專利名稱：用于同時加熱和冷卻的空氣路線設計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及制冷劑系統(tǒng)，且更具體地涉及能夠同時提供冷卻和加熱的系統(tǒng)。
背景技術：
在大量的加熱、通風、空氣調節(jié)和制冷(HVAC&R)設備的安裝中，不同的氣候控制 區(qū)域具有對冷卻和加熱的不同需求。例如，在超市中，通常需要制冷和舒適冷卻/加熱兩 者。也就是說，持續(xù)需要維持對冷凍和制冷物品的制冷。然而，取決于環(huán)境溫度條件和被調 節(jié)空間的熱負載，占用者(例如，顧客、服務人員等)的氣候控制環(huán)境將同樣需要空氣調節(jié) 或加熱。通常，對于冷卻功能，設置了空氣調節(jié)系統(tǒng)，而對于加熱功能，設置爐子、加熱泵、電 加熱或其組合。對于制冷系統(tǒng)和空氣調節(jié)系統(tǒng)兩者，必須設置一個或多個排熱熱交換器以冷卻來 自于壓縮機的制冷劑蒸汽。如已知的那樣，排熱熱交換器是用于亞臨界應用的冷凝器和用 于跨臨界應用的氣體冷卻器。通常，用于空氣調節(jié)和大制冷設備的排熱熱交換器位于封閉 空間的外側，熱被排出給大氣環(huán)境。然而，有時發(fā)現(xiàn)將排熱熱交換器安裝在超市空間(例 如，機房)內(nèi)更方便。在這種情況下，熱通常被允許在該空間內(nèi)驅散。在任何情況下，都沒 有努力戰(zhàn)略地使用由排熱熱交換器驅散的熱，用于封閉空間內(nèi)的加熱目的。封閉空間可以 是空氣需要被調節(jié)的任何空間。例如，封閉空間可以是建筑內(nèi)的空間，例如超市、商用建筑、 學校、醫(yī)院或住宅。在空氣調節(jié)系統(tǒng)中通常提供被調節(jié)的空氣，所述空氣被致使流向建筑內(nèi)的各個區(qū) 域。每個區(qū)域的溫度被監(jiān)測且通過控制至每個區(qū)域的調節(jié)空氣流來保持。由于空間使用、 占用、位置、設備等中的差異，可能存在在具體時間需要空氣調節(jié)的一個或多個空間，同時， 一個或多個其它空間需要熱量以便保持期望溫度。在這種情況下，熱量通常借助于被電加 熱的電阻線圈施加。同樣，沒有努力使用來自于冷凝器的熱量以用于該目的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種制冷劑系統(tǒng)包括熱量接收熱交換器以便選擇性地提 供冷卻給一些氣候控制區(qū)域，且包括排熱熱交換器以在需要時選擇性地提供加熱給其它氣 候控制區(qū)域。在一個實施例中，一個或多個空氣阻尼器用于引導來自于熱量接收熱交換器 的流以選擇性地冷卻具體氣候控制區(qū)域，或者引導來自于排熱熱交換器的流以選擇性地加 熱氣候控制區(qū)域。也可以設置帶來未處理的“新鮮”大氣的選擇。在另一個實施例中，一種HVAC&R系統(tǒng)包括空氣調節(jié)子系統(tǒng)和制冷子系統(tǒng)，空氣調 節(jié)子系統(tǒng)和制冷子系統(tǒng)中的每個都具有相關排熱熱交換器以從在壓縮機中壓縮的制冷劑 去除熱，同時加熱該過程中的空氣。通過相關排熱熱交換器的每個空氣流可以流經(jīng)阻尼器， 所述阻尼器被選擇性地設置以便將已加熱空氣排出到建筑中或者被調節(jié)/制冷的建筑之 外或者兩者。在一個示例中，空氣調節(jié)子系統(tǒng)和制冷子系統(tǒng)均具有用于具體氣候控制區(qū)域的加熱目的的相同排熱熱交換器。通過本發(fā)明的其它方面，一種操作空氣HVAC&R系統(tǒng)的方法包括步驟提供用于傳 導來自于排熱熱交換器的已加熱空氣流的排放導管和用于將已加熱空氣流選擇性地引導 到建筑中或者建筑之外或者兩者的空氣流控制裝置，例如阻尼器。在下文所述的附圖中，示出了優(yōu)選實施例；然而，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的 情況下，可以對其作出各種其它修改和替代結構。


圖1是并入本發(fā)明的超市建筑的示意圖。圖2-4是以三種不同操作位置顯示的本發(fā)明的阻尼器部分的示意圖。圖5是本發(fā)明可應用的分區(qū)建筑的示意圖。
具體實施例方式在圖1中，超市建筑布局總體上以11示出，超市建筑布局具有氣候控制顧客購物 區(qū)域12和制冷區(qū)域13，可包括用于低溫深度冷凍物品和中溫制冷產(chǎn)品的氣候控制環(huán)境。顧客購物區(qū)域12優(yōu)選保持在關于溫度和濕度的舒適區(qū)域內(nèi)，所述區(qū)域可取決于 一年中的時間和地理位置。為了完成保持舒適條件的該任務，通常需要具有空氣調節(jié)冷卻 系統(tǒng)和一些類型的加熱系統(tǒng)，其組合由附圖標記14表示。通常，在冷卻季節(jié)(通常是夏季 月份)期間空氣調節(jié)子系統(tǒng)將操作，在加熱季節(jié)(通常是冬季月份)期間加熱子系統(tǒng)將操 作，在它們之間的過渡時段(通常是春季和秋季)期間，一個或另一個將操作。通常設置一 個或多個恒溫器16，以感測顧客購物區(qū)域12中的溫度，用于借助于控制器17控制HVAC系 統(tǒng)14的目的?？刂破?7可以是HVAC系統(tǒng)14控制器或總體超市建筑控制器。制冷區(qū)域13包括一個或多個相關制冷系統(tǒng)18，可能以不同溫度操作，制冷系統(tǒng)18 每個都以串聯(lián)流的關系包括至少一個壓縮機、排熱熱交換器、膨脹裝置和蒸發(fā)器。膨脹裝 置和蒸發(fā)器通常位于制冷外殼、顯示器等內(nèi)或附近，而壓縮機和排熱熱交換器通常位于制 冷氣候控制區(qū)域之外，例如，機房中或者建筑之外。以19示出的“室外”區(qū)域的排熱熱交換器從由壓縮機排出的制冷劑蒸汽去除熱， 且可以具有空氣冷卻類型或者水冷卻類型，但是最常見地由超市裝置中的空氣冷卻。在排 熱熱交換器中的制冷劑和空氣之間的熱傳遞相互作用期間，空氣因而被加熱，且已加熱空 氣通常排放給大氣環(huán)境。在顧客購物區(qū)域12被HVAC系統(tǒng)14的加熱子系統(tǒng)加熱或者否則 可能會被HVAC系統(tǒng)14的加熱子系統(tǒng)加熱的時段期間，本發(fā)明旨在使用該已加熱空氣。排熱熱交換器部分19可包括空氣流弓I導裝置，例如一對阻尼器21和22，所述阻尼 器21和22可操作以選擇性地開啟或關閉相應開口 23和24。開口 23從排熱熱交換器部分 19通向顧客購物區(qū)域12，開口 24從排熱熱交換器部分19通向大氣環(huán)境。兩個阻尼器21 和22由控制器17選擇性地操作。如圖1可以看出，大氣空氣進入排熱熱交換器部分19，如箭頭26所示。在已經(jīng)經(jīng) 過排熱熱交換器部分19且已經(jīng)在該過程中被制冷劑加熱之后，取決于阻尼器21和22的位 置，空氣然后可以選擇性地通過開口 23或開口 24或兩者。操作中，在HVAC系統(tǒng)14的空氣調節(jié)子系統(tǒng)操作冷卻顧客購物區(qū)域12的時段期間，阻尼器21將關閉且阻尼器22將開啟，使得大氣空氣經(jīng)過排熱熱交換器部分19，且已加 熱空氣然后回到大氣環(huán)境。在HVAC系統(tǒng)14的加熱子系統(tǒng)處于操作中或否則會操作以加熱 顧客購物區(qū)域12的時段期間，阻尼器21可開啟以允許來自于排熱熱交換器部分19的已加 熱空氣經(jīng)過開口 23且進入顧客購物區(qū)域12。在這些操作時段期間，阻尼器22可關閉使得 所有已加熱空氣將進入顧客購物區(qū)域12，或者可以部分開啟使得一些已加熱空氣進入顧客 購物區(qū)域12且一些已加熱空氣經(jīng)過開口 24排放到大氣環(huán)境。因而，控制器17操作以響應 于來自于由控制器17控制的恒溫器16和HVAC系統(tǒng)14的感測溫度而選擇性地控制兩個阻 尼器21和22。應當理解的是，如圖所示的阻尼器組合21和22可以具有各種類型和形式。S卩，雖 然顯示為兩個阻尼器21和22，但是可僅僅包括在排熱熱交換器部分19和顧客購物區(qū)域12 之間提供路徑的單個阻尼器。應當指出的是，來自于排熱熱交換器部分19的已加熱空氣可以是唯一的加熱源 或者可以是附加的加熱源。此外，HVAC系統(tǒng)可以具有在需要時從大氣環(huán)境帶來“新鮮”未處 理空氣部分的能力?，F(xiàn)在參考圖2-4，總體上示出了冷凝器部分27，冷凝器部分27通過阻尼器29流體 地連接到導管28。阻尼器31包括兩個百葉窗側部32和33，側部32通向導管29的排放到 大氣的部分34，側部33通向導管29的通向顧客區(qū)域12的部分36。在圖2中，阻尼器32關閉且阻尼器33開啟以允許來自于排熱熱交換器部分27的 已加熱空氣通到室內(nèi)環(huán)境，即顧客區(qū)域，從而在顧客區(qū)域需要加熱的時段期間提供補充或 主要熱量。在圖3中，阻尼器32開啟且阻尼器33關閉，使得來自于排熱熱交換器部分27的 已加熱空氣通到室外環(huán)境。在空間不需要加熱的所有時段期間，系統(tǒng)將以該模式操作。如 圖4所示，兩個阻尼器32和33均開啟，使得來自于冷凝器部分的已加熱空氣中的一些通過 導管34以便然后流向室外環(huán)境，同時已加熱空氣中的一些通到導管部分36以便將熱量提 供給室內(nèi)環(huán)境。當然，阻尼器32和33中的百葉窗可控制為完全開啟和完全關閉位置之間 的任何位置，從而允許由控制器或操作者確定的各種任何位置，因而提供從排熱熱交換器 部分27到室內(nèi)環(huán)境的可變可控量的熱量。如上所述，在一些應用中，為了滿足建筑的新鮮 空氣循環(huán)需要，一部分大氣空氣需要被連續(xù)地帶到室內(nèi)環(huán)境中。根據(jù)本發(fā)明，在室內(nèi)環(huán)境需 要加熱的時間段期間，該大氣空氣首先流經(jīng)排熱熱交換器部分27。應當理解的是，為了防止 建筑過壓，通常安裝壓力釋放機構，例如大氣壓卸壓裝置，以允許在建筑中的壓力變得高于 所需的情況下排放一些量的空氣。除了如上所述的超市應用之外，本發(fā)明還可以用于分區(qū)建筑中，其中，如圖5所 示，多個氣候控制區(qū)域(以37、38、39和41表示)均通過相應調節(jié)空氣排放導管開口 43、 44,46和47流體地連接到HvAC系統(tǒng)42。每個氣候控制區(qū)域具有一個或多個恒溫器，用于 獨立于其它區(qū)域控制該區(qū)域內(nèi)的溫度。因而，取決于如上所述的各種因素，一個區(qū)域可需要 冷卻空氣傳輸?shù)皆搮^(qū)域，同時另一個區(qū)域可需要已加熱空氣傳輸?shù)皆搮^(qū)域。在這種操作時 段期間，空氣調節(jié)器將操作，且相關排熱熱交換器將被致動以加熱大氣空氣。因而，已加熱 空氣將通到此時需要已加熱空氣的區(qū)域。因而，如上所述的阻尼器和控制系統(tǒng)將可應用于 這種裝置。應當理解的是，類似方法可應用于溫度控制目的。例如，如果多水平制冷系統(tǒng)的一個隔室需要與另一個隔室不同的溫度，或者如果一個氣候控制區(qū)域需要與另一個氣候控制 區(qū)域不同的溫度，那么從排熱熱交換器排放的空氣的一部分可用于該溫度控制目的。
雖然本發(fā)明已經(jīng)具體地參考附圖中所示的優(yōu)選和變型實施例示出和描述，但是本 領域技術人員將理解的是，在不偏離由權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可 以作出細節(jié)的各種變化。
權利要求
一種空氣調節(jié)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)或其組合，包括處于串聯(lián)流關系的壓縮機、排熱熱交換器、膨脹裝置和蒸發(fā)器，其中，蒸發(fā)器用于冷卻空氣，排熱熱交換器用于加熱空氣；空氣排放導管，用于傳導來自于排熱熱交換器的已加熱空氣流；和空氣流控制裝置，用于將空氣排放導管中的已加熱空氣的至少一部分選擇性地引導給封閉空間中的位置和/或引導給大氣環(huán)境。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，空氣流控制裝置是至少一個阻尼器。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個阻尼器是一對阻尼器。
4.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個阻尼器是雙_位置阻尼器。
5.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個阻尼器是多_位置阻尼器，使得一 些已加熱空氣被通到封閉空間中且一些已加熱空氣被通到大氣環(huán)境中。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，已加熱空氣用于滿足新鮮空氣循環(huán)需要。
7.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，已加熱空氣用于區(qū)域溫度控制。
8.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，封閉空間是建筑內(nèi)的空間。
9.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，制冷系統(tǒng)是超市制冷系統(tǒng)。
10.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)有時提供制冷和加熱兩者。
11.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括與多個氣候控制區(qū)域相關聯(lián)的多 區(qū)域系統(tǒng)，其中，一個或多個區(qū)域會需要冷卻，同時，一個或多個區(qū)域會需要加熱。
12.—種操作空氣調節(jié)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)或其組合的方法，包括步驟 提供蒸發(fā)器，用于冷卻空氣；提供排熱熱交換器，用于加熱空氣；提供空氣排放導管，用于傳導來自于排熱熱交換器的已加熱空氣流；和 將空氣排放導管中的已加熱空氣的至少一部分選擇性地引導給封閉空間中的位置和/ 或引導給大氣環(huán)境。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述流引導步驟借助于至少一個阻尼器。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述至少一個阻尼器是一對阻尼器。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述至少一個阻尼器是雙-位置阻尼器。
16.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述至少一個阻尼器是多-位置阻尼器，使得 一些已加熱空氣被通到封閉空間中且一些已加熱空氣被通到大氣環(huán)境中。
17.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，已加熱空氣用于滿足新鮮空氣循環(huán)需要。
18.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，已加熱空氣用于區(qū)域溫度控制。
19.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，封閉空間是建筑內(nèi)的空間。
20.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，制冷系統(tǒng)是超市制冷系統(tǒng)。
21.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述系統(tǒng)有時提供制冷和加熱兩者。
22.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述系統(tǒng)包括與多個氣候控制區(qū)域相關聯(lián)的 多區(qū)域系統(tǒng)，其中，一個或多個區(qū)域會需要冷卻，同時，一個或多個區(qū)域會需要加熱。
全文摘要
在需要加熱空氣的同時需要制冷或冷卻的封閉空間中，進行設置以將來自于空氣調節(jié)/制冷排熱熱交換器的已加熱空氣流的至少一部分分流給需要加熱的氣候控制區(qū)域。設置空氣流控制裝置，例如一個或多個阻尼器，用于控制傳輸給氣候控制區(qū)域的已加熱空氣量。
文檔編號F25D17/06GK101889181SQ200780101837
公開日2010年11月17日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權日2007年12月7日
發(fā)明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請人:開利公司