222a~h、224、224a~h‧‧‧液體控制閥
221a~221h、223a~223h、225a~225h、227a~227h‧‧‧致動器
226‧‧‧六路閥
230、230a~h、602‧‧‧供給管線
232、232a~h、606‧‧‧回流管線
240、242‧‧‧次級液體泵
244、444‧‧‧控制器
301、301a,d,f,g‧‧‧終端裝置
302‧‧‧風扇
305‧‧‧熱交換器
310、310a~h‧‧‧加熱/冷卻區域
400‧‧‧空氣處理單元
410‧‧‧進料泵箱
440、442‧‧‧液體泵
500‧‧‧管線組
502、504‧‧‧輸送管
506‧‧‧絕緣部
508‧‧‧護套
510‧‧‧控制線
600‧‧‧外部空氣調節或處理單元
604‧‧‧泵
607‧‧‧流動控制器
610‧‧‧空氣入口
612‧‧‧空氣出口
614‧‧‧第一盤管
616‧‧‧蒸發器(盤管)
618‧‧‧風扇
620‧‧‧液體冷卻式冷凝器
622‧‧‧壓縮機
624‧‧‧控制單元
630‧‧‧旁通迴路
圖1係為根據本揭示內容的一說明性模組化液體式加熱及冷卻系統之概略透視圖。
圖2係為根據本揭示內容的該說明性模組化液體式加熱及冷卻系統之可交替的概略透視圖。
圖3係為供於該模組化系統中使用的一說明性流動控制裝置的一平面圖。
圖4係為供於該模組化系統中使用的一可交替說明性流動控制裝置的一平面圖。
圖5係為供於該模組化系統中使用的一說明性終端裝置的一概略視圖。
圖6係為供於該模組化系統中使用的一說明性分線箱的一平面圖。
圖7係為供於該模組化系統中使用的一說明性可撓曲預絕緣捆紮管線組的一透視圖。
圖8係為該圖7之該可撓曲預絕緣捆紮管線組的一橫截面視圖。
圖9係為供於該模組化系統中使用的一可交替的
可撓曲預絕緣捆紮管線組的一橫截面視圖。
圖10係為供於該模組化系統中使用的一說明性外部空氣單元的一概略視圖。
於下文中將參考伴隨的圖式更為充分地說明本發明,該等伴隨圖式中顯示本發明之說明性具體實施例。於該等圖式中,為了清晰性將區域或特徵之相對尺寸誇張地顯示。然而,本發明可以複數的不同形式加以具體化並且不應視為限定在本文所提出的具體實施例上;確切地,提供該等具體實施例因此本揭示內容將為詳盡且完整,並將充分地將本發明之範疇傳達至熟知此技藝之人士。
應瞭解的是空間上相對性用語,諸如「頂部(top)」、「上(upper)」、「下(lower)」及相似者,可於本文中使用為了簡單地說明以描述如於該等圖式中所圖解的一元件或特徵與另外元件或特徵的關係。應瞭解的是該等空間上相對性用語係意欲除了該等圖式中所描述的該定向之外包含使用中或運作中的該裝置之不同的定向。例如,假若該等圖式中該裝置經翻轉,則所描述為位在其他元件或特徵「上方」的元件因而將定向為在其他元件或特徵「下方」。因此,該示範的用語「位在上方」能夠包含位在上方及位在下方之一定向。該裝置可以其他方式定向(轉動90度或是位在其他定向上)並相應地於本文中使用該等空間上相對描述詞詮釋。
圖1及2顯示於一商用裝置中供建築物101所用的
說明性液體或水基加熱及冷卻系統100。該系統100包括一冷凍機102供給冷凍液體以及一加熱泵104供給加熱的液體。於所示該示範的具體實施例中,該冷凍機102及加熱泵104係位設在屋頂上,然而該該冷凍機102及加熱泵104可位設在其他區域中,諸如,但非限定在地下室。儘管該說明性具體實施例顯示一冷凍機102及加熱泵104,但其他的具體實施例可以另外的加熱泵取代該冷凍機。
藉由一初級泵110自該冷凍機102泵送液體通過一上升管冷凍液體供給管線112至位設在該建築物101之不同樓層上的不同流動控制裝置130,以下將更為完整地說明。該初級泵110提供足夠的壓力至該上升管冷凍液體供給管線112,強制該液體通過該上升管冷凍液體供給管線112及該上升管冷凍液體回流管線114。該液體係通過一冷凍液體回流管線或管子114至該冷凍機102。該液體可為,但非限定在,水、鹵水、乙二醇或是其他具有為了該系統100之正常運作所需的熱傳遞特性的液體。該初級泵110提供足夠的壓力以強制該液體通過該上升管冷凍液體供給管線112及該上升管冷凍液體回流管線114。
藉由一初級泵120自該加熱泵104泵送液體通過一上升管加熱液體供給管線122至位設在該建築物101之不同樓層上的不同流動控制裝置130,以下將更為完整地說明。該液體係通過一加熱液體回流管線或管子124回流至該加熱泵104。該液體可為,但非限定在,水、鹵水、乙二醇或是其他具有為了該系統100之正常運作所需的熱傳遞特
性的液體。該初級泵120提供足夠的壓力以強制該液體通過該上升管加熱液體供給及該上升管加熱液體回流管線124。
儘管所示該系統100論及特定的加熱及冷卻源,但複數不同的加熱或冷卻源可使用作為該主要來源或是備份來源。冷卻源包括,但非限定在,冷凍機、加熱泵冷凍機、同時加熱及冷卻冷凍機、區域冷卻、地面迴路及儲熱器。加熱源包括,但非限定在,鍋爐、區域加熱、地面迴路、太陽能陣列及儲熱器。
此外,在溫和的氣候下,該加熱及冷卻能夠合併為一單元諸如,但非限定在,同時加熱/冷卻加熱泵,藉此容許建築物101中個別的熱與冷空間之間共享能量。該一單元的一實例係顯示於美國專利第8,539,789號中,該專利於此以全文引用方式併入本案。於具有皆位在相同系統100上之多重單元的一建築物101中,一或更多個單元可經組配以供同時的運作所用,為了容許於該建築物101中該等個別的熱與冷空間之間共享能源。當使用一或更多個單元時,裝置150係用以引導該加熱或是冷卻液體流進/出該適當的上升管供給管線112、122及該適當的上升管回流管線114、124。閥(未顯示)引導加熱液體至上升管供給管122及由上升管回流管線124而出或是引導冷凍液體至上升管供給管112及由上升管回流管線114而出。
於所示該示範性具體實施例中,每一上升管供給管線112、122具有歧管或相似裝置將冷凍液體或是加熱液體引導至於該建築物之每一樓層處自該上升管供給管線
112、122分支的較小管子或管線112a、122a。該等分支112a、122a供給個別的液體至個別的流動控制裝置130。此外,每一上升管回流管線114、124具有歧管或相似裝置容許使用過的冷凍液體或加熱液體由在該建築物之每一樓層處延伸進入該上升管回流管線114、124的較小管子或管線114a、124a接收。該等供給管線112a、122a及回流管線114a、124a具有足夠的直徑以容許該需要的液體流。例如,該等供給管線112a、122a及回流管線114a、124a之直徑可為介於,但非限定在,3/4至2吋之間。
該等供給管線112a、122a自該等上升管供給管線112、122供給個別液體至個別的控制閥箱或是流動控制裝置130。該等回流管線114a、124a讓個別的液體自個別的流動控制裝置130回流至該等上升管回流管線114、124。僅管該系統100係顯示在該建築物101之每一樓層上具有一單一流動控制裝置130,但可使用其他構態而未背離本發明之範疇。例如,於一可交替的具體實施例中,系統100可針對每二樓層僅包括一流動控制裝置130。於另一可交替的具體實施例中,系統100可在一或更多個樓層上包括一個以上流動控制裝置130。
參考圖3,顯示該流動控制裝置130之一代表說明性具體實施例。該流動控制裝置130具有一冷凍液體供給管線202、一冷凍液體回流管線204、一加熱液體供給管線212及一加熱液體回流管線214。於所示該具體實施例中,該冷凍液體供給管線202係位設在毗鄰或是接近該加熱液體供
給管線212,以及該冷凍液體回流管線204係位設在毗鄰或是接近該加熱液體回流管線214。該冷凍液體供給管線202及該加熱液體供給管線212係使用熟知的連接裝置以機械方式連接至該等供給管線112a、122a。該冷凍液體回流管線204及該加熱液體回流管線214係使用熟知的連接裝置以機械方式連接至該等回流管線114a、124a。如此,該流動控制裝置或控制盤130係經安置與該上升管冷凍液體供給管線112、該上升管冷凍液體供給管線114、該上升管加熱液體供給管線122及該加熱液體回流管線124作流體上連通。
較小的冷凍液體供給管線202a-h自該冷凍液體供給管線202延伸。同樣地,加熱液體供給管線212a-h自該加熱液體供給管線212延伸。如於圖2中清楚地顯示,個別的冷凍液體供給管線202及個別的加熱液體供給管線212係經提供與一液體控制閥220作流體上連通。於所示的說明性具體實施例中,液體控制閥220係為三向閥其經組配以控制容許通過該液體控制閥220進入供給管線230的冷凍液體及/或加熱液體的總量。該液體控制閥220可經組配以調節由該等供給管線230至該冷凍液體供給管線202或該加熱液體供給管線212的流率。可交替地,該液體控制閥220可經組配以開關供給管線230與該冷凍液體供給管線202或該加熱液體供給管線212之間的流動(例如,無分流或混合)。
較小的冷凍液體回流管線204a-h係連接至該冷凍液體回流管線204。同樣地,加熱液體回流管線214a-h係
連接至該加熱液體回流管線214。如於圖3中清楚地顯示,個別的冷凍液體回流管線204及個別的加熱液體回流管線214係經提供與液體控制閥222、224作流體上連通。於所示的說明性具體實施例中,液體控制閥222、224係為二向閥其經組配以控制容許通過該等液體控制閥222、224由該等回流管線232進入個別的回流管線204、214的冷凍液體及/或加熱液體的總量。該等控制閥222、224係經組配以選擇性地將液體由該等回流管線232轉移至該冷凍液體回流管線204或該加熱液體回流管線214。該等液體控制閥222、224可包括,但非限定在,工業界所熟知的標準閥。該等液體控制閥222、224可經組配以調節由該等回流管線232至該冷凍液體回流管線204或該加熱液體回流管線214的流率。可交替地,該等液體控制閥222、224可經組配以開關由回流管線232至該冷凍液體回流管線204或該加熱液體回流管線214之間的流率(例如,無分流或混合)。
此外,如於圖4中顯示,該二向與三向閥220、222、224可以其他閥取代諸如,但非限定在,二向閥、三向閥、六向閥226,其係經組配以轉動270度用以調節該等液體之流率,如於2014年2月11日提出申請的共同申請中美國專利申請案第14/178052號中所說明,該申請案於此係以全文引用,或是其之任一結合方式併入本案。該等閥226結合閥220、222、224之功能。
於所示該等說明性具體實施例中,該等供給管線202、212及回流管線204、214具有足夠的直徑以容許該需
要的液體流。例如,該等供給管線202、212及回流管線204、214之直徑可介於,但非限定在,1/2吋至1吋。儘管顯示該等供給管線202、供給管線212、回流管線204、回流管線214、閥220、閥222及閥224之每一者的其中八個,但於該流動控制裝置130中可包括任何個數,包括但非限定在,大於1,小於17,介於2與16之間,介於4與8之間,或是其之任一結合或次結合。
該等液體控制閥220、222、224可以複數種類之材料的任一種製成包括,但非限定在,金屬(例如鑄鐵、黃銅、青銅、銅、鋼、不鏽鋼、鋁等),塑膠(例如聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)等),強化玻璃聚合物(例如玻璃纖維),陶瓷或是其之任一結合物。
每一流動控制裝置130可進一步包括次級液體泵240、242。泵240以液體方式與該冷凍液體供給管線202連接,以及泵242以液體方式與該加熱液體供給管線212連接。泵240、242移動該冷凍液體及該加熱液體通過該流動控制裝置130及附裝至該等個別的供給管線230及回流管線232的該等個別的終端裝置301。泵240、242可在一特別的狀態或狀況下(例如,一特別的液體壓力、流率等)工作以維持液體供給。泵240、242可藉由控制器244(例如,在感應自該控制器244接收的一控制信號後),藉由一分離式控制器,或是感應由任一其他來源接收的一功率信號或是控制信號後運作。
於所示該說明性具體實施例中,該等泵240、242
係由馬達(未顯示)提供動力,諸如,但未限定在,電子整流馬達(ECM motor)或具分離式變頻驅動器的感應馬達。馬達感應該系統中狀況的變化後改變速度或每分鐘轉速。如此,為了室內終端單元301之正常運作,該馬達致使該等泵240、242維持該等個別供給管線202、212中該液體的所需流動及水頭。因此,該初級泵110、120中所需的水頭與功率係為減少的,從而容許於該冷凍機102及該加熱泵104處實施初級變流量(primary variable flow)。將該等次級泵240、242位設於較接近該等個別加熱/冷卻區域310以及使用一可變流量的結合方式,導致與熟知的系統比較可降低所需的泵送功率達30%之多。
使用馬達與泵240、242之結合有助於液體流動之自動平衡。於先前技術中,將一循環系統中該流動平衡係為困難的,因為於該等閥處該液體壓力係持續地變化,從而需要昂貴的壓力獨立閥或是對於每一應用為獨有的具有複雜、手動的使用步驟的手動平衡閥。對比地,利用本發明之流動控制裝置130,該等藉由馬達控制的泵240、242提供分配泵送作業,如上所述,從而確保的是,於一些說明性具體實施例中,該等液體控制閥220將一直承受相同的壓力。
該控制器244可經組配以操作致動器221a-h,調整通過該等閥220的液體流並用以選擇該冰水供給或是該加熱水供給至該供給管線230。該控制器244可經組配以操作致動器223a-h、225a-h,調節液體流通過該等閥222、224。
該控制器244可經組配以將液體由該回流管線232引導至該冷凍液體回流管線204或是該加熱液體回流管線214並用以藉由調整閥222、224之一轉動位置而控制該回流液體之一流率。於圖4中所示該具體實施例中,該控制器244可經組配以操作致動器227a-h,調節液體流通過該等閥226並用以選擇該冰水供給或是該加熱水供給至該供給管線230。
於一些具體實施例中,該控制器244係為一回饋控制器其經組配以自不同的感應器(例如,溫度感應器、壓力感應器、流率感應器、位置感應器等)接收回饋信號。該等感應器可經佈置以在該系統內的不同處所處測量流率、溫度、壓力或是其他狀態或狀況。
於圖5中所示的說明性具體實施例中,每一供給管線230係與一終端單元或裝置301作液體上嚙合,該終端單元或裝置具有一位設在一個別加熱/冷卻區域310中,諸如,但非限定在,該建築物101之一房間或是內部空間,的單一熱交換器305。該熱交換器305係供用於加熱及冷卻該建築物101之一內部空間。一風扇302移動空氣橫越該熱交換器305以適當地使該加熱/冷卻消散進入該個別的加熱/冷卻區域310。該終端裝置301之該熱交換器305使用源自於一個別供給管線230的液體作為能夠由之吸收熱能量(例如,由熱水或是另外的溫暖液體)及/或能夠將熱能量剔除進入(例如,進入冷水或另外的冷卻劑)的熱源。一個別的回流線232亦係與該熱交換器305作液體上嚙合。於所示該具體實施例中,每一終端裝置301之該熱交換器305所使用的液體
係經由一個別的回流管線232回流。換句話說,該等終端裝置301自該等供給管線230吸入液體及輸出液體至該等回流管線232。
於所示該具體實施例中,每一終端裝置301使用一單一熱交換器305供冷卻與加熱所用。該等熱交換器305係按適當尺寸製作以提供一足夠的熱傳遞表面積,容許該等熱交換器305有效率地作動供加熱與冷卻所用。該等熱交換器305亦係按適當尺寸製作以提供一足夠的熱交換表面積,容許該等終端單元301之該等熱交換器305與該個別加熱/冷卻區域310之間有效率地熱交換。如此容許使用具有較熟知系統為低溫度的液體加熱該等相同的個別加熱/冷卻區域310,以及使用具有較熟知系統為高溫度的液體冷卻,從而增加該系統之效率。
於所示該說明性具體實施例中,當處於一冷卻模式時,經由供給管線230輸送至該等熱交換器305的該冷凍液體之溫度係大於約華氏40度,大於約華氏50度,小於約華氏65度,介於約華氏40度與約華氏65度之間,介於約華氏50度與約華氏65度之間,介於約華氏55度與約華氏60度之間,約華氏55度,約華氏60度或其之任何的結合或子結合。經由該回流管線232流出該等熱交換器305的該液體之溫度係大於約華氏65度,小於約華氏80度,介於約華氏65度與約華氏80度之間,介於約華氏65度與約華氏70度之間,約華氏65度,約華氏70度或其之任何的結合或子結合。對比地,就熟知的液體系統而言,當處於冷卻模式時,進
入該冷卻盤管的該液體之溫度係約華氏44度以及流出該冷卻盤管的液體係約華氏54度。當該液體不需經冷卻至熟知系統中所需之溫度時,將一完整系統之組件(亦即,冷凍機、加熱泵、終端裝置等)最佳化以使用較溫暖液體冷卻該等個別加熱/冷卻區域310,改良該系統100之整體效率。此外,當離開該冷凍機102(或加熱泵)的水能夠較於熟知系統中為溫暖時,該冷凍機(或加熱泵)之容量增加,容許使用較小的,較不昂貴的冷凍機(或加熱泵)。
於所示的該說明性具體實施例中,當處於一加熱模式時,經由供給管線230輸送至該等熱交換器305的該加熱液體之溫度係大於約華氏90度,大於約華氏95度,小於約華氏115度,小於約華氏180度,介於約華氏90度與約華氏180度之間,介於約華氏95度與約華氏115度之間,介於約華氏100度與約華氏110度之間,約華氏100度,約華氏105度或其之任何的結合或子結合。經由該回流管線232流出該等熱交換器305的該液體之溫度係大於約華氏85度,小於約華氏105度,介於約華氏85度與約華氏105度之間,介於約華氏90度與約華氏100度之間,約華氏90度,約華氏100度或其之任何的結合或子結合。對比地,就不同熟知的液體系統而言,當處於加熱模式時,進入該分離式加熱盤管的該液體之溫度係約華氏160度以及流出該分離式加熱盤管的液體係約華氏140度。當該液體不需經加熱至熟知系統中所需之溫度時,使用較冷液體加熱該等個別加熱/冷卻區域310,改良該系統100之整體效率。此外,當離開該加熱泵
104的水能夠較於熟知系統中為冷時,該加熱泵之容量增加,容許使用較小的,較不昂貴的加熱泵。
儘管所示該終端單元301具有一風扇302及熱交換器305,但能夠使用其他類型的終端單元,諸如,但非限定在,風扇盤管、散熱器、冷卻樑板、輻射板、卡匣或加熱/冷卻地板/天花板或是當使用加熱或冷卻流體以調節該等個別區域310時不使用風扇或是其他功率需求的其他零能裝置。
該等供給管線230及回流管線232可以複數種類之材料的任一種製成包括,但非限定在,金屬(例如,鑄鐵、黃銅、青銅、銅、鋼、不鏽鋼、鋁等),塑膠(例如,聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)等),強化玻璃聚合物(例如,玻璃纖維),陶瓷或是其之任一結合物。為了維持該等供給管線230及回流管線232中需要的溫度並防止形成凝結,以絕緣部包覆該等供給管線230及回流管線232。絕緣部可以複數種類之材料的任一種製成包括,但非限定在,礦物棉、玻璃棉、可撓曲的彈性體發泡、剛性發泡、聚乙烯及氣泡玻璃。
可交替地,如於圖7及8中所示,可使用一可撓曲預絕緣綑紮管路或是管線組500。於所示說明性具體實施例中,該管線組500包括二輸送管502、504。於圖8中清楚地顯示,該等管子502、504係間隔開。絕緣部506係配置在該等輸送管502、504之間以防止該等輸送管502、504之間的熱傳遞。該絕緣部506亦延伸環繞每一輸送管502、504之整
個圓周以包含每一輸送管502、504,從而維持輸送管502、504中液體的需要溫度並防止在該等輸送管502、504上形成凝結。於該說明性具體實施例中,輸送管502係為該供給管230以及輸送管504係為該回流管232。該管線組500可裝入在一堅韌但可撓曲的護套508中。
該等輸送管502、504可以複數種類之材料的任一種製成包括,但非限定在,塑料交聯聚乙烯。該絕緣部506可以複數種類之材料的任一種製成包括,但非限定在,聚氨基甲酸酯發泡。該護套508可以複數種類之材料的任一種製成包括,但非限定在,發泡性聚乙烯。
於所示該具體實施例中,於膨脹/收縮期間,該等輸送管502、504,該絕緣部506及該護套508係以機械方式相互連結並共同地移動。該管線組500無需硬焊焊接或是特殊工具即可快速且輕易地安裝,以致當與其他類型之管路比較時安裝成本係為低的。當該管線組500係為可撓曲的時,對於接頭、肘管及配件的需求係降至最少,從而提供一無縫管系統。
如圖9中所示,將一控制線510埋藏於該管線組500中。該控制線510係經牢固於該絕緣部506中並係與該等輸送管502、504間隔開。當安裝時,該控制線510係經配置與一個別的終端單元301及一個別的控制器244作電嚙合。如此在該終端單元301與該流動控制裝置130之個別的控制器244之間提供電連接,從而容許該控制器244自該終端單元301及與之相關連的感應器接收電信號。如先前所說明,
該控制器244使用該輸入以相應地調整液體流動。
該管線組500係以長的連續長度方式製成。安裝時,安裝者針對介於該流動控制裝置130與該終端裝置301之間每一分布切割該管線組500成所需的該等長度。介於該管線組500與該終端裝置301之間以及該管線組500與該流動控制裝置130之間的該液體與電連接係使用熟知的方法完成。
使用流動控制裝置130將一位設在該上升管中的四管系統(亦即,上升管冷凍液體供給管線112、上升管加熱液體供給管線122、上升管冷凍液體回流管線114及加熱液體回流管線124)轉換成一二管系統(亦即,供給管線230及回流管線232)。如此容許該系統安裝成本低及模組化性質,並容許不同的終端裝置301在一冷卻模式下作動,而其他的終端裝置301同時地在一加熱模式下作動。就一實例而言,基於由個別加熱/冷卻區域310a、d、f、g中的該等感應器接收的資訊,該控制器244能夠將液體控制閥220a、d、f、g定位以容許冷凍液體由該冷凍液體供給管線202進入該等供給管線230a、d、f、g。該控制器亦能夠將液體控制閥222a、d、f、g及224a、d、f、g定位以容許該使用的冷凍液體回流通過該等回流管線232a、d、f、g至該冷凍液體回流管線204。如此容許該冷凍液體運行通過該等終端裝置301a、d、f、g以冷卻該等個別加熱/冷卻區域310a、d、f、g。同時,基於由個別加熱/冷卻區域310b、c、e、h中的該等感應器接收的資訊,該控制器244能夠將液體控制閥220b、c、e、h
定位以容許加熱液體由該加熱液體供給管線212進入該等供給管線230b、c、e、h。該控制器亦能夠將液體控制閥222b、c、e、h及224b、c、e、h定位以容許該使用的加熱液體回流通過該等回流管線232b、c、e、h至該加熱液體回流管線214。如此容許該加熱液體運行通過該等終端裝置301b、c、e、h以冷卻該等個別加熱/冷卻區域310b、c、e、h。
該等流動控制裝置130可經位設於接近該等加熱/冷卻負荷及毗鄰該等四管上升管處,例如,上升管冷凍液體供給管線112、上升管冷凍液體回流管線114、上升管加熱液體供給管線122及加熱液體回流管線124,有助於該等個別加熱/冷卻區域在熱與冷液體迴路之間切換。此外,該等流動控制裝置130容許於工廠進行控制閥的配管與佈線作業以及次級泵送作業,排除現場施工人力並能夠較容易進行中央維修與保養。
當由該等流動控制裝置130至該等個別終端裝置301僅使用二管子或管線時,使用該等流動控制裝置130減少所需的管路總量以使能夠達成一系統其容許針對該等個別區域一些區域係以冷卻模式作動以及一些區域係以加熱模式作動。使用該等流動控制裝置130及該二管子亦考量一單一終端裝置301,利用一單一熱交換器305,以於加熱與冷卻管路水迴路之間切換。如此容許消除該終端裝置中的一第二熱交換器。使用該二管子亦可減少使能夠達成一系統其容許針對該等個別區域一些區域係以冷卻模式作動以及一些區域係以加熱模式作動所需的閥與致動器之總數。
該流動控制裝置130能夠搭配僅具有一上升管系統的轉換系統(亦即,一供給管及一回流管)使用,僅能夠進行加熱作業或是冷卻作業。於一轉換系統中該等流動控制裝置130容許於工廠進行控制閥的配管與佈線作業以及次級泵送作業,排除現場施工人力並能夠較容易進行中央維修與保養。然而,當使用該流動控制裝置130不需使用者由一四管上升管系統將四管子分佈於每一區域中的每一終端裝置時,對於本文中所說明該系統所需的成本與空間係可與轉換系統之價格相提並論,從而減少了轉換系統的優點。
在對於較小終端單元301而言大分佈負荷係為太大的該建築物101之大的開放空間中,可使用一空氣處理單元400(如於業界所熟知者)。如係於業界所熟知的,該空氣處理單元400可包括一增壓室殼體、一風扇,有時視為一鼓風機以及一熱交換器。為了適當地運轉,該熱交換器係與該冷凍液體供給管線112、該冷凍液體回流管線114、該加熱液體供給管線122、及加熱液體回流管線124作液體上連通。然而,當於該上升管中未提供次級泵時,該空氣處理單元400必需藉由一進料泵箱410連接至該等上升管供給管線及回流管線。
該進料泵箱410包括液體泵440及442。泵440可與該冷凍液體供給管線112作液體上連接,以及泵442可與該加熱液體供給管線122作液體上連接。泵440及442可經作動以在一特別狀態或狀況下(例如,一特別的液體壓力、流率等)維持液體供給。泵440、442可藉由控制器444(例如,
在感應自該控制器444接收的一控制信號後),藉由一分離式控制器,或是感應由任一其他來源接收的一功率信號或是控制信號後運作。此外,該進料泵箱410可與上述該流動控制裝置130相似,但閥件220、226更少。如此將容許二管子由該等上升管管線分佈至該空氣處理單元400,而非熟知單元需四管子。具有該空氣處理單元400的該進料泵箱410容許於工廠進行控制閥的配管與佈線作業以及次級泵送作業,排除現場施工人力並能夠較容易進行中央維修與保養。
參考圖10,顯示一外部空氣調節或處理單元600。於多數的較大型建築物中,外部空氣需符合通風需求,其並不足以具有所有室內冷卻/加熱單元。儘管一些建築物能夠以可操作的窗子符合該等需求,但多數的建築物需要的是無論需要冷卻/加熱與否,通風量必需輸送至該個別區域。因此,通常較佳地具有一系統輸送調節空氣通過一空氣處理單元600。
如於圖10中所示,一外部空氣處理單元600經由一供給管線602接收冷凍液體。該冷凍液體供給管線602係連接至該上升管冷凍液體供給管線112或其他供給管線或是該建築物101之該冷凍液體迴路或冷卻迴路之構件。可提供一泵604以助於或是調整通過該單元600之該液體的移動。該泵604可為,但非限定在,一可變速度泵或是其他熟知的循環泵。在利用該單元的狀況下,一回流管線606將排出液體由該單元600回流至該上升管冷凍液體回流管線114
或其他回流管線或是該建築物101之該冷凍液體迴路之構件。可在該供給管線602與該供給管線112之間以及該回流管線606與該回流管線114之間提供一流動控制器607。該流動控制器607可具有控制該供給管線602與該供給管線112之間以及該回流管線606與該回流管線114之間液體之流動的控制閥件(未顯示)。
該空氣處理單元600具有一空氣入口610及一空氣出口612。該空氣處理單元600包括一第一盤管614使用作為一預先冷卻或第一吸熱裝置,以在該外部空氣經由該空氣入口610進入該空氣處理單元600時預先冷卻該外部空氣。同時於該空氣處理單元600內提供一第二或蒸發器盤管616,於一些運作模式下,使用作為一第二吸熱裝置以在該外部空氣接觸該第一盤管614後進一步地調節該外部空氣。於該空氣處理單元600內提供一風扇618以讓空氣連續地循環通過該第一盤管614及該蒸發器盤管616。亦於該空氣處理單元600內提供一液體冷卻式冷凝器620及壓縮機622。提供一控制單元624以控制該單元600之作動,包括該流動控制器607。該控制單元624係為能夠用於操作該單元600的任一熟知的控制裝置。該控制單元624可具有電路或是自不同感應器或位設在該建築物101之內部與外部的其他相似裝置接收信號的相似種類裝置,從而提供足夠的輸入以容許該控制單元624確定該空氣處理單元600何時及如何嚙合。
儘管顯示一第一或液體盤管614及單一蒸發器盤
管616,但如有需要可於每一個別的空氣處理器600中提供多重盤管614及蒸發器盤管616。亦應瞭解的是,於該等系統中,可提供個別的控制閥用於每一單元中控制該冷卻液體流至多重盤管及/或蒸發器盤管之該等個別者。
在使用中,於運作期間當該建築物101中要求冷卻時將冷凍液體供給至該第一盤管614。由該單元600提供的冷卻程度或總量係視該建築物101中所需的冷卻總量而定。如有需要,可控制通過該等盤管614的冰水之流率以控制該單元600之該冷卻能力。
在低熱負荷環境下,供給該冷凍液體至該第一盤管614。該風扇618強制經由該空氣入口610接收的外部空氣橫越該盤管614以調節該空氣。接著強制該調節空氣至與該建築物101中的風道連接的該空氣出口612。該等風道轉移該調節的外部空氣至該建築物101中的個別區域。於此運作模式下,該盤管614提供該空氣之充分的調節作業以符合該建築物所需並,因此,不需該蒸發器616調節該空氣。因此,該流體流出該盤管614並經由該旁通迴路630旁通繞過該壓縮機622。流出該盤管614的液體通過該冷凝器620經由該回流管線606至該上升管冷凍液體回流管線114。如此,該壓縮機622並未嚙合,從而增加效率並有助於延長該壓縮機之壽命。
當該建築物中與空氣處理單元600相關連的該熱負荷變得遠大於該盤管614本身之冷卻負荷時,則讓該壓縮機622嚙合。在此運作模式下,流出該盤管614的該流體流
經該冷凝器620,容許該流體冷卻該冷凝器620之冷媒。當該冷凝器620及該壓縮機622以及蒸發器616係為工業界所熟知的型式時,將不對其之作業作進一步的解釋。該風扇618強制經由該空氣入口610接收的外部空氣橫越該盤管614以及該主動式蒸發器盤管616以調節該空氣。接著強制該調節空氣至與該建築物101之風道連接的該空氣出口612。該等風道將該調節的外部空氣轉移至該建築物101中的個別區域。流出該盤管614的該液體往回通過該冷凝器620經由該回流管606至該上升管冷凍液體回流管線114。在該等狀況下,經由該上升管冷凍液體供給管線112供給的該冰水使用作為流經空氣處理單元600的該空氣之初使、部分冷卻以及作為通過該冷凝器620的該液體之雙重目的。如此容許該所需的壓縮機容量降低,例如,但非限定在,約50%。此外,當該壓縮機622之負荷係更為一致的時,可不需提供一可變容量壓縮機。
於一些應用中,進入該單元600的該外部空氣可藉由使用源自於該建築物的排放空氣加以調和以實現節省能源及增加容量。此通常係利用該等裝置諸如,但非限定在,能源回收輪或平板式熱交換器完成。
重要地應注意的是如於該等不同的示範性具體實施例中顯示的該系統及組件之該構造與佈置係僅為說明性的。儘管於本揭示內容中僅有一些具體實施例已詳細地加以說明,但檢閱本揭示內容者將立即地察知的是可作複數的修改(例如,不同元件之大小、尺寸、結構、形狀及比
例上的變化,參數之數值,安裝配置,材料之使用、色彩、定向等)並無實質性地背離所敘述主題之新穎的講授內容與優點。
複數的具體細節係經說明以提供對本揭示內容之徹底的瞭解。然而,於某些例子中,為了避免使說明難以理解,廣為熟知或是慣例的細節不加以說明。於本揭示內容中,參考「一些具體實施例」、「一具體實施例」、「一示範的具體實施例」、「一說明的具體實施例」及/或「不同的具體實施例」能夠參考,但非必然地係為,參考該相同的具體實施例以及該等參考意指該等具體實施例之至少之一者。
可交替的語言及同義詞可用於本文所討論的該等用語中的任何一個或多個。也不是任何具體意義都被寄予而不論用語是否在文中被詳細闡述或討論。對於某些用語的同義詞已被提供。對於一個或多個同義詞的記載並不排除對其它同義詞的使用。在本說明書中任何地方使用實例,包括本文所討論的任何用語的實例,僅係為說明性的,而並非意圖進一步限制本揭示內容或任何例示用語的範疇及含義。同樣地,本揭示內容並不限於在本說明書中所給定的各種具體實施例。
該等元件及總成可由提供足夠強度或耐用性的廣泛種類之材料中的任一種材料,複數種色彩,紋理及結合者中的任一者建構而成。再者,所顯示作為一體成形的元件可由多重部件或元件建構。
如本文中所使用,該用字“說明性”係用以意指使用作為一例證或實例,例子或例證。本文所說明作為「說明性」的任何執行或設計並非必然地視為較佳的或有利地涵蓋其他的執行或設計。更確切地說,使用說明性的用字係意欲以具體方式呈現概念。因此,所有的該等修改係意欲為經包括涵蓋於本揭示內容之範疇。可在該較佳的及其他的例示執行之該設計、運作狀況及配置中作其他的取代、修改、改變及省略,而未背離該等附加的申請專利範圍之範疇。
如於本文中所使用,該等用語「近似地」、「大約」、「大體上」及相似的用語意在具有為熟知此技藝之人士所接受的與本揭示內容主題相關的常規使用相一致的廣泛含義。閱讀過本揭示內容的熟知此技藝之人士應該瞭解的是該等用語意在容許描述所描述及主張的特定特徵而不將這些特徵的範疇限制到所提供的精確的數值範圍。相應地,該等用語應該被解釋為表示所描述並主張的主體的非實質或非重大的修改或變更被認為是涵蓋於如該等附加的申請專利範圍中所敘述的本發明之範疇內。
如於本文中所使用,該用語「耦合」意指二構件直接地或是間接地相互結合。該結合作業本質上可為固定不動的或是本質上為可移動的及/或該結合作業可容許該二構件之間液體、電力、電信號或是其他類型之信號或通信的流動。該結合作業可利用該二構件或是該二構件及任何相互或二構件或是該二構件與相互附裝的任一附加的中
間構件經一體成形構成為一單一整體附加的中間構件而達成。該結合作業本質上可為永久的或是可交替地本質上為可移動的或是可鬆開的。
儘管於本揭示內容中僅有一些具體實施例已詳細地加以說明,但作複數的修改係為可行的(例如,不同元件之大小、尺寸、結構、形狀及比例上的變化,參數之數值,安裝佈置,材料之使用、色彩、定向等)。例如,該等元件的位置可以反轉或者以其他方式改變,並且離散元件或者位置的性質或數量可以變更或改變。因此,所有該等修改係意欲包括在本揭示內容之範疇內。任何過程或者方法步驟的順序或者次序可以根據可交替的具體實施例加以變化或者重新排序。在示例性實施方式的設計、運作條件和設置上可以進行其他替換、修改、改變或者省略。可在該等示範性具體實施例之設計、運作條件及配置中作其他的取代、修改、改變及省略,而未背離本揭示內容之該範疇。
100‧‧‧加熱及冷卻系統
101‧‧‧建築物
102‧‧‧冷凍機
104‧‧‧加熱泵
112‧‧‧上升管冷凍液體供給管線
114‧‧‧上升管冷凍液體回流管線
122‧‧‧上升管加熱液體供給管線
124‧‧‧加熱液體回流管線或管子
130‧‧‧流動控制裝置
150‧‧‧裝置
230‧‧‧供給管線
232‧‧‧回流管線
301‧‧‧終端裝置
310‧‧‧加熱/冷卻區域
Claims (20)
- 一種外部空氣處理單元,其用以無論是否需要加熱/冷卻,均將經調節空氣輸送至建築物之個別的加熱/冷卻區域,該外部空氣處理單元包含:連接至該建築物之一冷凍供給管線並由之汲取液體的一液體供給管線;供外部空氣穿過進入該外部空氣處理單元的一空氣入口;以及連接至該建築物之風道的一空氣出口。
- 如請求項1之外部空氣處理單元,其中一液體回流管線自該外部空氣處理單元延伸,並連接至該建築物的一冷凍回流管線且與之流體連通。
- 如請求項1之外部空氣處理單元,其中提供一第一盤管以將進入該外部空氣處理單元的該外部空氣預先冷卻。
- 如請求項3之外部空氣處理單元,其中提供一第二盤管以在該外部空氣與該第一盤管相遇之後進一步調節該外部空氣。
- 如請求項4之外部空氣處理單元,其中該第二盤管係為一蒸發器盤管。
- 如請求項5之外部空氣處理單元,其中提供一液體冷卻式冷凝器,該液體冷卻式冷凝器接收來自該第一盤管之該液體。
- 如請求項3之外部空氣處理單元,其中提供一旁通迴路 以引導自該第一盤管流出的流體為導向該液體回流管線,旁通繞開該空氣處理單元的一液體冷卻式冷凝器。
- 如請求項1之外部空氣處理單元,其中提供一泵以調整通過該外部空氣處理單元的液體流。
- 如請求項1之外部空氣處理單元,其中提供一控制單元以控制該外部空氣處理單元的運作。
- 一種外部空氣處理單元,其用於無論是否需要加熱/冷卻,均將經調節空氣輸送至建築物之個別的加熱/冷卻區域,該外部空氣處理單元包含:連接至該建築物之一冷凍供給管線並由之汲取液體的一液體供給管線;一液體回流管線,其自該外部空氣處理單元延伸並係連接至該建築物的一冷凍回流管線且與之流體連通;供外部空氣穿過進入該外部空氣處理單元的一空氣入口;連接至該建築物之風道的一空氣出口;以及一第一盤管,其係提供來將進入該外部空氣處理單元的外部空氣預先冷卻。
- 如請求項10之外部空氣處理單元,其中提供一第二盤管以在該外部空氣與該第一盤管相遇之後進一步調節該外部空氣。
- 如請求項11之外部空氣處理單元,其中提供一液體冷卻式冷凝器,該液體冷卻式冷凝器接收來自該第一盤管之該液體。
- 如請求項12之外部空氣處理單元,其中提供一旁通迴路以引導自該第一盤管流出的流體為導向該液體回流管線,旁通繞開該液體冷卻式冷凝器。
- 如請求項10之外部空氣處理單元,其中提供一泵以調整通過該外部空氣處理單元的液體流。
- 如請求項10之外部空氣處理單元,其中提供一控制單元以控制該外部空氣處理單元的運作。
- 一種將經調節空氣輸送至建築物之個別的加熱/冷卻區域的方法,其無論是否需要加熱/冷卻,均將經調節空氣輸送至建築物之個別的加熱/冷卻區域,該方法包含:將液體自一建築物冷卻迴路汲取進入一外部空氣處理單元;以接收來自該建築物冷卻迴路之液體的一第一盤管將進入該外部空氣處理單元之外部空氣預先冷卻來調節該外部空氣;以及使經調節之外部空氣強制進入連接至該建築物之風道的一空氣出口。
- 如請求項16之方法,其進一步包含:將自該第一盤管流出的液體引導至與一第二盤管流體連通的一冷凝器;將該外部空氣引導至該第二盤管,容許該第二盤管進一步地調節該外部空氣。
- 如請求項17之方法,其進一步包含: 讓該液體自該冷凝器回流至該建築物冷卻迴路。
- 如請求項16之方法,其進一步包含:讓該液體自該第一盤管回流至該建築物冷卻迴路。
- 如請求項16之方法,其進一步包含:調整通過該第一盤管及該空氣處理單元之液體流。
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