CN109863350B - 具有精确温度控制的直接蒸发冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种空气处理系统包括可移动蒸发介质部分。可移动蒸发介质部分能够在关闭位置和打开位置之间移动。当可移动蒸发介质部分处于打开位置时，可移动蒸发介质部分将开口暴露于空气流，并且定位成允许容积中的至少一部分空气流围绕可移动蒸发介质部分流动并且流动通过开口。

Description

具有精确温度控制的直接蒸发冷却系统
相关申请的交叉引用
本申请以2016年5月9日提交的美国临时专利申请第62/333,425号和2017年5月8日提交的美国专利申请第15/589,279号为基础，它们的全部内容通过引用而并入本文。
技术领域
本发明涉及空气处理系统以及控制空气处理系统的系统和方法。特别地，本发明涉及用于空气处理单元的蒸发冷却系统或加湿系统。例如，特别合适的应用是数据中心冷却系统。
背景技术
蒸发冷却系统(由于蒸发冷却系统既能冷却空气又能加湿空气，有时也被称为蒸发加湿器)越来越多地用于数据中心冷却以及在住宅和工业建筑内的空气处理系统中的其他应用。期望这些蒸发冷却系统提供精确温度控制以及可行的最低压降以便最小化风扇功耗。
一种这样的系统是由Munters公司制造的FA6TM蒸发加湿器/冷却器。在Munters公司的题为“Evaporative Humidifier/Cooler FA for AHU’s Technical Manual”且编号为HC/MMA/TGB-1711-06/10的出版文献中描述了FA6TM蒸发加湿器/冷却器，其公开内容通过全文引用而并入本文。例如，如图1所示，在蒸发冷却系统100中，水通过分配集管104供应到蒸发介质102的顶部。水沿着蒸发介质102的表面(通常为波纹状)流下，并且暖干空气(输入空气112)被引导穿过蒸发介质102到达蒸发介质102的上游面106。当暖干空气(输入空气112)经过蒸发介质102时，它蒸发一部分水。用于蒸发的能量从输入空气112本身汲取，这导致冷湿空气(输出空气114)离开蒸发介质102的下游面。
当润湿时，给定的蒸发介质102的几何形状和空气流速将提供设定的蒸发效率。该效率可以作为干湿球温差效率(Wet Bulb Depression Efficiency，WBDE)进行计算，其定义为以百分比效率测量的空气从干球温度(DBT)冷却到其湿球温度(WBT)的冷却程度。当蒸发介质102干燥时，该效率为零，并且不实现冷却。使蒸发介质102部分润湿是不实用的，原因是在每次进行干燥时，重复的湿/干循环会留下水垢。重复的湿/干循环也对介质寿命有害。当水首次流动通过蒸发介质102时，在几分钟内即可见到完全冷却。然而，当水流停止时，冷却效果在蒸发介质102的本体中所吸收的水蒸发的同时得以保持。该时间基于包括空气速度、DBT、WBT和介质类型的多种变量而变化，原因是不同的介质几何形状和组成保持不同的吸水量。通常，蒸发介质102可能需要20分钟或更长时间才能完全干燥并且在水流终止后失去其冷却能力。
在期望的设定点提供冷却或加湿的输出空气114通常是重要的。仅用简单的润湿蒸发介质102不能实现这一点。即使忽略从干到湿或从湿到干的过渡期，输入空气112也会被冷却到由输入空气112的性质(例如温度和湿度)和介质效率限定的温度，或者输入空气112根本不会被冷却。除非设定点是这些值中的一个，否则输出空气114将不会被冷却到所需的设定点。结果，已经提出了各种方法和系统来控制蒸发冷却系统100以调节输出空气114的温度和湿度。
最简单的控制形式是将蒸发介质102布置在具有单独的水分配系统的各个储库(bank)中。水流由泵或阀控制以仅润湿用以提供期望冷却所需数量的储库。通过将离开润湿介质的冷空气与来自未润湿介质的较暖空气混合，可以实现接近期望温度设定点的混合温度。由于蒸发介质102在被润湿之后迅速开始冷却，因此系统相当快速地响应对于增加冷却的要求；但是减少冷却量是缓慢的，原因是在水流终止之后介质在较长的时段内保持湿润(如上所述)。另外，该控制方法仅基于打开或关闭单个储库来提供冷却能力的离散变化。结果，该方法不能提供连续可变的冷却控制。
调节输出空气114的温度和湿度的另一种方式是通过使用旁路控制或者主路-旁路控制(face and bypass control)。使用主路-旁路控制的蒸发冷却系统200在图2中示出。在该系统200中，一系列单独的蒸发单元210、220、230、240在平面中与旁路部分250对准。每个单独的单元210、220、230、240(在本文中也称为盒，并且在上面提及的FA6手册中描述)包括蒸发介质和水分配集管212、222、232、242。在所示的系统中，可以选择性地使用盒220、230、240的一部分。可以打开电磁阀224、234、244以允许水流动到相应的分配集管222、232、242并选择性地打开盒220、230、240的蒸发冷却能力。旁路挡板252用于选择性地和可变地打开或阻断旁路部分250，并且可选的主路挡板214用于选择性地和可变地阻断或打开通向至少一个盒210的流动。
在使用主路-旁路控制的蒸发冷却系统200中，通过改变流动通过盒210、220、230、240以及流动通过旁路250的空气(输入空气262)的分配来控制温度和湿度。流动通过旁路250的较暖、较干空气(旁路空气264)与流动通过盒210、220、230、240的较冷、较湿空气(经调制的空气266)混合。可以通过改变旁路空气262与经调制的空气264的比率(混合比)来实现输出空气268的期望温度和湿度。例如，调节主路挡板214和旁路挡板252打开的量以实现输出空气268的期望混合比，并且打开必要数量的电磁阀224、234、244以将水供应到期望的盒210、220、230、240。
主路-旁路控制确实允许进行连续可变的冷却控制，并且具备对期望温度的变化的快速响应。然而，对于主路-旁路控制而言，存在几种不利因素。挡板214、252和旁路250占据了空气处理系统中的物理横截面空间，因此减小了可供用于蒸发介质的面积，并且导致更高的介质主路速度。速度的增加将导致压降增加，并且因此将需要更多的风扇功率来克服阻力。主路挡板214可能会在部分打开时导致高速通道效应。这些较高速度的“喷射”可能会破坏蒸发介质的通道中的水流，并且能够导致水从蒸发介质的下游面喷出。因此，经常不包括主路挡板214，并且接受仅使用旁路挡板252所实现的不太精确的控制。
主路-旁路控制的另一缺点是输出空气268的分层。结果，输出空气268没有达到期望的温度条件，原因是流动通过旁路250的较热空气处于与流动通过盒210、220、230、240的较冷空气在维度上分离的独立层中。该缺陷在数据中心的冷却(其中冷却器紧密地联接到服务器通道，并且冷却系统出口和服务器空气入口之间几乎没有机会进行空气混合)中非常令人担忧。增加多个旁路250的部分可能有助于减轻该不利因素；然而，该方法增加了成本，进一步减小了可供用于冷却介质的高压区(plenum area)，并且进一步增加了风扇功率要求。
在美国专利第6,085,834号中描述了主路-旁路系统的改进，所述主路-旁路系统设计成用以减轻上述空气“喷射”问题的影响，同时提供稳定的系统空气压降。
期望对蒸发冷却系统(特别是用于数据中心冷却应用的蒸发冷却系统)实现进一步改进的控制。
发明内容
在一方面，本发明涉及一种空气处理系统，其包括：封闭容积，空气能够沿着空气流动方向流动通过所述封闭容积；以及可移动蒸发介质部分。所述可移动蒸发介质部分位于所述容积内并且能够在关闭位置和打开位置之间移动。当所述可移动蒸发介质部分处于打开位置时，所述可移动蒸发介质部分将开口直接暴露于空气流，并且定位成允许所述容积中的至少一部分空气流围绕所述可移动蒸发介质部分流动并且流动通过所述开口。
在另一方面，本发明涉及一种空气处理系统，其包括：封闭容积，空气能够沿着空气流动方向流动通过所述封闭容积；沿着横向于空气流动方向的方向对准的多个蒸发介质部分；以及至少一个可移动蒸发介质部分。所述多个蒸发介质部分在所述多个蒸发介质部分中的第一蒸发介质部分和所述多个蒸发介质部分中的第二蒸发介质部分之间具有开口。所述可移动蒸发介质部分能够在关闭位置和打开位置之间移动。当所述可移动蒸发介质部分处于打开位置时，所述可移动蒸发介质部分定位成允许所述容积中的至少一部分空气流围绕所述可移动蒸发介质部分流动并且流动通过所述开口。
在又一方面，本发明涉及一种控制空气处理系统的方法。所述方法包括：向包含第一可移动蒸发冷却介质和第二可移动蒸发冷却介质的容积供应空气；使水在所述第一蒸发冷却介质的表面上流动；在所述第一蒸发冷却介质的表面上引导供应空气的一部分；引导供应空气的另一部分通过开口并且选择性地围绕第二蒸发介质部分；将流动通过所述第一蒸发冷却介质的空气部分与流动通过所述开口的空气部分合并；以及选择性地定位所述第二蒸发介质部分以调节流动通过所述开口并且围绕所述第二蒸发介质部分流动的空气部分。
本发明的各个方面、目的、特征和优点将根据以下对其示例性实施例的详细描述变得显而易见，所述示例性实施例应结合附图来阅读。
附图说明
图1示出了普通的蒸发冷却系统。
图2示出了使用主路-旁路控制的蒸发冷却系统。
图3是根据本发明的优选实施例的空气处理系统的俯视平面图。
图4是可以用于图3所示的空气处理系统中的蒸发介质部分的前等距视图。
图5是可以用于图3所示的空气处理系统中的蒸发介质部分的后等距视图。
图6示出了图3的空气处理系统的第一实施例，其中蒸发介质部分处于打开位置。
图7是作为图6所示的实施例的示例的旁路流动间隙宽度的函数的效率和压降的曲线图。
图8示出了图3的空气处理系统的第二实施例，其中蒸发介质部分处于打开位置。
图9示出了图3的空气处理系统的第三实施例，其中蒸发介质部分处于打开位置。
图10是根据本发明的另一优选实施例的空气处理系统的俯视平面图。
图11示出了图10的空气处理系统的实施例，其中蒸发介质部分处于打开位置。
图12A是图3中的细部12的俯视平面图。图12B是图12A的示出了边缘密封件的视图。
图13A是图3中的细部12的前视平面图。图13B是图13A的示出了边缘密封件的视图。图13C、13D、13E和13F是图13A的示出了替代的边缘密封件的视图。
图14是用于空气处理系统的控制系统的示意图。
图15是示出空气处理系统的一种控制方法的流程图。
图16是示出空气处理系统的另一种控制方法的流程图。
具体实施方式
图3是根据本发明的优选实施例的空气处理系统310的示意图。待冷却和/或加湿的空气(输入空气302)被驱动穿过蒸发冷却系统400。该输入空气302(特别是在数据中心冷却中)通常是外部环境空气或者来自要冷却的外壳或建筑物的返回空气(也称为处理空气)。
在蒸发冷却器400中进行冷却之后，将空气(供应空气304)供应到联接至空气处理系统310的建筑物320的房间322中。使用任何合适的装置(例如包括风扇312)将输入空气302驱动穿过蒸发冷却系统400。蒸发冷却系统400可以用作空气处理系统310的一部分，其中另外的部件未在图3中示出。例如，蒸发冷却系统400可以用于这样的空气处理系统，所述空气处理系统包括除湿设备(例如干燥剂转轮)或者位于蒸发冷却系统400的上游或下游的直接膨胀式制冷系统。尽管参考联接到建筑物320的空气处理系统310描述了本发明，但是本发明能够应用于使用结构化蒸发介质的任何蒸发冷却应用或者加湿应用，包括例如对用于饲养猪、鸡和火鸡等动物的农业建筑物的环境控制。
蒸发冷却系统400包括第一组410中的蒸发介质部分412和第二组420中的蒸发介质部分422。在该实施例中，蒸发介质部分412、422是直接蒸发冷却部分。蒸发介质部分412、422也可以称为介质块或盒。每一组410、420都包括至少一个蒸发介质部分412、422。图4示出了可以用作蒸发介质部分412、422之一的盒500的前等距视图，并且图5示出了盒500的后等距视图。每个盒500都包括容纳在框架510内的蒸发介质502。蒸发介质502可以是由纤维素制成的交叉波纹结构填充材料，或者在需要阻燃性的情况下可以是玻璃纤维。可以使用任何合适的蒸发介质502，包括例如Munters公司以商标
Figure BDA0001938287420000071
和
Figure BDA0001938287420000072
销售的蒸发介质。
水通过供应管线514供应到分配集管512并且均匀地分配在蒸发介质502的顶部上。水沿着蒸发介质502的表面流下，并且暖的处理空气(输入空气302)通过蒸发介质502的上游面504被引导穿过蒸发介质502。蒸发介质502的交叉波纹结构提供了让空气和水都能通过蒸发介质502的装置，通常水在与处理空气接触的同时竖直向下移动通过蒸发介质502，处理空气通常是水平移动通过蒸发介质502。蒸发介质502的开放结构提供了低空气压降，通常低于0.5英寸水柱(125Pa)，同时波纹周围的曲折空气路径提供了空气和润湿表面之间的有效接触区域。当输入空气302通过蒸发介质502时，它使水的一部分蒸发。用于蒸发的能量从输入空气302本身汲取，这导致冷湿空气(经调制的空气306)离开蒸发介质502的下游面506。蒸发介质502的表面被连续润湿，其中来自分配集管512的水流速率是蒸发速率的整数倍，并且流出介质底部的未蒸发水被收集在容器516中。
图4和图5所示的盒500被示出为再循环型系统。在再循环型系统中，使用泵518使收集的水通过(一个或多个)供应管线514再循环到集管512。由于在蒸发过程期间水自然地损失，因此可以通过补充供应管线520将补充(供应)的水添加到容器516中。在需要时，例如在水中溶解的固体浓度达到不合要求的水平时，可以通过打开排水阀522并且允许水流动通过排水管线524而从容器516排水。可以使用其他合适的盒500代替图4和图5所示的再循环型系统。例如，盒500可以是直给式系统，其中供应管线520将水直接供应到集管512，随后使用排水管线524从容器516连续地排出水。
用于蒸发介质部分412、422的其他合适的设计也可以是恰当的。例如，代替其自身具有隔离容器516的每个蒸发介质部分412、422，每个蒸发介质部分412、422所用的容器516可以互连。替代地，单个共用容器516可以用于所有的蒸发介质部分412、422或者组410、420内的所有蒸发介质部分412、422。尽管每个蒸发介质部分412、422在图3中示出为单个盒500，但是多个盒500可以组合以用作每个蒸发介质部分412、422。
在图3所示的实施例中，空气在方向A上流动通过容积314，所述容积在平面图中由壁316以及顶壁和底壁(未示出)在两侧界定。第一组410中的蒸发介质部分412在横向于空气流的方向上对准。优选地，蒸发介质部分412沿着横向于空气流动方向A的第一平面414布置，并且更优选地，每个蒸发介质部分412的上游面504都位于第一平面414中。在该实施例中，第一平面414垂直于穿过蒸发介质部分412的上游面504的空气流。
第二组420中的蒸发介质部分422也在横向于空气流的方向上对准。优选地，蒸发介质部分422沿着横向于空气流动方向A的第二平面424布置，并且更优选地，每个蒸发介质部分422的上游面504都位于第二平面424中。在该实施例中，第二平面424(并且因此蒸发介质部分422)垂直于空气流并平行于第一平面414。第二组420中的蒸发介质部分422在第一组410下游的方向上偏离第一组410中的蒸发介质部分412。在所示的实施例中，每个蒸发介质部分412的下游面506都位于第二平面424中。
由于蒸发介质部分412、422的偏移间隔，因此第一组410的蒸发介质部分412在相邻的蒸发介质部分412之间或者在蒸发介质部分412和一个壁316之间具有至少一个开口416。类似地，第二组420的蒸发介质部分422在相邻的蒸发介质部分422之间或者在蒸发介质部分422和一个壁316之间具有至少一个开口426。在所有蒸发介质部分412、422都用于冷却和/或加湿输入空气302的条件下，蒸发介质部分412、422如图3所示地定位以共同跨越流动容积314的整个宽度，并且所有的输入空气302被引导通过所有的蒸发介质部分412、422。为了跨越通道的整个宽度，第一组410中的蒸发介质部分412定位在第二组420中的开口426处，并且类似地，第二组420中的蒸发介质部分422定位在第一组410中的开口416处。如上所述，容积314在顶部和底部也由壁界定，并且蒸发介质部分412、422具有跨越容积314的高度的高度。多个盒412、422可以堆叠以跨越容积314的整个高度。在该实施例中，开口416、426也跨越容积314的整个高度，但是开口416、426也可以比容积314的整个高度短。另外，刚刚描述的实施例是水平配置，其中，例如，蒸发介质部分412和开口416(以及蒸发介质部分422和开口426)沿着容积314的宽度交替。代替该水平配置，蒸发介质412、422和开口416、426能够以竖直配置布置，其中蒸发介质部分412、422和开口416、426布置成与图3所示的配置成90度。
组410或420中的蒸发介质部分或盒412、422中的至少一个是可移动的。可移动蒸发介质部分412或422能够从关闭位置(如上图3所示)移动到打开位置(如图6、8和9所示，并在下面进一步讨论)。与通过使输入空气302通过所有蒸发介质部分412、422所能实现的结果相比，当需要在供应空气304中的较高温度和/或较低湿度时，蒸发介质部分412或422中的至少一个从其关闭位置移动到其打开位置以允许输入空气或处理空气302的一部分通过相应的开口416、426而不通过移动的蒸发介质部分412或422。通过开口416或426并且未流动通过蒸发介质部分412、422的空气在本文中称为旁路空气308。比流动通过蒸发介质部分412、422的空气(经调制的空气306)更暖且更干燥的旁路空气与经调制的空气306混合以实现供应空气304中的期望温度和/或期望湿度。旁路空气308与经调制的空气306的比率在本文中称为混合比。
图6、图8和图9示出了如何移动第一组410的蒸发介质部分412才能允许旁路空气308围绕第一组410的蒸发介质部分412流动并且流动通过第二组420中的开口426的三个实施例。在图6所示的实施例中，第一组410的蒸发介质部分412在方向B和C上线性地平移。方向B和C横向于空气流(方向A)并且可以例如平行于第一平面414且垂直于空气流动方向A。尽管方向B和C被示出为相对于空气处理系统为水平的移动方向，但是横向于空气流动方向A的横向移动也可以包括在竖直方向上的移动(例如，向上和向下)。在方向B上从关闭位置移动蒸发介质部分412将暴露出第二组420中的每个开口426的一部分，以允许旁路空气流动通过开口426。在方向B上进一步从关闭位置移动蒸发介质部分412将更大程度地暴露每个开口426，并且更大比例的输入空气302将作为旁路空气308流动通过开口426，而不是作为经调制的空气306流动通过蒸发介质部分422。相反地，在方向C上从打开位置移动蒸发介质部分412将关闭第二组420中的开口426，并且减小将作为旁路空气308流动通过开口426的输入空气302的比例。
能够以独立于移动可移动蒸发介质部分412的方式来控制送往每个蒸发介质部分412、422的水流，并且用于操作蒸发冷却系统400的许多不同的合适组合都是可行的。在以下示例中，蒸发冷却系统400的初始状态是关闭的，所有可移动蒸发介质部分412都是打开的，并且没有水供应到任何蒸发介质部分412、422。当需要冷却时，水流可以从用于蒸发介质部分412、422之一的集管512启动。随后可移动蒸发介质部分412在方向C上朝向关闭位置移动以提供额外的冷却。当来自一个蒸发介质部分412、422的冷却不充分时，可以打开可移动蒸发介质部分412，并且水流可以从另一个蒸发介质部分412、422的集管512启动。当需要额外的冷却时可以重复该序列。取代一次性地仅从蒸发介质部分412、422之一的集管512启动水流，也可以从包括成对的蒸发介质部分412、422或者甚至所有蒸发介质部分412、422的任何合适数量的蒸发介质部分412、422启动水流。在另一示例中，蒸发介质部分412、422可以分组成成对的组，即一个可移动蒸发介质部分412和一个相邻的固定蒸发介质部分422。水流可以从一对的集管512启动。随后，当需要额外的冷却时，该对的可移动蒸发介质部分412在方向C上朝向关闭位置移动。一旦第一对的可移动蒸发介质部分412关闭，就可以从另一对的集管512启动水流，并且可以重复该序列以进行额外的冷却。
通过图7所示的曲线图中绘制的示例来说明图6所示的实施例的性能。在该示例中，第一组410中有两个可移动蒸发介质部分412，并且第二组420中有两个蒸发介质部分422。每个蒸发介质部分412、422的每个上游面504为1英尺宽和4英尺高。总的来说，四个蒸发介质部分412、422跨越4英尺的距离(壁316之间的蒸发介质502的区域)。每个蒸发介质部分412、422具有8英寸的深度。风扇312驱动每分钟6400立方英尺(cfm)的固定空气流量通过容积314。
两个可移动蒸发介质部分412可以在方向B上从关闭位置移动一段距离。在方向B上移动蒸发介质部分412以暴露开口426的一部分。开口426的暴露量在本文中称为旁路流动间隙432(参见图12A和13A)。在该实施例中，两个开口426中的每一个的旁路流动间隙432的宽度W直接对应于每个蒸发介质412已在方向B上移动的距离。旁路流动间隙432的宽度W被绘制在图7中的x轴上，其中零英寸是关闭位置，并且十二英寸是完全打开位置。图7绘制了作为旁路流动间隙432的宽度W的函数的空气压降(左轴线)和冷却效率(右轴线)。正如在图7中能够看到的那样，当可移动蒸发介质部分412在方向B上移动时，压降和冷却效率这两者几何地减小。
在图8所示的实施例中，第一组410的蒸发介质部分412也线性地平移，但它们是在方向D和E上移动。方向D和E分别处于上游和下游，并且在该实施例中平行于空气流动方向A。在方向D上从关闭位置移动蒸发介质部分412以暴露第二组420中的开口426，允许旁路空气308流动通过开口426。相反地，在方向E上从打开位置移动蒸发介质部分412以关闭第二组420中的开口426。
代替线性地平移，蒸发介质部分412能够以任何其他合适的方式移动，例如包括如图9所示地旋转。第一组410的蒸发介质部分412在方向F和G上围绕旋转轴线418旋转。在该实施例中，旋转轴线418处于蒸发介质部分412的一个边缘上并且与第二组420的蒸发介质部分422相邻。然而，可以使用任何其他合适的旋转轴线418，包括例如蒸发介质部分412的中心或者甚至包括围绕处于水平面的轴线418(例如，与图9所示的轴线418成90度)。其他的旋转轴线可能需要从图9所示的立方体结构改变蒸发介质部分412的几何形状。在方向F上从关闭位置移动蒸发介质部分412以暴露第二组420中的开口426的一部分，允许旁路空气308流动通过开口426。在方向F上进一步从关闭位置移动蒸发介质部分412将在第一组410中的蒸发介质部分412和第二组420中的蒸发介质部分422之间形成更大的间隙，允许更大比例的输入空气302作为旁路空气308流动通过开口426。相反地，在方向G上从打开位置移动蒸发介质部分412以关闭第二组420中的开口426并减小将作为旁路空气308流动通过开口426的输入空气302的比例。
可移动蒸发介质部分412能够以任何合适的方式安装，例如安装在接合单轨道或双轨道的辊上。它们也可以通过任何合适的移动装置(例如包括齿轮、马达和致动器)移动。合适的移动装置包括以手动、电动、气动和液压等方式驱动的装置。
优选地，蒸发介质部分412、422和开口416、426布置成促进经调制的空气306与旁路空气308的混合。系统中的良好混合促进供应空气304中的均匀性并且避免诸如供应空气304内的空气分层这样的问题。促进混合的一种布置包括在蒸发介质部分412、422的第一组和第二组410、420中具有多个开口416、426。优选地，这些开口416、426在容积314的整个宽度上间隔分布。如图3、图6、图8和图9所示，开口412、422将每个蒸发介质部分412、422与该组410、420中的相邻蒸发介质部分412、422分离，使得开口416、426与蒸发介质部分412、422交替。
在图10和图11中示出了能够在空气处理系统310中使用的蒸发冷却系统400的另一种布置。代替使用多个蒸发介质部分412、422，在该实施例中将单个可移动蒸发介质部分412定位在容积314内。尽管图示为单个蒸发介质部分412，但是多个盒500可以组合成一起移动以作为可移动蒸发介质部分412。图10示出了蒸发介质部分412的关闭位置。在关闭位置，蒸发介质部分412横向于空气流动方向A，并且优选地，蒸发介质部分412的上游面504垂直于空气流动方向A。
图11示出了蒸发介质部分412的打开位置。在图10和11所示的配置中，蒸发介质部分412围绕旋转轴线418在方向F和G上旋转以在关闭位置和打开位置之间移动或者在多个打开位置之间移动。这里，旋转轴线418处于经过蒸发介质部分412的中心的竖直平面中，但是与上面参考图9讨论的实施例一样，可以使用任何合适的旋转轴线。代替旋转，该实施例的可移动蒸发介质部分412能够以任何其他合适的方式移动，例如包括如上面参考图6所讨论的线性平移。
与图9所示的实施例一样，在方向F上从关闭位置移动蒸发介质部分412以在蒸发介质部分412以及蒸发介质部分412的每一侧的壁316之间形成旁路流动间隙432。旁路流动间隙432允许旁路空气308围绕蒸发介质部分412流动。在方向F上进一步从关闭位置移动蒸发介质部分412将形成更大的旁路流动间隙，以允许更大比例的输入空气302作为旁路空气308流动通过旁路流动间隙432。相反地，在方向G上从打开位置移动蒸发介质部分412以关闭旁路流动间隙432并且减小将作为旁路空气308流动通过旁路流动间隙432的输入空气302的比例。
当可移动蒸发介质部分412打开一小段距离时，暴露的开口426的量(在本文中称为旁路流动间隙432)相对较窄，但它延伸蒸发介质部分412、422的整个高度，如图13A所示。图12A是示出图3中的细部12的示意图(从上方观察)，并且图13A是在两个相邻的蒸发介质部分412、422的上游面504处向下游看到的细部12的视图。在图12A和13A中，可移动蒸发介质部分412已打开一小段距离。该窄而高的旁路流动间隙432允许大量的旁路空气308冲过开口426。这可能是不希望的，并且可能期望更精确地控制旁路空气308的流动。
边缘密封件440可以用于控制间隙432的面积。在图13B中，例如，边缘密封件440固定到相邻的蒸发介质部分412、422中的至少一个。尽管示出为附接到可移动蒸发介质部分412，但是边缘密封件440可以附接到蒸发介质部分412或422。边缘密封件440也可以在可移动蒸发介质部分412和相邻壁316之间的开口处使用。边缘密封件440设置有当介质部分开始打开或接近关闭时控制旁路流动间隙432的面积的几何形状。边缘密封件440的几何形状通过限制旁路流动间隙432的长度L和宽度W中的至少一个来控制该面积。在没有边缘密封件440的情况下，对于给定的打开位置存在由旁路流动间隙432的长度L和宽度W限定的最大旁路流动间隙面积。边缘密封件440将旁路流动间隙面积限制为最大旁路流动间隙面积的一定百分比(小于100％)。
任何合适的几何形状都可以用于边缘密封件440。在图13B中，例如，边缘密封件具有三角形几何形状。在图13B所示的配置中，边缘密封件440的底部442比顶部444宽，并且调节边缘446线性地连接顶部444和底部442。边缘密封件440从可移动蒸发介质部分412延伸并与相邻的蒸发介质部分422的一部分重叠，如图12B所示。利用该三角形几何形状，旁路流动间隙432在蒸发介质部分412、422之间的顶部附近具有小面积。当可移动蒸发介质部分在方向B上移动时，旁路流动间隙432的面积随着间隙432的长度L增加而增加。用于边缘密封件440的其他合适的几何形状包括如图13C和13D所示的调节边缘446弯曲的几何形状。在图13D中，边缘密封件440为半卵形，在顶部444和底部442处都具有间隙432。边缘密封件440也可以在蒸发介质部分412、422的高度上具有多个突起和开口，例如图13E和13F所示的直形或圆形的齿型。
图14是用于图3、图6、图8和图9所示的空气处理系统310的控制系统600的示意图。控制系统600包括：控制器610；输入设备620；输入空气传感器630，供应空气传感器640；风扇312；用于每个蒸发介质部分412、422的泵518；用于第一组410中的每个蒸发介质部分412的移动装置650。尽管图14中示出了用于每个蒸发介质部分412、422的泵518和用于每个可移动蒸发介质部分412的移动装置650，但本发明不限于此。例如，单个泵518可以用于组410、420中的所有蒸发介质部分412、422，或者可以使用阀来代替多个泵518。而且，例如，单个移动装置650可以用于所有可移动蒸发介质部分412。
在该实施例中，控制器610是基于微处理器的控制器，其包括用于执行下面进一步讨论的各种功能的处理器612和用于存储各种数据的存储器614。控制器610也可以称为CPU。在一个实施例中，空气处理系统310的控制可以通过存储在存储器614中并由处理器612执行的一系列指令来实现。
控制器610通信地联接到输入设备620。在该实施例中，输入设备620包括显示屏622，所述显示屏也可以是适合于接收来自用户的输入的触摸屏。作为触摸(显示)屏622的附加或替代，输入设备620可以包括其他合适的输入设备，例如静态按钮624或者键盘和鼠标。显示屏622也可以显示空气处理系统310的其他操作参数，例如风扇312的速度和蒸发介质部分412的位置。
位于输入空气302流和供应空气304流中的传感器630、640可以用于测量输入空气302和供应空气304的各种参数。例如，输入空气传感器630可以分别使用温度传感器(“TS”)632和湿度传感器(“HS”)634来测量输入空气302的温度和湿度。类似地，供应空气传感器640可以分别使用温度传感器(“TS”)642和湿度传感器(“HS”)644来测量供应空气304的温度和湿度。传感器630、640通信地联接到控制器610，允许传感器630、640传输(并且允许控制器610接收)输入空气302和供应空气304的测量参数。
风扇312也通信地联接到控制器610，并且控制器610可以用于调节风扇312的操作参数，包括例如风扇312的速度。
控制器610也可以用于操作各个蒸发介质部分412、422以及上面参考图4和5讨论的各种部件。例如，控制器610可以通信地联接到用于第一组410中的每个蒸发介质部分412的泵518，并且控制器610可以分别通过打开或关闭泵518来打开或关闭该蒸发介质部分412的蒸发冷却。
如上所述，任何合适的移动装置650可以用于移动蒸发介质部分412。移动装置650可以通信地联接到控制器610。控制器610可以通过操作移动装置以使蒸发介质部分412在打开方向(方向B、D和F)或关闭方向(方向C、E和G)上移动来调节每个蒸发介质部分412的位置。
控制系统600能够以各种不同方式使用以控制空气处理系统310。下面分别参考图15和图16来描述两种方法。参考图16描述的方法是反馈控制方法，其通常是用于空气处理系统310的大多数应用的优选方法。
如图15所示，在步骤S705中，控制器610接收指示供应空气304的期望条件的设定点。在该示例中，期望条件是供应空气304的温度和/或湿度(预定温度和/或预定湿度)。如图14所示，用户可以通过使用显示屏622上的箭头来输入供应空气304的期望温度和/或湿度。在其他情况下，期望设定点可以存储在存储器614中。
输入空气传感器630用于测量输入空气302的当前条件(环境条件)，并且在步骤S710中控制器610接收该当前条件。例如，输入空气温度传感器632测量输入空气302的温度，并且输入空气湿度传感器634测量输入空气302的湿度。控制器610随后在步骤S715中计算混合比以确定实现期望设定点所需的旁路空气308和经调制的空气306的相对量。在步骤S720中，控制器610随后确定可移动蒸发介质部分412的位置以实现期望混合比。这里，混合比以针对风扇312的给定速度的蒸发介质部分412、422的预期性能以及旁路空气308通过开口426的预期流量为基础。在该步骤中也可以确定进行操作的蒸发介质部分412、422的数量，并且控制器610可以打开或关闭泵518或蒸发介质部分412、422的其他操作方面以实现期望性能。该计算和步骤S715中的计算可以通过任何合适的方法来执行，包括例如由处理器612基于存储在存储器614中的公式执行计算，或者由处理器612基于设定点和测得的条件在查询表或数据库中查找蒸发介质部分412的预定位置。性能也可能受到输入空气302的流动条件影响，并且控制器610可以类似地调节合适的参数，包括例如风扇312的速度。
一旦确定了可移动蒸发介质部分412的期望位置，控制器610就在步骤S725中确定可移动蒸发介质部分412是否处于正确位置。如果它们处于正确位置，则控制器610返回到步骤S705并重复该过程，监测输入空气302或设定点的变化。如果可移动蒸发介质部分412未处于正确位置，则控制器610在步骤S730中操作移动装置650以打开或关闭至少一个可移动蒸发介质部分412。随后重复该过程以监测输入空气302或设定点的变化。
作为使用输入空气302的附加或替代，供应空气304可以用于确定可移动蒸发介质部分412的适当位置，正如参考图16所述。控制器610在步骤S805中接收设定点，其与上述的步骤S705相同。当供应空气304用于控制蒸发介质部分412的位置时，供应空气传感器640用于测量供应空气304的当前条件(环境条件)，并且控制器610在步骤S810中接收该当前条件。例如，供应空气温度传感器642测量供应空气304的温度，并且供应空气湿度传感器644测量供应空气304的湿度。控制器610随后在步骤S815中将测得的温度和/或湿度与设定点进行比较。如果操作参数处于设定点，则控制器610返回到步骤S805并重复该过程，监测供应空气304或设定点的变化。如果操作参数未处于设定点，则控制器610在步骤S820中操作移动装置650以打开或关闭至少一个可移动蒸发介质部分412以实现供应空气304的期望条件。蒸发介质部分412可以在一个方向上移动设定量，并且随后基于来自供应空气传感器640的反馈重复该过程，或者可以通过执行类似于上面参考步骤S715和S720讨论的针对混合比执行的计算来确定移动量。随后重复该过程以监测供应空气304或设定点的变化。与步骤S720一样，控制器610可以在步骤S820中改变蒸发介质部分412、422或空气处理系统310的其他操作方面(例如风扇312的速度)以实现期望性能。
以上讨论的示例性实施例示出并描述了一致移动的第一组410的所有蒸发介质部分412。然而，每个蒸发介质部分412可以单独地移动或者以不同的幅度移动，包括移动第一组410中的一部分而非全部的蒸发介质部分412。尽管第一组410的蒸发介质部分412被示出和描述为进行移动，但是第二组420的蒸发介质部分422可以移动以允许旁路空气308流动通过第一组410中的开口416。替代地，代替仅移动来自一个组410、420的蒸发介质部分412、422，第一组410的蒸发介质部分412和第二组420的蒸发介质部分422都可以移动。
尽管已经在某些具体的示例性实施例中描述了本发明，但是根据本公开，许多另外的修改和变型对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，应当理解，本发明能够以与具体描述的内容不同的方式实施。因此，本发明的示例性实施例应当在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明的范围应由本申请所能够支持的任意的权利要求及其等同方案确定，而不是由前面描述的内容确定。

Claims (25)

1.一种空气处理系统，其包括：
封闭容积，空气能够沿着空气流动方向流动通过所述封闭容积；
具有上游面的第一蒸发介质部分，所述第一蒸发介质部分定位在所述封闭容积内并且所述第一蒸发介质部分的上游面横向于空气流动方向；以及
第二蒸发介质部分，所述第二蒸发介质部分是位于所述封闭容积内并且能够通过围绕旋转轴线旋转而在关闭位置和打开位置之间移动的可移动蒸发介质部分，所述第二蒸发介质部分包括蒸发介质并且配置成使水从水源沿着所述旋转轴线延伸的方向向下流动且流过蒸发介质的外表面，
其中，当所述第二蒸发介质部分处于打开位置时，所述第二蒸发介质部分将开口直接暴露于空气流并且定位成允许所述封闭容积中的至少一部分空气流围绕所述第二蒸发介质部分流动并且流动通过所述开口，并且
其中所述开口邻近所述第一蒸发介质部分并且配置成允许所述封闭容积中的至少一部分空气流围绕所述第一蒸发介质部分流动。
2.根据权利要求1所述的空气处理系统，其中所述第二蒸发介质部分具有多个打开位置。
3.根据权利要求1所述的空气处理系统，其中，在关闭位置，所述第二蒸发介质部分定位在所述开口的上游，并且所述封闭容积中的至少一部分空气流在流动通过所述开口之前流动通过所述第二蒸发介质部分。
4.根据权利要求1所述的空气处理系统，其中，在关闭位置，所述第二蒸发介质部分定位在所述开口的下游，并且所述封闭容积中的至少一部分空气流在流动通过所述第二蒸发介质部分之前流动通过所述开口。
5.根据权利要求1所述的空气处理系统，其中，当所述第二蒸发介质部分处于打开位置时，围绕所述第二蒸发介质部分流动并且流动通过所述开口的所述至少一部分空气流流动通过旁路流动间隙，所述旁路流动间隙具有一定面积，所述空气处理系统还包括边缘密封件，所述边缘密封件(1)定位在所述旁路流动间隙中并且(2)具有将所述旁路流动间隙的面积限制为最大流动间隙面积的一定百分比的几何形状，所述最大流动间隙面积的一定百分比小于最大流动间隙面积的100％，所述最大流动间隙面积由所述第二蒸发介质部分的高度以及从打开位置到关闭位置的距离限定。
6.根据权利要求1所述的空气处理系统，其中所述第二蒸发介质部分具有多个打开位置，并且所述空气处理系统还包括：
移动装置，所述移动装置配置成使所述第二蒸发介质部分在关闭位置和多个打开位置之间移动；以及
控制器，所述控制器配置成操作所述移动装置以使所述第二蒸发介质部分在关闭位置和多个打开位置之间移动。
7.根据权利要求6所述的空气处理系统，其还包括环境条件传感器，所述环境条件传感器位于第二蒸发介质部分下游的空气流中并且通信地联接到所述控制器，其中所述控制器还配置成：
从所述环境条件传感器接收测得的环境条件；
将测得的环境条件与设定的环境条件进行比较；以及
当测得的环境条件低于设定点时，将所述第二蒸发介质部分向更远离关闭位置的位置移动，并且当环境条件高于设定点时，将所述第二蒸发介质部分向更靠近关闭位置的位置移动。
8.根据权利要求7所述的空气处理系统，其中所述环境条件是温度，并且所述环境条件传感器是温度传感器。
9.一种空气处理系统，其包括：
封闭容积，空气能够沿着空气流动方向流动通过所述封闭容积；
沿着横向于空气流动方向的方向对准的多个蒸发介质部分，所述多个蒸发介质部分在所述多个蒸发介质部分中的第一蒸发介质部分和所述多个蒸发介质部分中的第二蒸发介质部分之间具有开口；
能够在关闭位置和打开位置之间移动的可移动蒸发介质部分，
其中，当所述可移动蒸发介质部分处于打开位置时，所述可移动蒸发介质部分定位成允许所述封闭容积中的至少一部分空气流围绕所述可移动蒸发介质部分流动并且流动通过所述开口。
10.根据权利要求9所述的空气处理系统，其中所述可移动蒸发介质部分是多个可移动蒸发介质部分中的一个。
11.根据权利要求10所述的空气处理系统，其中所述多个可移动蒸发介质部分沿着横向于空气流动方向的方向对准。
12.一种控制空气处理系统的方法，所述方法包括：
向包含第一蒸发介质部分和第二蒸发介质部分的容积供应空气；
使水在所述第一蒸发介质部分的表面上流动；
在所述第一蒸发介质部分的表面上引导供应空气的一部分；
引导供应空气的另一部分通过开口并且选择性地围绕所述第二蒸发介质部分；
将流动通过所述第一蒸发介质部分的空气部分与流动通过所述开口的空气部分合并；以及
选择性地定位所述第二蒸发介质部分以调节流动通过所述开口并且围绕所述第二蒸发介质部分流动的空气部分的选择性定位步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述选择性定位步骤还包括在一个方向上移动所述第二蒸发介质部分以增加流动通过所述开口并且围绕所述第二蒸发介质部分流动的空气量。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述选择性定位步骤还包括在一个方向上移动所述第二蒸发介质部分以减少流动通过所述开口并且围绕所述第二蒸发介质部分流动的空气量。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述选择性定位步骤还包括将所述第二蒸发介质部分定位在关闭位置，并且所述方法还包括使水在所述第二蒸发介质部分的表面上流动并且在所述第二蒸发介质部分的表面上引导供应空气的其他部分。
16.一种空气处理系统，其包括：
封闭容积，空气能够沿着空气流动方向流动通过所述封闭容积；以及
可移动蒸发介质部分，所述可移动蒸发介质部分位于所述封闭容积内并且通过线性平移而能够在关闭位置和打开位置之间移动，
其中，当所述可移动蒸发介质部分处于打开位置时，所述可移动蒸发介质部分将开口直接暴露于空气流并且定位成允许所述封闭容积中的至少一部分空气流围绕所述可移动蒸发介质部分流动并且流动通过所述开口。
17.根据权利要求16所述的空气处理系统，其中所述可移动蒸发介质部分在横向于空气流动方向的方向上线性地平移。
18.根据权利要求16所述的空气处理系统，其中所述可移动蒸发介质部分在相对于空气流动方向的上游和下游的方向上线性地平移。
19.根据权利要求16所述的空气处理系统，其还包括具有上游面的第一蒸发介质部分，所述第一蒸发介质部分定位在所述封闭容积内并且所述第一蒸发介质部分的上游面横向于空气流动方向，
其中所述开口邻近所述第一蒸发介质部分并且配置成允许所述封闭容积中的至少一部分空气流围绕所述第一蒸发介质部分流动，并且
其中所述可移动蒸发介质部分是第二蒸发介质部分。
20.根据权利要求19所述的空气处理系统，其中，在关闭位置，所述第二蒸发介质部分定位在所述开口的上游，并且所述封闭容积中的至少一部分空气流在流动通过所述开口之前流动通过所述第二蒸发介质部分。
21.根据权利要求19所述的空气处理系统，其中，在关闭位置，所述第二蒸发介质部分定位在所述开口的下游，并且所述封闭容积中的至少一部分空气流在流动通过所述第二蒸发介质部分之前流动通过所述开口。
22.根据权利要求16所述的空气处理系统，其中，当所述可移动蒸发介质部分处于打开位置时，围绕所述可移动蒸发介质部分流动并且流动通过所述开口的所述至少一部分空气流流动通过旁路流动间隙，所述旁路流动间隙具有一定面积，所述空气处理系统还包括边缘密封件，所述边缘密封件(1)定位在所述旁路流动间隙中并且(2)具有将所述旁路流动间隙的面积限制为最大流动间隙面积的一定百分比的几何形状，所述最大流动间隙面积的一定百分比小于最大流动间隙面积的100％，所述最大流动间隙面积由所述可移动蒸发介质部分的高度以及从打开位置到关闭位置的距离限定。
23.根据权利要求16所述的空气处理系统，其中所述可移动蒸发介质部分具有多个打开位置，并且所述空气处理系统还包括：
移动装置，所述移动装置配置成使所述可移动蒸发介质部分在关闭位置和多个打开位置之间移动；以及
控制器，所述控制器配置成操作所述移动装置以使所述可移动蒸发介质部分在关闭位置和多个打开位置之间移动。
24.根据权利要求23所述的空气处理系统，其还包括环境条件传感器，所述环境条件传感器位于可移动蒸发介质下游的空气流中并且通信地联接到所述控制器，其中所述控制器还配置成：
从所述环境条件传感器接收测得的环境条件；
将测得的环境条件与设定的环境条件进行比较；以及
当测得的环境条件低于设定点时，将所述可移动蒸发介质向更远离关闭位置的位置移动，并且当环境条件高于设定点时，将所述可移动蒸发介质向更靠近关闭位置的位置移动。
25.根据权利要求24所述的空气处理系统，其中所述环境条件是温度，并且所述环境条件传感器是温度传感器。
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