CN101889181B - 用于同时加热和冷却的空气路线设计 - Google Patents

Abstract

在需要加热空气的同时需要制冷或冷却的封闭空间中，进行设置以将来自于空气调节/制冷排热热交换器的已加热空气流的至少一部分分流给需要加热的气候控制区域。设置空气流控制装置，例如一个或多个阻尼器，用于控制传输给气候控制区域的已加热空气量。

Description

用于同时加热和冷却的空气路线设计

技术领域

本发明总体上涉及制冷剂系统，且更具体地涉及能够同时提供冷却和加热的系统。

背景技术

在大量的加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)设备的安装中，不同的气候控制区域具有对冷却和加热的不同需求。例如，在超市中，通常需要制冷和舒适冷却/加热两者。也就是说，持续需要维持对冷冻和制冷物品的制冷。然而，取决于环境温度条件和被调节空间的热负载，占用者(例如，顾客、服务人员等)的气候控制环境将同样需要空气调节或加热。通常，对于冷却功能，设置了空气调节系统，而对于加热功能，设置炉子、加热泵、电加热或其组合。

对于制冷系统和空气调节系统两者，必须设置一个或多个排热热交换器以冷却来自于压缩机的制冷剂蒸汽。如已知的那样，排热热交换器是用于亚临界应用的冷凝器和用于跨临界应用的气体冷却器。通常，用于空气调节和大制冷设备的排热热交换器位于封闭空间的外侧，热被排出给大气环境。然而，有时发现将排热热交换器安装在超市空间(例如，机房)内更方便。在这种情况下，热通常被允许在该空间内驱散。在任何情况下，都没有努力战略地使用由排热热交换器驱散的热，用于封闭空间内的加热目的。封闭空间可以是空气需要被调节的任何空间。例如，封闭空间可以是建筑内的空间，例如超市、商用建筑、学校、医院或住宅。

在空气调节系统中通常提供被调节的空气，所述空气被致使流向建筑内的各个区域。每个区域的温度被监测且通过控制至每个区域的调节空气流来保持。由于空间使用、占用、位置、设备等中的差异，可能存在在具体时间需要空气调节的一个或多个空间，同时，一个或多个其它空间需要热量以便保持期望温度。在这种情况下，热量通常借助于被电加热的电阻线圈施加。同样，没有努力使用来自于冷凝器的热量以用于该目的。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种制冷剂系统包括热量接收热交换器以便选择性地提供冷却给一些气候控制区域，且包括排热热交换器以在需要时选择性地提供加热给其它气候控制区域。在一个实施例中，一个或多个空气阻尼器用于引导来自于热量接收热交换器的流以选择性地冷却具体气候控制区域，或者引导来自于排热热交换器的流以选择性地加热气候控制区域。也可以设置带来未处理的“新鲜”大气的选择。

在另一个实施例中，一种HVAC&R系统包括空气调节子系统和制冷子系统，空气调节子系统和制冷子系统中的每个都具有相关排热热交换器以从在压缩机中压缩的制冷剂去除热，同时加热该过程中的空气。通过相关排热热交换器的每个空气流可以流经阻尼器，所述阻尼器被选择性地设置以便将已加热空气排出到建筑中或者被调节/制冷的建筑之外或者两者。在一个示例中，空气调节子系统和制冷子系统均具有用于具体气候控制区域的加热目的的相同排热热交换器。

通过本发明的其它方面，一种操作空气HVAC&R系统的方法包括步骤：提供用于传导来自于排热热交换器的已加热空气流的排放导管和用于将已加热空气流选择性地引导到建筑中或者建筑之外或者两者的空气流控制装置，例如阻尼器。

在下文所述的附图中，示出了优选实施例；然而，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对其作出各种其它修改和替代结构。

附图说明

图1是并入本发明的超市建筑的示意图。

图2-4是以三种不同操作位置显示的本发明的阻尼器部分的示意图。

图5是本发明可应用的分区建筑的示意图。

具体实施方式

在图1中，超市建筑布局总体上以11示出，超市建筑布局具有气候控制顾客购物区域12和制冷区域13，可包括用于低温深度冷冻物品和中温制冷产品的气候控制环境。

顾客购物区域12优选保持在关于温度和湿度的舒适区域内，所述区域可取决于一年中的时间和地理位置。为了完成保持舒适条件的该任务，通常需要具有空气调节冷却系统和一些类型的加热系统，其组合由附图标记14表示。通常，在冷却季节(通常是夏季月份)期间空气调节子系统将操作，在加热季节(通常是冬季月份)期间加热子系统将操作，在它们之间的过渡时段(通常是春季和秋季)期间，一个或另一个将操作。通常设置一个或多个恒温器16，以感测顾客购物区域12中的温度，用于借助于控制器17控制HVAC系统14的目的。控制器17可以是HVAC系统14控制器或总体超市建筑控制器。

制冷区域13包括一个或多个相关制冷系统18，可能以不同温度操作，制冷系统18每个都以串联流的关系包括：至少一个压缩机、排热热交换器、膨胀装置和蒸发器。膨胀装置和蒸发器通常位于制冷外壳、显示器等内或附近，而压缩机和排热热交换器通常位于制冷气候控制区域之外，例如，机房中或者建筑之外。

以19示出的“室外”区域的排热热交换器从由压缩机排出的制冷剂蒸汽去除热，且可以具有空气冷却类型或者水冷却类型，但是最常见地由超市装置中的空气冷却。在排热热交换器中的制冷剂和空气之间的热传递相互作用期间，空气因而被加热，且已加热空气通常排放给大气环境。在顾客购物区域12被HVAC系统14的加热子系统加热或者否则可能会被HVAC系统14的加热子系统加热的时段期间，本发明旨在使用该已加热空气。

排热热交换器部分19可包括空气流引导装置，例如一对阻尼器21和22，所述阻尼器21和22可操作以选择性地开启或关闭相应开口23和24。开口23从排热热交换器部分19通向顾客购物区域12，开口24从排热热交换器部分19通向大气环境。两个阻尼器21和22由控制器17选择性地操作。

如图1可以看出，大气空气进入排热热交换器部分19，如箭头26所示。在已经经过排热热交换器部分19且已经在该过程中被制冷剂加热之后，取决于阻尼器21和22的位置，空气然后可以选择性地通过开口23或开口24或两者。

操作中，在HVAC系统14的空气调节子系统操作冷却顾客购物区域12的时段期间，阻尼器21将关闭且阻尼器22将开启，使得大气空气经过排热热交换器部分19，且已加热空气然后回到大气环境。在HVAC系统14的加热子系统处于操作中或否则会操作以加热顾客购物区域12的时段期间，阻尼器21可开启以允许来自于排热热交换器部分19的已加热空气经过开口23且进入顾客购物区域12。在这些操作时段期间，阻尼器22可关闭使得所有已加热空气将进入顾客购物区域12，或者可以部分开启使得一些已加热空气进入顾客购物区域12且一些已加热空气经过开口24排放到大气环境。因而，控制器17操作以响应于来自于由控制器17控制的恒温器16和HVAC系统14的感测温度而选择性地控制两个阻尼器21和22。

应当理解的是，如图所示的阻尼器组合21和22可以具有各种类型和形式。即，虽然显示为两个阻尼器21和22，但是可仅仅包括在排热热交换器部分19和顾客购物区域12之间提供路径的单个阻尼器。

应当指出的是，来自于排热热交换器部分19的已加热空气可以是唯一的加热源或者可以是附加的加热源。此外，HVAC系统可以具有在需要时从大气环境带来“新鲜”未处理空气部分的能力。

现在参考图2-4，总体上示出了冷凝器部分27，冷凝器部分27通过阻尼器29流体地连接到导管28。阻尼器31包括两个百叶窗侧部32和33，侧部32通向导管29的排放到大气的部分34，侧部33通向导管29的通向顾客区域12的部分36。

在图2中，阻尼器32关闭且阻尼器33开启以允许来自于排热热交换器部分27的已加热空气通到室内环境，即顾客区域，从而在顾客区域需要加热的时段期间提供补充或主要热量。在图3中，阻尼器32开启且阻尼器33关闭，使得来自于排热热交换器部分27的已加热空气通到室外环境。在空间不需要加热的所有时段期间，系统将以该模式操作。如图4所示，两个阻尼器32和33均开启，使得来自于冷凝器部分的已加热空气中的一些通过导管34以便然后流向室外环境，同时已加热空气中的一些通到导管部分36以便将热量提供给室内环境。当然，阻尼器32和33中的百叶窗可控制为完全开启和完全关闭位置之间的任何位置，从而允许由控制器或操作者确定的各种任何位置，因而提供从排热热交换器部分27到室内环境的可变可控量的热量。如上所述，在一些应用中，为了满足建筑的新鲜空气循环需要，一部分大气空气需要被连续地带到室内环境中。根据本发明，在室内环境需要加热的时间段期间，该大气空气首先流经排热热交换器部分27。应当理解的是，为了防止建筑过压，通常安装压力释放机构，例如大气压卸压装置，以允许在建筑中的压力变得高于所需的情况下排放一些量的空气。

除了如上所述的超市应用之外，本发明还可以用于分区建筑中，其中，如图5所示，多个气候控制区域(以37、38、39和41表示)均通过相应调节空气排放导管开口43、44、46和47流体地连接到HvAC系统42。每个气候控制区域具有一个或多个恒温器，用于独立于其它区域控制该区域内的温度。因而，取决于如上所述的各种因素，一个区域可需要冷却空气传输到该区域，同时另一个区域可需要已加热空气传输到该区域。在这种操作时段期间，空气调节器将操作，且相关排热热交换器将被致动以加热大气空气。因而，已加热空气将通到此时需要已加热空气的区域。因而，如上所述的阻尼器和控制系统将可应用于这种装置。

应当理解的是，类似方法可应用于温度控制目的。例如，如果多水平制冷系统的一个隔室需要与另一个隔室不同的温度，或者如果一个气候控制区域需要与另一个气候控制区域不同的温度，那么从排热热交换器排放的空气的一部分可用于该温度控制目的。

虽然本发明已经具体地参考附图中所示的优选和变型实施例示出和描述，但是本领域技术人员将理解的是，在不偏离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以作出细节的各种变化。

Claims (20)

1.一种加热、通风、空气调节和制冷系统，其包括空气调节子系统和制冷子系统，所述加热、通风、空气调节和制冷系统包括：

处于串联流关系的压缩机、排热热交换器、膨胀装置和蒸发器，其中，蒸发器用于冷却空气，排热热交换器用于加热空气；其中，所述蒸发器冷却的空气被提供给容纳有冷冻或制冷物品的制冷区域，所述排热热交换器位于气候控制空间外，并且所述排热热交换器被用来利用来自大气环境的空气从由所述压缩机排出的制冷剂蒸汽去除热，以及加热来自大气环境的空气；

空气排放导管，用于传导来自于排热热交换器的已加热空气；和

空气流控制装置，用于在将冷却空气提供给所述制冷区域的同时将空气排放导管中的已加热空气的至少一部分选择性地引导给所述气候控制空间中的位置。

2.根据权利要求1所述的加热、通风、空气调节和制冷系统，其中，空气流控制装置是至少一个阻尼器。

3.根据权利要求2所述的加热、通风、空气调节和制冷系统，其中，所述至少一个阻尼器是一对阻尼器。

4.根据权利要求2所述的加热、通风、空气调节和制冷系统，其中，所述至少一个阻尼器是双-位置阻尼器。

5.根据权利要求2所述的加热、通风、空气调节和制冷系统，其中，所述至少一个阻尼器是多-位置阻尼器，使得一些已加热空气被通到气候控制空间中且一些已加热空气被通到大气环境中。

6.根据权利要求1所述的加热、通风、空气调节和制冷系统，其中，已加热空气用于满足新鲜空气循环需要。

7.根据权利要求1所述的加热、通风、空气调节和制冷系统，其中，已加热空气用于区域温度控制。

8.根据权利要求1所述的加热、通风、空气调节和制冷系统，其中，气候控制空间是建筑内的空间。

9.根据权利要求1所述的加热、通风、空气调节和制冷系统，其中，制冷子系统是超市制冷系统。

10.根据权利要求1所述的加热、通风、空气调节和制冷系统，其中，所述加热、通风、空气调节和制冷系统包括与多个气候控制区域相关联的多区域系统，其中，一个或多个区域会需要冷却，同时，一个或多个区域会需要加热。

11.一种操作包括有空气调节子系统和制冷子系统的加热、通风、空气调节和制冷系统的方法，包括步骤：

提供蒸发器，用于冷却空气，所述冷却空气被提供给容纳有冷冻或制冷物品的制冷区域；

提供排热热交换器，用于加热空气；

提供空气排放导管，用于传导来自于排热热交换器的已加热空气；和

提供压缩机和膨胀装置，其中，所述压缩机、所述排热热交换器、所述膨胀装置和所述蒸发器处于串联流关系；

在将冷却空气提供给所述制冷区域的同时将空气排放导管中的已加热空气的至少一部分选择性地引导给气候控制空间中的位置；以及

其中，所述排热热交换器位于所述气候控制空间外，并且所述排热热交换器被用来利用来自大气环境的空气从由所述压缩机排出的制冷剂蒸汽去除热，以及加热来自大气环境的空气。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，借助于至少一个阻尼器来实现将空气排放导管中的已加热空气的至少一部分选择性地引导给气候控制空间中的位置的步骤。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述至少一个阻尼器是一对阻尼器。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述至少一个阻尼器是双-位置阻尼器。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述至少一个阻尼器是多-位置阻尼器，使得一些已加热空气被通到气候控制空间中且一些已加热空气被通到大气环境中。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，已加热空气用于满足新鲜空气循环需要。

17.根据权利要求11所述的方法，其中，已加热空气用于区域温度控制。

18.根据权利要求11所述的方法，其中，气候控制空间是建筑内的空间。

19.根据权利要求11所述的方法，其中，制冷子系统是超市制冷系统。

20.根据权利要求11所述的方法，其中，所述加热、通风、空气调节和制冷系统包括与多个气候控制区域相关联的多区域系统，其中，一个或多个区域会需要冷却，同时，一个或多个区域会需要加热。