本发明涉及用于清洁和消毒加热、通风和空气调节(HVAC)系统(包括热传递盘管)的方法和系统。
背景技术：
HVAC系统通常消耗建筑物总能量的50％以上。据估计，由于HVAC系统中的热传递盘管在结垢状态下运行，大约一半的这种能量被浪费了。这种结垢盘管是HVAC系统内发现的许多操作问题的主要来源，比如过度的设备磨损、由于室内空气质量差而导致的人体健康下降以及过度的能量消耗。导致盘管结垢的常见材料的示例有外部空气污染、花粉、灰尘和油脂造成的碳氢化合物累积。
另一常见的结垢形式由盘管内部深处的细菌和真菌引起。对HVAC系统而言，这种生物形式的结垢问题特别严重。当微生物扎根到盘管内部深处时，它们开始形成生物膜，生物膜是由这些微生物分泌的一种塑性类型的薄膜。生物膜对HVAC系统特别有害，因为这些膜具有用于抑制盘管的金属表面与流通空气流之间的热传递的高导电性。另外，生物膜可具有粘性表面，其可能积聚灰尘和其它结垢碎屑，由此起到抑制通过盘管的空气流和有效热传递的作用。
当细菌和真菌扎根于HVAC盘管内部深处时，除了抑制空气流和热传递之外，可能还会出现许多其它操作问题。随着这些微生物菌落的生长，它们的生物活动开始产生废气有毒气味，在HVAC中造成一种常见的问题，该问题被称为“脏袜子综合症”，即建筑物中的空气供给开始出现脏袜子的恶臭气味或其它类型的难闻气味的情况。
对于医院来说，HVAC盘管的生物结垢问题尤其严重，并且可能会给全球卫生保健系统带来近乎传染病水平的问题。在过去的数年中，医院已经看到耐抗生素细菌(比如葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)等)的惊人上升，扎根于几乎所有的医疗设施中。现在对于患病的患者来说，进入需要治疗一种病症然后在访问医院时感染带有另一疾病的耐抗生素菌株的医疗设施，已成为相当普遍的现象。尽管进行了广泛且谨慎的消毒和清洁工作，但迄今为止，医疗设施仍未能从医疗设施操作环境中消除危险微生物。无法根除危险微生物的主要原因是由于耐抗生素微生物通过医疗设施经由其HVAC系统隐藏、繁殖和迁移的能力。具体而言，耐抗生素微生物已经找到的安全避难所在盘管深处，并且HVAC系统为在整个医疗设施中传播提供了途径。
大型医疗设施内的HVAC系统的冷却盘管的深度范围可以从6英寸到4英尺。盘管中的翅片之间的间距非常紧凑，其中每个翅片之间的间距以毫米测量。盘管的目的是在有限空间内提供尽可能多的表面面积，使得翅片之间的间距仅大到足以允许空气通过。另外，大型设施中的冷却盘管的高度通常可以达到15英尺并且在顶部密封，使得空气可以均匀地流动通过盘管。这意味着通常无法从系统的侧面或顶部接近盘管。堆积盘管的密度用于抑制液体在盘管内传播超过2英寸，这使得绝大部分内部盘管表面区域完全无法接近进行清洁。
结果是HVAC冷却盘管的内表面区域为耐抗生素细菌和真菌以及所有其它细菌和真菌提供了理想的避难所，从而在医疗设施或其它设施内扎根并繁殖。由于HVAC系统的目的是在整个设施内循环空气，因此危险的微生物可能被携带在空气流中并高效地在整个设施中扩散。虽然医疗设施可能非常注意清洁整个设施的所有暴露的表面区域，但是无法对盘管内部深处进行灭菌和消毒使这些设施暴露，并且不能完全缓解传播微生物带来的危险的风险。
整个HVAC行业、酒店、医院和其它设施采用的标准做法是使用压力清洗机清洁HVAC盘管。另一做法是经由压力清洗机或手持泵喷射装置将高度腐蚀性或酸性溶液注入到盘管中。又一做法是将蒸气注入到盘管中。这些做法对于完全穿透盘管完全无效，尤其是深度超过6英寸的盘管。这些工艺对于去除生物膜或对盘管的深层内表面区域进行消毒和杀菌也无效。另外，所有这些工艺都需要完全关闭空气处理器以便维修，并且经常对环境造成损坏、浪费以及危害。
到目前为止，压力清洗是在清洁HVAC盘管时最普遍采用的做法，其涉及使用通常超过1000psi的高压水来产生应用到盘管外表面的加压水流。然而，不论注入的高压水如何，密集堆积的盘管都起到防止水穿透到盘管中超过约2英寸的作用。紧密堆积的盘管吸收能量，并且使加压水流偏转。另外，由于水的重量和重力，当加压水流因盘管的吸收而损失动能时，水自然地垂直向地面下落。压力清洗的另一缺点是，在1000+psi时，加压水流的作用力可以快速且容易地使盘管翅片弯曲。盘管自身紧密地堆积，并且由非常薄的软金属(比如铝或铜)制成。一旦盘管以这种方式弯曲和损坏，则空气流被进一步限制并且变得不均匀，从而进一步降低空气处理器的流通效率。另外，压力清洗机使用非常大量的水。根据其尺寸，压力清洗机每分钟可能消耗6-20加仑。在每分钟6加仑的最小型号中，对盘管进行1小时清洁可能导致消耗360加仑的水。在清洁一个大型空气处理器期间，消耗大大超过1000加仑的水并不罕见。
清洁盘管的另一种技术涉及使用手持泵喷射和直接注入腐蚀性或酸性盘管清洁剂。相比于高压清洗机，该工艺通常在较低的压力下进行。腐蚀性盘管清洁剂背后的构思是去除盘管内累积的生物膜。遗憾的是，生物膜可能呈现为不受腐蚀性、酸性甚至氧化性溶液影响的塑性类型的薄膜。另外，腐蚀性溶液可能与来自盘管表面的金属分子层积极反应，并将其从盘管表面剥离。这是高度破坏性的，并且常常导致盘管在相对较短的服务时间周期内完全破坏。最后，将腐蚀性溶液注入到盘管中的泵喷射方法遭遇了同样的压力清洗物理问题，其中实际上仅穿透表面，并且可能深度仅几英寸。
用于清洁盘管的另一技术涉及用高温蒸气注入盘管。在该工艺中，将高温蒸气直接注入到盘管中，希望蒸气将物理地分解生物膜、细菌、灰尘和污垢。然而，蒸气注入面临与压力清洗类似的物理障碍，因为外部盘管表面可能吸收注入蒸气的动能和热能，并且抑制其渗透到仅仅几英寸。另外，虽然蒸气可以杀灭靠近外部盘管表面的一些细菌和真菌，但高温对于去除实际的生物膜层通常无效。另外，在设施内的许多物理位置使用高温蒸气是不切实际的，并且由于其过热而可能设置消防系统。
在不损坏或关闭HVAC系统的情况下能够发现的对HVAC系统中的冷却盘管进行清洁和灭菌的解决方案是提供一种全新的方法来显著地降低能耗、减少二氧化碳排放量并且极大地改善人类健康。迄今，已证实该工艺可以将商用空气处理器的效率提高多达80％，这已经通过去除盘管内部深处累积的结垢碎屑而得以实现。于是，HVAC系统还能够以较少的能量负载大幅度地提高移动通过空气处理器的空气量。另外，下面将概述的创新是一种易于应用和采用的可扩展解决方案，无需投资昂贵的新资本设备，并且立即实现其有益效果。这种创新也是一种单一平台解决方案，其可应用于任何尺寸或类型的HVAC系统，并且如果HVAC系统是推式或拉式系统，则同样有效。这意味着空气处理器内的鼓风机正在推动空气通过盘管或经由反向抽吸吸入空气流的空气。另外，所描述的发明提供了一种在冷却盘管内部深处实现近乎完美的表面面积覆盖率的手段，其使得能够去除所有生物膜，以及消除在HVAC盘管内部深处发现的任何细菌、真菌和其它微生物，并且为医疗设施提供了一种高效且有成本有效的解决方案，以通过对医疗设施内(盘管内部深处)的目前无法到达的唯一区域进行消毒和杀菌而快速且有效地缓解其耐抗生素微生物危机。最后，这种创新是一种真正的可持续解决方案。下面将描述的工艺比传统的压力清洗方法使用的水大致少95％，并且没有毒性、危险或有害的化学制剂。另外，这种解决方案的压力很低，使得所描述的工艺不可能对HVAC盘管造成任何损坏。
技术实现要素：
本文公开了用于有效地清洁HVAC系统的热传递盘管的设备和方法，其延迟或消除了更换盘管的需要和/或提高了工业、商业和住宅HVAC系统的能量效率和空气质量。该设备和方法有助于对盘管的细菌、真菌和病毒进行消毒和杀菌，并且使得能够去除可能聚集在空气处理器系统的盘管和翅片内部深处的灰尘、污垢、油脂或其它结垢碎屑。所描述的工艺可以是低压、pH中性、无腐蚀性、无味、使用非常少的水，并且在清洁时不需要关闭HVAC系统。
在一些实施例中，用于清洁建筑物的加热、通风和空气调节(HVAC)系统的方法包括：(1)将清洁泡沫应用到HVAC系统的一个或多个热传递盘管之间或之内的多个空间中；(2)致使或允许清洁泡沫穿过多个空间；(3)清洁泡沫从邻近多个空间的表面分解并去除碎屑；以及(4)清洁泡沫从多个空间带走所去除的碎屑。在一些实施例中，该方法还包括操作HVAC系统的空气处理器，该空气处理器使得强制空气经过一个或多个热传递盘管之间或之内的多个空间，强制空气辅助清洁泡沫和所去除的碎屑移动通过多个空间。
在一些实施例中，用于产生清洁建筑物的加热、通风和空气调节(HVAC)系统所使用的清洁泡沫的泡沫生成系统包括：(1)提供加压空气的空气泵或加压容器；(2)用于接收水、加压空气和表面活性剂的一个或多个入口；(3)用于对水和表面活性剂加压的一个或多个空气驱动泵，该一个或多个空气驱动泵由加压空气驱动；(4)用于接收和混合加压空气、水和表面活性剂以便形成加压清洁泡沫的歧管；以及(5)与歧管流体连通的用于排放加压清洁泡沫的出口。
附图说明
图1示出了注入到HVAC系统的热交换盘管的前侧的清洁泡沫；
图2示出了离开HVAC系统的热交换盘管的背侧的清洁泡沫；
图3示出了离开HVAC系统的热交换盘管的背侧的清洁泡沫；
图4示出了示例性清洁泡沫生成系统；以及
图5示出了图4的便携式清洁泡沫生成系统的内部部件。
具体实施方式
本文公开了用于清洁HVAC系统的热传递盘管的工艺以及用于生成清洁泡沫的系统，该系统紧凑、易于使用且便携，其在一些实施例中使用用于分解生物膜并对表面区域进行消毒和杀菌的pH中性、无味、无毒、无危险的制剂。在一些实施例中，该方法和系统可以采用HVAC系统的空气处理器，以便辅助将清洁泡沫输送通过盘管，包括盘管之间或之内的空间。
在一些实施例中，用于清洁建筑物的加热、通风和空气调节(HVAC)系统的方法包括：(1)将清洁泡沫应用到HVAC系统的一个或多个热传递盘管之间或之内的多个空间中；(2)致使或允许清洁泡沫穿过多个空间；(3)清洁泡沫从邻近多个空间的表面分解并去除碎屑；以及(4)清洁泡沫从多个空间带走所去除的碎屑。
在一些实施例中，用于清洁建筑物的加热、通风和空气调节(HVAC)系统的方法包括：(1)将清洁泡沫应用到HVAC系统的一个或多个热传递盘管之间或之内的多个空间中；(2)操作HVAC系统的空气处理器，该空气处理器使得强制空气经过多个空间，并且辅助清洁泡沫移动通过多个空间；(3)清洁泡沫从邻近多个空间的表面分解并去除碎屑；以及(4)清洁泡沫从多个空间带走所去除的碎屑。
在一些实施例中，清洁泡沫包含水、空气、表面活性剂以及酶和/或化学制剂。水、空气和表面活性剂在混合时生成泡沫。酶和/或化学制剂可以分解并去除生物膜、粘附于生物膜或与生物膜相关的灰尘或碎屑，和/或杀灭和去除微生物，包括细菌、病毒或真菌，并对HVAC盘管消毒。有利地，清洁泡沫可以不含挥发性有机化合物(VOC)和/或为pH中性的。清洁泡沫可以包括过氧化氢、二氧化氯、卤化物盐、次氯酸盐、有机溶剂、季铵化合物、酸、碱或螫合剂中的至少一种。
在一些实施例中，可以在足够低的压力下注入清洁泡沫，以便不损坏热传递盘管，包括以便不损坏盘管的可弯曲热传递翅片。
在一些实施例中，操作HVAC系统的空气处理器使得强制空气经过一个或多个热传递盘管之间或之内的多个空间，由此辅助清洁泡沫和可去除碎屑移动通过多个空间。空气处理器可以包括将空气压力施加到盘管一侧并且推动空气通过多个空间的鼓风机。替代地，空气处理器可以包括降低盘管一侧的空气压力并且拉动空气通过多个空间的鼓风机。
除了空气处理器之外或代替空气处理器，该方法可以涉及将空气从外部空气供给源、外部风扇、加压空气管线或便携式鼓风机中的至少一个引入到多个空间中，以辅助清洁泡沫和可去除碎屑移动通过盘管的空间。
在某些情况下，可以依次使用不同类型的泡沫来解决特定的问题。例如，该方法可以涉及首先将较稠的清洁泡沫应用到多个空间，以增加清洁泡沫的驻留时间以及清洁泡沫与表面的接触，随后将较稀的清洁泡沫应用到多个空间，以加速清洁泡沫和所去除的碎屑移动通过多个空间。
一般而言，从盘管去除碎屑致使HVAC系统以降低的能耗和改善的空气流运行。在一些情况下，该方法可以涉及识别HVAC系统的一个或多个盘管内的一个或多个阻塞区域，并将额外的清洁泡沫应用到该一个或多个阻塞区域。
图1-3示出了向HVAC盘管的一侧应用清洁泡沫以及泡沫在经过盘管之内或之间的空间后从相对侧离开。用于清洁HVAC盘管的优选制剂是pH中性的、无毒的、无害的和无味的。在一些实施例中，应用的泡沫驻留在盘管内部，然后经由盘管的自然冷凝过程而自然地分解或排出系统。这有助于实现活化泡沫工作的延长驻留时间并去除所有的生物膜、灰尘、碎屑和微生物。
在一些实施例中，注入的泡沫有利地对HVAC系统内的空气气味不具有明显的气味或变化。因此，HVAC系统可以在不关闭的情况下清洁。然而，HVAC系统中的空气质量或气味的变化是一种高度敏感的情形，尤其是现在，潜在恐怖主义的预期对许多人(特别是在医疗设施、高层建筑物和其它公共场所中工作的那些人)是真实且可行的忧虑。用于清洁盘管的常规化学制剂常常包含有毒且危险的化学制剂，并且生成非常明显的化学制剂型气味。即使添加香料来掩盖这些气味，也可能致使客户发出警告，因为空气气味的任何变化都很容易检测到，使得人们很快想知道为什么空气气味会有明显变化。出于这些原因，用于清洁HVAC系统中的盘管的制剂可以有利地是无味的。
本发明的系统和方法有利地提供不仅仅是一种清洁盘管的方法，而是提供用一系列清洁溶液和技术解决特定盘管结垢问题的能力。这是因为在整个HVAC和盘管中发现的结垢基质在极端情况下可能从一种环境变化到另一种环境。另外，由于许多HVAC系统可能从未被正确地清洁，因此它们可能需要去除数年(如果不是几十年)的结垢。在盘管所面临的结垢问题中，最常见的问题包括细菌、真菌和生物膜。然而，盘管也可能由油脂、来自外界空气污染物中的碳氢化合物、灰尘、污垢、甚至昆虫滴落物而结垢。清洁工艺利用几种不同的制剂分别解决不同的问题并不罕见。采用这种方法，技术人员可以尝试去除不同类型结垢问题的各层。
为了去除生物膜，有两种主要技术。第一种涉及使用酶，比如人们在益生菌中会发现的那种酶，并且这种酶积极地将生物膜转化为食物来源并消化生物膜。在这种方法中，可以使用各种各样的酶来解决生物膜问题。另一种方法是使用氯化钠，当其用量很小时，积极地将生物膜基质分解成小颗粒。两种方法的优点是它们是pH中性的、对金属表面无反应、且无味。可以引入其它制剂来帮助分解有机物，比如微量的过氧化氢或二氧化氯。季铵化合物也可用于消毒和杀灭微生物。示例包括苯扎氯铵化合物。
在描述所提出的工艺时，概述的关键部分是如何将泡沫注入到盘管中。在这点上，将描述如何注入泡沫的工艺、泡沫制作组分和泡沫成分。
如何清洁盘管的技术和工艺可能涉及利用HVAC系统本身的能量作为抽吸或推动清洁泡沫通过盘管的手段。如前所述，目前清洁工艺的主要不足涉及如何将清洁溶液完全注入通过盘管的技术问题。由于盘管的紧密堆积性质，无法从顶部或侧面接近盘管的中部，加之一旦液体失去注入它们的动能的推动力将由于重力作用而下落到盘管底部的自然趋势，意味着穿透盘管超过几英寸通常是不可能的。然而，清洁泡沫具有比液体包含更多空气的性质且能够粘附到竖直表面，其提供理想的携带机制，用于引入可用来分解生物膜、灰尘、油脂和其它结垢剂的清洁溶液。另外，包含微小气泡的清洁泡沫具有能够收集颗粒并使颗粒悬浮在其气泡基质中的独特性质。类似于冰川如何可以拾取巨石并将巨石移到山谷中待以后沉积，泡沫在流动通过系统(比如，通过HVAC系统的盘管)时以类似的方式工作。
通过几种技术可以实现注入清洁泡沫并使清洁泡沫迁移通过密集堆积的厚盘管的方式。首先，人们可以简单地将非常稠的泡沫直接注入到盘管中，其中新泡沫的动能将缓慢地推动先前的泡沫通过盘管。在这种技术中，可能希望的是保持清洁泡沫尽可能稠，使得其附着至与盘管内和通过盘管的空间邻近的金属表面，泡沫自身的密度也推动其本身通过盘管。虽然该技术可以实现期望的效果，但如果技术人员将泡沫喷射系统本身用作推动泡沫通过盘管的主要原动力，则这是一个相对缓慢的过程。
另一种技术涉及泡沫喷射系统和使用一个或多个外部空气喷射空气供给源(比如来自空气压缩机或外部鼓风机的加压空气)的组合，外部空气喷射空气供给源同时将空气注入到盘管中，生成空气流，该空气流然后帮助将注入的泡沫推动通过盘管。再次，该工艺是增加更多的空气量通过盘管，这些空气然后帮助泡沫迁移通过盘管。
又一种技术是利用HVAC系统自身的内部鼓风机系统来作为促进清洁泡沫迁移通过HVAC盘管的主要驱动力。在该技术中，第一个技术人员可以携带连接至泡沫产生系统(例如，以下描述的系统400)的泡沫喷射或注入软管，经由其通道门进入空气处理器。第二个技术人员可以启动泡沫产生系统，在空气处理器开启并抽吸空气的同时，第一个技术人员开始将清洁泡沫均匀地应用到盘管上。当技术人员开始将泡沫应用到盘管的表面上时，常常注意到盘管的一些区域快速地吸入泡沫，而其它区域则不会。这提供了对盘管内的阻塞区域的存在和位置的视觉指示。
阻塞可以包括盘管中的结垢区域，使得由于碎屑的极度累积，很少的空气(如果有的话)能够穿过。阻塞区域显著降低了HVAC盘管的流动效率，并抑制了热传递。当清洁泡沫快速地积聚在阻塞区域所在的位置时，技术人员然后可以采用多种技术来解决这些阻塞区域。一种技术是将泡沫对准阻塞区域的外周，并且使用由外而内的方法缓慢地溶解阻塞区域的外边缘。第二种方法是将阻塞区域注入非常稠和非常稀或者像汤的泡沫的组合。这种技术通常会在阻塞区域的中部打开非常小的空气通道，其然后建立抽吸孔以吸入更多的泡沫，这通过类似于水侵蚀的工艺来增加空气间隙的尺寸，使得可以迁移颗粒并推动泡沫通过这些阻塞区域，由此将阻塞区域打开。
在将泡沫注入盘管中的同时，目的是实现接近100％的表面面积接触。当技术人员注入泡沫时，可以通过检查泡沫如何从盘管的后端离开来直观地看到泡沫是如何通过盘管迁移的。再次参照图1-3，图示了进入和离开HVAC盘管的泡沫。再次，通过检查盘管的离开侧或后端，可以直观地确定可能定位非常深的阻塞区域的位置。例如，如果泡沫被均匀地吸入通过盘管的前面，但没有从背面均匀地离开，这将使技术人员知道深的阻塞区域的位置，并且可以轻松地在目标区域处工作直到阻塞被去除。
图1-3是来自盘管清洁演示视频的屏幕截图，其示出了低压下清洁泡沫的迁移。图1示出了应用到盘管的前侧的清洁泡沫。当清洁泡沫穿过盘管时，泡沫收集并抽拉颗粒和碎屑，有效地去除细菌和生物膜。图2和图3示出了离开盘管背侧的泡沫。该工艺既能对盘管灭菌，又能改善空气质量。此外，该工艺降低了压降，增加了空气流和热传递，并且降低了能耗。
在节能方面，至少在两个方面可以看到改进。首先，通过去除细菌、生物膜、灰尘、污垢或其它碎屑，改善了通过系统的空气流。这降低了盘管上的背压或压降(盘管之前和之后的压差)。降低空气处理器的压降，从而直接减少了鼓风机上的拉动空气通过盘管所需的电力负载。简单地说，压力降低1％应该等同于鼓风机制动马力减少1％。
除了通过从盘管内表面去除生物膜和/或其它结垢残留物来降低背压之外，改善了通过盘管的热传递，使得经过盘管的空气更快地变冷。这有助于降低冷水冷却器的能量负载。生物膜通过限制空气流、减少移动空气与盘管表面之间的接触面积、并提供一层有机物作为隔离层来降低冷却能力。去除生物膜增加了空气流以及移动空气与盘管表面之间的接触面积，并且减轻了它们的隔离效果。
在位于内华达州拉斯维加斯的一家豪华酒店的HVAC单元上进行了实验演示，其导致鼓风机的能量负载和通过盘管的冷却能力的减小。在清洁热传递盘管之前，空气处理器上的初始压降为0.69psi。在根据本发明使用泡沫清洁盘管之后，空气处理器上的压降降低至0.37psi，减少了46％。预计这将单独地导致操作空气处理器所需的能量的量减少约46％。
正如酒店各个房间或场所中的可变空气量(VAV)的减少所指示的那样，冷却效率也提高了。在VAV系统中，通过打开和关闭隔板来提供适当的冷却水平，可以增加或减少输送到房间的空气量。在清洁盘管之前，许多房间中的VAV一直处于打开，或者处于100％的空气量能力。所有房间在清洁之前都需要最大量的冷却，这表明冷却效率低并且HVAC系统无法充分地冷却所有房间。在根据本发明使用泡沫清洁盘管之后，大多数房间中的VAV减少了80-90％。这意味着这些区域的冷却效率显著提高。例外的是咖啡厅厨房台，它一直被炉灶和烤箱加热且需要持续的最大量的冷却。通过将冷空气限制在充分冷却的房间内，可获得更多的冷空气，这些更多的冷空气可以分流到需要更多冷却的区域，比如厨房区域，由此更有效地冷却先前冷却不足的区域。
最后，用于HVAC清洁项目的总用水量为33加仑，这比传统压力清洗方法减少约95％。例如，标准压力清洗机在正常操作期间可以使用约6加仑/分钟(等同于4小时1440加仑水)用于清洁。
所公开的方法和系统利用清洁泡沫实现高表面区域覆盖度的能力使得可以对盘管灭菌和消毒，从而减少耐抗生素微生物(比如医院中的葡萄球菌和MRSA)。清洁医院的HVAC盘管将降低能源消耗，并且更重要的是，该工艺将使得最终可以对当前通过通风系统扩散疾病和感染的盘管进行灭菌和消毒。正是盘管及其空气处理器系统使微生物可能在整个医疗设施内再循环和传播。现在能够穿透盘管并对其清洁和消毒，可以实现医院空气质量和健康的极大改善。泡沫可以可选地用于将消毒剂和/或非粘性涂层输送到盘管的表面上，当消毒剂和/或非粘性涂层沉积时，可以抑制未来细菌的生长。
应该明白的是，可以使用各种不同的清洁泡沫来执行本发明的方法。在一些实施例中，用于产生清洁建筑物的加热、通风和空气调节(HVAC)系统所使用的清洁泡沫的泡沫生成系统包括：(1)提供加压空气的空气泵或加压容器；(2)用于接收水、加压空气和表面活性剂的一个或多个入口；(3)用于至少对表面活性剂加压的一个或多个空气驱动泵，该一个或多个空气驱动泵由加压空气驱动；(4)用于接收和混合加压空气、水和表面活性剂以便形成加压清洁泡沫的歧管；以及(5)与歧管流体连通的用于排放加压清洁泡沫的出口。示例性泡沫生成系统的以下描述以示例而非限制的方式给出。
如图4和图5所示，示例性泡沫生成系统100可以是用于生成不同类型泡沫和泡沫量的紧凑、轻质、便携式系统。系统100可以由压缩空气(未示出)供能，并且包括分别用于将空气、水、酶和/或化学制剂、以及表面活性剂输入系统100的水输入端口102、空气输入端口104、酶和/或化学制剂输入端口106、以及表面活性剂输入端口108。输入输送管线110、112、114和116中的每个分别与输入端口102、104、106和108流体连通，并且将水、空气、酶和/或化学制剂、以及表面活性剂输送到系统100中，用于进一步处理。
水阀120、空气阀122、第一针阀124和第二针阀126控制进入系统100中的各输入组分的流量。改变输入组分的比例产出不同类型的清洁泡沫，比如更稠的泡沫、更稀的泡沫、更浓的泡沫、稀释的泡沫、粘附的泡沫、流动的泡沫等。水阀120控制输送到歧管128的水的流量和压力，该歧管用作混合室，各组分在其中混合以制成清洁泡沫。空气阀122控制进入到歧管128中的空气的流量和压力。第一针阀124控制进入到歧管128中的酶和/或化学制剂的流量和压力，并且第二针阀126控制进入到歧管128中的表面活性剂的流量和压力。通过控制各阀120、122、124和126，可以调节泡沫的清洁属性，比如所需的稠度、化学性质、体积、压力等。
尽管开始可以在一定压力下将空气和水引入到系统100中，但酶、化学制剂和/或表面活性剂可以通过泵从一个或多个未加压容器中抽吸，并且被加压至所需的压力和流速。这可以使用系统100内的一个或多个气动泵来完成。
如图5所示，第一和第二辅助空气管线130、132中的每个将加压空气输送到相应的第一和第二针阀124、126。第一和第二空气泵输送管线134、136将加压空气从第一和第二针阀124、126中的每个分别输送到相应的第一和第二空气隔膜泵138、140中的每个。第一空气隔膜泵138向包含酶和/或化学制剂的液体或溶液施加压力，以在一定压力下引入到歧管128中。第二空气隔膜泵140将压力施加到包含表面活性剂的液体或溶液，以在一定压力下引入到歧管128中。还提供了第一和第二压力计142、144，其与相应的第一和第二针阀124、126流体连通，并且指示输送到相应的第一和第二空气隔膜泵138、140中的每个的空气压力的值。控制进入泵的空气压力，从而控制第一和第二空气隔膜泵138、140将它们各自的组分泵送到歧管128的速率。增加空气压力会增加泵送速率，而降低空气压力会降低泵送速率(例如，10psi针对0.5加仑/分钟(GPM)的流速，20psi针对0.74GPM的流速)。
还提供了输送管线150、152、154和156，其分别用于将水、空气、酶和/或化学制剂、以及表面活性剂输送到歧管128。还沿着相应的输送管线150、152、154和156提供了止回阀160、162、164和166，这些止回阀提供输入组分进入到歧管128中的单向流动，并且防止组分和/或泡沫通过输送管线150、152、154和156回流。通过在一定压力下混合各组分而在歧管128中生成的泡沫被传送通过泡沫输送管线170，并从泡沫出口172排出。软管和其它装备(未示出)可以在次级容器174中携带，并且在使用期间附接至系统100。泡沫输送软管和喷嘴(未示出)可用于将清洁泡沫喷射或注入到HVAC系统的热传递盘管。
该设备和方法的期望特征是生成不同类型的泡沫(比如非常浓、非常稀、以及在两者之间的泡沫稠度)的能力。回到图4和图5，表面活性剂输入端口108通常用于吸入表面活性剂，并且在所示实施例中，可以连接至外径(OD)为1/2英寸的管路(未示出)，该管路进而可以连接至表面活性剂的供应源(比如围篱、桶或滚筒(未示出))。输入端口106通常用于吸入对盘管进行清洁、消毒和杀菌所需的活性化学物质，并且可以连接至外径为1/2英寸的管路(未示出)，该管路进而可以连接至含有所需清洁溶液的围篱、桶或滚筒。此外，表面活性剂和清洁溶液可以替代地在供应源(围篱、桶、滚筒)中预混合在一起，并且通过相应的泵138或140吸入到输入端口106或108中的任一个中。这是可以完成的，例如，在工作现场没有现成可用的加压水供给的情况下，并且需要泵138或140中的一个代替直接连接到输入端口102的供应加压水的水软管来吸入水。
如图所示，两个输入端口106和108都连接至相应的1-100psi的压力计142、144。每个压力计142、144连接至相应的针阀124、126和相应的空气隔膜泵138、140，并且辅助技术人员直观地确定多少空气压力被施加到每个隔离的隔膜泵138、140。
如图所示，通过印刷在系统100的前控制面板上的书面指示，技术人员可以经由引入多少压力来快速且容易地确定和控制液体通过每个端口的流速。通过图示，牢记可以调节系统以在选定空气压力下提供不同的流速，10psi的空气压力可以产生0.50加仑/分钟(GPM)的流速，且20psi的空气可以产生0.74GPM的流速。这种设定允许技术人员将泡沫生成工艺调整到非常精确的设置，使得可以快速且容易地确定混合比例的体积和百分比，从而提供制造包含精确体积的清洁溶液和表面活性剂比例的特定清洁泡沫的能力。一旦空气输入端口102连接至可经由设施内部空气供给源或经由便携式空气压缩机供给的加压空气供给源，并且其它所需的组分可用，则系统100准备好工作。
空气阀122(也可以是针阀)控制进入到歧管128中的空气的流量，该歧管可以是主混合室。通过输入端口102、106和108的其它组分的流速由相应的阀120、124和126控制。调整进入歧管混合室128中的加压空气，使得技术人员能够控制所需的泡沫类型。例如，向歧管128中加入更高体积的加压空气产生体积丰厚的剃须膏状泡沫。泡沫稠度还由表面活性剂和水的体积确定，这直接影响生成所需类型泡沫的能力。例如，过多的水和过少的表面活性剂将产生大部分雾化类型的产品。过多的表面活性剂和过少的水将产生非常稠的泡沫。
水输入端口102提供了外部水连接件，其可以包括花园软管式连接件。可以没有连接至端口102的内部泵，所以水流量取决于外部压力，比如连接至花园软管连接件时获得的外部压力。进入端口102的水的压力和体积可以通过水阀120来调节，该水阀可以是针阀，这使得技术人员能够添加或减少水，以进一步帮助产生所需的泡沫类型。
歧管128经由泡沫输送管线170连接至泡沫出口端口172，该泡沫输送管线可以是外径为3/4英寸的管路。出口端口172可以构造为用于经由软管倒钩、凸轮锁定连接件或其它软管连接装置来连接软管管线(未示出)。外部软管可以是任何所需的长度，比如25英尺；然而，根据应用需求，这可能会更长。根据项目的体积需求，技术人员可以将任何尺寸的软管连接到出口端口172，比如1英寸、3/4英寸、1/2英寸等。通常，1/2英寸的软管连接件可用于清洁HVAC系统。在一些实施例中，不需要在外部泡沫管线的端部处附接尖端、点或其它特殊连接件。限制性的尖端或连接件不是必须应用，因为其可能会抑制泡沫的流动甚至系统的空气隔膜泵的运行。另外，消除盘管损坏风险的关键在于不限制泡沫管线的出口端部处的流动。当泡沫离开泡沫管线并应用到盘管时，通过较大开口分散能量可有利于泡沫的应用并消除可能潜在地损坏非常精细的盘管的加压接触点。
此外，尽管为了清楚和理解的目的通过说明和示例已经详细描述了前述内容，但本领域技术人员将会理解，可以进行许多和各种修改，而不会背离本公开的精神。因此，应该清楚地理解的是，本文所公开的形式仅仅是说明性的，并非旨在限制本公开的范围，而是也涵盖伴随本发明的真实范围和精神的所有修改和替代。