專利名稱：冷卻房間的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷卻房間的一種方法；熱空氣在作為降落筒的一個(gè)氣流通道的上端被冷卻，由于比重的原因在重力作用下至少一部分冷卻空氣通過這個(gè)氣流通道向下流動(dòng)。
另外，本發(fā)明涉及房間的重力冷卻的一種裝置，它有至少一個(gè)可用冷卻劑工作的熱交換器，它位于用作冷卻房間空氣的降落筒的一個(gè)氣流通道的進(jìn)口附近。
特別是從EP0308856 A1知道上述類型的一種方法。這里所述的空調(diào)方法也已知是房間重力冷卻或無噪聲冷卻。房間重力冷卻是通過在房間高度上安裝一個(gè)熱交換器實(shí)現(xiàn)，采用冷水或其他冷卻劑工作。熱交換器安裝在氣流通道的端部，熱交換器產(chǎn)生的冷卻空氣通過這個(gè)通道下落。由于冷卻空氣的比重差，在重力作用下，冷卻空氣通過氣流通道或降落筒向下流動(dòng)，在降落筒下端以很小的紊流向房間內(nèi)擴(kuò)散。這類無噪聲通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是不用風(fēng)扇消耗任何能量，因?yàn)榉块g的空氣僅通過冷空氣和溫空氣之間的比重差而循環(huán)。溫空氣上升，而冷空氣下降。另一優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)從外部供給空氣。由于低的紊流，又沒有風(fēng)扇噪聲，這種無噪聲通風(fēng)特別便宜而舒適。
房間重力冷卻的現(xiàn)有裝置用熱交換器工作，其表面溫度不降低到低于冷卻房間的露點(diǎn)溫度。一方面，在我們這個(gè)地區(qū)經(jīng)常是比較低的大氣溫度和中等溫度，沒有必要降到更低溫度，另一方面，這也不需要昂貴的冷凝液收集器或冷凝液排液管。而且，不需要選擇冷卻空氣與房間熱空氣之間的太大溫差，因?yàn)檫@樣通常感覺不舒服。特別是太大的垂直溫差對(duì)房間內(nèi)的人員的良好感覺起反作用。
然而，在更熱和濕度更大的地區(qū)，例如熱帶和亞熱帶地區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)更高溫度和更高的大氣溫度，意味著現(xiàn)有的重力冷卻方法和裝置不能提供充分的冷卻能力，特別不能產(chǎn)生所希望的舒適房間氣候。高的大氣濕度使人感覺特別不舒服，因?yàn)楦叩拇髿庀鄬?duì)濕度比飽和空氣顯示出低蒸汽壓力梯度。由于低的蒸汽壓力梯度，人體通過出汗散熱，即蒸發(fā)水份散熱的可能性在高濕度時(shí)受到限制。當(dāng)環(huán)境溫度接近人體溫度時(shí)，就很不舒服，意味著人體再也不能夠消散經(jīng)轉(zhuǎn)換新陳代謝而產(chǎn)生的熱量。
因此，本發(fā)明的目的是提供上述類型的冷卻房間的一種方法和裝置，用這種方法和裝置即便在更熱和更溫的地區(qū)也可產(chǎn)生舒適的房間氣候。
一方面，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的，提供了上述類型的一種方法，其特征在于，熱空氣被加熱到低于其露點(diǎn)，在進(jìn)入被冷卻房間之前或進(jìn)入之時(shí)再次加熱冷空氣。
把房間空氣冷卻到低于露點(diǎn)溫度，將使不需要的冷凝液增加，這意味著以一種有利的方式影響房間空氣的除濕。例如，在溫度超過35℃，大氣相對(duì)濕度80％或更高的地區(qū)，如巴西，用空調(diào)系統(tǒng)對(duì)空氣進(jìn)行昂貴的除濕使人感覺特別舒適。為避免冷空氣出口處和房間上部區(qū)域之間的垂直溫差太大，這種溫度是房間里的人員頭部和驅(qū)體經(jīng)常感覺到的，冷空氣最好在進(jìn)入冷卻房間之前或進(jìn)入之時(shí)進(jìn)行再加熱。因此，本發(fā)明滿足干燥空氣舒適性及房間內(nèi)低的溫差舒適性要求。
最好通過混入熱空氣再次加熱冷空氣。例如，熱空氣可以取自冷卻房間天花板的氣墊。例如，如果把這種熱空氣從熱交換器出口以下直接混入冷空氣中，其優(yōu)點(diǎn)是其溫度僅局部降到露點(diǎn)以下，即在熱交換器附近降到露點(diǎn)以下，意味著在間接冷卻面不可能形成冷凝水。
通過吸入第二股空氣可方便地使熱空氣與冷空氣流混合。因此，可以以一種有利的方式利用冷空氣的對(duì)流吸入這股未冷卻的熱的第二空氣流。舒適的混合溫度范圍可由冷、熱空氣的混合確定。
本發(fā)明的這種方法的一個(gè)改型設(shè)計(jì)為冷空氣由已加熱的熱交換器再加熱。這類空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)是旁路開口不會(huì)削弱對(duì)流產(chǎn)生的空氣循環(huán)的流通能力。
這個(gè)方法的一個(gè)特別有利的改型設(shè)計(jì)為產(chǎn)生冷空氣流的一個(gè)制冷裝置的廢熱用于加熱熱交換器。例如，在這方面，可以使用供應(yīng)幾個(gè)熱交換器的中心制冷裝置的廢熱。從能量觀點(diǎn)看，這類空調(diào)也特別受歡迎。
按照權(quán)利要求1特征部分所述的冷卻房間的另一方法的特征在于，熱空氣被冷卻到低于其露點(diǎn)，并且一股可調(diào)的冷空氣分流較早地從氣流通道轉(zhuǎn)向，在高點(diǎn)進(jìn)入房間空間。
在這方面，轉(zhuǎn)向空氣與完全通過氣流通道流動(dòng)的冷卻空氣之比可調(diào)。其優(yōu)點(diǎn)是減少了房間的垂直溫差。通過吸入氣流通道以外的房間熱空氣并下沉，轉(zhuǎn)向的冷空氣使房間內(nèi)的溫度下降，使得人員占有的區(qū)域的大的溫差降低，而又不削弱其冷卻能力。
此外，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供了特別是實(shí)施本發(fā)明的上述方法用重力冷卻房間的裝置，它至少設(shè)有一個(gè)可由冷卻劑工作的熱交換器，安裝在作為用于冷卻房間空氣的降落筒的氣流通道進(jìn)口附近，其特征是設(shè)置了一個(gè)對(duì)在熱交換器中冷卻的空氣再加熱的裝置。
至少可以設(shè)置一個(gè)用于把第二股熱空氣混入冷空氣流的旁路，最好是可調(diào)的，作為再加熱由熱交換器冷卻的空氣的一個(gè)裝置。
為此，宜于在氣流通道中的冷空氣入口以下設(shè)一個(gè)可操作的旁路閥門。當(dāng)打開這個(gè)閥門時(shí)，房間熱空氣在冷空氣進(jìn)口以下由于產(chǎn)生的對(duì)流而進(jìn)入氣流通道。
另一方面，可以在氣流通道冷空氣進(jìn)口附近設(shè)一可調(diào)分流器，至少可使一部分冷空氣流較早轉(zhuǎn)向流出氣流通道。
例如，這個(gè)分流器可設(shè)計(jì)為以轉(zhuǎn)動(dòng)方式順流鉸接在氣流通道上的一個(gè)分流閥門，此分流閥門可打開氣流通道。在這方面，分流閥門可這樣安裝使0～100％的冷卻空氣流較早地從氣流通道轉(zhuǎn)向流出。
按照本發(fā)明的一個(gè)最佳改型，設(shè)計(jì)為熱交換器在氣流通道的上部垂直延伸，把它分為一個(gè)交換器部分和一個(gè)旁路通道，設(shè)置一個(gè)控制閥門，可用這個(gè)控制閥門控制流入熱交換器的空氣和通過旁路的空氣。在這種情況，僅有一部分來自房間天花板氣墊的熱空氣通過熱交換器，而其余空氣經(jīng)由冷空氣對(duì)流而轉(zhuǎn)向通過這個(gè)熱交換器。
另外，至少可以設(shè)一個(gè)對(duì)第一熱交換器冷卻的空氣再加熱的第二熱交換器，最好安裝在氣流通道的出口端。
如果第二熱交換器用制冷裝置的廢熱工作，則從能量觀點(diǎn)來說特別有利。
在本發(fā)明的另一裝置中，設(shè)計(jì)為氣流通道由相互相對(duì)以可移動(dòng)方式安排的伸縮性元件構(gòu)成，在它們之間形成一些開口，以吸入第二股空氣。這樣一種伸縮性氣流通道用于電視演播室的自由懸垂的冷卻裝置，例如，熱交換器懸垂在熱空氣區(qū)，氣流通道也自由懸垂在房間內(nèi)，但不可能在電視圖象中出現(xiàn)，根據(jù)所選擇圖象的情況而必須縮回。在這方面，當(dāng)它們以伸縮形式相對(duì)于另一個(gè)安排時(shí)，很難充分把這類元件對(duì)另一個(gè)密封，這也可能是本發(fā)明一個(gè)有利之處，然而，也應(yīng)相信，可在設(shè)計(jì)為折疊軟管的氣流通道中提供旁路開口。
除上述特征外，可以設(shè)計(jì)為熱交換器的管路確定相隔較大的距離，以提高按照權(quán)利要求8特征部分所述裝置的自然旁路效應(yīng)。僅通過熱交換器的部分熱空氣與交換器表面接觸的效應(yīng)稱為自然旁路效應(yīng)。冷卻降溫的這種空氣進(jìn)入熱空氣，并與之混合。熱交換器管道之間的間隔越大，或者，熱交換器表面相對(duì)于冷卻開孔面積越小，則自然旁路效應(yīng)越大，即，不管在熱交換器是否形成主要冷凝物，以及是否隨后對(duì)空氣除濕，在被冷卻房間都不會(huì)出現(xiàn)太大的溫差。
下面根據(jù)附圖所示的幾個(gè)實(shí)例敘述本發(fā)明。
附圖如下

圖1是本發(fā)明的裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的具有可調(diào)旁路閥門的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3是具有設(shè)計(jì)為分流閥門，并鉸接在氣流通道上的分流器的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖4是具有一個(gè)第二熱交換器的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例，具有一個(gè)封閉頂部氣流通道或降落筒；圖6是本發(fā)明的具有安裝在氣流通道上的一個(gè)熱交換器的冷卻裝置結(jié)構(gòu)圖。
這些附圖僅粗略示意表達(dá)本發(fā)明的重力冷卻裝置。
如圖1和圖2所示，按照本發(fā)明的裝置基本上由標(biāo)號(hào)為1的冷卻裝置構(gòu)成，安裝在設(shè)計(jì)為降落筒的沿房間高度的氣流通道2的上端。在所示實(shí)例中，氣流通道2為簡單的矩形橫截面形式。但它也可以有不同的橫截面和形狀。按照本發(fā)明的總的重力冷卻系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為冷卻壁，也可為櫥柜式裝置，隔墻，獨(dú)立式冷卻筒等形式。冷卻裝置1基本上由熱交換器3，冷凝水收集托盤4和冷凝水排出口5組成。熱交換器3連接到中心制冷系統(tǒng)，最好是一個(gè)冷水發(fā)生器的緊固的給水管6和回水管7上。熱交換器3工作時(shí)，產(chǎn)生的冷空氣下落或進(jìn)入與冷卻裝置1連接的氣流通道2，由于與熱空氣的比重差，冷空氣在通道2中下沉，然后離開氣流通道2的下端8，進(jìn)入房間或冷卻地板。進(jìn)入房間地板面積的冷空氣置換這里的熱空氣，熱空氣按已知的方式升高，意味著產(chǎn)生了自動(dòng)調(diào)節(jié)循環(huán)的對(duì)流。
在圖1所示的實(shí)例中，氣流通道2設(shè)計(jì)為面向房間一側(cè)有開口9，形成用于房間空氣流通的一個(gè)旁路。在氣流通道2中下落的冷空氣吸入通過開口9來自房間的熱空氣，熱空氣與下沉的冷空氣混合，使氣流通道2的下端8流出的空氣與房間其他空氣之間的溫差不要太大。
在圖2所示實(shí)例中，在冷卻裝置1中的熱交換器3的下方設(shè)有一個(gè)可打開到不同程度的可調(diào)旁路閥門10。在旁路閥門10完全打開時(shí)，來自待冷卻房間的最大量的“第二股空氣”添加到預(yù)先冷卻的空氣中。
在圖3所示實(shí)例中，設(shè)有一個(gè)作為分流器的分流閥門11代替旁路閥門10，它以鉸接轉(zhuǎn)動(dòng)形式鉸接在氣流通道2的面向房間的側(cè)壁12上。這個(gè)分流閥門打開的越大，則過早地從冷卻裝置1下面的氣流通道流出的冷卻空氣流量越大，因此，它可在房間的高度上再次補(bǔ)加到房間空氣中。當(dāng)分流閥11完全打開時(shí)，氣流通道2完全被關(guān)閉。
所示的這些示意圖用以表示重力冷卻裝置的截面圖或側(cè)面圖。應(yīng)該這樣理解本發(fā)明設(shè)計(jì)為降落筒和分流閥11的氣流通道延伸入圖紙底面，并且其寬度可以是整個(gè)壁寬。
圖4示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)例，其中冷空氣流由安裝在氣流通道2下端8處的一個(gè)第二熱交換器再次加熱。這個(gè)第二熱交換器13的給水管和回水管連接到圖中示意的一個(gè)中央制冷裝置14。因此，第二熱交換器是通過制冷裝置14的廢熱加熱。沒有添加水份的這種再加熱也對(duì)改善房間氣候作出相當(dāng)貢獻(xiàn)。然而，在這種情況必須兩個(gè)給水管和兩個(gè)回水管，即總共四個(gè)管，相連。
圖5示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例，在其氣流管道2的頂部完全封閉，在這里設(shè)一個(gè)中心環(huán)境空氣進(jìn)給管15以滿足房間的人員對(duì)新鮮空氣的需要。這種熱的環(huán)境空氣混合到冷卻裝置1流出的冷空氣流中。
本發(fā)明的許多其它不同的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例示于圖6。在這個(gè)實(shí)例中，冷卻裝置1垂直延伸到氣流通道2中。把氣流通道2分為空氣流通的一個(gè)垂直交換器16部分及旁路通道17。無論是旁路通道17或是交換器部分16都可用控制閥門18有選擇性地關(guān)閉，說明可以以方便的方式調(diào)節(jié)通過熱交換器3進(jìn)給的旁路空氣量。為了改進(jìn)通向冷卻裝置1的入口，氣流通道2的面向房間的側(cè)壁12可設(shè)計(jì)為擺動(dòng)式開口。
權(quán)利要求
1.一種冷卻房間的方法是熱空氣在作為降落筒的一個(gè)氣流通道的上部被冷卻，然后由于其比重的變化在重力作用下至少一部分冷空氣通過氣流通道向下流動(dòng)，其特征在于熱空氣被冷卻到其露點(diǎn)以下，在進(jìn)入待冷卻房間之前或進(jìn)入時(shí)冷空氣再次被加熱。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過混入熱空氣再次加熱冷空氣。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于混入的熱空氣取自冷卻房間天花板的氣墊。
4.按照權(quán)利要求1～3的每一項(xiàng)所述的方法，其特征在于熱空氣是通過吸入第二股空氣與冷空氣流混合。
5.按照權(quán)利要求1～4每一項(xiàng)所述的方法，其特征在于冷空氣由一個(gè)加熱的熱交換器再次加熱。
6.按照權(quán)利要求1～5所述的方法，其特征在于產(chǎn)生冷空氣流的制冷裝置的廢熱用于加熱熱交換器。
7.一種冷卻房間的方法，其中熱空氣在作為降落筒的一個(gè)氣流通道的上端被冷卻，然后由于其比重的變化在重力作用下至少一部分冷空氣通過氣流通道向下流動(dòng)，其特征在于熱空氣被冷卻到其露點(diǎn)以下，一部分可調(diào)空氣流較早地轉(zhuǎn)向流出氣流通道，加入到房間高溫區(qū)空氣中。
8.特別是實(shí)施按權(quán)利要求1～7中的任一項(xiàng)方法用重力冷卻房間的裝置，至少有一個(gè)可以用冷卻劑工作的熱交換器(3)并安裝在作為用于冷卻房間空氣的降落筒的氣流通道(2)入口附近，其特征在于設(shè)有對(duì)熱交換器(3)中冷卻的空氣進(jìn)行再加熱的裝置。
9.按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于至少設(shè)有一個(gè)最好是可調(diào)的旁路用以把第二股熱空氣混合到冷空氣流中，作為對(duì)在熱交換器中冷卻的空氣再次加熱的裝置。
10.按照權(quán)利要求8～9所述的裝置，其特征在于，在氣流通道(2)中低于冷卻空氣進(jìn)口處設(shè)置一個(gè)可操作的旁路閥門(10)。
11.按照權(quán)利要求8～10中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在氣流通道(2)中冷卻空氣進(jìn)口附近設(shè)置一個(gè)可調(diào)分流器，這個(gè)分流器至少使一部分冷卻空氣流可以較早地轉(zhuǎn)向流出氣流通道(2)。
12.按照權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，這種分流器設(shè)計(jì)為一個(gè)分流閥門(11)，以轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接形式順流鉸接在氣流通道(2)上，用它可以打開氣流通道(2)。
13.按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，熱交換器(3)垂直延伸到氣流管道(2)上端，把它分為交換器部分(16)和一個(gè)旁路通道(17)，設(shè)置一個(gè)控制閥門(18)，這個(gè)閥門(18)可以控制空氣進(jìn)入熱交換器(3)或通過旁路通道。
14.按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，至少有一個(gè)第二熱交換器(13)用于再加熱第一熱交換器冷卻的空氣，它最好安裝在氣流通道(2)的出口端。
15.按照權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于第二熱交換器(13)用制冷裝置(14)的廢熱工作。
16.按照權(quán)利要求8～10中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，氣流管道(2)由相互相對(duì)以可移動(dòng)方式安排的伸縮性元件構(gòu)成，在它們之間構(gòu)成一些開口以吸入第二股空氣。
17.按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，熱交換器(3)的管道相隔較大距離以提高自然旁路效應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及冷卻房間的方法和裝置,熱空氣在作為降落筒的一個(gè)氣流通道上端被冷卻,然后由于其比重的變化在重力作用下至少一部分冷空氣通過這個(gè)氣流通道向下流動(dòng)。在這類重力冷卻裝置中,熱交換器通常用一種冷卻劑工作,其溫度高于被冷卻房間的露點(diǎn)溫度。這就避免了大量冷凝水的形成和被冷卻房間過多的溫差。然而,在較熱的地區(qū),希望降低大氣濕度,產(chǎn)生舒適的房間氣候。因此,本發(fā)明提出把熱空氣冷卻到露點(diǎn)以下,在進(jìn)入被冷卻房間之前或進(jìn)入時(shí)再加熱這些冷空氣。
文檔編號(hào)F24F5/00GK1182857SQ97120090
公開日1998年5月27日 申請(qǐng)日期1997年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月14日
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