专利名称：：改善的空气调节系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及改善的空气调节系统，包括用来控制所述改善的空气调节系统的方法和设备。
背景技术：
：常规的空气调节设计理论在二十世纪卯年代受到已故的AllanShaw博士提出的一系列创新思想的挑战。在Shaw博士的美国专利6,269,650中描述了以空气调节控制系统为顶峰的这些思想。此专利和它描述的系统现在由本申请人拥有，并且在整个本说明书中将称为"Shaw系统"。Shaw系统是一种如下系统并行地操作空气调节功能以分离处理潜热载荷(典型地，从室外空气去除湿气)和显热载荷(典型地，被干燥的内部空气)的过程。Shaw系统与常规空气调节过程的不同之处在于，不是吸取未处理的室外空气然后在整个空气调节系统中将其冷却，而是在与大体已经被冷却的通常干燥的(已处理的或未处理的)内部空气融合之前通过分离的第一室外空气热交换器对进入的室外空气进行预处理(除湿和冷却)。两个空气流融合，然后被输送到调节空间。Shaw系统是双热交换器系统，它提供另外的好处，即，允许同一冷却介质流(典型地为水)通过两个串联的热交换器以使效率最大化。这种双热交换器过程也避免了如下传统需要在两个水平上输入高能量以首先对空气进行过冷却并且随后对空气进行再加热，以便在调节空间中维持所希望的湿度水平。结合了允许湿度、温度和冷却操作的集成控制的控制系统，已经证明Shaw系统的空气处理过程在操作循环的所有时间均可以优化能量性能，从而提供显著减小的能量消耗和对调节空间中的湿度和温度波动的精确控制。然而，Shaw系统被设计用于建筑物要求仅规定使用标准量的通风(诸如大约10%到20%室外空气)并且仅需要产生符合适度标准舒适水平的环境的适度典型冷却情况。实际上，在室外空气达到大约25%的通风水平下，对于典型地平均调节空间温度和湿度目标，已经发现Shaw系统成功地运转以提供上述益处。在另一方面，对于通风要求需要使用较高水平的室外空气的特殊应用场合(诸如在通常需要40-50%的室外空气水平的医院和特殊实验室中)，已经发现Shaw系统具有过度冷却被调节空间的倾向。而且，例如如果需要产生诸如提供极低露点温度所需的反常水平的除湿作用，Shaw系统仍然可遇到能量低效率问題。因此，本发明的目标是提供对Shaw系统的改进，其允许在诸如这些情况下以及在需要以单个干球和综合绝对湿度控制提供并控制调节空间中的多个热区域的情况下易于采用Shaw系统。在转到
发明内容之前，必须理解，现有技术的以上描述仅仅被提供作为说明本发明的情景的
背景技术：
。并非是承认引用的任何材料是公开的或已知的，或者是澳大利亚或其它地方的公共常识的一部分。
发明内容概括地，本发明提供的空气调节系统相对于上述Shaw系统的改进之处在于，它利用至少两个另外的热交换器和可变速度泵以重新获得对于满足调节空间的干球状态来说所不需要的、用于除湿的能量。在湿度测定上，本发明的改进的空气调节系统提供受控制的从饱和曲线的分离。本发明提供一种空气调节系统，所述空气调节系统能够通过处理来自调节空间外部的室外空气和来自调节空间内部的回流空气并将所述室外空气与所述回流空气混合以形成用于调节空间的供应空气来处理调节空间，所述空气调节系统包括室外空气潜热冷却处理段，所述室外空气潜热冷却处理段构造成提供与回流空气显热冷却处理段并列的空气流；和用于将室外空气与回流空气混合以形成调节空间供应空气的装置，其中，所述室外空气潜热冷却处理段包括至少除湿热交换器、组合预冷却和热回收热交换器、以及传热泵，并且所述回流空气显热冷却处理段包括至少显热冷却热交换器。上面以及在整个本说明书中提及的"并列的空气流"理解为意味着两个处理段配置成使得在室外空气与已处理的回流空气(在已经经受显热冷却的回流空气的意义上的处理)混合之前在室外空气上进行潜热冷却，但不同样地要求在回流空气与已处理的室外空气混合之前在回流空气上进行显热冷却。实际上，在本发明的一种形式中，预想到已处理的室外空气可与未处理的回流空气混合，之后可在混合的空气流上(已处理的室外空气和未处理的回流空气)进行显热冷却，以在此后产生调节空间供应空气。所提及的"并列"当然也不理解为本发明的系统中使用的任何设备的物理位置或布置的几何限制。在优选形式中，室外空气潜热冷却处理段和回流空气显热冷却处理段的配置是这两个处理在混合之前在它们各自的空气流上进行，混合装置因此能够将已处理的室外空气与已处理的回流空气混合以形成调节空间供应空气。理想地，与除湿热交换器串联地传递用于显热冷却热交换器的热交换介质。该串联配置减小了温度差，这样增加了通过除湿热交换器的流率，从而提高了用以在较高的设备露点下操作的热交换效率及其有效性，以使冷冻器能够在较高的饱和吸入温度下操作。然后，优选地，串联回路的第二段，即，显热冷却热交换器，利用剩余的冷却动力。另外，减小的温度差增加通过显热冷却热交换器的流率，从而提高了热交换器在较高温度下操作的效率及其有效性。本发明的空气调节系统还优选地包括需求驱动主热交换介质设定点和需求驱动副热交换流率。在这方面，可以理解到，在较低饱和吸入温度产生冷却介质所需的能量高于在较高饱和吸入温度下产生冷却介质所需的能量。以较高效率操作的热交换器所需的饱和吸入温度的提高允许冷却介质饱和吸入温度升高，从而减小了产生冷却效果所需的能量。如上所述，室外空气潜热冷却处理段包括组合预冷却和热回收热交换器。所提及的"组合"预冷却和热回收热交换器是指从预冷却热交换器传递到热回收热交换器的热量的匹配。实际上，两个热交换器通过热交换流体相互依赖。而且，由热回收热交换器所冷却的热交换流体被传递到预冷却热交换器，然后，该预冷却热交换器利用冷却的热交换流体对空气流进行预冷却。理想地，然后，温热的热交换流体回流到热回收热交换器以再次被冷却。在这方面，流动过程是互补的并且按需求调节。在本发明的第一实施例中，理想地，改进的空气调节系统把上述Shaw系统延伸到使用达到100%的室外空气而超出正常空气调节空间要求(到达25%室外空气的)，可能完全消除回流空气热交换器的使用。此第一实施例优选地利用包括用于除湿冷却的单个热交换器和用于热回收的两个热交换器的室外空气潜热冷却处理段，以便提供从饱和曲线的分离而无需再加热，并且因此提供能量改进。具体地，室外空气潜热冷却处理段优选地包括热回收预冷却热交换器、冷冻水除湿热交换器以及另外的热回收热交换器。在此实施例中，冷却的第一段由热回收预冷却热交换器(过冷能量传递)提供。在此实施例中，除湿所需的能量也优选地以显热方式冷却室外空气流。理想地，此能量通过使用闭环的热回收回路转移以对除湿空气流进行预冷却，使得用于对室外空气流进行除湿的能量能够由热回收热交换器回收。优选地，此热交换器由以连接装置填充的热回收水回路连接到冷冻水系统，并且所述能量由泵传递到热回收预冷却热交换器。在这方面，所传递的能量的量将大体上由调节空间显热热载荷要求确定，并且能量转移率将大体上决定从饱和曲线分离的分离温度，从而提供可变的显热比，否则该可变的显热比将通过额外热源的再加热而获得。此第一实施例优选地也利用回流空气显热冷却或加热处理段，该处理段包括冷冻水热交换器、冷凝水热回收热交换器、和/或加热水热交换器中的任何一个或多个。然后，理想地，可以从冷却塔引出冷凝水以提供加热(如果需要)从而维持调节空间干球状况。在此实施例中，冷冻水热交换器可为调节空间提供显热冷却，否则的话，该显热冷却不能由在饱和曲线处或附近输送的室外空气除湿流提供。冷冻水热交换器优选地串联连接到室外空气潜热冷却处理段的冷冻水除湿热交换器。然后，如果冷凝水系统不能提供对调节空间充分加热，则加热水热交换器可提供额外的加热容量。当然，在室外空气和回流空气的上述分离处理之后，优选地混合这两个空气流以提供要被输送到所要调节的空间中的单个的供应空气流。在此第一实施例的管道系统的优选构造方面，优选地，管道系统构造成如上所述地结合有用于除湿热交换器到显热热交换器的串流。优选地，两个管道系统回路结合三通旁通构造以从任一个热交换器或两个热交换器引流。理想地，该回路结合流量计以测量冷冻水流率，并且还包括温度传感器以测量进入的冷冻水温度、段间的冷冻水温度和离开的冷冻水温度。优选地，热回收管道系统回路还结合有传热泵以将能量从热回收预冷却热交换器传递到另外的热回收热交换器，并且结合流量计以测量水流率。理想地，这种回路包括温度传感器以测量进入温度和离开温度。此外，冷凝水管道系统回路优选地还结合二通控制阀以调节加热容量，并且还结合流量传感器和测量进入温度和离开温度的温度传感器。此外，加热水管道系统回路优选地还结合二通或三通控制阀以及用于测量加热水流量的流量计和用于测量进入水温和离开水温的温度传感器。在本发明的第二实施例中，延伸第一实施例的原理以对应于可变空气容积系统的需求。理想地，此第二实施例获得实现调节空间除湿的最低供应空气温度，因此减小了在可以实现调节空间载荷要求的最高冷冻水温度下补偿调节空间热载荷需求所需的供应空气的量。因此，第二实施例减小了足以获得单个干球控制和总体上可接受的受控绝对湿度所需的供应空气的量。第二实施例中的室外空气潜热冷却处理段再次优选地包括用于除湿冷却的单个热交换器和用于热回收的两个热交换器，以便提供从饱和曲线的分离而无需再加热，并且因此提供能量改进。这些热交换器优选地以与以上关于第一实施例相同的方式构造。然而，在此第二实施例中，优选地还包括调节能够回流以与室外空气流混合的调节空间空气的量的阻尼器以及允许过多的调节空间空气溢出到大气中的阻尼器。当室外空气温度适于显热冷却时，这两个阻尼器相感应地操作以增加室外空气流，从而提供额外的室外空气以满足空间显热冷却载荷。在此第二实施例中，当周围环境空气状况低于希望的调节空间干球温度和露点时，室外空气自身当然是满足调节空间冷却需求的适当介质。响应于提供冷却，从而将旁通调节打开以提供通过室外空气热交换器的额外空气。然后，增加供应空气风扇速度以提供额外的空气流并由此提供额外的冷却。对于第二实施例的回流空气显热冷却处理段，回流空气流优选地结合响应于最温热的热区域的需求的回流空气风扇。回流空气流优选地结合冷凝水热回收热交换器、冷冻水热交换器、加热水热交换器、回流空气风扇和/或溢出空气阻尼器中的一个或多个。在此实施例中，冷凝水将优选地从冷却塔引出以提供加热来维持调节空间干球状况。回流空气显热冷却处理段的冷冻水热交换器优选地为调节空间提供显热冷却，否则的话，该显热冷却不能由在饱和曲线处或附近输送的除湿室外空气提供。冷冻水热交换器优选地串联连接到室外空气潜热冷却处理段的冷冻水除湿热交换器。在此第二实施例的优选形式中，联接到变速传动装置的回流空气风扇将调节用于再循环的回流空气的量以获得充分的显热冷却或用来提供溢出(或排出)空气。此外，在室外空气冷却模式期间，每当存在过度的调节空间加压时，溢出空气阻尼器将打开。当然，在室外空气和回流空气的上述分离处理之后，优选地混合两个空气流以提供要被输送到所要调节的空间的单个供应空气流，如上述第一实施例的情况那样。在用于此第二实施例的管道系统回路的优选构造方面，管道系统将再次优选地构造成结合有用于除湿热交换器到显热热交换器的串流。两个管道系统回路都理想地结合有三通旁通构造以从任一热交换器或两个热交换器引流，并且结合有流量计以测量冷冻水流率。理想地，该回路包括温度传感器以测量进入的冷冻水温度、段间的冷冻水温度和离开的冷冻水温度。热回收管道系统回路再次优选地结合有传热泵以将能量从热回收预冷却热交换器传递到第二热回收热交换器，并且还优选地结合有流量计以测量水流率。该回路还优选地包括温度传感器以测量进入温度和离开温度。此外，冷凝水管道系统回路再次还优选地结合有二通控制阀以调节加热容量，并且结合有流量传感器和用于测量进入温度和离开温度的温度传感器。此外，加热水管道系统回路再次还优选地结合有二通或三通控制阀，并且结合有用于测量加热水流量流量计和用于测量进入水温和离开水温的温度传感器。转向本发明的第三实施例的概括描述，笫三实施例是将Shaw系统延伸超出正常空气调节空间要求的低露点控制过程。第三实施例的空气调节系统再次包括室外空气潜热冷却处理段和回流空气显热冷却处理段，但利用包括两个热回收步骤和一个显热冷却步骤的四个除湿冷却步骤工作，从而提供能量改进。此第三实施例的室外空气潜热冷却处理段优选地包括盐水热回收预冷却热交换器、第一段冷冻水除湿热交换器、第二段盐水除湿热交换器和另外的盐水热回收热交换器。因此，在第三实施例中的冷却的第一段优选地由盐水热回收预冷却热交换器提供，并且除湿所需的能量以显热方式对室外空气流进行预冷却。此能量又通过使用闭环热回收环路转移以对室外空气流进行预冷却。在此实施例中，除湿的第一段优选地由冷冻水提供。此冷冻水以高性能系数产生。然后，除湿的笫二段优选地由低温盐水热交换器提供，与冷冻水相比，盐水以较低的性能系数产生。此外，用于对室外空气流进行除湿的能量由热回收热交换器回收，该热回收热交换器由热回收水(盐水)环路和泵连接到盐水热回收预冷却热交换器。与第一和第二实施例不同的是，回流空气流结合了显热冷却和显热加热两者。第三实施例的回流空气显热冷却处理段优选地包括冷凝水热回收热交换器、冷冻水热交换器和加热水热交换器中的一个或多个。在这方面，冷凝水再次从冷却塔引出以提供加热来维持调节空间干球状况。另外，在热交换器串联连接到第一段冷冻水除湿热交换器的情况下，冷冻水热交换器为调节空间提供显热冷却。当然，在室外空气和回流空气的上述分离处理之后，优选地混合两空气流以提供要被输送到所要调节的空间的单个供应空气流。在用于此第三实施例的管道系统回路的优选构造方面，管道系统回路将再次优选地构造成以与上述相同的方式结合有用于除湿热交换器到显热热交换器的串流。在盐水环路的管道系统方面，盐水管道系统回将优选地结合有二通或三通阀以控制除湿过程。理想地，此管道系统结合有流量计以测量盐水流率。优选地此管道系统还结合有温度传感器以测量进入温度和离开温度。优选地所述热回收管道系统回路还结合有传热泵以将能量从盐水能量热回收预冷却热交换器传递到热回收预冷却热交换器，并且结合有流量计以测量盐水流率。此回路优选地包括温度传感器以测量进入温度和离开温度。此热回收管道系统优选地连接到盐水管道系统以提供低温可用的热交换介质。此外，冷凝水管道系统回路再次优选地结合有二通控制阀以调节加热容量，并且结合有流量传感器和用于测量进入温度和离开温度的温度传感器。此外，加热水管道系统再次优选地还包括二通或三通控制阀、用于测量加热水流量的流量计以及用于测量进入水温和离开水温的温度传感器。本发明还提供一种控制所述的改进的空气调节系统的方法。该控制方法优选地包括使用各种输入(在各种事物中取决于本发明的实施例的性质)，包括调节空间干球和相对湿度输入；室外空气干球和相对湿度输入；和室外空气流量输入和热交换介质流量输入。优选地，所述控制方法还包括使用各种策略(同样在各种事物中取决于本发明的实施例的性质)，包括室外空气除湿策略；回流空气显热冷却策略；热回收冷却策略；室外空气自由冷却策略；热交换介质输送温度重置策略；和段间热交换介质选择策略。在这些策略方面，在很一般意义上，它们可以被总结为以下段落中概括的内容。室外空气除湿策略优选地结合对室外空气除湿热交换器和热交换介质(冷冻水)控制阀的按需求控制。回流空气显热冷却策略优选地结合对回流空气显热冷却热交换器和冷冻水控制阀连同回流空气风扇的按需求控制。热回收冷却策略优选地结合对室外空气预冷却热交换器、热回收热交换器和宾还回路再循环泵的按需求控制。室外空气自由冷却策略优选地结合对调节空间供应空气风扇、回流空气风扇和室外空气旁通阻尼器的按需求控制。热交换介质输送温度重置策略优选地结合对热交换介质(冷冻水)输送温度重置的按需求控制。段间热交换介质选择策略优选地结合对热交换介质(诸如冷冻水)输送温度设定点和过冷热交换介质(诸如盐水)输送温度设定点的需求控制。在对于本发明的第一和第二实施例的优选控制方法方面，诸如本发明利用的双热交换器除湿优选地在室外空气流中使用一个热交换器(诸如冷冻水热交换器)以提供潜热冷却，从而实现上限湿度控制，并且在回流空气流中使用第二热交换器(诸如第二冷冻水热交换器)以提供额外的显热冷却，从而满足调节空间干球状况。因此，除湿显热热传递釆用与室外空气除湿热交换器搭配的两个热交换器以调节作为除湿过程的一部分提供的显热冷却的量。抑制室外空气流以实现除湿所需的显热冷却优选地由闭合回路中的循环泵和额外的热交换器回收，并且被传递到室外空气流中的预冷却热交换器。在这种调节空间需要大量室外空气(根据本发明的第一实施例)的情况下，于是，所述控制系统采用受控项目来管理调节空间状态，如下室外空气除湿热交换器提供所需潜热冷却；回流空气热交换器提供除了除湿过程提供的显热冷却之外的额外的显热冷却；和当除湿过程提供的显热冷却比调节空间所需的显热冷却多时，热回收系统将除湿后剩余的显热冷却(饱和分离)传递到启动除湿过程所需的冷却。在第二实施例中，可变容积箱通过额外地用于满足调节空间中的两个或更多个热区域的要求。在本发明的所有实施例的第一要求是在调节空间中提供足够的空气循环以助于舒适状况的情况下，第二要求(由此第二实施例满足)是提供供应空气控制以满足区域热载荷中的变化。在此方面，当周围环境空气具有向调节空间提供冷却的能力时，将调节额外的室外空气的引入以满足调节空间载荷，这可通过优选地使用旁通阻尼器来实现(如上所述)。在一种形式中，响应于调节空间载荷进行操作的简单的风扇可充当旁通阻尼器以引入额外的室外空气并维持调节空间状况。实际上，而后，回流空气风扇可操作以获得供应空气和回流空气之间的差，该差等于最小所需室外空气量。注意到这种情况，理想地，回流空气将经由溢出空气阻尼器溢出(排出)到室外。在这种空气处理冷却设备联接到多个子区域冷却调节装置以便输送空气到可变空气容积箱(VAV)来管理调节空间(根据本发明的第二实施例)的情况下，于是，控制系统使用受控项目以管理调节空间状态，如下当室外空气干球温度和绝对湿度水平均小于希望的调节空间状况时，改变室外空气的量以满足调节空间干球状况；室外空气除湿热交换器提供显热冷却以满足总体调节空间要求；当室外空气除湿过程提供不足以满足调节空间显热冷却要求的显热冷却时，与回流空气热交换器一起使用回流空气风扇以提供额外的显热冷却；以及当除湿过程提供的显热冷却比调节空间所需的显热冷却多时，热回收系统将除湿后的剩余显热冷却(饱和分离)传递到启动除湿过程所需的冷却。在本发明的第三实施例的优选控制方法方面，优选地在室外空气流中使用冷冻水(作为主热交换介质)热交换器和盐水(作为副热交换介质，或过冷热交换介质)热交换器来提供潜热冷却，以实现上限湿度控制。与第一和第二实施例的情况一样，冷冻水热交换器因此也可布置在回流空气流中来提供额外的显热冷却，以满足调节空间干球状况。在这种调节空间需要低的绝对湿度(根据本发明的第三实施例)的情况下，控制系统将采用受控项目来管理调节空间状态，如下第一段室外空气除湿热交换器提供初始除湿过程以满足调节空间潜热冷却要求(此段将优选地使用具有高性能系数(能量转换效率)的冷冻设备所产生的冷能)；第二段室外空气除湿热交换器提供最后除湿过程以满足调节空间潜热冷却要求(此段优选地使用具有小于第一段除湿过程冷冻设备的性能系数(能量转换效率)的冷冻设备所产生的冷能)；回流空气热交换器提供除了除湿过程提供的显热冷却之外的额外的显热冷却；当除湿过程提供的显热冷却比调节空间所需的显热冷却多时，热回收系统将除湿后剩余的显热冷却(饱和分离)传递到启动除湿过程所需的冷却；和当回收热的热势不足时，可由较高的能量源提供补充加热(热量可从制冷设备的排放物(冷凝水)的热或从常规燃烧燃料式系统传递)。对于本发明的所有实施例，所述控制系统优选地使用比例积分(P+L)控制理论来为受控元件提供可变输出，以在调节空间中获得接近设定点的状况。所有设备的零部件优选地结合有可变驱动以响应于变化的输入信号。已经筒要描述了与本发明相关的总体构思，现在将描述根据本发明的改善的空气调节系统的三个优选实施例。然而，应当理解，以下描述不限制以上描述的一般性。在附图中图la是根据本发明的空气调节系统的第一实施例的流程图lb是图la中示出的第一实施例的焓湿图2a是根据本发明的空气调节系统的第二实施例的流程图2b是图2a中示出的第二实施例的焓湿图3a是根据本发明的空气调节系统的第三实施例的流程图；并且图3b是图3a中示出的第三实施例的焓湿图。具体实施例方式如上所述，在本发明的第一实施例中，本发明的改善的空气调节系统将上述Shaw系统理想地延伸到使用达到100%的室外空气而超过正常空气调节空间要求(达到25。/。室外空气)，潜在地完全消除回流空气热交换器的使用。此第一实施例由图la的流程图和图lb的焓湿图示出。为了容易理解，下面的描述将首先提供对图la的流程图的总体概述，随后提供对流程图的不同元件的更详细的说明(在表中)。然后，将提供对图lb的焓湿图的简要说明。概括而言，在图la的流程图中示出的是一种空气调节系统，其中，对来自调节空间的回流空气A与室外空气B(用于通风)分离地进行湿度测定处理以获得对潜热冷却和显热冷却的独立控制。在分离处理回流空气A和室外空气B之后，然后将两个空气流混合以提供单个调节空间供应空气流w,该单个调节空间供应空气流W要被输送到待调节空间。用于回流空气流A的冷却过程主要是显热冷却，该显热冷却在回流空气显热冷却处理段中进行，在此实施例中，由放置在回流空气流A中的热交换器H代表回流空气显热冷却处理段。用于室外空气流B的冷却过程主要是潜热冷却，该潜热冷却在室外空气潜热冷却处理段中进行，在此实施例中由放置在室外空气流B中的热交换器D，E和F代表室外空气潜热冷却处理段。第一热交换器D利用回收的能量对室外空气流B进行预冷却，减小该空气流的干球温度，并开始除湿过程。第二热交换器E对室外空气流B进行除湿以达到将在调节空间中获得希望的相对湿度水平的绝对湿度水平。第三热交换器F回收对于满足调节空间显热冷却载荷来说所不需要的显热。热交换的此第三段的结果是室外空气流B从饱和曲线分离。在这方面，分离量由连接第一热交换器D和第三热交换器F的传热泵I调节。使用主热交换介质(在此实施例中是冷冻水)来最大化热交换效率。使用冷的冷冻水进入流来提供用于室外空气第二热交换器E(它在此实施例中称为除湿热交换器)的驱动势，且随后，温热的热交换介质传到回流空气A路径中的热交换器H，所述热交换器H被称为显热冷却热交换器。在进入空气调节系统之前，根据调节空间中的当前状况的需求调节冷冻水的温度。例如，当对热交换器设置最大流动状况并且调节空间中的状况需要额外的除湿或显热冷却时，调低冷冻水的初始温度以获得额外的热交换，致使满足调节空间干球和相对湿度要求。最后，参照图la，并且在提供图la中示出的每个元件的详细说明之前，将理解用于调节空间的显热加热(如果需要)通过在回流空气流A或室外空气流B中添加另外的热交换器而获得。在图la中，在室外空气潜热冷却处理段下游的室外空气流B中示出这种另外的热交换器G。在此实施例中，可以看到，由于在回流空气流A中没有提供这种另外的热交换器，因此不提供潜热加热。下面的表提供了图la的流程图中示出的各种元件的更详细的说明<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>的输入低于设定点时，※对传热泵I施加能量。※将传热泵I的速度从低改变到高。*当潜热冷却控制算法4不起作用并且来自空间干球温度输入装置1的输入低于设定点时，※将室外空气流显热加热热交换器控制阀T从关闭调到打开。9冷冷却介质流算法冷冷却介质流算法9限制了冷冷却介质M和S的流动。比较来自冷冷却介质流量计R的输入与所确定的最大冷冷却介质流率，并且延迟除湿热交换器控制阀P的动作以将冷冷却介质(M到S)的流动限制到所确定的最大流率。打开关,流动控制响应于冷却介质流量计R，按一致的顺序的以下控制动作将延迟冷却介质流以将流限制到希望的冷冷却介质流率设定点*将除湿冷却热交换器控制阀P从打开调到关闭。参照图lb的曲线图，焓湿过程如下第一热交换器D对室外空气B进行预冷却；第二热交换器E使用冷冻水来对室外空气B进行除湿；并且第三热交换器F把能量转移到第一热交换器D以进行预冷却。这使得室外空气流B能够在显热冷却比例减小的情况下被充分除湿。如可看到的，获得从饱和曲线的分离。通过调节从第一热交换器D到第三热交换器F的热传递，获得分离量。通过总结图la和lb的第一实施例，并且如上所述的，使用分离的空气路径获得焓湿方案。如Shaw系统使用的，室外空气流在混合之前除湿，本发明的第一实施例使用这种相同的Shaw方法论但延伸到四个热传递过程。注意到这些，并且如将从上面的描述理解到的，使用热回收允许除湿过程的变化性，以提供从饱和曲线的分离，可以对其进行调节以在需要最小程度的再加热或不需要再加热的情况下满足调节空间的状况。现在转向本发明的第二实施例，并且再次如上所述的，第一实施例的原理延伸到响应于可变空气体积系统的需求。此第二实施例理想地获得了获得调节空间除湿的最低供应空气温度，因此以可以最高的可实现调节空间载荷需求的冷冻水温度减小了补偿调节空间热栽荷需求所需的供应空气量。因此，第二实施例减小了足以获得单个干球控制以及总体可接受的受控绝对湿度所需的供应空气量。此第二实施例由图2a的流程图和图2b的焓湿图示出。为了容易理解，以下描述将首先提供对图2a的流程图的概述，然后提供流程图的不同元件的更详细的说明(在表中)。然后将提供对图2b的焓湿图的简要说明。在图2a的流程图中示出的是提供调节空间供应空气流W到多个可变容积区域箱(EEa，EEb等)的空气调节系统。该显热热输送由各单个区域控制进行调节。该潜热冷却由调节空间的总体状况进行调节。与图la和lb的第一实施例的情况一样，室外空气B(用于通风)与回流空气A分离地进行焓湿处理以获得潜热和显热冷却的独立控制。在这种分离的处理之后，两个已处理的空气流被混合以提供单个的调节空间供应空气流W，该单个的调节空间供应空气流W将被输送到要被调节的空间。用于回流空气流A的冷却过程主要是显热冷却，该显热冷却在由放置在回流空气流A中的热交换器H所代表的回流空气显热冷却处理段中进行。通过调节回流空气体积获得所需的显热冷却量。随着显热载荷增加，回流空气量也增加。再者，用于室外空气流B的冷却过程主要是潜热冷却，该潜热29冷却在由放置在室外空气流B中的热交换器D，E和F所代表的室外空气潜热冷却处理段中进行。第一热交换器D利用回收的能量对室外空气B进行预冷却，减小干球温度并开始除湿过程。第二热交换器E对室外空气B进行除湿以达到在调节空间中获得希望的相对湿度水平的绝对湿度水平。第三热交换器F回收对于满足调节空间显热冷却载荷来说所不需要的显热。热交换的第三段的结果是室外空气流B从饱和曲线分离。分离量由连接第一热交换器D和第三热交换器F的传热泵I调节。再次使用主热交换介质(在这种情况下再次是冷冻水)来最大化热交换器效率。因此，使用冷的进入流来提供用于第二热交换器E(室外空气除湿热交换器)的驱动势，且随后，较温热的水传到回流空气流A的热交换器H，即回流空气显热冷却热交换器。当室外状况自身适于提供显热冷却和除湿时，回流空气"旁通"阻尼器CC可被调到关闭以引入额外的室外空气来满足所存在的任何区域的显热冷却要求。当需要另外的冷却时，增加调节空间供应空气W。通过打开周围环境空气减压阻尼器BB以及调节回流空气风扇AA的速度从调节空间解除这种额外的室外空气提供的过多的加压。进入系统的热交换介质(冷冻水)的温度再次根据调节空间的状况的需求进行调节。当已经对热交换器设置最大流动状况并且调节空间状况需要额外的除湿或显热冷却时，调低冷冻水的输送温度以获得额外的热交换，这致使满足调节空间干球和总体相对湿度要求。最后，并且如图la和lb的第一实施例那样，在此第二实施例中用于调节空间的显热加热可通过在回流空气流A或室外空气流B中添加另外的热交换器(如在图2a中示出为室外空气流B中的热交换器G)而获得。此实施例不提供潜热加热。下面的表提供了图2a的流程图中示出的各种元件的更详细的说明<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>31<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>等提供目标区域干球和总体空间相对湿度状况,la区域干球温度输入装置lb区域干球温度输入装置la，lb等测量区域调节空间干球温度作为空间环境管理系统7的输入。2空间相对湿度输入装置空间相对湿度输入装置2测量调节空间相对湿度作为空间环境管理系统7的输入。3显热冷却控制算法显热冷却控制算法3确定要从区域可变容积箱EEa，EEb等以及热交换器H和E提供的、用以补偿区域调节空间和通风空气流显热冷却要求的显热冷却量，。区域可变容积箱EEa、EEb等将单独地操作。打开关闭VAVEE\^区域显热&i热响应于空间干球温度输入装置la，以下控制动作将增加冷却容量以维持希望的空间干球温度设定点*将区域可变容积箱从关闭调到打开。(其中，再加热i殳备布置在区域可变容积箱EEa,EEb等中，当可变容积箱被关闭到最小供应空气Y时，将对再加热器的操作施加能量。)将由区域可变容积箱以最高显热冷却需求确定从热交换器E和H的热容量的输送。当周围环境温度低于空间干球温度设定点时，回流空气阻尼器CC将被关闭并且周围环境减压空气阻尼器BB将被打开。周圃感热冷却响应于最温热区域的空间干球温度输入装置1，按顺序的以下控制动作将增加冷却能力以维持希望的空间干球温度设定点*将除湿冷却热交换器控制阀P从关闭调到打开。*将冷却介质重置算法5从高改变到低以将冷冷却介质产生器(冷冻器)DD的流温度从温热重置到冷。*当周围环境温度高于空间干球温度设定点时，回流空气阻尼器CC将被打开并且周围环境空气减压阻尼器BB将被关闭。响应于最温热区域的空间干球温度输入装置1，按顺序的以下控制动作将增加冷却能力以维持希望的空间干球温度设定点*将显热冷却热交换器控制阀O从关闭调到打开。*将冷却介质重置算法5从高改变到低以从将冷冷却介质产生器(冷冻器)DD的流温度从温热重置到冷。37<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage39</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage40</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage41</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage42</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage43</column></row><table>*设定点12=HH-FF控制回空空气风扇AA的速度以获得回流空气风扇速度设定点參对回流空气风扇AA施加能量。*将回流空气风扇AA从低速调到高速。对于第二实施例及其在图2b中示出的焓湿图，焓湿过程如下第一热交换器D对室外空气进行预冷却；第二热交换器E使用冷冻水来对室外空气进行除湿；并且第三热交换器F将能量转移到第一热交换器D以进行预冷却。用于回流空气流A的冷却过程主要是显热冷却，该显热冷却在由放置在回流空气流A中的热交换器H所代表的回流空气显热冷却处理段中进行。通过总结图2a和2b的第二实施例，再次使用分离的空气路径获得焓湿方案。虽然Shaw系统使用室外空气流在混合之前进行除湿，但本发明的此第二实施例使用再次延伸到四个热传递过程的Shaw方法论。使用热回收允许从饱和曲线的分离的变化性，可调节所述分离以在需要最小程度的再加热或不需要再加热的情况下满足调节空间状态。当需要额外的显热冷却时，供应空气流增加并且由载荷理想地调节。现在转向本发明的第三实施例，并且再次如上所述的，第三实施例是将Shaw系统延伸到正常空气调节空间要求之外的低露点控制过程。第三实施例的空气调节系统再次包括室外空气潜热冷却处理段和回流空气显热冷却处理段，但利用包括两个热回收步骤和一个显热冷却步骤的四个除湿冷却步骤来完成这些段以提供能量改善。此第三实施例由图3a的流程图和图3b的焓湿图示出。为了容易理解，以下描述将首先提供图3a的流程图的概述，然后提供流程图的不同元件的更详细的说明(在表中)。然后将提供图3b的焓湿图的简要说明。图3a中示出的是一种空气调节系统，该空气调节系统再次依靠用来通风的室外空气B与回流空气A分离地进行焓湿处理以获得潜热和显热冷却的独立控制，此第三实施例能够成功地使用诸如制造实验室的一些专用建筑物所需的高比例的室外空气B。再者，用于室外空气流B的冷却过程主要是潜热冷却，该潜热冷却在室外空气潜热冷却处理段中进行。在室外空气潜热冷却处理段中，室外空气B通过热交换器(D，E，Z和F)被处理四次，这相较于第一和第二实施例构成室外空气潜热冷却处理段中的额外的热交换步骤。第一热交换器D利用回收的能量对室外空气B进行预冷却，减小千球温度并开始除湿过程。第二热交换器E对室外空气B进行除以湿到中间绝对湿度水平。第三热交换器Z利用较冷的热交换介质(诸如盐水的过冷介质)来提供达到在调节空间中获得希望的相对湿度水平的绝对湿度水平的额外的除湿。因而，此第三热交换器Z提供具有处理较低调节空间绝对湿度要求的能力的本发明实施例的空气调节系统。第四热交换器F回收对于满足调节空间显热冷却栽荷来说所不需要的显热。热交换的此第四段的结果也是空气流从饱和曲线分离。由将第一交换器D连接到第四热交换器F的传热泵I来调节分离量。用于回流空气流A的冷却过程也主要是显热冷却，该显热冷却在回流空气显热冷却处理段中进行。在回流空气显热冷却处理段中，并且在需要额外的显热冷却的情况下，将另外的热交换器H放置在回流空气流中。使用主热交换介质(在此第三实施例中其也是冷冻水)来最大化热交换器效率。使用冷的进入流来提供室外空气潜热冷却处理段中的第二热交换器E的驱动势，且随后，温热的介质传到回流空气显热冷却处理段的另外的热交换器H。冷冻水的输送温度也根据调节空间状况的需求进行调节，以在主冷产生器(用于冷冻水)和过冷冷产生器(用于盐水)之间获得最佳性能。当已经对热交换器设置最大流动状况并且调节空间状况需要额外的除湿或显热冷却时，调低冷冻水的输送温度以获得额外的热交换，这致使满足调节空间干球和相对湿度要求。在需要额外的除湿的情况下，设定盐水的输送温度以获得调节空间绝对湿度设定点。通过在回流空气流A或室外空气流B中，在此实施例中(与第一和第二实施例中不同)示出为在回流空气流A的路径中，添加热交换器G，获得调节空间的显热加热。也可由冷凝水热交换器提供加热。在此第三实施例中也不提供潜热加热。在室外空气B和回流空气A的分离处理之后，可将这两个空气流混合以提供单个空气流W，该单个空气流W将被输送到要被调节的空间。下面的表提供了图3a的流程图中示出的各种元件的更详细的说明<table>tableseeoriginaldocumentpage46</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage47</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage48</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage49</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage50</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage51</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage52</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage53</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage54</column></row><table>冷却，从而开始除湿过程。用于回流空气流A的冷却过程主要是显热冷却，该显热冷却在回流空气显热冷却处理段中进行。在回流空气显热冷却处理段中，并且在空气调节系统需要额外的显热冷却的情况下，将额外的热交换器G放置在回流空气流A中。通过总结图3a和3b的第三实施例，再次使用分离的空气路径获得湿度方案。虽然Shaw系统使用室外空气流在混合之前进行除湿，但第三实施例使用延伸到四个热传递过程(类似于第一和第二实施例的三个热传递过程，但添加了额外的热传递过程)的Shaw方法论。其优点是利用较低效率的能量源来提供高需求的焓湿过程，并且再利用这种较高效率的能量源用于产生对最终的除湿过程的预冷却。通常用主加热源(如常规设计理论的情况那样)再加热的过冷却由制冷循环冷却过程中使用的热回收和排热(冷凝水)取代，因此消除主加热需求并减小能量消耗。总之，必须理解，可以有对在此描述的构造的其它变化和修改，这些变化和修改也落在本发明的范围内。权利要求1.一种空气调节系统，所述空气调节系统能够通过处理来自调节空间外部的室外空气和来自调节空间内部的回流空气并将所述室外空气与所述回流空气混合以形成用于调节空间的供应空气来处理调节空间，所述空气调节系统包括室外空气潜热冷却处理段，所述室外空气潜热冷却处理段构造成提供与回流空气显热冷却处理段并列的空气流；和用于将室外空气与回流空气混合以形成调节空间供应空气的装置，其中，所述室外空气潜热冷却处理段至少包括除湿热交换器、组合预冷却和热回收热交换器、以及传热泵，并且所述回流空气显热冷却处理段至少包括显热冷却热交换器。2.根据权利要求1所述的空气调节系统，其中，所述室外空气处理在混合之前在它们各自的空气流上进行，所述混合装置因此能够将已处理的室外空气与已处理的回流空气混合以形成所述调节空间供应空气。3.根据权利要求1所述的空气调节系统，其中，与除湿热交换器串联地传递用于所述显热冷却热交换器的热交换介质。4.根据权利要求1所述的空气调节系统，其中，所述室外空气潜热冷却处理段至少包括除湿热交换器、组合预冷却和热回收热交换器、以及传热泵，用以在从饱和曲线可变干球分离的情况下输送经除湿的空气流。5.根据权利要求1所述的空气调节系统，所述空气调节系统包括至少一个可变回流空气旁通阻尼器、可变供应空气速度控制器和可变回流空气速度控制器，以便满足多个可变显热载荷要求从而维持调节空间相对湿度总体要求。6.根据权利要求1所述的空气调节空间，其中，所述室外空气潜热冷却处理段包括三个除湿热交换器，所述三个除湿热交换器能够通过利用两个主冷产生器来满足低绝对湿度要求；热回收热交换器，所述热回收热交换器用以将能量从低绝对除湿过程转移到预冷却；和热回收热交换器，所述热回收热交换器用以在必要时从排放冷凝水系统的任一个冷产生器的热进行再加热。7.根据权利要求6所述的空气调节系统，其中，调节每个冷产生器的流温度以最小化能量消耗。8.根据权利要求l所述的空气调节系统，其中，所述系统包括室外空气流中的第一冷冻水热交换器，用以提供潜热冷却来获得上限湿度控制；和回流空气流中的第二冷冻水热交换器，用以提供额外的显热冷却来满足调节空间干球状况。9.根据权利要求8所述的空气调节系统，其中，所述除湿显热热传递段包括两个热交换器，所述两个热交换器搭配到所述室外空气除湿热交换器以调节提供作为所述除湿过程一部分的显热冷却的量。10.根据权利要求8所述的空气调节系统，其中，抑制所述室外空气以实现除湿所需的显热冷却由闭环回路中的额外的热交换器和循环泵回收并被传递到所述预冷却热交换器。11.根据权利要求8到10中的任一项所述的空气调节系统，其中，控制系统管理所述调节空间状况，如下所述室外空气除湿热交换器提供所需的潜热冷却；所述回流空气热交换器提供除所述除湿过程提供的显热冷却之外的额外的显热冷却；并且当所述除湿过程提供的显热冷却比所述调节空间所需的显热冷却多时，所述热回收系统将除湿后的剩余的显热冷却(饱和分离)传递到启动所述除湿过程所需的冷却。12.根据权利要求l所述的空气调节系统，其中，使用可变容积箱来满足所述调节空间中的两个或更多个热敏区域的要求。13.根据权利要求12所述的空气调节系统，其中，当所述室外空气具有为所述调节空间提供冷却的能力时，通过使用旁通阻尼器来调节额外的室外空气以满足调节空间载荷。14.根据权利要求13所述的空气调节系统，其中，响应于调节空间载荷进行操作的回流空气风扇与旁通阻尼器协作运行，以引入额外的回流空气并维持调节空间状况。15.根据权利要求14所述的空气调节系统，其中，回流空气风扇进行操作以获得所述供应空气和所述回流空气之间的差，所述差等于最小需求的最小室外空气量。16.根据权利要求15所述的空气调节系统，所述空气调节系统包括多个子区域，用于将空气输送到多个可变空气容积(VAV)箱以管理所述调节空间，控制系统管理所述调节空间状态，如下当所述室外空气干球温度和绝对湿度水平均小于希望的调节空间状况时，改变室外空气的量以满足调节空间干球状况；所述室外空气除湿热交换器提供潜热冷却以满足调节空间总体要求；当所述室外空气潜热冷却处理段提供的显热冷却不足以满足调节空间显热冷却要求时，与提供额外的显热冷却的所述回流空气显热冷却热交换器一起使用所述回流空气风扇；并且当所述除湿过程提供的显热冷却比所述调节空间需要的显热冷却多时，所述热回收系统将除湿后剩余的显热冷却(饱和分离)传递到启动所述除湿过程所需的冷却。17.根据权利要求l所述的空气调节系统，所述空气调节系统包括作为主热交换介质的冷冻水、作为副热交换介质的盐水、以及位于所述室外空气流中的冷冻水热交换器和盐水热交换器，以提供潜热冷却来实现上限湿度控制。18.根据权利要求17所述的空气调节系统，所述空气调节系统包括位于所述回流空气流中的另外的冷冻水热交换器，以提供额外的显热冷却来满足调节空间干球状况。19.根据权利要求18所述的空气调节系统，其中，在所述调节空间需要低的绝对湿度的情况下，控制系统管理所述调节空间状态，如下第一段室外空气除湿热交换器利用由具有高性能系数的冷冻设备产生的冷能提供初始除湿过程以满足所述调节空间潜热冷却要求；第二段室外空气除湿热交换器利用由性能系数小于第一段除湿过程冷冻设备的冷冻设备产生的冷能提供最终除湿过程以满足所述调节空间潜热冷却要求；回流空气热交换器提供除所述第一和第二段除湿过程所提供的显热冷却之外的额外的显热冷却；当所述除湿过程提供的显热冷却比所述调节空间需要的显热冷却多时，所述热回收系统将除湿后剩余的显热冷却(饱和分离)传递到启动所述除湿过程所需的冷却；并且当回收热的热势不足时，能够由较高的能量源提供补充加热，热从制冷设备的排放物(冷冻水)的热或从常规燃烧燃料式系统传递。20.根据权利要求l所述的空气调节系统，大体上如在此针对附图描述的。全文摘要本发明提供一种空气调节系统，其能够通过处理来自调节空间外部的室外空气和来自调节空间内部的回流空气并将室外空气和回流空气混合以形成用于调节空间的供应空气来处理调节空间，所述空气调节系统包括室外空气潜热冷却处理段，其构造成提供与回流空气显热冷却处理段并列的空气流；和用来将室外空气与回流空气混合以形成调节空间供应空气的装置，其中室外空气潜热冷却处理段包括至少除湿热交换器、组合预冷却和热回收热交换器和传热泵，并且回流空气显热冷却处理段包括至少显热冷却热交换器。文档编号F24F3/00GK101484757SQ200780025079公开日2009年7月15日申请日期2007年11月19日优先权日2006年11月20日发明者彼得·乔治·菲利普斯申请人:Smac技术有限责任公司