具有集成空氣處理的空氣處理系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】具有集成空氣處理的空氣處理系統(tǒng)
[0001]對相關(guān)申請的參考
[0002]本申請在此要求享有以下優(yōu)先權(quán):于2012年9月24日提交的第61/704831號美國臨時專利申請，其發(fā)明名稱為“Air Handling Systems with Integrated Air TreatmentSystems (具有集成空氣處理系統(tǒng)的空氣處理系統(tǒng))”。上述專利申請中所揭示的內(nèi)容在此全部通過引證并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]一般來說，在此揭示的實施方案涉及的是空氣管理系統(tǒng)，并且，尤其是，涉及集成空氣處理組件和系統(tǒng)的空氣管理系統(tǒng)和相對應的方法。
技術(shù)背景
[0004]空氣管理系統(tǒng)包括制暖、通風和空氣-調(diào)節(jié)(“HVAC”)，這些實際上在每一個現(xiàn)代的封閉空間，例如，尤其是，建筑、車輛或艦船，是標準的。HVAC系統(tǒng)的一個目標是為所述的封閉空間提供一種舒適的和健康的居住環(huán)境，從室內(nèi)空氣的溫度、濕度、舒適度和清潔度的角度來說。除此之外，HVAC系統(tǒng)允許對用于維持室內(nèi)空氣在所需程度的物質(zhì)濃度進行控制，從而保證良好的空氣質(zhì)量。
[0005]空氣管理系統(tǒng)通常包括空氣處理單元(AHU)。所述的AHU將調(diào)節(jié)空氣供應到封閉空間的不同位置，使用風扇和風門管理氣流，同時使所帶來的空氣接觸線圈、屏幕以及其他媒介。一些空氣處理系統(tǒng)被供應以單獨冷卻或加熱流體，很可能是遠程制冷器和加熱器，而一些空氣處理單元或處理器集成具有專用的制冷器或加熱器；后者有時候被稱為“封裝單元在大多數(shù)HVAC裝置中，空氣在封閉空間中循環(huán)，換句話說，調(diào)節(jié)空氣(供給空氣，或SA)從一個或多個AHU輸送到所述的封閉空間，通常是通過管道或?qū)Ч芫W(wǎng)，而在室內(nèi)，返回空氣(RA)也從封閉空間通過單獨的管道或通道流回到所述的AHU，在此其被回收并循環(huán)回到所述的封閉空間。
[0006]封閉空間內(nèi)和周圍的室內(nèi)空氣由多種物質(zhì)影響，包括致污物(contaminant)或污染物(pollutant)。這些致污物都是氣態(tài)致污物，例如，二氧化碳(CO2)、一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、氡和其他無機氣體，以及廣泛的一類有機氣體和蒸汽，統(tǒng)稱為易揮發(fā)的有機化合物(VOCs)。顆粒以及微生物也可能會以非氣態(tài)的致污物的形式出現(xiàn)，它們都會影響到室內(nèi)空氣的質(zhì)量并且應該被過濾或移除。這些致污物通常是由建筑內(nèi)部的占據(jù)者、系統(tǒng)和所含之物所產(chǎn)生的。為了維持良好的空氣質(zhì)量，HVAC系統(tǒng)通常配置為用室外空氣取代室內(nèi)空氣，或者可替換的是，讓空氣流動通過空氣洗滌器。室外空氣可以是來自于所述封閉空間外部的空氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)一些實施方案，為了維持良好的空氣質(zhì)量，提供HVAC系統(tǒng)并配置為用室外空氣取代室內(nèi)空氣，或者可替換的是，讓室內(nèi)空氣(和/或室外空氣)流動通過空氣洗滌器，從而移除致污物。室外空氣可以包括來自所述封閉空間外部的空氣。
[0008]在一些實施方案中，基于洗滌器的吸附劑可通過吸附和再生的重復循環(huán)在延長的時間周期使用從而洗滌室內(nèi)空氣。這種循環(huán)也可以被稱之為溫度-擺動或濃度-擺動吸附和再生循環(huán)。通常情況下，一旦一種吸附劑，即，一種吸附材料，變?yōu)轱柡偷闹挛畚?，它會失去其吸附能力。再生可以在適當?shù)臈l件下實現(xiàn)，即，已經(jīng)被吸附劑所捕捉的致污物被釋放及清洗，從而允許該吸附劑重新獲得其吸附性能。在一些實施方案中，原位再生，即無需移動所述吸附材料或洗滌器的部件，可以借助于加熱和相對干凈的清潔空氣的流動的組合，舉例來說，可以是室外空氣。
[0009]根據(jù)在此揭示的一些實施方案，受益于洗滌室內(nèi)空氣的系統(tǒng)可以更為有效地和更為經(jīng)濟地實現(xiàn)，通過將空氣處理組件(ATA)和AHU作為單一集成產(chǎn)品結(jié)合，用于有效和經(jīng)濟的制造和安裝。ATA提供了改進的空氣質(zhì)量，通過消除了不想要的氣體的優(yōu)點，例如二氧化碳(C02)和易揮發(fā)的有機化合物(VOCs)。這種集成配置和制造的優(yōu)點包括，尤其是，減小尺寸和成本、簡化安裝、共享部件的利用，以及更大的能量效率。
[0010]在本申請的一些實施方案中，描述的用于在封閉環(huán)境(即封閉空間)中循環(huán)空氣的系統(tǒng)和方法包括:AHU，所述的AHU包括用于從所述封閉環(huán)境中接收室內(nèi)氣流的室內(nèi)空氣入口和用于排出所述室內(nèi)氣流的室內(nèi)空氣出口，調(diào)節(jié)元件，其排布在所述入口和出口之間，配置用于至少加熱或冷卻在其上流動的所述室內(nèi)氣流，一個或多個風扇單元，其排布在所述入口和出口之間，配置用于將速度提供給所述室內(nèi)氣流，以及ATA，其排布在所述AHU之內(nèi)或接近所述AHU，所述ATA包括配置用于接收由AHU室內(nèi)空氣入口接收的室內(nèi)氣流的一部分的空氣入口，再生吸附材料，其配置為處理所接收的室內(nèi)氣流，其吸附至少一種包含在所接收的室內(nèi)氣流中的氣態(tài)致污物，以及出口，其用于將所述吸附材料處理后的空氣排出使其回到所述的AHU。
[0011]根據(jù)一些實施方案，所述的ATA包括室外空氣入口和室外空氣出口。所述的AHU可以包括室外空氣入口。根據(jù)一些實施方案，所述ATA入口和ATA出口排布在所述調(diào)節(jié)元件的下游。所述一個或多個風扇可以置于所述調(diào)節(jié)元件的下游，所述ATA入口可以排布在所述AHU入口的下游，且所述的ATA出口可以排布在所述ATA入口的下游和所述調(diào)節(jié)元件的上游。
[0012]根據(jù)一些實施方案，所述一個或多個風扇可以布置在所述調(diào)節(jié)元件的下游，所述ATA入口可以排布在所述一個或多個風扇的下游，并且所述ATA出口可以排布在所述ATA入口的下游。
[0013]根據(jù)一些實施方案，所述一個或多個風扇可以布置在所述調(diào)節(jié)元件的下游，所述ATA出口可以排布在所述AHU入口的下游和所述調(diào)節(jié)元件的上游，并且所述ATA入口可以排布在所述ATA出口的下游和所述一個或多個風扇的下游。
[0014]根據(jù)一些實施方案，所述一個或多個風扇可以布置在所述調(diào)節(jié)元件的下游，所述ATA出口可以排布在所述調(diào)節(jié)元件的上游，并且所述ATA入口可以排布在所述調(diào)節(jié)元件的下游和所述一個或多個風扇的上游。
[0015]根據(jù)一些實施方案，所述調(diào)節(jié)元件可以配置為在所述室內(nèi)氣流進入所述ATA入口之前接收所述室內(nèi)氣流從而冷卻該室內(nèi)氣流。
[0016]所述室內(nèi)空氣可以在進入所述的ATA入口之前流動通過所述的調(diào)節(jié)元件并隨即排出所述ATA出口，所述的室內(nèi)空氣在此流動通過所述的調(diào)節(jié)元件。所述的ATA入口可以排布在所述一個或多個風扇的上游。
[0017]根據(jù)一些實施方案，所述一個或多個風扇可以布置在所述調(diào)節(jié)元件的下游，所述ATA出口可以排布在所述一個或多個風扇的上游且所述ATA入口可以排布在所述一個或多個風扇的下游。
[0018]根據(jù)一些實施方案，所述的一個或多個風扇單元可以配置為引導室內(nèi)氣流進入所述的ΑΤΑ，而無需與所述ATA相關(guān)聯(lián)的助推器。
[0019]根據(jù)一些實施方案，所述一個或多個風扇可以布置在所述調(diào)節(jié)元件的下游，所述ATA出口可以排布在所述調(diào)節(jié)元件的上游且所述ATA入口可以排布在所述一個或多個風扇的下游。
[0020]根據(jù)一些實施方案，所述AHU可以包括第一殼體，且所述ATA包括第二殼體。所述的第二殼體可以排布在所述第一殼體之內(nèi)或者所述第二殼體也可以排布在所述第一殼體之外。
[0021]根據(jù)一些實施方案，所述的吸附材料可以包含在配置可從所述ATA上移除的墨盒中。
[0022]根據(jù)一些實施方案，清洗氣流可以被導入到所述ATA從而再生所述的吸附材料。
[0023]根據(jù)一些實施方案，所述的ATA可以包括清洗氣流入口和清洗氣流出口，配置用于引導清洗氣流越過和/或穿過所述吸附材料從而釋放由所述吸附材料在先吸附的氣態(tài)致污物來再生所述的吸附材料。
[0024]根據(jù)一些實施方案，所述的清洗氣流包括室外空氣。所述的氣流可以直接或間接的由以下部件的至少其中之一加熱，熱泵、煤氣爐、太陽能加熱器、電線圈以及熱水。
[0025]根據(jù)一些實施方案，所述的AHU可以包括冷凝器，所述的清洗氣流也可以直接或間接的由冷凝器加熱。
[0026]根據(jù)一些實施方案，所述的氣態(tài)致污物包括C02或易揮發(fā)的有機化合物(VOCs)。
[0027]根據(jù)一些實施方案，所述的吸附材料包括至少以下其中之一:活性炭、碳顆粒、固載胺、分子篩、多孔二氧化硅、多孔氧化鋁、碳纖維、金屬有機框架材料、多孔聚合物和聚合物纖維。
[0028]根據(jù)一些實施方案，所述系統(tǒng)可以進一步包括中央空調(diào)系統(tǒng)(CACS)，其具有熱泵或壓縮機，其中所述的AHU包括CACS的一部分。
[0029]根據(jù)一些實施方案，所述的系統(tǒng)可以進一步包括控制器，所述控制器可以配置為控制所述系統(tǒng)至少在洗滌模式和再生模式之間的操作，在洗滌模式中，由所述吸附材料吸附包含在所述室內(nèi)氣流中的氣態(tài)致污物，在再生模式中，清洗氣流被引導越過和/或穿過所述吸附材料從而釋放由所述吸附材料在先吸附的氣態(tài)致污物。
[0030]根據(jù)一些實施方案，所述系統(tǒng)可以進一步包括在所述控制器上的計算機指令，從而使得所述控制器控制至少洗滌模式和再生模式的操作。
[0031]根據(jù)本申請的一些實施方案，描述的是用于在封閉環(huán)境中循環(huán)空氣的方法，其包括提供用于在封閉環(huán)境中循環(huán)空氣的空氣管理系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括:AHU，其包括用于接收來自所述封閉環(huán)境的室內(nèi)氣流的室內(nèi)空氣入口和用于排出所述室內(nèi)氣流的室內(nèi)空氣出口，排布在所述入口和出口之間的調(diào)節(jié)元件，其配置用于至少加熱或冷卻流經(jīng)其上的室內(nèi)氣流，排布在所述入口和出口之間的一個或多個風扇單元，其配置用于將速度提供給所述的室內(nèi)氣流；以及排布在所述的AHU之內(nèi)或接近所述AHU的ATA，所述的ATA包括配置用于攔截由所述AHU室內(nèi)空氣入口接收的室內(nèi)氣流的一部分的空氣入口，配置用于處理所攔截的室內(nèi)氣流的再生吸附材料，以及用于排出由所述吸附材料處理的攔截的室內(nèi)氣流的出口，引導室內(nèi)氣流到達所述AHU的室內(nèi)空氣入口，在洗滌循環(huán)期間，接收由所述AHU的室內(nèi)空氣入口接收的室內(nèi)氣流的一部分并引導所攔截的室內(nèi)氣流到達所述ATA的入口，將攔截的室內(nèi)氣流流動越過和/或穿過所述的吸附材料從而吸附所述至少一種氣態(tài)致污物，引導所述處理后的攔截的室內(nèi)空氣到達所述ATA的出口，在再生