CN1182857A - 冷却房间的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷却房间的方法和装置,热空气在作为降落筒的一个气流通道上端被冷却,然后由于其比重的变化在重力作用下至少一部分冷空气通过这个气流通道向下流动。在这类重力冷却装置中,热交换器通常用一种冷却剂工作,其温度高于被冷却房间的露点温度。这就避免了大量冷凝水的形成和被冷却房间过多的温差。然而,在较热的地区,希望降低大气湿度,产生舒适的房间气候。因此,本发明提出把热空气冷却到露点以下,在进入被冷却房间之前或进入时再加热这些冷空气。

Description

冷却房间的方法和装置

本发明涉及冷却房间的一种方法；热空气在作为降落筒的一个气流通道的上端被冷却，由于比重的原因在重力作用下至少一部分冷却空气通过这个气流通道向下流动。

另外，本发明涉及房间的重力冷却的一种装置，它有至少一个可用冷却剂工作的热交换器，它位于用作冷却房间空气的降落筒的一个气流通道的进口附近。

特别是从EP0308856 A1知道上述类型的一种方法。这里所述的空调方法也已知是房间重力冷却或无噪声冷却。房间重力冷却是通过在房间高度上安装一个热交换器实现，采用冷水或其他冷却剂工作。热交换器安装在气流通道的端部，热交换器产生的冷却空气通过这个通道下落。由于冷却空气的比重差，在重力作用下，冷却空气通过气流通道或降落筒向下流动，在降落筒下端以很小的紊流向房间内扩散。这类无噪声通风的优点是不用风扇消耗任何能量，因为房间的空气仅通过冷空气和温空气之间的比重差而循环。温空气上升，而冷空气下降。另一优点是可以同时从外部供给空气。由于低的紊流，又没有风扇噪声，这种无噪声通风特别便宜而舒适。

房间重力冷却的现有装置用热交换器工作，其表面温度不降低到低于冷却房间的露点温度。一方面，在我们这个地区经常是比较低的大气温度和中等温度，没有必要降到更低温度，另一方面，这也不需要昂贵的冷凝液收集器或冷凝液排液管。而且，不需要选择冷却空气与房间热空气之间的太大温差，因为这样通常感觉不舒服。特别是太大的垂直温差对房间内的人员的良好感觉起反作用。

然而，在更热和湿度更大的地区，例如热带和亚热带地区，经常出现更高温度和更高的大气温度，意味着现有的重力冷却方法和装置不能提供充分的冷却能力，特别不能产生所希望的舒适房间气候。高的大气湿度使人感觉特别不舒服，因为高的大气相对湿度比饱和空气显示出低蒸汽压力梯度。由于低的蒸汽压力梯度，人体通过出汗散热，即蒸发水份散热的可能性在高湿度时受到限制。当环境温度接近人体温度时，就很不舒服，意味着人体再也不能够消散经转换新陈代谢而产生的热量。

因此，本发明的目的是提供上述类型的冷却房间的一种方法和装置，用这种方法和装置即便在更热和更温的地区也可产生舒适的房间气候。

一方面，为实现本发明上述目的，提供了上述类型的一种方法，其特征在于，热空气被加热到低于其露点，在进入被冷却房间之前或进入之时再次加热冷空气。

把房间空气冷却到低于露点温度，将使不需要的冷凝液增加，这意味着以一种有利的方式影响房间空气的除湿。例如，在温度超过35℃，大气相对湿度80％或更高的地区，如巴西，用空调系统对空气进行昂贵的除湿使人感觉特别舒适。为避免冷空气出口处和房间上部区域之间的垂直温差太大，这种温度是房间里的人员头部和驱体经常感觉到的，冷空气最好在进入冷却房间之前或进入之时进行再加热。因此，本发明满足干燥空气舒适性及房间内低的温差舒适性要求。

最好通过混入热空气再次加热冷空气。例如，热空气可以取自冷却房间天花板的气垫。例如，如果把这种热空气从热交换器出口以下直接混入冷空气中，其优点是：其温度仅局部降到露点以下，即在热交换器附近降到露点以下，意味着在间接冷却面不可能形成冷凝水。

通过吸入第二股空气可方便地使热空气与冷空气流混合。因此，可以以一种有利的方式利用冷空气的对流吸入这股未冷却的热的第二空气流。舒适的混合温度范围可由冷、热空气的混合确定。

本发明的这种方法的一个改型设计为：冷空气由已加热的热交换器再加热。这类空调的优点是：旁路开口不会削弱对流产生的空气循环的流通能力。

这个方法的一个特别有利的改型设计为：产生冷空气流的一个制冷装置的废热用于加热热交换器。例如，在这方面，可以使用供应几个热交换器的中心制冷装置的废热。从能量观点看，这类空调也特别受欢迎。

按照权利要求1特征部分所述的冷却房间的另一方法的特征在于，热空气被冷却到低于其露点，并且一股可调的冷空气分流较早地从气流通道转向，在高点进入房间空间。

在这方面，转向空气与完全通过气流通道流动的冷却空气之比可调。其优点是减少了房间的垂直温差。通过吸入气流通道以外的房间热空气并下沉，转向的冷空气使房间内的温度下降，使得人员占有的区域的大的温差降低，而又不削弱其冷却能力。

此外，为实现本发明的目的，提供了特别是实施本发明的上述方法用重力冷却房间的装置，它至少设有一个可由冷却剂工作的热交换器，安装在作为用于冷却房间空气的降落筒的气流通道进口附近，其特征是设置了一个对在热交换器中冷却的空气再加热的装置。

至少可以设置一个用于把第二股热空气混入冷空气流的旁路，最好是可调的，作为再加热由热交换器冷却的空气的一个装置。

为此，宜于在气流通道中的冷空气入口以下设一个可操作的旁路阀门。当打开这个阀门时，房间热空气在冷空气进口以下由于产生的对流而进入气流通道。

另一方面，可以在气流通道冷空气进口附近设一可调分流器，至少可使一部分冷空气流较早转向流出气流通道。

例如，这个分流器可设计为以转动方式顺流铰接在气流通道上的一个分流阀门，此分流阀门可打开气流通道。在这方面，分流阀门可这样安装：使0～100％的冷却空气流较早地从气流通道转向流出。

按照本发明的一个最佳改型，设计为：热交换器在气流通道的上部垂直延伸，把它分为一个交换器部分和一个旁路通道，设置一个控制阀门，可用这个控制阀门控制流入热交换器的空气和通过旁路的空气。在这种情况，仅有一部分来自房间天花板气垫的热空气通过热交换器，而其余空气经由冷空气对流而转向通过这个热交换器。

另外，至少可以设一个对第一热交换器冷却的空气再加热的第二热交换器，最好安装在气流通道的出口端。

如果第二热交换器用制冷装置的废热工作，则从能量观点来说特别有利。

在本发明的另一装置中，设计为：气流通道由相互相对以可移动方式安排的伸缩性元件构成，在它们之间形成一些开口，以吸入第二股空气。这样一种伸缩性气流通道用于电视演播室的自由悬垂的冷却装置，例如，热交换器悬垂在热空气区，气流通道也自由悬垂在房间内，但不可能在电视图象中出现，根据所选择图象的情况而必须缩回。在这方面，当它们以伸缩形式相对于另一个安排时，很难充分把这类元件对另一个密封，这也可能是本发明一个有利之处，然而，也应相信，可在设计为折叠软管的气流通道中提供旁路开口。

除上述特征外，可以设计为：热交换器的管路确定相隔较大的距离，以提高按照权利要求8特征部分所述装置的自然旁路效应。仅通过热交换器的部分热空气与交换器表面接触的效应称为自然旁路效应。冷却降温的这种空气进入热空气，并与之混合。热交换器管道之间的间隔越大，或者，热交换器表面相对于冷却开孔面积越小，则自然旁路效应越大，即，不管在热交换器是否形成主要冷凝物，以及是否随后对空气除湿，在被冷却房间都不会出现太大的温差。

下面根据附图所示的几个实例叙述本发明。

附图如下：

图1是本发明的装置的简要结构图；

图2是本发明的具有可调旁路阀门的冷却装置的结构图；

图3是具有设计为分流阀门，并铰接在气流通道上的分流器的冷却装置的结构图；

图4是具有一个第二热交换器的冷却装置的结构图；

图5是本发明的另一个实例，具有一个封闭顶部气流通道或降落筒；

图6是本发明的具有安装在气流通道上的一个热交换器的冷却装置结构图。

这些附图仅粗略示意表达本发明的重力冷却装置。

如图1和图2所示，按照本发明的装置基本上由标号为1的冷却装置构成，安装在设计为降落筒的沿房间高度的气流通道2的上端。在所示实例中，气流通道2为简单的矩形横截面形式。但它也可以有不同的横截面和形状。按照本发明的总的重力冷却系统可设计为冷却壁，也可为橱柜式装置，隔墙，独立式冷却筒等形式。冷却装置1基本上由热交换器3，冷凝水收集托盘4和冷凝水排出口5组成。热交换器3连接到中心制冷系统，最好是一个冷水发生器的紧固的给水管6和回水管7上。热交换器3工作时，产生的冷空气下落或进入与冷却装置1连接的气流通道2，由于与热空气的比重差，冷空气在通道2中下沉，然后离开气流通道2的下端8，进入房间或冷却地板。进入房间地板面积的冷空气置换这里的热空气，热空气按已知的方式升高，意味着产生了自动调节循环的对流。

在图1所示的实例中，气流通道2设计为面向房间一侧有开口9，形成用于房间空气流通的一个旁路。在气流通道2中下落的冷空气吸入通过开口9来自房间的热空气，热空气与下沉的冷空气混合，使气流通道2的下端8流出的空气与房间其他空气之间的温差不要太大。

在图2所示实例中，在冷却装置1中的热交换器3的下方设有一个可打开到不同程度的可调旁路阀门10。在旁路阀门10完全打开时，来自待冷却房间的最大量的“第二股空气”添加到预先冷却的空气中。

在图3所示实例中，设有一个作为分流器的分流阀门11代替旁路阀门10，它以铰接转动形式铰接在气流通道2的面向房间的侧壁12上。这个分流阀门打开的越大，则过早地从冷却装置1下面的气流通道流出的冷却空气流量越大，因此，它可在房间的高度上再次补加到房间空气中。当分流阀11完全打开时，气流通道2完全被关闭。

所示的这些示意图用以表示重力冷却装置的截面图或侧面图。应该这样理解本发明：设计为降落筒和分流阀11的气流通道延伸入图纸底面，并且其宽度可以是整个壁宽。

图4示出本发明一个实例，其中冷空气流由安装在气流通道2下端8处的一个第二热交换器再次加热。这个第二热交换器13的给水管和回水管连接到图中示意的一个中央制冷装置14。因此，第二热交换器是通过制冷装置14的废热加热。没有添加水份的这种再加热也对改善房间气候作出相当贡献。然而，在这种情况必须两个给水管和两个回水管，即总共四个管，相连。

图5示出本发明的一个实例，在其气流管道2的顶部完全封闭，在这里设一个中心环境空气进给管15以满足房间的人员对新鲜空气的需要。这种热的环境空气混合到冷却装置1流出的冷空气流中。

本发明的许多其它不同的结构的一个实例示于图6。在这个实例中，冷却装置1垂直延伸到气流通道2中。把气流通道2分为空气流通的一个垂直交换器16部分及旁路通道17。无论是旁路通道17或是交换器部分16都可用控制阀门18有选择性地关闭，说明可以以方便的方式调节通过热交换器3进给的旁路空气量。为了改进通向冷却装置1的入口，气流通道2的面向房间的侧壁12可设计为摆动式开口。

Claims (17)

1.一种冷却房间的方法是：热空气在作为降落筒的一个气流通道的上部被冷却，然后由于其比重的变化在重力作用下至少一部分冷空气通过气流通道向下流动，其特征在于：热空气被冷却到其露点以下，在进入待冷却房间之前或进入时冷空气再次被加热。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于通过混入热空气再次加热冷空气。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于混入的热空气取自冷却房间天花板的气垫。

4.按照权利要求1～3的每一项所述的方法，其特征在于热空气是通过吸入第二股空气与冷空气流混合。

5.按照权利要求1～4每一项所述的方法，其特征在于冷空气由一个加热的热交换器再次加热。

6.按照权利要求1～5所述的方法，其特征在于产生冷空气流的制冷装置的废热用于加热热交换器。

7.一种冷却房间的方法，其中热空气在作为降落筒的一个气流通道的上端被冷却，然后由于其比重的变化在重力作用下至少一部分冷空气通过气流通道向下流动，其特征在于：热空气被冷却到其露点以下，一部分可调空气流较早地转向流出气流通道，加入到房间高温区空气中。

8.特别是实施按权利要求1～7中的任一项方法用重力冷却房间的装置，至少有一个可以用冷却剂工作的热交换器(3)并安装在作为用于冷却房间空气的降落筒的气流通道(2)入口附近，其特征在于：设有对热交换器(3)中冷却的空气进行再加热的装置。

9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于至少设有一个最好是可调的旁路用以把第二股热空气混合到冷空气流中，作为对在热交换器中冷却的空气再次加热的装置。

10.按照权利要求8～9所述的装置，其特征在于，在气流通道(2)中低于冷却空气进口处设置一个可操作的旁路阀门(10)。

11.按照权利要求8～10中的任一项所述的装置，其特征在于，在气流通道(2)中冷却空气进口附近设置一个可调分流器，这个分流器至少使一部分冷却空气流可以较早地转向流出气流通道(2)。

12.按照权利要求11所述的装置，其特征在于，这种分流器设计为一个分流阀门(11)，以转动铰接形式顺流铰接在气流通道(2)上，用它可以打开气流通道(2)。

13.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，热交换器(3)垂直延伸到气流管道(2)上端，把它分为交换器部分(16)和一个旁路通道(17)，设置一个控制阀门(18)，这个阀门(18)可以控制空气进入热交换器(3)或通过旁路通道。

14.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，至少有一个第二热交换器(13)用于再加热第一热交换器冷却的空气，它最好安装在气流通道(2)的出口端。

15.按照权利要求14所述的装置，其特征在于第二热交换器(13)用制冷装置(14)的废热工作。

16.按照权利要求8～10中的任一项所述的装置，其特征在于，气流管道(2)由相互相对以可移动方式安排的伸缩性元件构成，在它们之间构成一些开口以吸入第二股空气。

17.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，热交换器(3)的管道相隔较大距离以提高自然旁路效应。

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