IT9020912A1

IT9020912A1 - Complesso deflettore del flusso d'aria di un'unita' di condizionamento d'aria, particolarmente griglia esterna del condensatore.

Info

Publication number: IT9020912A1
Application number: IT020912A
Authority: IT
Inventors: Mark Roland Hogan
Original assignee: Carrier Corp
Priority date: 1989-08-21
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1992-01-11
Also published as: IT9020912A0; BR9004106A; MX165223B; KR910005005A; US4976115A; IT1246353B; JPH0391631A; ES2024232A6

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda in generale un gruppo deflettore del flusso d'aria e, più specificamente, una griglia esterna per un'unità di condizionamento d'aria avente elementi della griglia curvati che sono orientati in modo da controllare il ricircolo e al contempo ridurre le perdite dal lato aria, riducendo anche il rumore prodotto da un ventilatore assiale in funzione.

Le unità di condizionamento d'aria, incluse le unità pompa di calore, che vengono comunemente impiegate per applicazioni commerciali poco gravose, come alberghi, dormitori ed edifici per uso ufficio, sono spesso del tipo noto come condizionatore d'aria a terminali combinati o "packaged terminal air conditioner" (PTAC). Questi condizionatori d'aria a terminali combinati si estendono attraverso la parete del locale ed hanno normalmente una sezione evaporatore in comunicazione con l'aria del locale per condizionare detta aria mano a mano che viene aspirata attraverso l'unità. Una sezione di condensazione o sezione esterna è posta in comunicazione con l'aria ambiente all'aperto per lo scarico di energia termica durante il ciclo di raffreddamento. Come per la maggior parte delle unità condizionatrici d'aria, una porzione dell'unità, avente un serpentino al chiuso od interno, viene sistemata all'interno del locale da condizionare, mentre un'altra porzione dell'unità, avente un serpentino all'aperto od esterno, è messa in comunicazione con l'aria esterna. Una struttura di griglia viene normalmente installata sopra ciascuna porzione per impedire l'ingresso di corpi estranei ed al tempo stesso permettere il libero flusso dell'aria verso e da le porzioni. Il ventilatore assiale sul lato esterno del PTAC od altra unità analoga ha normalmente un griglia a stecche piatte, come illustrato nei brevetti statunitensi DES. 267.338 e DES. 267.339, oppure una griglia anulare di tondino metallico come illustrato nel brevetto statunitense 4.818.183. Se le stecche giacciono parallele alla corrente d'aria in uscita, il controllo del ricircolo dallo scarico all'ingresso va totalmente perduto.

Inoltre, se le stecche vengono inclinate con angolazione diritta rispetto alla corrente d'aria in uscita, le perdite per deviazione del flusso e quelle per resistenza di forma aumentano. Perciò, anche se una griglia ad angolazione diritta riduce il ricircolo, le perdite per deviazione e per resistenza di forma aggravano le perdite di pressione, per cui aumentano sia la rumorosità che le esigenze di potenza del ventilatore.

Pertanto, uno scopo della presente invenzione è quello di fornire una griglia esterna che superi gli inconvenienti della tecnica nota.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire una griglia per un serpentino e ventilatore esterni atta ad elevare l'efficienza del ventilatore ed abbassare il livello della rumorosità che si accompagna all'unità esterna.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire una griglia esterna di un'unità di condizionamento d'aria, dotata di elementi della griglia curvati che minimizzano la caduta di pressione del lato aria .

Un altro scopo ancora della presente invenzione è quello di fornire una griglia esterna di un'unità di condizionamento d'aria con elementi curvati a profilo speculare per ridurre il ricircolo d'aria.

Questi ed altri scopi vengono conseguiti, secondo una forma realizzativa preferita della presente invenzione, mediante una griglia curvata per un'unità di condizionamento d'aria esterna in cui l'aria di scarico dal ventilatore montato nella corrente d'aria che attraversa lo scambiatore di calore esterno è predisposta per soffiare aria attraverso la griglia verso l'ambiente esterno. Gli elementi della griglia o stecche sono curvati in modo che la porzione dell'elemento sita a monte giaccia parallela all'aria di scarico dal ventilatore, mentre la porzione dell'elemento sita a valle, che è collegata alla porzione a monte da una porzione curva ad arco, scarica l'aria secondo un angolo con la mezzeria del ventilatore.

I vari aspetti di novità che caratterizzano l'invenzione sono puntualizzati in particolare nelle rivendicazioni annesse a, e facenti parte di, la presente relazione. Per una migliore comprensione dell'invenzione, dei suoi vantaggi operativi, e degli scopi specifici che si conseguono con la sua utilizzazione, si fa riferimento agli annessi disegni ed alla parte descrittiva nei quali viene illustrata e descritta una forma realizzativa preferita dell 'invenzione .

Negli annessi disegni, che fanno parte della presente relazione e nei quali i numeri di riferimento riportati indicano parti consimili o corrispondenti in ognuno,

la fig. 1 è una vista in prospettiva della porzione posteriore od esterna di un'unità di condizionamento d'aria a terminali combinati utilizzante la presente invenzione, e

la fig. 2 è una vista schematica, in pianta dall'alto, dell'unità di condizionamento d'aria a terminali combinati della fig. 1.

La forma relaizzativa preferita qui descritta si riferisce ad una griglia esterna curvata, come applicata ad un condizionatore d'aria a terminali combinati. S'intende, tuttavia, che la presente invenzione ha analoga applicabilità alla porzione esterna di condizionatori d'aria da sala, o di condizionatori d'aria di tipo diviso, ovvero "split", o di pompe di calore.

Con riferimento alla fig. 1, vi si può notare un’unità 10 di condizionamento d'aria a terminali combinati avente un coperchio anteriore 12 ed un coperchio poteriore 14. Il coperchio posteriore 14 ha una pluralità di lati 16 ed una porzione posteriore 18 con in essa un'apertura passante per dirigere aria esterna attraverso un serpentino esterno od all'aperto. Una griglia 20 di scarico è rappresentata attaccata all'apertura nel retro del coperchio posteriore 14. La griglia 20 di scarico ha una pluralità di sezioni 22 a stecche includenti elementi curvati fissi 24 per guidare l'aria entro e fuori dell'unità ed al tempo stesso controllare il ricircolo. Nell'unità esterna di un condzionatore d'aria del tipo diviso o in condizionatori d'aria da sala, la sezione d'ingresso può trovarsi sul lato opposto rispetto alla sezione a griglia di scarico od a lato dell'unità.

Facendo ora riferimento alla fig. 2, vi si può notare la traiettoria di flusso dell'aria esterna di un'unità di condizionamento d'aria a terminali combinati.

Un ventilatore assiale del condensatore aspira aria dall'esterno attraverso i lati della griglia esterna 20 ed attorno ad un mantello 31. L'aria attraversa quindi il ventilatore assiale 30 e viene scaricata esternamente, genericamente parallela all'asse 35 del ventilatore assiale 30, attraverso il serpentino 32 del condensatore e la griglia esterna 20, come indicato da frecce di flusso. Il ventilatore assiale 30 è condotto da un motore 34 montato dietro il ventilatore. Il ventilatore è collegato al motore per mezzo di un albero 36 di trasmissione del moto. Il motore 34 è inoltre atto a condurre un ventilatore centrifugo 40 per muovere aria interna o al chiuso attraverso un serpentino 42 interno o dell'evaporatore, montato nella sezione interna del PTAC. Com'è ben noto nella tecnica, il serpentino 32 del condensatore ed il serpentino 42 dell'evaporatore sono collegati a formare un anello refrigerante unitamente ad un compressore 44 ed una valvola 46 d'espansione, completando così il circuito di condizionamento dell'aria. In generale, un sistema 48 di controllo, accessibile attraverso il coperchio anteriore 12, controlla il funzionamento del PTAC.

Con la struttura illustrata nelle figg. 1 e 2, il flusso d'aria dall'esterno viene aspirato attraverso la sezione 22 a stecche curvate d'ingresso attorno all'esterno del mantello 31 attraverso il passaggio 33, nonché attraverso il ventilatore assiale 30 ed il serpentino 32 del condensatore, dopodiché viene scaricato attraverso la sezione 23 a stecche curvate di scarico della griglia esterna 20. La porzione speculare degli elementi curvati 24 delle sezioni 22 d'ingresso e delle sezioni 23 di scarico della griglia di scarico guida l'aria esterna entro e fuori del PTAC mentre controlla il ricircolo. La curvatura degli elementi 24 viene stabilita orientando i bordi 26 d'entrata e i bordi 28 d'uscita secondo correnti o vettori di velocità del flusso dati, d'ingreso o di scarico. La porzione speculare degli elementi 24 di scarico ha in generale i bordi 28 d'uscita fissati in modo per cui l'aria scaricata dalle porzioni speculari converge verso l'asse 35 del ventilatore assiale come indicato dalle frecce di flusso "A". Pertanto, la griglia curvata della presente invenzione impone meno lavoro alla corrente d'aria, riducendo perciò la potenza assorbita dall'albero del ventilatore e la rumorosità del ventilatore stesso. Ciò ha almeno due (2) effetti benefici. La velocità di rotazione del ventilatore può essere ridotta pur fornendo la medesima portata (piedi cubi/minuto) e/o può essere ridotta la potenza (cavalli vapore anglosassoni al freno) del motore. Conseguentemente qualsiasi riduzione della velocità del ventilatore ridurrà anche la rumorosità del ventilatore stesso.

Griglie secondo la tecnica nota dotate di elementi a stecca diritti, perpendicolari al fronte di scarico della griglia del condensatore ovvero paralleli al vettore della corrente d'aria di scarico non sarebbero in grado di controllare il ricircolo, mentre quelle dotate di elementi a stecca diritti, angolati rispetto al vettore della corrente d'aria per eliminare il ricircolo, hanno perdite eccessive dal lato aria.

Per consentire un confronto della griglia ad elementi curvati perfezionata secondo la presente invenzione con griglie ad elementi diritti secondo la tecnica nota, si forniscono le tabelle qui sotto, descriventi vari parametri e risultati di prestazione.

TABELLA I

TABELLA II

Si può notare dalla Tabella I che la griglia ad elementi curvati ha una portata più alta attraverso la sezione esterna od all'aperto quando la velocità del ventilatore assiale viene mantenuta costante. Inoltre si può notare dalla Tabella II che, quando la portata viene scalata a 540 CFM (15,2.82 m3/min), la velocità del ventilatore assiale con gli elementi di griglia curvati si riduce del 4,1%, mentre la potenza si riduce dell'11%. Ciò rappresenta una riduzione acustica conseguente alla più bassa velocità pari a 1,02 dBA .

In base ai risultati sperimentali, la presente invenzione riduce le perdite dal lato aria nella sezione esterna di un'unità di trasmissione del calore, mentre controlla il ricircolo. Inoltre questi risultati sperimentali rivelano un sensibile aumento della portata d'aria a velocità costante, che può essere convertito in una riduzione della velocità del ventilatore pur mantenendo una portata d'aria costante.

Dunque, come qui descritto, una griglia esterna dotata di elementi curvati per prevenire il ricircolo dello scarico del condensatore entro la corrente d'entrata del ventilatore ridurrà le perdite di pressione dal lato aria, influendo sulla potenza dell'albero del ventilatore e sulla rumorosità del ventilatore stesso.

L'invenzione è stata descritta con riferimento ad una forma realizzativa particolare, ma apparirà evidente agli esperti del ramo che varianti e modifiche possono esservi apportate nello spirito e nell'ambito dell'invenzione. Per esempio, la lunghezza e l'orientamento verticale degli elementi verticali possono essere variati per particolari applicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Porzione esterna di un'unità di condizionamento d'aria del tipo avente uno scambiatore (32) di calore ed un ventilatore assiale (30) che muove aria da un ambiente esterno attraverso lo scambiatore di calore, nuovamente all'ambiente esterno, quale un condizionatore d'aria a terminali combinati, caratterizzata dal fatto che include: mezzi (33) di passaggio dell'aria aventi un passaggio d'ingresso a monte, per consentire il movimento dell'aria dall'ambiente esterno ad una regione d'ingresso del ventilatore assiale, ed un passaggio di scarico a valle distanziato dal ventilatore assiale in direzione assiale per consentire il movimento dell'aria scaricata dal ventilatore assiale verso l'ambiente esterno, e mezzi (20) a griglia posti in detto passaggio di scarico a valle includenti una prima sezione ed una seconda sezione, ciascuna sezione avendo una pluralità di elementi di griglia immobili per guidare l'aria scaricata dal ventilatore assiale verso detto ambiente esterno, detti elementi di griglia immobili avendo una porzione (26) a bordo d'entrata in un primo piano parallelo ad un altro piano passante per un asse (36) del ventilatore assiale (30), una porzione (28) a bordo d'uscita in un secondo piano ad un angolo acuto con detto piano passante per detto asse del ventilatore assiale ed una porzione curvata (23) collegante detta porzione (26) a bordo d'entrata con detta porzione (28) a bordo d'uscita.
2. Porzione esterna di un'unità di condizionamento d'aria secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi a griglia includono una prima ed una seconda sezione speculari .
3. Porzione esterna di un'unità di condizionamento d'aria secondo la rivendicazione 2, in cui detta porzione (28) a bordo d'uscita sia di detta prima sezione speculare che di detta seconda sezione speculare è curvata verso l'asse (35) del ventilatore assiale.
4. Porzione esterna di un'unità di condizionamento d'aria secondo la rivendicazione 3, in cui detti mezzi a griglia includono inoltre una pluralità di elementi (22) di griglia d'ingresso immobili posti in detto passaggio d'ingresso a monte, detti elementi di griglia d'ingresso immobili avendo una porzione (26) a bordo d'entrata d'ingresso ad un angolo acuto con detto asse (35) di detto ventilatore assiale, una porzione (28) a bordo d'uscita d'ingresso genericamente parallela a detto asse e detto ventilatore assiale ed una porzione curvata d'ingresso