空调的方法和装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN89107934.3

申请日:

1989.10.14

公开号:

CN1051078A

公开日:

1991.05.01

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

|||公开

IPC分类号:

F24F3/06

主分类号:

F24F3/06

申请人:

希克斯坦·普森;

发明人:

希克斯坦·普森

地址:

瑞典斯德哥尔摩

优先权:

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利代理部

代理人:

张祖昌

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内容摘要

一种在换热式热交换器(63)中调节进入空气温度的空调方法,进入的空气和排出的空气以热交换的关系通过该热交换器,当进入的空气需要冷却时,向排出空气通道(74)的垂直板墙上喷水,而当进入的空气需要加热时,用烧嘴(87),最好采用煤气烧嘴,在排气通道(74)的入口附近对排出的空气加热。实现这种方法的换热式热交换器(63)包括向排气通道(74)的板墙喷水形成水膜的装置以及用来在这些通道入口的前面加热排出空气的烧嘴(87)。

权利要求书

1: 一种在换热式热交换器中调节进入空气温度的空调方法,该热交换器具有进入空气所用的第一组通道和排出空气所用的第二组通道,第二组通道与第一组通道配置成换热式热交换的关系,这种方法是在进入空气需要冷却的时候就对排出的空气进行喷水加湿,其特征在于:排出空气的加湿是向热交换器(13,63)的第二组通道(34,74)直接供水。
2: 按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所供的水是喷洒在第二组通道(34)的板墙(32,33)上。
3: 按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于:在第二组通道(34,74)板墙(32,33)上所形成的一层水膜把板墙的整个表面基本上都覆盖起来,这一水膜与排出的空气是一道地从第二组通道中流过的。
4: 按照权利要求3所述的方法,其特征在于:向通道板墙供送的水是从第二组通道(74)入口端的分配槽(76)靠重力流到板墙上的。
5: 按照权利要求1到4中的任何一项所述的方法,其特征在于:水在送入第二组通道(74)以前要先通过一个冷却器(84)。
6: 按照权利要求1到5中的任何一项所述的方法,其特征在于:从第二组通道(74)中流出来的水被洒到建筑物的房顶(86)上。
7: 按照权利要求1到6中任何一项所述的一种在换热式热交换器中调节进入空气温度的空调方法,该热交换器具有进入空气所用的第一组通道和排出空气所用的第二组通道,第二组通道与第一组通道配置成换热式热交换的关系,其特征在于当进入的空气需要加热时,要在排出的空气进入第二组通道(74)之前就对排出空气进行加热,加热的方式可以用烧咀(87),并且最好是采用煤气烧咀。
8: 一种换热式的热交换器,它具有进入的空气所用的第一组通道和排出的空气所用的第二组通道,第二组通道与第一组通道配置成换热式热交换的关系,其特征在于:水是通过一种供水系统(40-43,76-80)直接送到第二组通道(34,74)上的。
9: 按照权利要求8所述的热交换器,其特征在于:第一组和第二组通道(34,74)都是由热交换器的平板(30,73)限定的,这些通道具有垂直而平行的板墙,在进入空气和排出空气的流动方向上这些板墙都是平滑的,其特征还在于:在第二组通道(34,74)的入口附近有供水的装置(40,76-78)用来向通道板墙(32,33)上端供水,基本上是沿板墙的整个长度进行喷水。
10: 按照权利要求9所述的热交换器,其特征在于:它的供水系统至少具有一个开口的水平槽(76),这个槽子的长度与第二组通道(74)在一个方向的水平长度相对应,槽子的两侧边具有一些缺口(78),这些缺口沿槽子的长度方向分布着,位于第二组通道(74)板墙的正上方。
11: 按照权利要求10所述的热交换器,其特征在于:它至少具有两个槽子(76),这些槽子横向伸到第二组通道(74)板墙的平面之中。
12: 按照权利要求8到11中任何一项所述的热交换器,其特征在于:在第二组通道(34,74)的下面有一个收集箱(23,81)用来收集从这些通道流出来的水,并且通过与收集箱相连接的装置(41-43,79-80)把收集到的水再送回到第二组通道的入口端。

说明书


本发明是关于空气调节的,更具体地说,是关于在一个通风系统或空调系统中在温度上对进来的空气进行调节的方法和装置。

    大家知道,在通风系统或空调系统中要回收排出空气的热量,利用它来加热进来的空气。这种热量回收是通过一个换热式热交换器完成的,它具有两组分隔开的气流通道,一组通道用于进来的空气,而另一组通道用于排出的空气。第一组气流通道与第二组气流通道相互交错,中间被薄的导热材料隔板分隔开。当排出空气比进来空气热地时候,排出空气就会通过热交换器气流通道隔板将热量传给进来的空气。

    另外,大家熟悉但很少用于实际的实践中的方法是通过在排出空气通过热交换器以前使排出空气变湿的方法来冷却进入的空气。这样,进入的空气被冷却了,接着又使热交换器中的进入空气冷下来。

    本发明的一个目的是提供一种调节排出空气温度的改进方法和装置,采用往排出空气通过的气流通道上直接喷水的办法来冷却排出的空气。最好是这样来供送冷却水,即所供的水要形成一层连续不断的水膜,把排出空气通过的通道隔板的整个表面都用水覆盖住。

    从排出空气通道流出的多余的水可以收集起来,然后再返回到排出空气通道的入口处。另外一个办法是把多余的水洒在安装空调装置的建筑物的屋顶上,该空调装置中装有热交换器。

    除了有效地冷却了排出的空气因而也冷却了进入的空气以外,用上述方式供送的水还有一个非常有效的好处,那就是它能使排出空气的通道的壁保持干净,从而可以避免灰尘沉积以致降低热交换器的效率。在发生火灾的情况下,这些水还能保护热交换器不致过热而失灵。

    在某些时候,特别是在冬天寒冷季节里,可能会希望加热、进入的空气,使其温度高于仅用排出空气的热回收所能达到的温度。在大家所知道的空调装置中,常常是用电加热器来进行这种补充加热,这个电加热器安置在热交换器下游方向的进风管道中,当需要进行补充加热的时候,就会通电使电加热器进行工作。

    不过,用电加热器来进行这种补充加热不总是可行和方便的。

    本发明的另一个目的就在于提供一种不使用电能的简单而有效的补充加热方法,同时要提供一种实现这种方法的装置。

    按照本发明,达到这一目的的办法是在排出空气进入热交换器的排出空气通道以前,在入口处对其进行加热,这种加热是采用一个烧咀,最好是用煤气烧咀进行的。

    进入空气的补充加热就是这样通过加热排出空气的方式进行的,而排出空气是在进入热交换器中与进入空气进行热交换以前用烧咀予以加热的。由于排出空气的管道和气流通道是与进入空气完全分隔开的,因此进入的空气就不可能受到燃烧气体或燃烧产物的污染。

    现在对照以下附图详细描述本发明的处理方法和装置。

    图1中的断面示意图是本发明实施中的空调设备的部分立剖面图;

    图2所示是图1中的空调装置的平面图;

    图3所示是图1和图2中的空调装置的换热式热交换器,沿图1中Ⅲ-Ⅲ剖面线的剖面局部放大图;

    图4所示是图3中的热交换器的热交换片或热交换盒的进一步放大图;

    图5所示是本发明的空调装置的第二个实施例的系统示意图;

    图6和图7是图5所示空调装置的热交换器的垂直剖面示意图,两个图分别是热交换器气流通道的横向和纵向剖面。

    图示空调装置是用来向套房、办公室或工业厂房内供送空气的,并且很可能是安装在套房或住房建筑物顶部的封密空间中。在图1中,用点划线来表示安装空调装置的这一密封空间的边界。

    参照图1-4,从外面进来的适于用作进入空气的气流是通过入口K进入所述密封空间的,这个入口K是在该空间的一面墙壁上开设的,空气进入空调装置的入口和检查部分11。这是空调装置的进入空气流动方向上的第一部分,在图1和图2中,这是从左到右的第一部分。

    在入口和检查部分11的后面是一个交流型的板式热交换器12,进入的空气在水平方向通过它进入空气通道,有关这一热交换器的详细情况将在后面说明。随后是一个电加热器13用来对空气进行补充加热,也就是把从热交换器的进入空气通道出来的空气进行加热(通常只在寒冷的冬季才需要这种补充加热)。在加热器13的后面装有一个闸板装置14用来关闭进气系统,再往后是一个喷水加湿装置15,一个进气风机部分16,它装有一台风机17,最后就是一个消音和过滤部分18,这里装有一个消音器19和一个过滤器20,这个过滤器可以接通或者关闭。

    在热交换器12的排出空气通道的外面是排气系统的入口箱体21,这个箱体就装在热交换器的上方,排出的空气在垂直方向通过热交换器的排出空气通道。入口箱体21设置在一面垂直的墙壁处,以便与排风管道22相连接,箱体的下面是开口的,它与热交换器的垂直的排出空气通道相连通。

    排风系统的其他部分还包括一个收集箱23,它位于热交换器的下面,与热交换器的排出空气通道保持连通关系,此外还有一台排风机24,排风机的吸风口与收集箱23相连,而其压力端则与排风管道25相连通,这一排风管道穿过上述入口和检查部分11,这样,在排出的空气与通过入口和检查部分11进入热交换器12的空气之间就可以进行热交换。

    入口和检查部分11可以通过一个旁路管道27与进气风机部分16直接相连,在入口和检查部分11那里有一个检查孔26,而在旁路管道上设有一个闸板28,因此在需要的时候,至少可以使一部分外部空气暂时地直接通到进气风机部分那里。这样做可能暂时降低热交换器的效率,从而在外界温度低的情况下减小冻结的危险,或者可以阻止进入空气的温度升得过高。

    图3和图4所示是热交换器12中导热部件的详图。

    一些板状的平面盒体30一个挨一个地构成一个箱体。图4所示是从入口和检查部分11那边看过来的一个盒体30。这些盒体垂直地安装在一个框架31中,盒体之间相隔一定的距离。盒体外侧的平滑金属板墙32和33限定了一些垂直的排出空气的通道34,这些通道的宽度不论在其高度上(在图2中是在垂直方向上测量)还是在其长度上(在图2中是在水平方向上测量)都是均匀一致的,并且具有平滑的侧表面。

    如图4所示,每一个盒体30的板墙32、33都是用单张金属带材制成,这些带材在盒体上下的两个管状件35上折转过来,带材的两端在盒体的一侧相互搭接在一起。在盒体板墙32,33之间有折弯的或呈波纹状的金属带材36在水平方向与盒体一同延伸,从一个管状件35一直延伸到另一个管状件。进入的空气就是在这样形成的水平方向的光滑通道37中通过,通道37的一侧是折弯的金属带材36,而另一侧是盒体32、33的内壁。

    构成盒体板墙32、33的金属带材的搭接端部分要在整个搭接区牢固地连接在一起。另外,金属带材要与管状件35和折弯的金属带材以及框架31和盒体之间都牢固地连接起来。这些部位的连接最好是使用一种聚胺酯粘合剂。

    由于采用上面所讲的这种结构的盒体30和连接方法,热交换器装配起来以后可以做到不会有空气从排气通道34流到进气通道37的情况,所以也就不会发生进入空气被排出空气污染的问题。由于热交换器在气流方向的表面都很平滑,因此不需要采取任何在操作中保持进入空气通道干净的特殊措施,即使是在入口侧没有空气过滤器的情况下也是如此。已经证明,这种热交换器可以长期工作(几年之久)而在进气通道的板墙上不会形成显而易见的灰尘沉积。在一般情况下,排出的空气中的含尘量要比外界空气大些,但是由于排气通道34的表面也是平滑的,所以如下面所要说明的,这些通道也可保持干净而且保洁的方法既简单又经济。

    安装在热交换器12的入口箱体21中的一组喷水喷咀40与一根上水管41相连接,管路上装有电气操作的阀(电磁阀)42,这一组喷咀的位置是这样考虑的,它们喷出的水是很细的水流,可以把排气通道整个断面上的表面都淋上水,使得有一层向下流动的薄水膜覆盖着排气通道两侧板墙的整个表面。位于热交换器盒体30下方的收集箱23可以收集排出的空气和多余的水,它被用作为一个储水池。所以它是通过一个由浮子控制液面的进水阀(图上未示)与一根保持恒压的水管相连接,通过这个进水阀来保持收集箱中的恒定水位。由一台电动水泵43将收集箱中的水抽出,并且在阀门42打开的时候将水送回到喷咀的上水管41中。

    在电气控制和监测系统(图上未示)的控制下把水供送到热交换器12的排气通道34中,上述的电控和监测系统是具有上述空气处理装置的空调设备的组成部分。当进入的空气需要冷却的时候就得向排出空气进行喷水,另外在需要冲刷排气通道34的板墙32,33时也得喷水。为了后一个目的的喷水可以与前一个目的的喷水合并在一起进行,但是,为后一个目的,也可以在一个或长或短的时间内单独地进行喷水,这取决于排出空气中灰尘的实际含量或预计含量的大小。由于排气通道34的垂直板墙是平滑的,并且在热交换器盒体30的上游一侧配置了喷水的喷咀40,所以就能保证排出空气的通道十分干净,从而保持热交换器工作的高效率。

    从排气通道34板墙上冲刷下来的灰尘沉积在收集箱23中,在维修或检查空调设备的时候就可以将其从收集箱中清除出去。

    在入口箱体21中还装有另外一组喷水喷咀(图上未示),它通过一个阀门(图上未示)单独连接到水源上,这个阀门由一个火探测器或烟探测器来控制。这一组喷咀布置成喷洒器的形式,在发生火灾的情况下进行喷水以保护热交换器不致被烧坏,从而也可避免排出的空气从排气管道系统流到进气管道系统之中,在失火的情况下,排出的空气中有可能混有烟气和/或有毒的气体,因此防止空气混流是很重要的。由于对热交换器采取了这种保护措施,因而就有可能省去排出空气的旁路通道,在防火规范中一般都规定:如果热交换器不能承受超过600℃的温度,则热交换器必须设有旁路通道。所以,按照本发明,就有可能用铝来制做热交换器,而不用设置横跨热交换器的排气旁路通道。

    如果阀门42的控制设备这样安排,即当发生火灾或者温度超过以后就能自动打开阀门42并启动水泵43,那么上面所讲的保护功能也可以由喷咀40、上水管41和水泵43这一系统来实现。另外一个办法是除了与水泵43相连接外,喷咀40再单独地与主水源管道相连通,这里有一个常闭的阀门,它由火探测器或烟探测器来进行控制。

    用来对进入空气进行喷水加湿的装置15也可以是一些喷水喷咀45,它们安装在进气管道的上部,与上水管46相连接,在水管上装有一个电气操作的阀(电磁阀)47并且与水泵43相连。这样,这些喷咀的供水就与排气通道34的喷咀系统的供水是一个系统。多余的水收集在下面,然后通过排水管48流入收集箱23中。向喷水加湿装置15供水由上面所讲的电控和监测系统进行控制。

    进气风机部分16和它的风机17可以采用一般的设备,风机17的出口处有一个消音器19,这个消音器具有管道的断面,做成一个喷射器的样子,在其内表面上覆盖一层吸音材料。

    当进入的空气按照卫生条件不要求进行过滤的时候,那个过滤器20就可以不用,予以断开,一般在一年的大部分时间是不需要过滤空气的,而在花粉季节里,由于卫生原因就需要对进入的空气进行过滤。因此,在空调装置的整个工作时间里,除了一段比较短的时间外,一般是不需要过滤器的。在装有过滤器20的情况下(所示过滤器20是非限定性的),要想断开过滤器或者使其不工作,只需移动支架50(在进气管道的纵向上),打开一个侧通道就可以了,上述支架50用来支撑过滤器51,支架与固定的管道部分52配合动作。

    支架50的移动可以借助于任何一种致动装置来实现,比如可以用一般的闸板致动装置(图上未示),它可以自动地动作,也可以由人工操作。

    过滤器之所以能够在相当长的时间里断开不用而又不会因此产生任何严重影响,一方面是由于外界的空气一般不需要为了卫生的原因而进行过滤,另一方面是由于不需要通过过滤的办法来保护上面所讲的热交换器12,这是因为热交换器的进气通道34的板墙在气流方向是平滑的,因此不容易被灰尘覆盖。

    除了外界空气温度太低,只通过热交换器12进行加热已经不够的时候以外,上述加热器13一般是不需要使用的,因此可以采用普通的加热装置。不过,加热器的加热表面在空气流动方向应该是平滑的,以避免灰尘沉积在其表面上。

    图5所示空调装置的使用和配置方式与图1-4所示的空调装置相同。

    用作进入空气的外界空气通过一个闸板装置61和一个过滤器62进入一个板式热交换器63。除了下面将要说明的一些不同点和区别以外,这个热交换器与前面所讲的热交换器12相似。

    进入的空气在水平方向通过热交换器63的进气通道以后,便通过一个加热器64和一个进气风机65,然后进入需要进行空调的空间。

    排出的空气通过排气闸板装置66进入位于热交换器板式装置67上方的入口箱体68中,然后再从这里向下通过板式热交换器的垂直的排气通道。从板式热交换器67出来的排气进入设在板式热交换器67下面的收集箱69中,然后从那里被送入排气风机70并排入外面的大气中。如果需要的话,从排气风机排出的一部分空气还可以通过一个返回空气闸板71而进入热交换器63上游方向的进气管道中。

    在需要的时候,有一部分排出的空气可以借助于旁路闸板装置72绕过热交换器63而直接通向排气风机70。

    就象前面所讲的热交换器12一样,热交换器63的板式装置67也是由一些板状的平面盒体73所组成,这些盒体垂直地排列在一起,盒体之间留有不大的间距,从而在盒体之间形成了一些宽度均匀一致的直立的排气通道74。在每一个盒体73中,盒体的侧墙就限定了进入空气的通道75。在盒体的两个侧墙之间装有折弯的或者呈波纹的金属带材(图上未示)把每一个通道75分隔成一些小的通道,这些通道在进气的流动方向是很平滑的。

    如同图1-4中所示的热交换器12一样,图5-7所示的热交换器63也配备有向排气通道74供送水的装置,以便在通道板墙上形成一层薄的水膜,把板墙的整个表面都用水覆盖住,水是从通道的上方或入口端流到通道的下方或出口端。

    为了达到这个目的,在板式热交换器的正上方安装有一对平行的水平的分配槽76,分配槽横贯整个的板式装置。分配槽76两个侧边77的上部被做成锯齿状,形成了很多缺口78,分配槽76中的水就是通过这些缺口溢流出来,沿着排气通道74板墙的上部边缘的整个长度均匀地分布,在板墙的整个表面上形成一层水膜。

    由于分配槽76还伸到了板式装置67入口侧的那一部分,所以它还可以使排出的空气均匀分布在通道74上。

    通过上水管79和水泵80来向上述分配槽76送水。水泵80从板式装置67下面的收集箱69底盘81中抽水,这里的水是由排气通道74排出来的水收集起来的。通过一个液面调节器(图上未示)使收集箱底盘中充满水,这里通过冷水管道82与主水源相连,在管路上设有一个电磁阀83。由于向排气通道74供水系统是敞开的不带压力的系统,因此通常发生在喷水喷咀上的问题都可得以避免;这种喷咀容易被阻塞,必须供送高压水,而高压水又会带来密封问题,此外还要占用相当大的空间。

    当流经排气通道74的水所带走的热量不足以使进入的空气的温度降到要求温度的时候(比如当排出空气的相对湿度较高的时候),也可以从水管82那里供送冷水。

    当外界空气的温度和相对湿度比较高的时候,可以利用一个装有冷冻机R的单独的热交换器84,在进入热交换器63中以前对水进行冷却。在这种情况下,温度比较高的排出空气可以借助于旁路闸板装置72绕过热交换器63。

    在新水供送了一段时间以后,可以用一个分配水管85把从底盘81流出的多余的水洒到装有空调设备的建筑物的房顶86上。这样就可以防止热量从房顶传到下面的空间,因为这是我们所不希望的。

    如图6和图7所示,在热交换器63的入口箱68中安装了一个烧咀,最好是一个燃气烧咀87,它与一根供送燃料的管道88相连接。这个烧咀87用来在排出空气进入热交换器63板式装置67以前在在入口箱68内对排出空气进行加热,也就是前面所讲的需要对进入的空气进行补充加热的时候对排出空气进行加热,上述烧咀可以是一般的烧咀,配备有适当的点火和灭火装置(图上未示),还有燃料控制装置等。燃烧所需要的氧气可以从排出的空气中得到,但是也可以单独地供给燃烧用的空气,这并不超出本发明的范围。

    在图1-4所示的空调设备或者其他配备有换热式热交换器的空调设备上可以安装一个图6-7中所示的那种烧咀87,用来在排出空气进入热交换器的热交换装置以前对其进行加热,这一点当然也属于本发明的范围之内。由于这种烧咀一般只在较短的时间内使用,并且也只是用来提高比较少的温度,因此它的尺寸不大,可以用可移动的容易更换的燃料容器来供给所需要的燃料。

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一种在换热式热交换器(63)中调节进入空气温度的空调方法,进入的空气和排出的空气以热交换的关系通过该热交换器,当进入的空气需要冷却时,向排出空气通道(74)的垂直板墙上喷水,而当进入的空气需要加热时,用烧嘴(87),最好采用煤气烧嘴,在排气通道(74)的入口附近对排出的空气加热。实现这种方法的换热式热交换器(63)包括向排气通道(74)的板墙喷水形成水膜的装置以及用来在这些通道入口的前面加热排出空。

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