KR20230156175A - 정밀 온도 제어가 가능한 직접 증발 냉각 시스템 - Google Patents

정밀 온도 제어가 가능한 직접 증발 냉각 시스템 Download PDF

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KR20230156175A
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폴 에이 디나지
다니엘 운지
안데르스 넬슨
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문터스 코포레이션
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Abstract

에어 핸들링 시스템은 가동 증발 매체 섹션을 포함한다. 가동 증발 매체 섹션은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동 가능하다. 가동 증발 매체 섹션이 개방 위치에 있을 때, 가동 증발 매체 섹션은 공기 유동에 개구를 노출시키고 공간 내의 공기 유동의 적어도 일부가 가동 증발 매체 섹션의 주위로 유동하고 개구를 통과하여 유동하는 것을 허용하도록 위치한다.

Description

정밀 온도 제어가 가능한 직접 증발 냉각 시스템{DIRECT EVAPORATIVE COOLING SYSTEM WITH PRECISE TEMPERATURE CONTROL}
본 발명은 에어 핸들링 시스템 및 이들의 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 에어 핸들링 유닛을 위한 증발 냉각 또는 가습 시스템에 관한 것이다. 특히 적합한 응용 분야는, 예를 들어, 데이터 센터 냉각 시스템이다.
본 출원은 2016년 5월 9일자로 출원된 미국 가출원 제62/333,425호 및 2017년 5월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/589,279 호에 기초하며,이 출원의 전체 내용은 본원에 참고로 인용된다.
증발 냉각 시스템은, 공기 냉각과 가습을 동시에 하기 때문에 때때로 증발 가습기라고도 하며, 주거용 및 산업용 건물 내 공기 처리 시스템의 다른 응용 분야 중에서 데이터 센터 냉각에 점점 더 많이 사용되고 있다. 이러한 증발 냉각 시스템은 팬의 전력 소모를 최소화할 수 있도록 가능한 최저 압력 강하로 정밀한 온도 제어를 제공하는 것이 바람직하다.
이러한 시스템 중 하나는 Munters Corporation에서 제조한 FA6TM 증발 가습기/냉각기이다. FA6TM 증발 가습기/냉각기는 Munters의 "AHU(에어 핸들링 유닛)을 위한 증발 가습기/냉각기 FA의 기술 매뉴얼”이라는 제목이 붙고 HC/MMA/TGB-1711-06/10라는 번호가 붙은 출판물에 개시되어 있으며, 그 개시 내용 전체가 참조로서 본 명세서에 통합된다. 증발 냉각 시스템(100)에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어 물은 분배 헤더(104)에 의해 증발 매체(102)의 상부로 공급된다. 물은 증발 매체(102)의 표면(전형적으로 주름진) 아래로 흘러 내려가고, 따뜻하고 건조한 공기(입력 공기 (112))는 증발 매체(102)의 상류면(106)을 통과하여 증발 매체(102)를 가로지른다. 따뜻하고 건조한 공기(입력 공기 (112))가 증발 매체(102)를 통과함에 따라, 증발 매체(102)는 물의 일부를 증발시킨다. 증발에 사용된 에너지는 입력 공기(112) 자체로부터 빠져나가, 증발 매체(102)의 하류면을 떠나는 차갑고 습한 공기(출력 공기 (114))를 초래한다.
젖게 될 때, 주어진 증발 매체(102)의 기하학적 구조 및 공기 유량은 설정된 증발 효율을 제공할 것이다. 이 효율은 건구 온도(DBT)에서 습구 온도(WBT)에 이르기까지 공기의 냉각 효율을 백분율로 나타낸 건습구온도차효율(Wet Bulb Depression Efficiency, WBDE)로 계산할 수 있다. 증발 매체(102)가 건조할 때, 효율은 0이고, 냉각은 수행되지 않는다. 증발 매체(102)가 건조될 때마다 반복되는 습윤/건조 사이클에 의해 물의 흔적이 남도록 증발 매체(102)를 부분적으로 젖게 하는 것은 실용적이지 못하다. 반복되는 습윤/건조 사이클은 또한 매체 수명에 해를 끼친다. 증발 매체(102) 상에 물이 처음 흐를 때, 완전 냉각이 수분 내에 일어난다. 그러나, 물의 흐름이 정지되면, 증발 매체(102)의 몸체에 흡수된 물이 증발하는 동안 냉각 효과가 유지된다. 이 시간은 공기 속도, DBT, WBT 및 매체 유형을 포함하여 많은 변수에 따라 달라지며, 서로 다른 매체 형상 및 구성에 의해 서로 다른 양의 흡수된 물을 보유하기 때문이다. 전형적으로, 증발 매체(102)가 완전하게 건조되고 물의 흐름이 종료된 후 냉각 능력을 상실하기 위해서는 20분 이상이 걸릴 수 있다.
냉각 또는 가습된 출력 공기(114)를 원하는 설정 포인트로 제공하는 것이 종종 중요하다. 이것은 단순한 젖은 증발 매체(102)만으로는 달성될 수 없다. 건조에서 습윤 또는 습윤에서 건조로의 전이 기간을 무시하더라도, 입력 공기(112)는 입력 공기(112)의 특성(예를 들어, 온도 및 습도) 및 매체 효율에 의해 한정된 온도로 냉각되거나, 또는 입력 공기(112)는 전혀 냉각되지 않는다. 설정 포인트가 이들 값 중 하나가 아니면, 출력 공기(114)는 필요한 설정 포인트로 냉각되지 않을 것이다. 그 결과, 출력 공기(114)의 온도 및 습도를 조절하기 위해 증발 냉각 시스템(100)을 제어하기 위한 다양한 방법 및 시스템이 제안되었다.
가장 간단한 제어 형태는 분리된 물 분배 시스템과 함께 개별 뱅크에 증발 매체(102)를 배열하는 것이다. 물 흐름은 펌프 또는 밸브로 제어되어 원하는 냉각을 제공하는 데 필요한 수의 뱅크만 젖게 한다. 젖은 매체로부터의 냉기를 젖지 않은 매체로부터의 보다 따뜻한 공기와 혼합함으로써, 혼합 온도는 원하는 온도 설정 포인트에 가깝게 도달할 수 있다. 증발 매체(102)는 젖은 후에 신속하게 냉각을 개시하기 때문에, 시스템은 냉각을 증가시키는 요구에 신속하게 응답하지만, 물의 흐름이 종결된 후 장시간 동안 젖은 상태를 유지할 때 냉각 량을 감소시키는 것은 느리다(상기 논의 된 바와 같이). 또한 이 제어 방법은 개별 뱅크를 켜거나 끄는 것에 따라 냉각 용량에 대한 개별 변경만 제공한다. 결과적으로, 이 방법은 지속적으로 가변적인 냉각 제어를 제공하지 못한다.
출력 공기(114)의 온도 및 습도를 조절하는 또 다른 방법은 바이패스 제어 또는 페이스 및 바이패스 제어를 이용하는 것이다. 페이스 및 바이패스 제어를 이용하는 증발 냉각 시스템(200)이 도 2에 도시되어 있다. 이 시스템(200)에서, 일련의 개별 증발 유닛(210, 220, 230, 240)은 바이패스 섹션(250)과 함께 평면으로 정렬된다. 각각의 개별 유닛(210, 220, 230, 240) (본 명세서에서 카세트로 지칭되고, 상술된 FA6 매뉴얼에 기술됨)은 증발 매체 및 물 분배 헤더(212, 222, 232, 242)를 포함한다. 도시된 시스템에서, 카세트(220, 230, 240)의 일부는 선택적으로 사용될 수 있다. 솔레노이드 밸브(224, 234, 244)는 물이 대응하는 분배 헤더(222, 232, 242)로 흐르도록 허용하고 카세트(220, 230, 240)의 증발 냉각 능력을 선택적으로 켤 수 있도록 개방될 수 있다. 바이패스 댐퍼(252)는 바이패스 섹션(250)을 선택적으로 그리고 가변적으로 개방 또는 차단하기 위해 사용되며, 선택적 페이스 댐퍼(214)는 카세트 (210) 중 적어도 하나에 선택적으로 그리고 가변적으로 흐름을 차단 또는 개방시키는데 사용된다.
페이스 및 바이패스 제어를 이용한 증발 냉각 시스템(200)에서, 온도 및 습도는 카세트(210, 220, 230, 240)를 통과하고 바이패스(250)를 통과하는 공기(입력 공기 (262))의 분포를 변화시킴으로써 제어된다. 바이패스(250)를 통해 흐르는 더 따뜻하고 더 건조한 공기(바이패스 공기(264))는 카세트 (210, 220, 230, 240)를 통해 흐르는 더 차갑고 더 습한 공기(조절된 공기 (266))와 혼합된다. 출력 공기(268)의 원하는 온도 및 습도는 조절된 공기(264)에 대한 바이패스 공기(262)의 비율(혼합비)을 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 페이스 댐퍼(214)와 바이패스 댐퍼(252)가 개방되는 양은 출력 공기(268)의 원하는 혼합 비율을 달성하도록 조정되고, 필요한 수의 솔레노이드 밸브(224, 234, 244)가 개방되어 원하는 카세트(210, 220, 230, 240)에 물을 공급한다.
페이스 및 바이패스 제어는 지속적으로 가변적인 냉각 제어가 가능하며 원하는 온도의 변화에 신속하게 응답한다. 그러나 페이스와 바이패스 제어를 하는데 몇 가지 단점이 있다. 댐퍼(214,252) 및 바이패스(250)는 에어 핸들링 시스템의 물리적인 단면적 공간을 차지하여 증발 매체에 대해 이용 가능한 영역을 감소시키고, 더 높은 매체 면 속도를 초래한다. 속도가 증가하면 압력 강하가 증가하므로 저항을 극복하기 위해 더 많은 팬 전원이 필요하게 된다. 페이스 댐퍼(214)는 부분적으로 개방될 때 고속 채널링을 유발할 수 있다. 이러한 더 높은 속도의 "제트"는 증발 매체의 채널에서 물 흐름을 방해할 수 있으며 증발 매체의 하류면에서 물이 분출되게 할 수 있다. 이러한 이유로, 페이스 댐퍼(214)는 종종 포함되지 않으며, 바이패스 댐퍼(252)만으로 이루어지는 덜 정밀한 제어가 수용된다.
페이스 및 바이패스 제어의 또 다른 결점은 출력 공기(268)의 계층화이다. 결과적으로, 바이패스(250)를 통해 흐르는 고온의 공기는 카세트(210, 220, 230, 240)를 통해 흐르는 더 차가운 공기로부터 공간적으로 분리된 별도의 층에 있기 때문에, 출력 공기(268)는 원하는 온도 조건에 도달하지 않는다. 이 결함은 냉각기가 서버 통로에 밀접하게 결합되어 있고, 냉각 시스템 출구와 서버 공기 입구 사이의 공기 혼합이 거의 없는 데이터 센터 냉각에 있어 큰 관심사이다. 바이패스(250) 섹션을 여러 개 추가하면 이러한 불편 함을 줄일 수 있다. 그러나 이 방법은 비용을 추가되고, 나아가 냉각 매체에 사용할 수 있는 플레넘 영역을 줄이며, 팬 전력 요구 사항을 추가로 높이게 된다.
일정한 시스템 공기 압력 강하를 제공하면서, 상기 언급된 공기의 "제트"문제의 영향을 완화하도록 설계된 페이스 및 바이패스 시스템의 적용은 미국 특허 제6,085,834 호에 기술되어 있다.
증발 냉각 시스템, 특히 데이터 센터 냉각에 적용하기 위한 더욱 향상된 제어가 요구되고 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 에어 핸들링 시스템에 있어서 더욱 향상된 제어에 의해 정밀 온도 제어가 가능한 직접 증발 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
일 양태에 있어서, 본 발명은 공기가 공기 유동 방향으로 통과하여 유동할 수 있는 밀폐된 공간, 및 가동 증발 매체 섹션을 포함하는 에어 핸들링 시스템에 관한 것이다. 상기 가동 증발 매체 섹션은 상기 공간 내에 위치하며, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동 가능하다. 상기 가동 증발 매체 섹션이 개방 위치에 있을 때, 상기 가동 증발 매체 섹션은 개구를 공기 유동에 직접적으로 노출시키고, 상기 공간 내의 공기 유동의 적어도 일부가 상기 가동 증발 매체 섹션의 주위 및 상기 개구를 통과하여 유동하는 것을 허용하도록 위치된다.
다른 양태에 있어서, 본 발명은 공기가 공기 유동 방향으로 통과하여 유동할 수 있는 밀폐된 공간, 상기 공기 유동 방향을 가로지르는 방향으로 정렬된 복수의 증발 매체 섹션, 및 적어도 하나의 가동 증발 매체 섹션을 포함하는 에어 핸들링 시스템에 관한 것이다. 상기 복수의 증발 매체 섹션은 상기 복수의 증발 매체 섹션 중 제1 증발 매체 섹션과 상기 복수의 증발 매체 섹션 중 제2의 증발 매체 섹션 사이에 개구를 갖는다. 상기 가동 증발 매체 섹션은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동 가능하다. 상기 가동 증발 매체 섹션이 개방 위치에 있을 때, 상기 가동 증발 매체 섹션은 상기 공간 내의 공기 유동의 적어도 일부가 상기 가동 증발 매체 섹션 주위로 유동하고 상기 개구를 통과하여 유동하도록 위치된다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 에어 핸들링 시스템의 제어방법에 관한 것이다. 상기 제어방법은 제1 증발 매체 섹션 및 제2 증발 매체 섹션을 포함하는 공간에 공기를 공급하는 단계; 상기 제1 증발 매체 섹션의 표면 위로 물을 흘려 보내는 단계; 상기 공급된 공기의 일부를 제1 증발 매체 섹션의 표면 위로 보내는 단계; 상기 공급된 공기의 다른 부분을 개구를 통과하고 그리고 선택적으로 제2 증발 매체 섹션 주위로 보내는 단계; 상기 제1 증발 매체 섹션을 통과하는 유동 공기의 일부를 상기 개구를 통과하는 유동 공기의 일부와 결합시키는 단계; 및 상기 개구를 통과하고 상기 제2 증발 매체 섹션 주위로 유동하는 공기의 부분을 조절하도록 상기 제2 증발 매체 섹션을 선택적으로 위치시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 양태, 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 읽혀지는 이하의 실시 예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 실시예들은, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동 가능한 가동 증발 매체 섹션을 포함하여 조절된 공기와 바이패스 공기의 혼합비를 조절함으로써, 직접 증발 냉각 시스템에서 더욱 향상된 제어에 의한 정밀 온도 제어가 가능하게 할 수 있다.
도 1은 일반적인 증발 냉각 시스템을 도시한다.
도 2는 페이스 및 바이패스 제어를 이용한 증발 냉각 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에어 핸들링 시스템의 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 에어 핸들링 시스템에 사용될 수 있는 증발 매체 섹션의 정면 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 에어 핸들링 시스템에 사용될 수 있는 증발 매체 섹션의 배면 사시도이다.
도 6은 개방 위치에 있는 증발 매체 섹션을 갖는 도 3의 에어 핸들링 시스템의 제1 실시 예를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 실시 예의 바이패스 플로우 갭 폭의 함수에 따른 효율 및 압력 강하에 대한 차트이다.
도 8은 개방 위치에 있는 증발 매체 섹션을 갖는 도 3의 에어 핸들링 시스템의 제2 실시 예를 도시한다.
도 9는 개방 위치에 있는 증발 매체 섹션을 갖는 도 3의 에어 핸들링 시스템의 제3 실시 예를 도시한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시 예에 따른 에어 핸들링 시스템의 평면도이다.
도 11은 개방 위치에 있는 증발 매체 섹션을 갖는 도 10의 에어 핸들링 시스템의 실시 예를 도시한다.
도 12a는 도 3의 상세한 부분(12)에 대한 평면도이다. 도 12b는 에지 씰을 도시한 도 12a의 도면이다.
도 13a는 도 3의 상세한 부분(12)에 대한 정면도이다. 도 13b는 에지 씰을 도시한 도 13a의 도면이다. 도 13c, 도 13d, 도 13e 및 도 13f는 대체 에지 씰을 도시한 도 13a의 도면이다.
도 14는 에어 핸들링 시스템을 위한 제어 시스템의 개략도이다.
도 15는 에어 핸들링 시스템을 제어하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 16은 에어 핸들링 시스템을 제어하는 또 다른 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에어 핸들링 시스템(310)의 개략도이다. 냉각 및/또는 가습될 공기(입력 공기 (302))는 증발 냉각 시스템(400)을 가로 질러 이동된다. 이러한 입력 공기(302)는, 특히 데이터 센터 냉각 시에, 일반적으로 외부의 대기 공기 또는 냉각될 외장 또는 건물로부터의 복귀 공기(프로세스 공기라고도 함)이다.
증발 냉각기(400)에서 냉각된 후, 공기는 에어 핸들링 시스템(310)에 연결된 건물(320)의 실내(322)로 공급된다(공급 공기 (304)). 입력 공기(302)는 예를 들어 팬(312)을 포함하는 임의의 적절한 수단을 사용하여 증발 냉각 시스템(400)을 가로 질러 이동된다. 증발 냉각 시스템(400)은 도 3에 도시되지 않은 추가 구성 요소를 갖는 에어 핸들링 시스템(310)의 일부로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 증발 냉각 시스템(400)은 로터리 제습기와 같은 제습 장치 또는 증발 냉각 시스템(400)의 상류 또는 하류에 마련된 직접 팽창 냉매 시스템을 포함하는 에어 핸들링 시스템에서 사용될 수 있다. 본 발명은 건물(320)에 결합된 에어 핸들링 시스템(310)과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 예를 들어 돼지, 닭, 칠면조와 같은 동물을 수용하는 데 사용되는 농업용 건물에 대한 환경 제어를 포함하는 구조화된 증발 매체를 사용하는 임의의 증발 냉각 또는 가습 적용에 적용 가능하다.
증발 냉각 시스템(400)은 제1 세트(410)의 증발 매체 섹션(412) 및 제2 세트(420)의 증발 매체 섹션(422)을 포함한다. 이 실시 예에서, 증발 매체 섹션(412, 422)은 직접 증발 냉각 섹션이다. 증발 매체 섹션(412, 422)은 또한 매체 블록 또는 카세트로 지칭될 수 있다. 각 세트(410, 420)는 적어도 하나의 증발 매체 섹션(412, 422)을 포함한다. 도 4는 증발 매체 섹션(412, 422) 중 하나로서 사용될 수 있는 카세트(500)의 정면 사시도를 도시하고, 도 5는 카세트(500)의 배면 사시도를 도시한다. 각각의 카세트(500)는 프레임(510) 내에 수납된 증발 매체(502)를 포함한다. 증발 매체(502)는 셀룰로오스로 제조된 교차-주름 구조 충전재일 수도 있고, 내염성이 요구되는 경우 유리 섬유일 수도 있다. Munters Corporation에 의해 상표 CELdek® 및 GLASdek®하에 판매되는 증발 매체를 포함하는 임의의 적합한 증발 매체(502)가 사용될 수 있다.
물은 공급 라인(514)에 의해 분배 헤더(512)에 공급되고 증발 매체(502)의 상부에 고르게 분포된다. 물은 증발 매체(502)의 표면 아래로 흐르고, 따뜻한 프로세스 공기(입력 공기 (302))는 증발 매체(502)의 상류면(504)을 통해 증발 매체(502)를 가로 질러 향하게 된다. 증발 매체(502)의 교차-주름 구조는 공기와 물이 모두 증발 매체(502)를 통과하는 수단을 제공하며, 일반적으로 물은 증발 매체(502)를 통해 일반적으로 수평 방향으로 이동하는 프로세스 공기와 접촉하면서 증발 매체(502)를 통해 수직 하향으로 이동한다. 증발 매체(502)의 개방 구조는 일반적으로 0.5인치 이하의 물(125 ㎩)의 낮은 공기 압력 강하를 제공하고, 주름 주위의 구불구불한 공기 경로는 공기와 젖은 표면 사이의 효과적인 접촉 영역을 제공한다. 입력 공기(302)가 증발 매체(502)를 통과할 때, 증발 매체(502)는 물의 일부를 증발시킨다. 증발에 사용된 에너지는 입력 공기(302) 자체로부터 인출되어, 증발 매체(502)의 하류면(506)을 떠나는 차갑고 습한 공기(조절된 공기 (306))를 생성한다. 증발 매체(502)의 표면은 증발 속도의 배수인 분배 헤더(512)로부터의 물 흐름 속도로 연속적으로 젖게 되고, 매체의 바닥에서 유출되는 증발되지 않은 물은 저장소(516)에 수집된다.
도 4 및 도 5에 도시된 카세트(500)는 재순환 타입 시스템으로 도시되어 있다. 재순환 타입 시스템에서, 수집된 물은 펌프(518)를 사용하여 공급 라인(들)(514)을 통해 헤더(512)로 재순환된다. 물은 증발 과정 중에 자연적으로 손실되기 때문에, 메이크업(공급) 라인 (520)에 의해 메이크업(공급) 물이 저장소(516)에 첨가될 수 있다. 물에 용해된 고형물의 농도가 바람직하지 않은 수준에 도달하는 경우와 같이 필요한 경우에, 저장소(516)는 배수 밸브(522)를 개방하고 배수 라인(524)을 통해 물이 흐르게 함으로써 배수될 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 재순환 타입 시스템 대신에 다른 적합한 카세트(500)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 카세트(500)는 공급 라인(520)이 헤더(512)에 직접 물을 공급하는 직접 시스템일 수 있고, 물은 배수 라인(524)을 사용하여 저장소(516)로부터 연속적으로 배수될 수 있다.
증발 매체 섹션(412, 422)을 위한 다른 적합한 설계가 또한 적절할 수 있다. 예를 들어, 자체의 격리 저장소(516)를 갖는 각각의 증발 매체 섹션(412, 422) 대신에, 각각의 증발 매체 섹션(412, 422)에 대한 저장소(516)는 상호 연결될 수 있다. 대안적으로, 하나의 공통 저장소(516)가 모든 증발 매체 섹션(412, 422) 또는 하나의 세트(410, 420) 내의 모든 증발 매체 섹션(412, 422)에 사용될 수 있다. 각각의 증발 매체 섹션(412, 422)이 도 3의 단일 카세트(500)로 도시되어 있지만, 복수의 카세트(500)가 결합되어 각각의 증발 매체 섹션(412, 422)으로서 작동될 수도 있다.
도 3에 도시된 실시 예에서, 공기는 평면에서 보았을 때 벽(316)에 의한 양측 경계와 상부 및 하부 벽(도시되지 않음)에 의한 경계에 의해 정해지는 공간(314)을 통해 A 방향으로 흐른다. 제1 세트(410) 내의 증발 매체 섹션(412)은 공기 유동을 가로지르는 방향으로 정렬된다. 바람직하게는, 증발 매체 섹션(412)은 공기 흐름 방향 A를 가로지르는 제1 평면(414)을 따라 배치되고, 더욱 바람직하게는 각 증발 매체 섹션(412)의 상류면(504)은 제1 평면(414)에 놓인다. 이 실시 예에서, 제1 평면(414)은 증발 매체 섹션(412)의 상류면(504)을 가로지르는 공기 유동에 수직이다.
제2 세트(420)의 증발 매체 섹션(422)은 또한 공기 흐름을 가로지르는 방향으로 정렬된다. 바람직하게는, 증발 매체 섹션(422)은 공기 흐름 방향 A를 가로지르는 제2 평면(424)을 따라 배치되고, 더욱 바람직하게는 각 증발 매체 섹션(422)의 상류면(504)은 제2 평면(424)에 놓인다. 이 실시 예에서, 제2 평면(424)(및 증발 매체 섹션 (422))은 공기 유동에 수직이고 제1 평면(414)에 평행하다. 제2 세트(420) 내의 증발 매체 섹션(422)은 제1 세트(410)의 증발 매체 섹션(412)으로부터 제1 세트(410)의 하류 방향으로 오프셋(offset)된다. 도시된 실시 예에서, 각각의 증발 매체 섹션(412)의 하류면(506)은 제2 평면(424)에 놓여있다.
증발 매체 섹션(412, 422)의 오프셋 간격의 결과로서, 증발 매체 섹션(412)의 제1 세트(410)는 인접한 증발 매체 섹션(412) 사이 또는 증발 매체 섹션(412)과 하나의 벽(316) 사이에 적어도 하나의 개구(416)를 갖는다. 유사하게, 증발 매체 섹션(422)의 제2 세트(420)는 인접한 증발 매체 섹션(422) 사이 또는 증발 매체 섹션(422)과 하나의 벽(316) 사이에 적어도 하나의 개구(426)를 갖는다. 모든 증발 매체 섹션(412, 422)이 유입 공기(302)를 냉각 및/또는 가습하는데 사용되는 조건 하에서, 증발 매체 섹션(412, 422)은 도 3에 도시된 바와 같이 위치되어 전체적으로 유동 공간(314)의 전체 폭에 걸쳐 있고, 모든 입력 공기(302)는 모든 증발 매체 섹션(412, 422)을 통하여 나아간다. 채널의 전체 폭에 걸쳐 있도록, 제1 세트(410)의 증발 매체 섹션(412)은 제2 세트(420)의 개구(426)에 위치되고, 마찬가지로, 제2 세트(420) 내의 증발 매체 섹션(422)은 제1 세트(410)의 개구(416)에 위치된다. 공간(314)은 또한 위에서 논의된 바와 같이 상부 및 하부에 벽으로 경계 지어지며, 증발 매체 섹션(412, 422)은 공간(314)의 높이에 걸쳐지는 높이를 갖는다. 다수의 카세트(412, 422)는 공간(314)의 전체 높이에 걸쳐질 수 있도록 적층될 수 있다. 이 실시 예에서, 개구(416, 426)는 또한 공간(314)의 전체 높이에 걸쳐 있지만, 개구(416, 426)는 또한 공간(314)의 전체 높이보다 짧을 수 있다. 또한, 전술한 실시 예는, 예를 들어 증발 매체 섹션(412)과 개구(416)(및 증발 매체 섹션(422)과 개구(426))가 공간(314)의 폭을 따라 교대하는 수평 구성이다. 이러한 수평 구성 대신에, 증발 매체 섹션(412, 422) 및 개구(416, 426)가 도 3에 도시된 구성으로부터 90도 각도로 배치되는 수직 구성으로 증발 매체 섹션(412, 422) 및 개구(416, 426)가 배치될 수도 있다.
세트(410 또는 420) 내의 증발 매체 섹션 또는 카세트(412, 422) 중 적어도 하나는 이동 가능하다. 가동 증발 매체 섹션(412 또는 422)은 폐쇄 위치(도 3에 도시됨)로부터 개방 위치(도 6, 도 8 및 도 9에 도시되며 이하에서 더 논의됨)로 이동 가능하다. 입력 공기(302)를 모든 증발 매체 섹션(412, 422)에 통과시킴으로써 공급 공기(304)의 높은 온도 및/또는 낮은 습도가 바람직하지 않을 경우, 증발 매체 섹션(412 또는 422) 중 적어도 하나는 그 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동되어 입력 공기 또는 프로세스 공기(302)의 일부가 이동된 증발 매체 섹션(412 또는 422)을 통과하지 않고 대응하는 개구(416, 426)를 통과하게 한다. 개구(416 또는 426)를 통과하고 증발 매체 섹션(412, 422)을 통해 유동하지 않는 공기는 본 명세서에서는 바이패스 공기(308)로 지칭한다. 증발 매체 섹션(412, 422)을 통해 흐르는 공기(조절된 공기(306))보다 따뜻하고 더 건조한 바이패스 공기는 조절된 공기(306)와 혼합되어 공급 공기(304)에서 원하는 온도 및/또는 습도를 얻게 된다. 조절된 공기(306)에 대한 바이패스 공기(308)의 비율은 본원에서 혼합비로 지칭한다.
도 6, 도 8 및 도 9는 제1 세트(410)의 증발 매체 섹션(412)이 이동하여 바이패스 공기(308)가 제1 세트(410)의 증발 매체 섹션(412)의 주위와 제2 세트(420)의 개구(426)를 통해 흐를 수 있게 하는 방법에 대한 세 가지 실시 예를 도시한다. 도 6에 도시된 실시 예에서, 제1 세트(410)의 증발 매체 섹션(412)은 B 및 C 방향으로 선형으로 이동한다. 방향 B 및 C는 공기 흐름(방향 A)을 가로지르며, 예를 들어 제1 평면(414)에 평행하고 공기 흐름 방향 A에 수직일 수 있다. 방향 B 및 C는 에어 핸들링 시스템에 대해 수평인 이동 방향으로 도시되지만, 공기 흐름 방향 A를 가로지르는 측면 이동은 또한 수직 방향(예를 들어, 위아래로)의 이동을 포함할 수 있다. 증발 매체 섹션(412)을 폐쇄 위치로부터 B 방향으로 이동시키는 것은 제2 세트(420) 내의 개구(426) 각각의 일부분을 노출시켜, 바이패스 공기가 개구(426)를 통해 흐를 수 있게 한다. 증발 매체 섹션(412)을 폐쇄 위치로부터 더 멀리 B 방향으로 이동시키는 것은 개구(426) 각각의 더 많은 부분을 노출시키고, 입력 공기(302)의 더 많은 부분이 조절된 공기(306)로서 증발 매체 섹션(422)를 통과하여 유동하는 대신에, 바이패스 공기(308)로서 개구(426)를 통과하여 흐르게 될 것이다. 반대로, 개방 위치로부터 방향 C 로 증발 매체 섹션(412)을 이동시키는 것은 제2 세트(420)의 개구(426)를 폐쇄하고 바이패스 공기(308)로서 개구(426)를 통과하여 유동하는 입력 공기(302)의 비율을 감소시킨다.
각각의 증발 매체 섹션(412, 422)으로의 물의 유동은 가동 증발 매체 섹션(412)의 이동과 독립적으로 제어될 수 있으며, 증발 냉각 시스템(400)을 작동시키기 위해 많은 상이한 적절한 조합이 가능하다. 다음의 예에서, 증발 냉각 시스템(400)의 초기 조건은 꺼진 상태이고, 모든 가동 증발 매체 섹션(412)은 개방되어 있으며 어떠한 증발 매체 섹션(412, 422)에도 물이 공급되지 않는 것이다. 냉각이 필요함에 따라, 증발 매체 섹션(412, 422) 중 하나에 대한 헤더(512)로부터 물의 흐름이 개시될 수 있다. 그 다음, 가동 증발 매체 섹션(412)은 추가 냉각을 제공하도록 폐쇄 위치를 향해 C 방향으로 이동된다. 하나의 증발 매체 섹션(412, 422)으로부터의 냉각이 충분하지 않을 때, 가동 증발 매체 섹션(412)은 개방될 수 있고 물 흐름은 증발 매체 섹션(412, 422) 중 다른 하나의 헤더(512)로부터 개시될 수 있다. 추가 냉각이 필요할 때 이 순서를 반복할 수 있다. 한 번에 증발 매체 섹션(412, 422) 중 단지 하나의 헤더(512)로부터 시작되는 물의 흐름 대신에, 한 쌍의 증발 매체 섹션들(412, 422) 또는 모든 증발 매체 섹션(412, 422)을 포함하는 임의의 적절한 수의 증발 매체 섹션들(412, 422)로부터 물의 흐름이 시작될 수 있다. 또 다른 예에서, 증발 매체 섹션(412, 422)은 하나의 가동 증발 매체 섹션(412)과 하나의 인접한 고정 증발 매체 섹션(422)의 한 쌍으로 그룹화 될 수 있다. 물의 흐름은 한 쌍의 헤더(512)로부터 시작될 수 있다. 그 다음, 추가적인 냉각이 필요할 때, 그 한 쌍의 가동 증발 매체 섹션(412)은 폐쇄 위치를 향해 C 방향으로 이동된다. 일단 첫째 쌍의 가동 증발 매체 섹션(412)이 폐쇄되면, 물 흐름은 다른 쌍의 헤더(512)로부터 개시될 수 있고, 시퀀스는 추가 냉각을 위해 반복될 수 있다.
도 6에 도시된 실시 예의 성능은 도 7에 도시된 차트에 그려진 예에 의해 보여진다. 이 예에서, 제1 세트(410)에는 두 개의 가동 증발 매체 섹션(412)이 있고 제2 세트(420)에는 두 개의 증발 매체 섹션(422)이 있다. 각 증발 매체 섹션(412, 422)의 각각의 상류면(504)은 폭이 1 피트이고 높이가 4 피트이다. 전체적으로, 네 개의 증발 매체 섹션(412, 422)은 4 피트(벽(316) 사이의 증발 매체(502)의 영역)의 거리에 걸쳐있다. 각 증발 매체 섹션(412, 422)은 8 인치의 깊이를 갖는다. 팬(312)은 공간(314)을 통해 분당 6,400 입방 피트(cfm)의 고정된 공기 흐름을 구동한다.
두 개의 가동 증발 매체 섹션(412)은 폐쇄 위치로부터 B 방향으로 거리를 이동할 수 있다. 증발 매체 섹션(412)을 B 방향으로 이동시키는 것은 개구(426)의 일부분을 노출시킨다. 개구(426)의 노출된 양은 본 명세서에서 바이패스 플로우 갭(432)으로 언급된다(도 12a 및 도 13a 참조). 이 실시 예에서, 두 개의 개구(426) 각각에 대한 바이패스 플로우 갭(432)의 폭(W)은 각각의 증발 매체(412)가 B 방향으로 이동된 거리에 직접 대응한다. 바이패스 플로우 갭(432)의 폭(W)은 도 7의 x-축 상에 도시되며, 0 인치는 폐쇄 위치이고 12 인치는 완전 개방 위치이다. 도 7은 바이패스 플로우 갭(432)의 폭(W)의 함수로서 공기 압력 강하(좌측 축) 및 냉각 효율(우측 축)을 도시한다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 압력 강하 및 냉각 효율 모두는 가동 증발 매체 섹션(412)이 B 방향으로 이동함에 따라 기하학적으로 감소한다.
도 8에 도시된 실시 예에서, 제1 세트(410)의 증발 매체 섹션(412)은 또한 선형으로 이동하지만, D 및 E 방향으로 이동한다. 방향 D 및 E는 각각 상류 및 하류이며, 이 실시 예에서는 공기 흐름 방향 A와 평행하다. 증발 매체 섹션(412)을 폐쇄 위치로부터 D 방향으로 이동시키는 것은 바이패스 공기(308)가 개구(426)를 통해 흐를 수 있도록 제2 세트(420)의 개구(426)를 노출시킨다. 반대로, 개방 위치로부터 E 방향으로 증발 매체 섹션(412)을 이동시키는 것은 제2 세트(420)의 개구(426)를 폐쇄한다.
직선 이동하는 대신에, 증발 매체 섹션(412)은 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같은 회전을 포함하는 임의의 다른 적절한 방식으로 이동될 수 있다. 제1 세트(410)의 증발 매체 섹션(412)은 회전축(418)을 중심으로 F 및 G 방향으로 회전한다. 이 실시 예에서, 회전축(418)은 증발 매체 섹션(412)의 하나의 에지 상에 있고 제2 세트(420)의 증발 매체 섹션(422)에 인접한다. 그러나, 예를 들어 증발 매체 섹션(412)의 중심 또는 심지어 수평 평면(예를 들어, 도 9에 도시된 축(418)으로부터 90도)에 있는 축(418)을 포함하는 임의의 다른 적절한 회전 축(418)이 사용될 수 있다. 다른 회전축은 도 9에 도시된 직육면체 구조체로부터 증발 매체 섹션(412)의 구조를 변경해야 할 수 있다. 증발 매체 섹션(412)을 폐쇄 위치로부터 방향 F 로 이동시키는 것은 바이패스 공기(308)가 개구(426)를 통해 흐를 수 있도록 제2 세트(420) 내의 개구(426)의 일부분을 노출시킨다. 증발 매체 섹션(412)을 폐쇄 위치로부터 추가로 방향 F 로 이동시키는 것은 제1 세트(410)의 증발 매체 섹션(412)과 제2 세트(420)의 증발 매체 섹션(422) 사이에 더 큰 갭을 생성할 것이고, 입력 공기(302)의 더 많은 부분이 바이패스 공기(308)로서 개구(426)를 통해 흐르게 한다. 반대로, 개방 위치로부터 방향 G 로 증발 매체 섹션(412)을 이동시키는 것은 제2 세트(420)의 개구(426)를 폐쇄하고 바이패스 공기(308)로서 개구(426)를 통과하여 유동하는 입력 공기(302)의 비율을 감소시킨다.
가동 증발 매체 섹션(412)은 단일 트랙 또는 이중 트랙을 결합하는 롤러와 같은 임의의 적절한 방식으로 장착될 수 있다. 그것들은 또한 예를 들어 기어, 모터 및 액추에이터를 포함하는 임의의 적절한 이동 장치에 의해 이동될 수 있다. 적합한 이동 장치는 수동, 전기, 공압 및 유압으로 구동되는 장치를 포함한다.
바람직하게는, 증발 매체 섹션(412, 422) 및 개구(416, 426)는 조절된 공기(306)와 바이패스 공기(308)의 혼합을 촉진시키도록 배열된다. 시스템에서의 좋은 혼합은 공급 공기(304)의 균질성을 촉진하고 공급 공기(304) 내의 공기 계층화와 같은 문제를 피한다. 혼합을 촉진시키는 하나의 배열은 증발 매체 섹션(412, 422)의 제1 및 제2 세트(410, 420) 모두에 복수의 개구(416, 426)를 갖는 것을 포함한다. 바람직하게는, 이들 개구(416, 426)는 공간(314)의 폭 전체에 걸쳐 이격 배치된다. 도 3, 도 6, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 개구(416, 426)는 각각의 증발 매체 섹션(412, 422)을 그 세트(410, 420) 내의 인접한 증발 매체 섹션(412, 422)으로부터 분리시키고 그래서 개구(416, 426)는 증발 매체 섹션(412, 422)와 번갈아가며 나타난다.
에어 핸들링 시스템(310)에서 사용될 수 있는 증발 냉각 시스템(400)의 또 다른 배열이 도 10 및 도 11에 도시되어 있다. 다수의 증발 매체 섹션(412, 422)이 사용되는 대신에, 단일 가동 증발 매체 섹션(412)이 이 실시 예에서 공간(314) 내에 위치된다. 단일 증발 매체 섹션(412)으로 도시되었지만, 복수의 카세트(500)가 조합되어 가동 증발 매체 섹션(412)으로서 함께 움직일 수 있다. 도 10은 증발 매체 섹션(412)의 폐쇄 위치를 도시한다. 폐쇄 위치에서, 증발 매체 섹션(412)은 공기 흐름 방향 A를 가로지르고, 바람직하게는 증발 매체 섹션(412)의 상류면 (504)은 공기 흐름 방향 A에 수직이다.
도 11은 증발 매체 섹션(412)의 개방 위치를 도시한다. 도 10 및 도 11에 도시된 구성에서, 증발 매체 섹션(412)은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이 또는 개방 위치들 사이에서 이동하도록 회전축(418)을 중심으로 F 및 G 방향으로 회전한다. 여기서, 회전축(418)은 증발 매체 섹션(412)의 중심을 통과하는 수직면에 있지만, 도 9를 참조하여 전술한 실시 예에서와 같이 임의의 적절한 회전축이 사용될 수 있다. 회전하는 대신에, 이 실시 예의 가동 증발 매체 섹션(412)은 예를 들어 도 6을 참조하여 전술한 바와 같이 선형으로 이동하는 것을 포함하는 임의의 다른 적절한 방식으로 이동 가능할 수 있다.
도 9에 도시된 실시 예에서와 같이, 폐쇄 위치로부터 방향 F 로 증발 매체 섹션(412)을 이동시키는 것은 증발 매체 섹션(412)과 증발 매체 섹션(412)의 각 측면상의 벽(316) 사이에 바이패스 플로우 갭(432)을 생성시킨다. 바이패스 플로우 갭(432)은 바이패스 공기(308)가 증발 매체 섹션(412) 주위로 흐를 수 있게 한다. 증발 매체 섹션(412)을 폐쇄 위치로부터 더 멀리 F 방향으로 이동시키는 것은 더 큰 바이패스 플로우 갭을 생성하여, 입력 공기의 더 큰 비율이 바이패스 공기(308)로서 바이패스 흐름 갭(432)를 통과하여 흐르게 할 수 있다. 반대로, 개방 위치로부터 방향 G 로 증발 매체 섹션(412)을 이동시키는 것은 바이패스 플로우 갭(432)을 폐쇄하고 바이패스 공기(308)로서 바이패스 플로우 갭(432)을 통과하여 흐르게 될 입력 공기(302)의 비율을 감소시킨다.
가동 증발 매체 섹션(412)이 짧은 거리로 개방될 때, 노출된 개구(426)의 양(이하, 바이패스 플로우 갭(432)이라 칭함)은 상대적으로 좁지만, 도 13a에 도시된 바와 같이 증발 매체 섹션(412, 422)의 전체 높이만큼 연장된다. 도 12a는 도 3의 상세한 부분(12)을 도시하는 개략도(위에서 본)이고, 도 13a는 두 개의 인접한 증발 매체 섹션(412, 422)의 상류면(504)에서 하류를 바라 보는 상세한 부분(12)을 도시한 도면이다. 도 12a 및 도 13a에서, 가동 증발 매체 섹션(412)은 짧은 거리로 개방되어 있다. 이러한 좁지만 키가 큰 바이패스 플로우 갭(432)은 많은 양의 바이패스 공기(308)가 개구(426)를 통해 돌입하는 것을 허용한다. 이는 바람직하지 않을 수 있으며, 바이패스 공기(308)의 유동을 보다 정밀하게 제어함이 바람직할 수 있다.
에지 씰(440)은 갭(432)의 영역을 제어하는데 사용될 수 있다. 도 13b에서, 예를 들어, 에지 씰(440)은 인접한 증발 매체 섹션(412, 422) 중 적어도 하나에 부착된다. 가동 증발 매체 섹션(412)에 부착되어 도시되어 있지만, 에지 씰(440)은 증발 매체 섹션(412 또는 422) 중 어느 하나에 부착될 수도 있다. 에지 씰(440)은 또한 가동 증발 매체 섹션(412)과 인접한 벽(316) 사이의 개구에 사용될 수 있다. 에지 씰(440)은 매체 섹션이 개방되기 시작할 때 또는 폐쇄 위치로 접근할 때 바이패스 플로우 갭(432)의 영역을 제어하는 형상으로 제공된다. 에지 씰(440)의 형상은 바이패스 플로우 갭(432)의 길이 L 및 폭 W 중 적어도 하나를 제한함으로써 영역을 제어한다. 에지 씰(440)이 없으면, 바이패스 플로우 갭(432)의 길이 L 및 폭 W에 의해 규정되는 주어진 개방 위치에 대한 최대 바이패스 플로우 갭 영역이 있다. 에지 씰(440)은 바이패스 플로우 갭 영역을 최대 바이패스 플로우 갭 영역에 대한 하나의 백분율(100 % 미만)로 제한한다.
임의의 적합한 형상이 에지 씰(440)에 사용될 수 있다. 도 13b에서, 예를 들어, 에지 씰은 삼각형 형상을 갖는다. 도 13b에 도시된 구성에서, 에지 씰(440)의 하부(442)는 상부(444)보다 넓고 조절 에지(446)는 상부(444)와 하부(442)를 선형으로 연결한다. 에지 씰(440)은 도 12b에서 볼 수 있는 바와 같이, 가동 증발 매체 섹션(412)으로부터 연장하고 인접한 증발 매체 섹션(422)의 일부와 중첩한다. 이 삼각형 형상에 있어서, 바이패스 플로우 갭(432)은 증발 매체 섹션(412, 422) 사이의 상부 근처에 작은 영역을 갖는다. 가동 증발 매체 섹션이 B 방향으로 이동함에 따라, 바이패스 플로우 갭(432)의 영역은 갭(432)의 길이 L 가 증가함에 따라 증가한다. 에지 씰(440)에 대한 다른 적절한 형상은 도 13c 및 도 13d에 도시된 바와 같이 조절 에지(446)가 만곡된 형상을 포함한다. 도 13d에서, 에지 씰(440)은 상부(444)와 하부(442) 모두에서 갭(432)을 갖는 반-계란형이다. 에지 씰(440)은 또한 예를 들어 도 13e 및 도 13f에 도시된 직선 또는 둥근 형태의 치아 패턴과 같은 증발 매체 섹션(412, 422)의 높이 위에 다수의 돌출부 및 개구부를 가질 수 있다.
도 14는 도 3, 6, 8 및 9에 도시된 에어 핸들링 시스템(310)을 위한 제어 시스템(600)의 개략도이다. 제어 시스템(600)은 제어기(610); 입력 장치(620); 입력 공기 센서(630), 공급 공기 센서(640); 팬 (312); 각 증발 매체 섹션(412, 422)에 대한 펌프(518); 및 제1 세트(410) 내의 각각의 증발 매체 섹션(412)에 대한 이동 장치(650)를 포함한다. 각각의 증발 매체 섹션(412, 422)에 대한 펌프(518) 및 각각의 가동 증발 매체 섹션(412)에 대한 이동 장치(650)가 도 14에 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 단일 펌프(518)가 세트(410, 420)의 모든 증발 매체 섹션(412, 422)을 위해 사용될 수 있거나, 밸브가 다중 펌프(518) 대신에 사용될 수 있다. 또한, 단일 이동 장치(650)는 예를 들어 모든 가동 증발 매체 섹션(412)을 위해 사용될 수 있다.
이 실시 예에서, 제어기(610)는 후술되는 다양한 기능을 수행하는 프로세서(612) 및 다양한 데이터를 저장하기 위한 메모리(614)를 포함하는 마이크로 프로세서 기반 제어기이다. 제어기(610)는 또한 CPU로 지칭될 수 있다. 일 실시 예에서, 에어 핸들링 시스템(310)의 제어는 메모리(614)에 저장되고 프로세서(612)에 의해 실행되는 일련의 명령에 의해 구현될 수 있다.
제어기(610)는 입력 장치(620)에 통신 가능하게 연결된다. 이 실시 예에서, 입력 장치(620)는 디스플레이 스크린(622)을 포함하며, 그것은 사용자로부터 입력을 수신하기에 적합한 터치 스크린일 수도 있다. 터치 (디스플레이) 스크린(622)에 더하여 또는 대신에, 입력 장치(620)는 예를 들어 정전식 버튼(624) 또는 키보드 및 마우스와 같은 다른 적절한 입력 장치를 포함할 수 있다. 디스플레이 스크린(622)은 또한 예를 들어 팬(312)의 속도 및 증발 매체 섹션(412)의 위치와 같은 에어 핸들링 시스템(310)의 다른 작동 파라미터를 표시할 수 있다.
입력 공기(302)의 흐름 및 공급 공기(304)의 흐름 내에 위치한 센서(630, 640)는 입력 공기(302) 및 공급 공기(304)의 다양한 파라미터를 측정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 입력 공기 센서(630)는 온도 센서("TS") (632) 및 습도 센서("HS") (634)를 사용하여 입력 공기(302)의 온도 및 습도를 각각 측정할 수 있다. 마찬가지로, 공급 공기 센서(640)는 온도 센서("TS") (642) 및 습도 센서("HS") (644)를 사용하여 공급 공기(304)의 온도 및 습도를 각각 측정할 수 있다. 센서(630, 640)는 제어기(610)에 통신 가능하게 연결되어, 센서(630, 640)가 입력 공기(302) 및 공급 공기(304)의 측정된 파라미터를 송신하게(그리고 컨트롤러(610)가 수신하게) 할 수 있다.
팬(312)도 역시 제어기(610)에 통신 가능하게 연결되며, 제어기(610)는 예를 들어 팬(312)의 속도를 포함하는 팬(312)의 동작 파라미터를 조정하는데 사용될 수 있다.
또한, 제어기 (610)는 도 4 및 도 5를 참조하여 전술한 다양한 구성 요소 및 개별 증발 매체 섹션(412, 422)을 작동시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어기(610)는 제1 세트(410)의 각 증발 매체 섹션(412)를 위한 펌프 (518)에 통신 가능하게 연결될 수 있으며, 제어기(610)는 각각의 펌프(518)를 켜거나 끄는 것에 의해 그 증발 매체 섹션(412)의 증발 냉각을 개별적으로 켜거나 끌 수 있다.
전술한 바와 같이, 임의의 적절한 이동 장치(650)가 증발 매체 섹션(412)을 이동시키는데 사용될 수 있다. 이동 장치(650)는 제어기(610)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 제어기(610)는 이동 장치를 작동시켜 증발 매체 섹션(412)을 개방 방향(방향 B, 방향 D 및 방향 F) 또는 폐쇄 방향(방향 C, E 및 G)으로 이동시킴으로써 각각의 증발 매체 섹션(412)의 위치를 조정할 수 있다.
제어 시스템(600)은 에어 핸들링 시스템(310)을 제어하기 위해 다양한 다른 방식으로 사용될 수 있다. 이하, 도 15 및 도 16을 참조하여 2 가지 접근법을 각각 설명한다. 도 16을 참조하여 기술되는 접근법은 일반적으로 에어 핸들링 시스템(310)의 대부분의 응용에 대한 바람직한 접근법인 피드백 제어 접근법이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제어부(610)는 단계 S705 에서 공급 공기(304)에 대한 원하는 조건을 나타내는 설정 포인트를 수신한다. 이 예에서, 원하는 조건은 공급 공기(304)의 온도 및/또는 습도(미리 결정된 온도 및/또는 습도)이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 사용자는 디스플레이 스크린(622)상의 화살표를 사용하여 공급 공기(304)에 대해 원하는 온도 및/또는 습도를 입력할 수 있다. 다른 상황에서, 원하는 설정 포인트는 메모리(614)에 저장될 수 있다.
입력 공기 센서(630)는 입력 공기(302)의 현재 상태(환경 조건)를 측정하기 위해 사용되며, 제어기(610)는 단계 S710 에서 현재 상태를 수신한다. 예를 들어, 입력 공기 온도 센서(632)는 입력 공기(302)의 온도를 측정하고, 입력 공기 습도 센서(634)는 입력 공기(302)의 습도를 측정한다. 제어기(610)는 단계 S715 에서 혼합비를 계산하여 원하는 설정 포인트를 달성하는데 필요한 바이패스 공기(308)와 조절된 공기(306)의 상대적인 양을 결정한다. 단계 S720에서, 제어기(610)는 원하는 혼합비를 달성하기 위해 가동 증발 매체 섹션(412)의 위치를 결정한다. 여기서, 혼합비는 증발 매체 섹션(412, 422)의 예상 성능 및 팬(312)의 주어진 속도에 대한 바이패스 공기(308)의 개구(426)를 통한 예상 유량에 기초한다. 작동중인 증발 매체 섹션(412, 422)의 수 또한 이 단계에서 결정될 수 있으며, 제어기(610)는 원하는 성능을 달성하기 위해 증발 매체 섹션(412, 422)의 펌프(518) 또는 다른 작동 수단들을 켜거나 끌 수 있다. 이러한 계산 및 단계 S715 에서의 계산은, 예를 들어 프로세서(612)가 메모리(614)에 저장된 공식에 기초하여 계산을 수행하는 것을 포함하는 임의의 적절한 방법에 의해 수행될 수 있으며, 또는 프로세서(612)가 설정 포인트 및 측정된 조건에 기초한 룩업 테이블 또는 데이터베이스에서 증발 매체 섹션(412)의 미리 결정된 위치를 조사함으로써 수행될 수 있다. 성능은 또한 입력 공기(302)의 유동 조건에 의해 영향을 받을 수 있고, 제어기(610)는 마찬가지로 예를 들어 팬(312)의 속도를 포함하는 적절한 파라미터를 조정할 수 있다.
가동 증발 매체 섹션(412)의 원하는 위치가 결정되면, 제어기(610)는 단계 S725 에서 가동 증발 매체 섹션(412)이 올바른 위치에 있는지를 결정한다. 그들이 정확한 위치에 있다면, 제어기(610)는 단계 S705 로 되돌아가서 입력 공기(302) 또는 설정 포인트의 변화를 모니터링하는 과정을 반복한다. 가동 증발 매체 섹션(412)이 정확한 위치에 있지 않으면, 제어기(610)는 단계 S730 에서 적어도 하나의 가동 증발 매체 섹션(412)을 개방 또는 폐쇄하도록 이동 장치(650)를 작동시킨다. 그 후, 프로세스는 입력 공기(302) 또는 설정 포인트의 변화를 모니터링하기 위해 반복된다.
유입 공기(302)를 사용하는 것에 추가하거나 또는 대신하여, 공급 공기(304)는 도 16을 참조하여 기술되는 바와 같이 가동 증발 매체 섹션(412)의 적절한 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 제어기(610)는 단계 S805 에서 상술한 단계 S705 와 동일한 설정 포인트를 수신한다. 공급 공기(304)가 증발 매체 섹션(412)의 위치를 제어하는데 사용될 때, 공급 공기 센서(640)는 공급 공기(304)의 현재 상태(환경 조건)를 측정하는데 사용되며, 제어기 (610)는 단계 S810에서 현재 상태를 수신한다. 예를 들어, 공급 공기 온도 센서(642)는 공급 공기(304)의 온도를 측정하고 공급 공기 습도 센서(644)는 공급 공기(304)의 습도를 측정한다. 그 후, 제어기(610)는 단계 S815 에서 측정된 온도 및/또는 습도를 그 조건들에 대한 설정 포인트와 비교한다. 동작 파라미터가 설정 포인트에 있다면, 제어기(610)는 단계 S805로 돌아가서 공급 공기(304) 또는 설정 포인트의 변화를 모니터링하는 과정을 반복한다. 동작 파라미터가 설정 포인트에 있지 않다면, 제어기(610)는 단계 S820 에서 공급 공기(304)의 원하는 조건을 달성하기 위해 적어도 하나의 가동 증발 매체 섹션(412)을 개폐하도록 이동 장치(650)를 작동시킨다. 증발 매체 섹션(412)은 하나의 방향으로 설정된 양만큼 이동될 수 있고 이어서 공급 공기 센서(640)로부터의 피드백에 기초하거나 단계 S715 및 S720 에서 전술한 혼합비에 대해 수행된 것과 유사한 계산을 수행함으로써 결정되는 이동량에 기초하여 프로세스가 반복된다. 이어서, 공급 공기(304) 또는 설정 포인트의 변화를 감시하기 위해 상기 공정이 반복된다. 단계 S720 에서와 같이, 제어기(610)는 단계 S820 에서 원하는 성능을 달성하기 위해 증발 매체 섹션(412, 422) 또는 에어 핸들링 시스템(310)의 다른 동작 양태(예를 들어, 팬(312)의 속도와 같은)를 변경할 수 있다.
위에서 논의된 예시적인 실시 예는 제1 세트(410)의 모든 증발 매체 섹션(412)을 일제히 보여주고 설명한다. 그러나, 각각의 증발 매체 섹션(412)은 제1 세트(410)의 증발 매체 섹션(412) 중 전부가 아닌 일부를 이동시키는 것을 포함하여 개별적으로 또는 상이한 크기로 이동될 수 있다. 제1 세트(410)의 증발 매체 섹션(412)이 이동하는 것으로 도시되고 설명되었지만, 제2 세트(420)의 증발 매체 섹션(422)이 바이패스 공기(308)가 제1 세트(410)의 개구(416)를 통해 흐를 수 있도록 이동될 수 있다. 또는, 증발 매체 섹션(412, 422)을 단지 하나의 세트(410, 420)로부터 이동시키는 대신에, 제1 세트(410)의 증발 매체 섹션(412) 및 제2 세트(420)의 증발 매체 섹션(422) 모두가 이동될 수도 있다.
비록 본 발명이 확정된 특정 예시적인 실시 예들에 의해 기술되었지만, 본 발명에 대한 많은 추가적인 수정들 및 변형들은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 구체적으로 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명의 예시적인 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 제한적이지 않은 것으로 고려되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술한 설명에 의해서가 아니라 본 출원 및 그 균등물에 의해 지원 가능한 임의의 청구항에 의해 결정되어야 한다.
310 : 에어 핸들링 시스템 302 : 입력 공기
304 : 공급 공기 316 : 벽
400 : 증발 냉각 시스템 412, 422 : 증발 매체 섹션
416, 426 : 개구 418 : 회전축
500 : 카세트 504 : 상류면
506 : 하류면 512 : 헤더
600 : 제어 시스템 610 : 제어기
630 : 입력 공기 센서 640 : 공급 공기 센서

Claims (15)

  1. 에어 핸들링 시스템으로서,
    상류 표면을 갖는 제1 증발 매체 섹션으로서, 상기 제1 증발 매체 섹션을 포함하는 에어 핸들링 시스템의 부분을 통해 공기 유동 방향으로 공기가 흐를 수 있으며, 상기 제1 증발 매체 섹션은 상기 제1 증발 매체 섹션의 상류 표면이 공기 흐름 방향을 가로지르도록 위치되는 제1 증발 매체 섹션;
    제2 증발 매체 섹션으로서, 상기 제2 증발 매체 섹션은 회전축을 중심으로 이루어지는 회전에 의해 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동 가능한 가동 증발 매체 섹션으로서, 상기 제2 증발 매체 섹션은, 증발 매체를 포함하고, 상기 회전축이 연장되는 방향의 하방으로 그리고 물 공급원으로부터 상기 증발 매체의 외부 표면으로 물이 흐르도록 구성된 제2 증발 매체 섹션; 및
    상기 가동 증발 매체 섹션의 하류에 위치된 응축 코일을 포함하는 직접 팽창 냉매 시스템을 포함하며,
    상기 제2 증발 매체 섹션이 상기 개방 위치에 있을 때, 상기 제2 증발 매체 섹션은 개구를 상기 공기 유동에 직접 노출시키고 상기 공기 유동의 적어도 일부가 상기 제2 증발 매체 섹션의 주위에서 상기 개구를 통과하여 상기 응축 코일로 유동하도록 위치되며,
    상기 개구는 상기 제1 증발 매체 섹션에 인접하고 상기 공기 유동의 적어도 일부가 상기 제1 증발 매체 섹션 주위로 유동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 증발 매체 섹션은 복수의 개방 위치를 갖는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폐쇄 위치에서, 상기 제2 증발 매체 섹션은 상기 개구의 상류에 위치되고, 상기 공기 유동의 적어도 일부는 상기 개구를 통해 유동하기 전에 상기 제2 증발 매체 섹션을 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폐쇄 위치에서, 상기 제2 증발 매체 섹션은 상기 개구의 하류에 위치되고, 상기 공기 유동의 적어도 일부는 상기 제2 증발 매체 섹션을 통해 유동하기 전에 상기 개구를 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 증발 매체 섹션이 개방 위치에 있을 때, 상기 제2 증발 매체 섹션의 주위로 유동한 다음 상기 개구를 통과하는 상기 공기 유동의 일부분은 상기 개구의 노출된 부분인 바이패스 플로우 갭을 통해 유동하고, 상기 바이패스 플로우 갭은 일 영역을 가지며, 상기 에어 핸들링 시스템은 (i) 상기 바이패스 플로우 갭 내에 위치되며 (ii) 상기 바이패스 플로우 갭의 면적을 최대 플로우 갭 면적의 100% 미만인 상기 최대 플로우 갭 면적에 대한 하나의 백분율로 제한하는 에지 씰을 더 포함하며, 상기 최대 플로우 갭 면적은 제2 증발 매체 섹션의 높이 및 개방 위치로부터 폐쇄 위치까지의 거리에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 증발 매체 섹션은 복수의 개방 위치를 가지며, 상기 에어 핸들링 시스템은,
    상기 폐쇄 위치와 상기 복수의 개방 위치 사이에서 상기 제2 증발 매체 섹션을 이동시키도록 구성되는 이동 장치; 및
    상기 제2 증발 매체 섹션을 상기 폐쇄 위치와 상기 복수의 개방 위치 사이에서 이동시키기 위하여 상기 이동 장치를 작동시키도록 구성된 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  7. 제1 증발 매체 섹션 세트로서, 상기 제1 증발 매체 섹션 세트는 복수의 가동 증발 매체 섹션이며, 각각의 가동 증발 매체 섹션은, 증발 매체를 포함하고, 물 공급원으로부터 물의 흐름 방향으로 상기 증발 매체의 외부 표면으로 물이 흐르도록 구성되며, 상기 복수의 가동 증발 매체 섹션을 포함하는 에어 핸들링 시스템의 부분을 통해 공기 유동 방향으로 공기가 흐를 수 있으며, 상기 복수의 가동 증발 매체 섹션은 상기 공기 유동 방향을 가로지르는 방향과 상기 물의 흐름 방향을 가로지르는 방향으로 정렬되는 제1 증발 매체 섹션 세트;
    제2 증발 매체 섹션 세트에 있는 복수의 증발 매체 섹션으로서, 상기 제2 증발 매체 섹션 세트에 있는 증발 매체 섹션은 상기 공기 유동 방향을 가로지르는 방향으로 정렬되는, 제2 증발 매체 섹션 세트에 있는 복수의 증발 매체 섹션; 및
    상기 복수의 가동 증발 매체 섹션의 하류에 위치된 응축 코일을 포함하는 직접 팽창 냉매 시스템을 포함하며,
    개방 위치에 있을 때, 복수의 가동 증발 매체 섹션의 각 가동 증발 매체 섹션은 개구를 상기 공기 유동에 직접 노출시키고 상기 공기 유동의 적어도 일부가 상기 가동 증발 매체 섹션의 주위에서 상기 개구를 통과하여 상기 응축 코일로 유동하도록 위치되며, 각각의 가동 증발 매체 섹션은, 상기 제2 증발 매체 섹션 세트에 있는 복수의 증발 매체 섹션 중 하나의 옆에 있는 개방 위치에 있을 때 상기 개구가 노출되는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  8. 에어 핸들링 시스템으로서,
    상류 표면을 갖는 제1 증발 매체 섹션으로서, 상기 제1 증발 매체 섹션을 포함하는 에어 핸들링 시스템의 부분을 통해 공기 유동 방향으로 공기가 흐를 수 있으며, 상기 제1 증발 매체 섹션은 상기 제1 증발 매체 섹션의 상류 표면이 공기 흐름 방향을 가로지르도록 위치되는 제1 증발 매체 섹션;
    제2 증발 매체 섹션으로서, 상기 제2 증발 매체 섹션은 선형 이동에 의해 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동 가능한 가동 증발 매체 섹션으로서, 상기 제2 증발 매체 섹션은, 증발 매체를 포함하고, 물 공급원으로부터 하방으로 그리고 상기 증발 매체의 외부 표면으로 물이 흐르도록 구성된 제2 증발 매체 섹션; 및
    상기 제2 증발 매체 섹션의 하류에 위치된 응축 코일을 포함하는 직접 팽창 냉매 시스템을 포함하며,
    상기 제2 증발 매체 섹션이 상기 개방 위치에 있을 때, 상기 제2 증발 매체 섹션은 개구를 상기 공기 유동에 직접 노출시키고 상기 공기 유동의 적어도 일부가 상기 제2 증발 매체 섹션의 주위에서 상기 개구를 통과하여 상기 응축 코일로 유동하도록 위치되며,
    상기 개구는 상기 제1 증발 매체 섹션에 인접하고 상기 공기 유동의 적어도 일부가 상기 제1 증발 매체 섹션 주위로 유동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 증발 매체 섹션은 상기 공기 유동 방향을 가로지르는 방향으로 선형 이동하는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 증발 매체 섹션은 상기 공기 유동 방향에 대해 상류 및 하류 방향으로 선형 이동하는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 증발 매체 섹션은 복수의 개방 위치를 갖는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 폐쇄 위치에서, 상기 제2 증발 매체 섹션은 상기 개구의 상류에 위치되고, 상기 공기 유동의 적어도 일부는 상기 개구를 통해 유동하기 전에 상기 제2 증발 매체 섹션을 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 폐쇄 위치에서, 상기 제2 증발 매체 섹션은 상기 개구의 하류에 위치되고, 상기 공간 내의 공기 유동의 적어도 일부는 상기 제2 증발 매체 섹션을 통해 유동하기 전에 상기 개구를 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제2 증발 매체 섹션이 개방 위치에 있을 때, 상기 제2 증발 매체 섹션의 주위로 유동한 다음 상기 개구를 통과하는 상기 공기 유동의 일부분은 상기 개구의 노출된 부분인 바이패스 플로우 갭을 통해 유동하고, 상기 바이패스 플로우 갭은 일 영역을 가지며, 상기 에어 핸들링 시스템은 (i) 상기 바이패스 플로우 갭 내에 위치되며 (ii) 상기 바이패스 플로우 갭의 면적을 최대 플로우 갭 면적의 100% 미만인 상기 최대 플로우 갭 면적에 대한 하나의 백분율로 제한하는 에지 씰을 더 포함하며, 상기 최대 플로우 갭 면적은 제2 증발 매체 섹션의 높이 및 개방 위치로부터 폐쇄 위치까지의 거리에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 제2 증발 매체 섹션은 복수의 개방 위치를 가지며, 상기 에어 핸들링 시스템은,
    상기 폐쇄 위치와 상기 복수의 개방 위치 사이에서 상기 제2 증발 매체 섹션을 이동시키도록 구성되는 이동 장치; 및
    상기 제2 증발 매체 섹션을 상기 폐쇄 위치와 상기 복수의 개방 위치 사이에서 이동시키기 위하여 상기 이동 장치를 작동시키도록 구성된 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 핸들링 시스템.
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