CN110469910B - 包括多位置和多用途的送风机的hvacr系统 - Google Patents

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Abstract

本公开总体上涉及用于商业加热、通风、空调和制冷(HVACR)系统的机柜。更具体地，本公开涉及HVACR机柜，其包括位于风机箱中的一个或多个送风机。风机箱可以位于HVACR单元的室内盘管和换热器隔室之间。风机箱可以配置成将空气引导到换热器隔室入口中。风机箱可以相对于室内盘管平行或成角度。

Description

包括多位置和多用途的送风机的HVACR系统
技术领域
本公开总体上涉及用于商业加热、通风、空调和制冷(HVACR)系统的机柜。更具体地，本公开涉及HVACR机柜，其包括位于风机箱中的一个或多个送风机以及风机相对于室内盘管和换热器隔室的定位。
背景技术
轻型商用加热、通风、空调和制冷(HVACR)系统使用一个或多个离心式鼓风机驱动空气通过系统，特别是具有对数型膨胀壳体的前向弯曲涡旋式风机。已经提出单叶轮风机单元或多个叶轮风机单元阵列作为空气处理单元中的离心式鼓风机的替代物，其中阵列安装在离心式鼓风机的位置，例如安装在空气处理单元内的垂直壁上。
发明内容
本公开总体上涉及用于商业加热、通风、空调和制冷(HVACR)系统的HVACR机柜。更具体地，本公开涉及HVACR机柜，其包括位于风机箱中的一个或多个送风机以及风机相对于室内盘管和换热器隔室的定位。风机箱可以位于HVACR机柜的室内盘管和换热器隔室之间。
使用位于风机箱内的送风机减少了通常由离心式鼓风机引起的室内盘管的阻塞，并且与使用单个离心式鼓风机的HVACR机柜相比改善了HVACR机柜中的气流。这提高了风机的效率。减少的阻塞和更均匀的流动也改善了HVACR系统中的空气与室内盘管之间的热交换。
使用风机箱容纳一个或多个送风机并将其放置在HVACR机柜内，可有效利用机柜内的空间，减少机柜长度，并在HVACR机柜内有限的空间内容纳多个送风机，特别是在轻型商业应用中例如，在空间受到特别限制的3吨到25吨的容量范围内。实施例中的风机箱的位置和方向可以消除移动或改变HVACR机柜内使用的其他部件的需要，例如室内盘管和换热器隔室，同时仍然容纳一个或多个送风机代替离心式鼓风机。
在一个实施例中，HVACR机柜包括室内盘管、换热器隔室、位于室内盘管和换热器隔室之间的风机箱，风机箱包括室内盘管侧的入口和换热器隔室侧的出口，一个或多个安装在风机箱内的送风机。
在一个实施例中，在风机箱中安装有多个送风机。在一个实施例中，多个送风机水平地布置在风机箱内。在一个实施例中，多个送风机垂直地布置在风机箱内。
在一个实施例中，风机箱入口的平面平行于室内盘管的平面。在一个实施例中，风机箱入口的平面相对于室内盘管的平面成角度。在一个实施例中，风机箱入口的平面相对于室内盘管的平面处于±35°的范围内的角度。
在一个实施例中，换热器隔室包括换热器隔室入口开口，并且风机箱的出口配置成将空气引向换热器隔室入口开口。
在一个实施例中，HVACR机柜还包括位于HVACR机柜底部的管道，并且室内盘管处于下流管道方向。在一个实施例中，HVACR机柜还包括在HVACR机柜的侧壁上的管道，并且室内盘管处于水平管道方向。
在一个实施例中，风机箱连接到HVACR机柜的顶部和换热器隔室的壁。在一个实施例中，风机箱连接到HVACR机柜的侧壁和换热器隔室的壁。
在一个实施例中，一个或多个送风机完全位于风机箱内。
在一个实施例中，风机箱的一部分和室内盘管的一部分在HVACR机柜的水平轴线方向上重叠，并且风机箱的一部分垂直位于室内盘管的一部分上方。
在一个实施例中，一种引导气流通过HVACR机柜的方法包括：通过管道接收空气，通过风机箱中的一个或多个送风机将空气吸入风机箱；并将空气从风机箱引入换热器隔室。在该实施例中，空气在进入风机箱之前通过室内盘管，并且风机箱安装在HVACR机柜中的室内盘管和换热器隔室之间。
附图说明
图1示出了HVACR机柜实施例的等距视图。
图2示出了图1的HVACR机柜实施例的侧视图。
图3示出了图1的HVACR机柜实施例的俯视图。
图4示出了HVACR机柜实施例，其包括围绕水平轴倾斜的室内盘管。
图5A示出了HVACR机柜实施例，其包括围绕垂直轴倾斜的室内盘管。
图5B示出了图5A的HVACR机柜，还包括根据一个实施例的风机箱。
图6A示出了具有前向弯曲涡旋式风机的HVACR机柜的室内盘管的气流分布。
图6B示出了穿过HVACR机柜实施例的室内盘管上的流动分布，该实施例具有位于风机箱中的一个直径为630mm的送风机。
图6C示出了穿过HVACR机柜实施例的室内盘管上的流动分布，该实施例具有位于风机箱中的两个直径为500mm的送风机。
图7示出了一个实施例，其中风机箱入口的平面与HVACR机柜的底部的平面平行。
具体实施方式
本公开总体上涉及例如在屋顶单元和/或空气处理器中用于商业加热、通风、空调和制冷(HVACR)系统的HVACR机柜。更具体地，本公开涉及HVACR机柜，其包括位于风机箱中的一个或多个送风机(plenum fan)。
图1示出了HVACR机柜实施例的等距视图。HVACR机柜10包含室内盘管12，风机箱14，一个或多个送风机16，以及包括换热器20的换热器隔室18。换热器隔室18可以部分地由壁26限定。HVACR机柜10具有顶部30和底部32。管道36可位于HVACR机柜10的底部32上。
HVACR机柜10是HVACR系统的一部分，其中由系统处理的空气分别由换热器20加热或室内盘管12冷却。HVACR机柜10可以经由返回空气入口从建筑物接收空气，并且额外的室外空气可以进入HVACR机柜10。
室内盘管12是室内盘管，例如空调的室内盘管。室内盘管12是制冷剂回路的一部分，并从制冷剂回路接收冷却的制冷剂。当使用空调时，流过室内盘管12的空气将热量排放到室内盘管12中的制冷剂，从而冷却空气。室内盘管12基于管道的位置定位在HVACR机柜10内，HVACR机柜10通过该管道(例如水平管道或下流管道)接收空气。室内盘管12的面可以基于HVACR机柜10内的室内盘管12的方向而倾斜。
风机箱14在室内盘管12和换热器隔室18之间的位置支撑一个或多个送风机16。风机箱14包括风机箱入口22和风机箱出口24。风机箱入口22与HVACR机柜10包括室内盘管12的部分连通。风机箱出口24与换热器隔室18连通，例如通过换热器隔室入口28。在一个实施例中，风机箱出口24与换热器隔室入口28流体连通。在一个实施例中，风机箱出口24与换热器隔室入口28是同一平面。在一个实施例中，风机箱出口24构造成将来自一个或多个送风机16的气流引向换热器隔室入口28。在一个实施例中，风机箱14包括两个送风机16，送风机16是直径为500mm的送风机，并且风机箱14的宽度为67英寸或约为67英寸至70英寸或约为70英寸。在一个实施例中，风机箱14包含单个630mm直径的送风机。风机箱14由足够强度的材料制成，以支撑一个或多个送风机16，例如但不限于合适的金属板，例如但不限于G90金属板。
一个或多个送风机16位于风机箱14中。在图1所示的实施例中，有两个送风机16。送风机16对风机箱14中的空气加压。在一个实施例中，送风机16垂直布置，其中在HVACR机柜10的竖直方向上一个送风机位于另一个送风机上方。在图1所示的实施例中，送风机16水平布置，送风机并排在HVACR机柜10的宽度方向上。
在一个实施例中，送风机16是直接驱动叶轮风机。在一个实施例中，送风机16是向后弯曲的翼型叶轮。在一个实施例中，送风机16由电动机驱动。在一个实施例中，驱动送风机16的电动机是无刷电动机。在一个实施例中，送风机16由变频驱动器(VFD)控制。在一个实施例中，例如在图7所示的实施例中，送风机16定位成使得每个送风机16的马达轴160平行于换热器隔室18的入口28的平面。
在风机箱14内具有多个送风机16的实施例中，每个送风机16可具有不同的方向，例如至少一个送风机16可具有入口，该入口具有与室内盘管12的平面平行的平面，而另一个送风机16具有入口，其具有相对于室内盘管12的平面成角度的平面。
换热器隔室18是HVACR机柜10的一部分，其配置成容纳换热器20并接收气流，然后将气流引导到换热器20上。换热器隔室18部分地由壁26限定，壁26将换热器隔室18与HVACR机柜10的内部的其余部分分开。换热器隔室的壁26包括入口28，在入口28处空气进入换热器隔室18。在一个实施例中，入口28接收来自风机箱14的空气，该空气已被一个或多个送风机16加压。换热器隔室18包含换热器20。换热器20可以是一个或多个管，当HVACR系统处于加热模式时，其管道将热量排放到通过换热器隔室18的气流以加热该气流。然后，离开换热器隔室20的气流可以分配到一个或多个位置以加热或冷却结构。
图2示出了从HVACR机柜10的侧面观察的图1的实施例。室内盘管12位于HVACR机柜10内。在图2所示的实施例中，室内盘管12相对于HVACR机柜10的垂直轴40(见图1)成角度。室内盘管12处于下流方向。
风机箱14位于室内盘管12和换热器隔室18之间。在图2所示的实施例中，风机箱14定位成使得风机箱14的出口24位于换热器隔室20的入口28处。在图2所示的实施例中，风机箱入口22的平面相对于室内盘管12的平面成角度。在另一个实施例中，风机箱入口22的平面与室内盘管12的平面平行。在一个实施例中，室内盘管12的平面与风机箱入口22的平面之间的角度高达±30度或约为±30度。在一个实施例中，室内盘管12的平面与风机箱入口22的平面之间的角度高达±35度或约为±35度。在一个实施例中，室内盘管12的平面与风机箱入口22的平面之间的角度在±30度或约为±30度至±35度或约为±35度之间。
在图7所示的实施例中，风机箱入口22的平面与HVACR机柜10的底部32的平面平行。在该实施例中，送风机16定位成使得每个送风机16的马达轴160平行于换热器隔室18的入口28的平面。
回到图2所示的实施例，风机箱14连接到HVACR机柜10的顶部30和换热器隔室18的壁26。在图2所示的实施例中，送风机16完全位于风机箱14内，送风机16的入口位于风机箱入口22处。在一个实施例中，送风机16的入口从风机箱入口22凹进。在一个实施例中，送风机16可以从风机箱延伸，例如，延伸通过风机箱出口24。在图2所示的实施例中，风机箱14的一部分和室内盘管12的一部分在HVACR机柜的水平轴线42(见图1)的方向上重叠。风机箱14的一部分和室内盘管12的一部分沿水平轴42的方向的重叠是重叠区域38。风机箱14的一部分和室内盘管12的一部分的重叠可以相对于特定方向，并且可以不是例如风机箱14和盘管12的物理接触或干扰。沿垂直轴线40风机箱14的重叠部分垂直位于室内盘管12的重叠部分的上方(见图1)。
图3示出了从HVACR机柜10的顶部观察的图1的实施例。重叠区域38中的重叠可以沿HVACR机柜10的一个轴(例如水平轴42(参见图1))重叠。即使在HVACR机柜的一个轴上风机箱14和室内盘管12之间存在重叠时，风机箱14和室内盘管12也可以间隔开，使得它们不会彼此物理干扰。例如，在其他轴上，例如垂直轴40(参见图1)，风机箱14和室内盘管12之间可能存在距离。在图3所示的实施例中，重叠区域38中的风机箱14的部分垂直地位于重叠区域38中室内盘管12的部分的上方。可以安装导向叶片140以在空气流出风机箱14和/或进入换热器隔室18时引导空气。在图3所示的实施例中，风机箱14的宽度46小于HVACR机柜10的宽度44。在图3中，HVACR机柜10的侧壁34是可见的。
图4示出了可容纳风机箱的HVACR机柜50的实施例。在图4所示的实施例中，室内盘管52处于下流管道方向，即室内盘管52成角度，使得对于在HVACR机柜50的底部的管道60，在室内盘管52的上游相对于通过HVACR机柜50的流动方向存在空间。
在图4所示的实施例中，换热器隔室54的入口58是换热器隔室54的壁56上的开口。在图4所示的实施例中，入口58定位在壁56上，使得它相对于壁56的底部朝向壁56的顶部垂直偏置。壁56的一部分在所有侧面上围绕入口58。在一个实施例中，入口58的形状通常为长方形。在一个实施例中，入口58通常为正方形。在一个实施例中，入口58的宽度和高度可以大于图4中所示的宽度和高度。
风机箱，例如图1-3中所示的风机箱14，可以与图4所示的实施例一起使用。在图4所示的实施例中使用的风机箱可包括多个送风机，例如图1-3中所示的送风机16，沿水平方向布置，风机并排设置在HVACR机柜50水平方向上。风机箱可以连接到HVACR机柜50的顶部和换热器隔室54的壁56。在一个实施例中，入口58的宽度和高度可以达到风机箱的宽度和高度，在此处风机箱连接到壁56。在一个实施例中，与图4的实施例一起使用的风机箱可以具有宽度小于HVACR机柜50的宽度。
图5A示出了HVACR机柜70的实施例。在图5所示的实施例中，室内盘管72处于水平管道方向，即室内盘管在HVACR机柜70内成角度，使得对于管道在室内盘管72上游的HVACR机柜70的一侧相对于通过HVACR机柜70的流动方向存在空间80。
在图5A所示的实施例中，换热器隔室74的入口78是换热器隔室74的壁76上的开口。在图5所示的实施例中，入口78被定位成沿着壁76水平偏置，朝向HVACR机柜70的与HVACR机柜70的侧面相对的一侧，HVACR机柜70具有空间80，在空间80中管道可以位于HVACR机柜70的壁中。在一个实施例中，空间80可以对应于壁位于的位置(参见例如图1中的壁30)。在一个实施例中，入口78在所有侧面上被换热器隔室74的壁76的部分包围。在一个实施例中，入口78的形状通常为长方形。在一个实施例中，入口78通常为正方形。在一个实施例中，入口78的高度和/或宽度可以大于图5A和5B中所示的高度和/或宽度。
图5B示出了图5A的HVACR机柜，还包括根据一个实施例的风机箱82。在图5B所示的实施例中，风机箱82包括多个送风机84。送风机84在风机箱内沿垂直方向定位，并且风机84在HVACR机柜70的垂直方向86(也参见图5A)上彼此上方定位。送风机84可以是例如向后弯曲的翼型叶轮。风机箱82可以连接到与具有用于管道的空间80的HVACR机柜70的侧面相对的HVACR机柜70的壁上和换热器隔室74的壁76上。在一个实施例中，入口78的宽度和高度可以达到风机箱82的宽度和高度，在此处入口连接到壁76。在一个实施例中，风机箱82可以具有小于HVACR机柜70的高度90的高度88。
图6A示出了具有前向弯曲涡旋式风机的HVACR机柜的室内盘管的气流分布。图6B示出了穿过HVACR机柜实施例的室内盘管上的气流分布，该实施例具有位于风机箱中的一个直径为630mm的送风机。图6C示出了穿过HVACR机柜实施例的室内盘管上的气流分布，该实施例具有位于风机箱中的两个直径为500mm的送风机。
在图6A所示的具有向前弯曲的涡旋式风机的HVACR机柜的室内盘管的气流100的分布中，对应于向前弯曲的涡旋式风机的位置的区域102由于HVACR机柜内的离心式鼓风机提供的阻塞而具有显着较低的流速。
在图6B所示的具有定位在风机箱中的一个600mm直径的送风机的HVACR机柜的室内盘管的气流104的实施例中，室内盘管的表面流动更加一致。由于没有诸如区域102的低流动区域，因此总体流速比大多数室内盘管低。这种更一致的流动改善了在HVACR系统的冷却运行期间从被调节的空气到室内盘管的热传递效率。在具有位于风机箱中的一个或多个送风机的实施例中缺少诸如区域102的“死区”，并且通过室内盘管的其他部分的较低流速允许HVACR机柜气流以更有效地实现。此外，减少通过室内盘管的气流的阻塞提高了该单元的制冷能力。然而，现在存在区域106，其具有穿过室内盘管的升高的气流速度，区域106的位置对应于630-mm送风机的位置。
在穿过HVACR机柜室内盘管的气流108分布的实施例中，穿过室内盘管的流动比如图6B所示的穿过室内盘管104的流动更均匀，在该实施例中如图6C所示的风机箱中定位两个500mm直径的送风机。穿过室内盘管106的升高流速的区域不存在或者在气流108的分布中不太明显。气流108的分布包括通过室内盘管的速度增加的区域110。与气流104的分布中的区域106相比，气流108的分布中通过区域110的气流速度减小。与图6B中所示的实施例相比，更一致的流动提供了甚至更高的效率改善和制冷能力改善。
方面：
应理解，方面1-13中的任何方面可与方面14-19中的任一方面组合。
方面1.一种HVACR机柜，包括：
室内盘管；
换热器隔室；
风机箱，位于室内盘管和换热器隔室之间，包括室内盘管侧的入口和换热器隔室侧的出口；和
一个或多个安装在风机箱中的送风机。
方面2.根据方面1的HVACR机柜，其中，所述一个或多个送风机是在所述风机箱内垂直布置的多个送风机。
方面3.根据方面1-2中任一方面的HVACR机柜，其中所述一个或多个送风机是在所述风机箱内水平布置的多个送风机。
方面4.根据方面1-3中任一方面的HVACR机柜，其中风机箱的入口的平面与室内盘管的平面平行。
方面5.根据方面1-4中任一方面的HVACR机柜，其中风机箱的入口的平面相对于室内盘管的平面成角度。
方面6.根据方面5的HVACR机柜，其中风机箱的入口的平面相对于室内盘管的平面处于±35°的角度范围。
方面7.根据方面1-6中任一方面的HVACR机柜，其中换热器隔室包括换热器隔室入口开口，并且风机箱的出口配置成将空气引向换热器隔室入口开口。
方面8.根据方面1-7中任一方面的HVACR机柜，还包括位于HVACR机柜底部的管道，并且其中室内盘管处于下流管道方向。
方面9.根据方面1-7中任一方面的HVACR机柜，还包括在HVACR机柜的侧壁上的管道，并且其中室内盘管处于水平管道方向。
方面10.根据方面1-9中任一方面的HVACR机柜，其中风机箱连接到HVACR机柜的顶部和换热器隔室的壁。
方面11.根据方面1-10中任一方面的HVACR机柜，其中风机箱连接到HVACR机柜的侧壁和换热器隔室的壁。
方面12.根据方面1-11中任一方面的HVACR机柜，其中所述一个或多个送风机完全位于所述风机箱内。
方面13.根据方面1-12中任一方面的HVACR机柜，其中风机箱的一部分和室内盘管的一部分在HVACR机柜的水平轴线的方向上重叠，并且风机箱的部分垂直地在位于室内盘管部分的上方。
方面14.一种引导气流通过HVACR机柜的方法，包括：
通过管道接收空气；
通过风机箱中的一个或多个送风机将空气吸入风机箱；和
将空气从风机箱引入换热器隔室，
其中，空气在进入风机箱之前通过室内盘管，并且风机箱安装在HVACR机柜中的室内盘管和换热器隔室之间。
方面15.根据方面14所述的方法，其中所述管道位于HVACR机柜的底部，所述室内盘管处于下流管道方向，并且所述一个或多个送风机是多个水平布置的送风机。
方面16.根据方面14-15中任一方面的方法，其中管道位于HVACR机柜的侧壁上，室内盘管处于水平管道方向，并且一个或多个送风机是多个垂直布置的送风机。
方面17.根据方面14-16中任一方面的方法，其中风机箱的入口的平面与室内盘管的平面平行。
方面18.根据方面14-17中任一方面的方法，其中风机箱的入口的平面相对于室内盘管的平面成角度。
方面19.根据方面18的方法，其中风机箱的入口的平面相对于室内盘管的平面处于±35°的角度范围。
本申请中公开的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而不是前面的描述表示；并且在权利要求的含义和等同范围内的所有变化都包含在其中。

Claims (19)

1.一种HVACR机柜，其特征在于，包括：
室内盘管；
换热器隔室；
风机箱，沿所述HVACR机柜的水平轴线方向位于室内盘管和换热器隔室之间，包括室内盘管侧的入口和换热器隔室侧的出口；和
一个或多个安装在风机箱中的送风机；其中，
所述风机箱和所述室内盘管沿HVACR机柜的水平轴线方向重叠；并且
每个所述送风机均具有垂直于所述风机箱入口的马达轴。
2.根据权利要求1所述的HVACR机柜，其特征在于，所述一个或多个送风机是在所述风机箱内垂直布置的多个送风机。
3.根据权利要求1所述的HVACR机柜，其特征在于，所述一个或多个送风机是在所述风机箱内水平布置的多个送风机。
4.根据权利要求1所述的HVACR机柜，其特征在于，所述风机箱入口的平面与所述室内盘管的平面平行。
5.根据权利要求1所述的HVACR机柜，其特征在于，所述风机箱入口的平面相对于所述室内盘管的平面成角度。
6.根据权利要求5所述的HVACR机柜，其特征在于，所述风机箱入口的平面相对于所述室内盘管的平面处于±35°的角度范围。
7.根据权利要求1所述的HVACR机柜，其特征在于，换热器隔室包括换热器隔室入口开口，并且风机箱的出口配置成将空气引向换热器隔室入口开口。
8.根据权利要求1所述的HVACR机柜，其特征在于，还包括位于所述HVACR机柜的底部上的管道，并且其中所述室内盘管处于下流管道方向。
9.根据权利要求1所述的HVACR机柜，其特征在于，还包括位于所述HVACR机柜的侧壁上的管道，并且其中所述室内盘管处于水平管道方向。
10.根据权利要求1所述的HVACR机柜，其特征在于，所述风机箱连接到所述HVACR机柜的顶部和所述换热器隔室的壁。
11.根据权利要求1所述的HVACR机柜，其特征在于，所述风机箱连接到所述HVACR机柜的侧壁和所述换热器隔室的壁。
12.根据权利要求1所述的HVACR机柜，其特征在于，所述一个或多个送风机完全位于所述风机箱内。
13.根据权利要求1所述的HVACR机柜，其特征在于，所述风机箱的一部分垂直地位于所述室内盘管的一部分的上方。
14.一种引导气流通过HVACR机柜的方法，其特征在于，包括：
通过管道接收空气；
通过风机箱中的一个或多个送风机将空气吸入风机箱；和
将空气从风机箱引入换热器隔室，
其中，空气在进入风机箱之前通过室内盘管，风机箱沿所述HVACR机柜的水平轴线方向安装在HVACR机柜中的室内盘管和换热器隔室之间；其中，
所述风机箱和所述室内盘管沿HVACR机柜的水平轴线方向重叠；并且
每个所述送风机均具有垂直于所述风机箱入口的马达轴。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述管道位于HVACR机柜的底部，所述室内盘管处于下流管道方向，并且所述一个或多个送风机是多个水平布置的送风机。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述管道位于所述HVACR柜的侧壁上，并且所述室内盘管处于水平管道方向，并且所述一个或多个送风机是多个垂直布置的送风机。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，风机箱入口的平面与室内盘管的平面平行。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述风机箱的入口的平面相对于所述室内盘管的平面成角度。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述风机箱的入口的平面相对于所述室内盘管的平面处于±35°的角度范围。
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