專利名稱：空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中采用的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分。
背景技術(shù)：
空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(也稱之為空氣調(diào)節(jié)器)傳統(tǒng)上用于調(diào)節(jié)大廈或房間(也稱之為“建筑物”)?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)定義為包括部件的結(jié)構(gòu)，這些部件設(shè)計(jì)為一起工作，以作為用于使結(jié)構(gòu)通風(fēng)的主系統(tǒng)的部分調(diào)節(jié)空氣。空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可包括例如冷卻盤管、加熱盤管、過濾器、增濕器、風(fēng)扇、減音器、控制器、和用于滿足結(jié)構(gòu)需要的其它裝置。空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可在工廠中制造，并被運(yùn)輸至待安裝的建筑物，或可使用必需的裝置將它建在合適位置上，以滿足建筑物的功能需要。空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)室102包括在風(fēng)扇吸入錐104之前的進(jìn)氣室112和排氣室110。在空氣調(diào)節(jié)室102內(nèi)設(shè)置風(fēng)扇單元100(以吸入錐104、風(fēng)扇106、和電機(jī)108示出)、風(fēng)扇框架、和與風(fēng)扇功能相關(guān)的任何附件(例如，減震器、控制器、安裝裝置、以及相關(guān)室(cabinetry))。在風(fēng)扇106內(nèi)是具有至少一個葉片的扇輪(未示出)。扇輪具有從扇輪的外周緣的一側(cè)到扇輪的外周緣的相對側(cè)測量的扇輪直徑。通過咨詢風(fēng)扇制造商所選擇的風(fēng)扇類型，確定例如高度、寬度、空氣道長度等處理室102的尺寸。
圖1示出示例性現(xiàn)有技術(shù)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其具有容納在空氣調(diào)節(jié)室102中的單個風(fēng)扇單元100。為了示例性目的，示出具有吸入錐104、風(fēng)扇106、和電機(jī)108的風(fēng)扇單元100。較大建筑物、要求更大的空氣體積的建筑物、或要求較高或較低溫度的建筑物通常需要較大風(fēng)扇單元100和通常相應(yīng)的較大空氣調(diào)節(jié)室102。
如圖1中所示，空氣調(diào)節(jié)室102大體上分成排氣室110和進(jìn)氣室112。將組合的排氣室110和進(jìn)氣室112稱為空氣道路徑120。風(fēng)扇單元100可設(shè)置在排氣室110中(如所示出的)、進(jìn)氣室112中、或部分在進(jìn)氣室112內(nèi)和部分在排氣室110內(nèi)。其中設(shè)置風(fēng)扇單元100的空氣道路徑120的部分可一般稱為“風(fēng)扇部分”(用附圖標(biāo)記114表示)。吸入錐104的尺寸、風(fēng)扇106的尺寸、電機(jī)108的尺寸、和扇框架(未示出)的尺寸至少部分確定空氣道路徑120的長度?？蓪⑦^濾器組122和/或冷卻盤管(未示出)添加到系統(tǒng)中風(fēng)扇單元100的上游或下游。
例如，要求六(6)英寸水表壓每分鐘50,000立方英尺氣流的第一示例性結(jié)構(gòu)通常要求現(xiàn)有技術(shù)空氣調(diào)節(jié)室102大得足夠容納55英寸葉輪、100馬力電機(jī)、和支撐框架。現(xiàn)有技術(shù)空氣調(diào)節(jié)室102約為92英寸高、114至117英寸寬、和106至112英寸長。空氣調(diào)節(jié)室102和/或空氣道路徑120的最小長度由用于給定風(fēng)扇類型、電機(jī)尺寸、和應(yīng)用的出版的制造商數(shù)據(jù)規(guī)定?，F(xiàn)有技術(shù)室尺寸指南示出用于配置空氣調(diào)節(jié)室103的示例性規(guī)則。這些規(guī)則基于最優(yōu)化、調(diào)整、和試驗(yàn)。
例如，第二示例性結(jié)構(gòu)包括用在半導(dǎo)體和制藥凈化室中的再循環(huán)空氣調(diào)節(jié)器，要求兩(2)英寸水表壓每分鐘26,000立方英尺氣流。這種結(jié)構(gòu)通常要求現(xiàn)有技術(shù)空氣系統(tǒng)具有大得足夠容納44英寸葉輪、25馬力電機(jī)、和支撐框架的空氣調(diào)節(jié)室102?，F(xiàn)有技術(shù)空氣調(diào)節(jié)室102約為78英寸高、99英寸寬、和94至100英寸長?？諝庹{(diào)節(jié)室102和/或空氣道路徑120的最小長度由用于給定風(fēng)扇類型、電機(jī)尺寸、和應(yīng)用的出版的制造商數(shù)據(jù)規(guī)定?，F(xiàn)有技術(shù)室尺寸指南示出用于配置空氣調(diào)節(jié)室103的示例性規(guī)則。這些規(guī)則基于最優(yōu)化、調(diào)整、和試驗(yàn)。
這些現(xiàn)有技術(shù)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有許多問題，包括以下示例性問題·由于不動產(chǎn)(例如建筑物空間)非常昂貴，所以空氣調(diào)節(jié)室102的較大尺寸是非常不理想的。
·單個風(fēng)扇單元100生產(chǎn)昂貴，且通常對于每項(xiàng)工作定制生產(chǎn)。
·單個風(fēng)扇單元100運(yùn)行昂貴。
·單個風(fēng)扇單元100是效率低的，因?yàn)樗鼈儍H在其工作范圍的小部分上具有最優(yōu)或峰值效率。
·如果單個風(fēng)扇單元100故障，則不再能進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)。
·大風(fēng)扇單元100的低頻聲音難以衰減。
·大風(fēng)扇單元100的高質(zhì)量和高湍流可造成不想要的震動。
高度限制已經(jīng)使得使用構(gòu)造有彼此靠近水平設(shè)置的兩個風(fēng)扇單元100的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)成為必要。然而，應(yīng)指出，良好的工程實(shí)踐是將空氣調(diào)節(jié)室和排氣室110設(shè)計(jì)為對稱的，以便于跨過所述空氣調(diào)節(jié)室的寬度和高度的氣流更均勻。已經(jīng)使用存在高度限制的雙風(fēng)扇單元100，且以高的高寬比設(shè)計(jì)所述單元，以容納想要的流速。如Greenheck的“Installation Operatingand Maintenance Manual”中所示的，如果想要并排安裝，則存在特定指示來安排這些風(fēng)扇，以便存在扇輪之間的至少一個扇輪直徑間隙和風(fēng)扇和壁或屋頂之間至少一個扇輪直徑的一半。Greenheck參考甚至特別表述了“with less spacing will experience performance losses”的布置。通常，將空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)室102設(shè)計(jì)為在氣流方向上具有每分鐘500英尺的勻速速度梯度的流速。然而，具有雙風(fēng)扇單元100的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)仍大體上具有單風(fēng)扇實(shí)施例的問題。通過將風(fēng)扇單元100的數(shù)量從一個提高到兩個，沒有發(fā)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)。并且，雙風(fēng)扇單元100部分在緊跟在風(fēng)扇單元100之后的區(qū)域中呈現(xiàn)出不均勻的速度梯度，這使得經(jīng)過過濾器、盤管、和減音器的氣流不均勻。
應(yīng)指出，電氣裝置具有多風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。例如，Bonet的美國專利No.6,414,845使用用于安裝在多部件隔室(bay)電子裝置中的多風(fēng)扇模塊化冷卻部件。盡管在Bonet系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的一些優(yōu)點(diǎn)將在本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，但存在顯著不同。例如，Bonet系統(tǒng)設(shè)計(jì)為通過指引來自每個風(fēng)扇的輸出到特定裝置或區(qū)域，便于電子器件冷卻。Bonet系統(tǒng)將不用于在通常的氣流方向上指引氣流到所有裝置。例如Simon的美國專利No.4,767,262和EIGhobashy等人的美國專利No.6,388,880等其它專利講述了與電子器件一起使用的風(fēng)扇陣列。
然而，即使在計(jì)算機(jī)和機(jī)器工業(yè)中，講述了除了風(fēng)扇在接近自由傳送的低系統(tǒng)阻力情形下外，并行的工作風(fēng)扇并不提供理想的結(jié)果。例如，Sunon Group具有這樣的網(wǎng)頁，其中它們示出并行工作的雙軸風(fēng)扇，但是特別表述了如果“并行風(fēng)扇”應(yīng)用于較高系統(tǒng)阻力，則外殼在形成并行風(fēng)扇操作的流速上具有較少增加。反對使用并行風(fēng)扇的類似實(shí)例可從HighBeam Reach’s library(http://stati.highbeam.com)得到的文章和lanMcLeod在http://papstplc.highbeam.com得到的文章中找到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，包括排列在扇陣列中并設(shè)置在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)的多個風(fēng)扇單元。一個優(yōu)選實(shí)施例可包括編程為以峰值效率操縱多個風(fēng)扇單元的陣列控制器。多個風(fēng)扇單元可排列在實(shí)陣列結(jié)構(gòu)、空間圖案陣列結(jié)構(gòu)、跳棋盤(checker board)陣列結(jié)構(gòu)、行稍微偏離(rows slightly offset)陣列結(jié)構(gòu)、列稍微偏離(columns slightly offset)陣列結(jié)構(gòu)、或交錯陣列結(jié)構(gòu)中。
考慮到下述結(jié)合附圖對本發(fā)明作出的詳細(xì)描述，將更容易理解本發(fā)明的前述和其它目的、特性、和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)具有單個大風(fēng)扇單元的示例性現(xiàn)有技術(shù)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖2是在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)具有多個小風(fēng)扇單元的本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的側(cè)視圖。
圖3是在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)具有多個小風(fēng)扇單元的本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的4×6示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的平面圖或正視圖。
圖4是在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)具有多個小風(fēng)扇單元的本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的5×5示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的平面圖或正視圖。
圖5是在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)具有多個小風(fēng)扇單元的本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的3×4示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的平面圖或正視圖。
圖6是在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)具有多個小風(fēng)扇單元的本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的3×3示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的平面圖或正視圖。
圖7是在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)具有多個小風(fēng)扇單元的本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的3×1示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的平面圖或正視圖。
圖8是在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)具有多個小風(fēng)扇單元的本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的可選示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的平面圖或正視圖。
圖9是本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的可選示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的平面圖或正視圖，其中多個小風(fēng)扇單元排列在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)的跳棋盤陣列中。
圖10是本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的可選示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的平面圖或正視圖，其中多個小風(fēng)扇單元排列在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)稍微偏離行中。
圖11是本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的可選示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的平面圖或正視圖，其中多個小風(fēng)扇單元排列在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)稍微偏離列中。
圖12是本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的5×5示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的平面圖或正視圖，其通過打開部分風(fēng)扇和關(guān)閉部分風(fēng)扇以52％的容量運(yùn)行。
圖13是本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的5×5示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的平面圖或正視圖，其通過打開部分風(fēng)扇和關(guān)閉部分風(fēng)扇以32％的容量運(yùn)行。
圖14是本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的可選示例性風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的側(cè)視圖，其在空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)具有多個交錯的小風(fēng)扇單元。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分。如圖2至11所示，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分使用多個單獨(dú)的單個風(fēng)扇單元200。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，風(fēng)扇單元200以實(shí)陣列結(jié)構(gòu)(true array)(圖3-7)設(shè)置，但可選實(shí)施例可包括舉例來說可選結(jié)構(gòu)，諸如空間圖案(spacedpattern)(圖8)、空間圖案陣列結(jié)構(gòu)(圖9)、行稍微偏離陣列結(jié)構(gòu)(圖10)、或交錯陣列結(jié)構(gòu)(圖11)。由于本發(fā)明可以用實(shí)陣列和/或可選陣列實(shí)施，術(shù)語“陣列”的含義是廣泛的。
本發(fā)明的扇陣列中的風(fēng)扇單元200可以按照20％的扇輪直徑隔開?？拷O(shè)置的陣列的理想工作條件是距離為30％至60％的扇輪直徑。通過緊密地隔離風(fēng)扇單元200，更多的空氣可進(jìn)入更小的空間。例如，如果風(fēng)扇單元200的扇輪具有20英寸的扇輪直徑，在一個扇輪的外周和鄰近扇輪的外周之間僅需要4英寸的空間(20％)(或者在扇輪的外周和鄰近的壁或內(nèi)頂板之間2英寸空間)。
通過使用更小的風(fēng)扇單元200，可以用更少的插入結(jié)構(gòu)(扇框架)支撐風(fēng)扇單元200。這可以與支撐現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)扇單元100的起到基體作用的較大扇框架進(jìn)行比較。較大的扇框架必須足夠大和堅(jiān)固以支撐現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)扇單元100的整個重量。由于它們的尺寸和位置的原因，已知扇結(jié)構(gòu)干擾氣流。在優(yōu)選實(shí)施例中，因此，扇陣列的風(fēng)扇單元200由支撐電機(jī)108的對氣流具有最小摩擦力的框架支撐。
正如在背景技術(shù)部分提到的，有人已經(jīng)嘗試使用相鄰安裝水平彼此設(shè)置在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的兩個風(fēng)扇單元100。正如同樣在背景技術(shù)部分提到的，風(fēng)扇陣列已經(jīng)在電子和計(jì)算機(jī)組件中得到使用。然而，在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)領(lǐng)域，在水平設(shè)置的扇輪之間總是必須具有較大的間隔，具有較小間隔的結(jié)構(gòu)是昂貴的，且有性能損耗。單個大風(fēng)扇將所有空氣送入機(jī)殼。使用兩個相同的或稍微小一些的風(fēng)扇使得一個風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣與其他風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣干擾。為了解決干擾問題，風(fēng)扇不得不在特定導(dǎo)線中隔開，通常在風(fēng)扇之間提供至少一個輪徑的空閑間隔(和輪徑到相鄰壁的一半)。根據(jù)這一邏輯，將不能增加更多的風(fēng)扇。即使已經(jīng)增加額外的風(fēng)扇，風(fēng)扇之間的空間將繼續(xù)保持至少一個輪徑。另外，在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)領(lǐng)域，垂直堆疊風(fēng)扇單元是不可思議的，原因在于，用過于密封風(fēng)扇單元的工具不能有助于這樣的堆疊(他們僅被涉及為位于底板上)。
應(yīng)指出，送風(fēng)扇是本發(fā)明的優(yōu)選風(fēng)扇單元200。特別的，已知有TwinCity Fan Companies，Ltd.of Minneapolis，Minnesota，U.S.制造的工作良好的APF-121、APF-141、APF-161、以及APF-181送風(fēng)扇。送風(fēng)扇工作良好的原因在于它們不產(chǎn)生諸如由軸式風(fēng)扇和殼體離心風(fēng)扇以及大離心風(fēng)扇產(chǎn)生的高速率點(diǎn)?？蛇x實(shí)施例可使用將不在氣流方向產(chǎn)生高速率梯度的將要開發(fā)的風(fēng)扇單元。其它實(shí)施例，雖然低效，使用諸如在氣流方向具有高速率點(diǎn)的軸式風(fēng)扇和/或離心殼式風(fēng)扇。
在優(yōu)選實(shí)施例中，通過陣列控制器300(圖12和13)控制空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分中的每個風(fēng)扇單元200。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，陣列控制器300可被編程以使風(fēng)扇單元200在峰值效率運(yùn)行。在這一峰值效率實(shí)施例中，不是以減小的效率運(yùn)行所有風(fēng)扇單元200，陣列控制器300關(guān)閉某些風(fēng)扇單元200并使剩余的風(fēng)扇單元200在峰值效率運(yùn)行。在可選實(shí)施例中，風(fēng)扇單元200可以全部運(yùn)行在相同的運(yùn)行功率水平(例如，效率和/或流速)。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于用于控制扇速并從而控制速率和壓力的陣列控制器300(可以是可變頻率驅(qū)動(variable frequency drive，VFD))適用于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的制動馬力。由于扇壁的效率可在較大的流速和壓力范圍內(nèi)優(yōu)化，扇陣列消耗的實(shí)際工作功率大體小于對比的現(xiàn)有技術(shù)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)消耗的實(shí)際工作功率，陣列控制器的功率可相應(yīng)降低。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制器(已經(jīng)具有可變頻率驅(qū)動)可適于根據(jù)電氣規(guī)程要求的電機(jī)最高銘牌額定功率的情況下，陣列控制器300可適于扇陣列的功率消耗。提供2.5英寸空氣壓力的每分鐘50,000立方英寸的現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)扇設(shè)計(jì)的一個實(shí)例，將需要50馬力的電機(jī)和50馬力的控制器。本發(fā)明優(yōu)選使用十四個兩馬力電機(jī)陣列和30馬力的陣列控制器300。
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中包括但不限于不動產(chǎn)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的很多問題減少的制造成本、減少的工作成本、增加的效率、改善的氣流均勻性、冗余度、良好的衰減效果、以及降低的振動。
控制能力如所提到的，優(yōu)選通過被編程以使風(fēng)扇單元200在峰值效率運(yùn)行的陣列控制器300(圖12和13)控制空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分中的每個風(fēng)扇單元200。在這一峰值效率實(shí)施例中，不是以減小的效率運(yùn)行所有風(fēng)扇單元200，陣列控制器300能夠關(guān)閉某些風(fēng)扇單元200并使剩余的風(fēng)扇單元200在峰值效率運(yùn)行。優(yōu)選地，陣列控制器300能夠以預(yù)定的組和/或整體作為一個組單獨(dú)控制風(fēng)扇單元200。
例如，在諸如圖4、12、和13所示出的5×5的陣列中，希望控制陣列的人可以選擇想要的空氣量、氣流等級、氣流模式、和/或運(yùn)行的風(fēng)扇單元200的數(shù)量。首先來看空氣量，5×5陣列中的每個風(fēng)扇單元200均貢獻(xiàn)整個空氣的4％。在可變空氣量系統(tǒng)(這是大多數(shù)結(jié)構(gòu)所具有的)中，僅有數(shù)個需要滿足需求的扇陣列300運(yùn)行。控制系統(tǒng)(可以包括陣列控制器300)可用于分別使風(fēng)扇單元200聯(lián)機(jī)(“開啟”風(fēng)扇單元200)和脫機(jī)(“關(guān)閉”風(fēng)扇單元200)。開關(guān)風(fēng)扇單元200的能力可有效地消除可變頻率驅(qū)動的需求。同樣，5×5陣列中的每個風(fēng)扇單元200均使用整個功率的4％并產(chǎn)生氣流等級的4％。使用控制系統(tǒng)使風(fēng)扇單元200聯(lián)機(jī)和脫機(jī)使用戶能夠控制功率用量和/或氣流。如果需要，可以控制氣流的模式。例如，根據(jù)系統(tǒng)，可以采取氣流僅圍繞機(jī)殼的邊緣或僅在頂部有空氣的模式。最后，單個風(fēng)扇單元200可被聯(lián)機(jī)和脫機(jī)。在一個或多個風(fēng)扇單元200工作出問題時，需要維護(hù)(例如需要常規(guī)服務(wù))時，和/或需要更換時，這種控制能力是有利的。有問題的單個風(fēng)扇單元200可以脫機(jī)，而系統(tǒng)的剩余部分保持全功能。一旦單個的風(fēng)扇單元200可使用，它們將回到聯(lián)機(jī)狀態(tài)。
當(dāng)大廈或建筑物控制系統(tǒng)需要具有較高壓力的低空氣量時，體現(xiàn)出開啟或關(guān)閉風(fēng)扇單元200的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下，風(fēng)扇單元200可被模塊化以產(chǎn)生穩(wěn)定的工作點(diǎn)并消除有時使使用者和維護(hù)人員煩惱的涌浪效應(yīng)(surge effect)。涌浪效應(yīng)是對于給定量的扇速度來說系統(tǒng)壓力太高且風(fēng)扇單元200具有進(jìn)入失速(stall)的可能性。
控制能力的實(shí)例在圖12和13中示出。在圖12示出的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分中，陣列控制器300可以以所示出的第一示例模式開啟風(fēng)扇單元200并關(guān)閉風(fēng)扇單元200，使得整個系統(tǒng)被設(shè)置為以52％的最大額定氣流工作，但僅消耗整個額定功率的32％。這些數(shù)字基于結(jié)構(gòu)中的示例性典型扇操作。圖13示出了空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分設(shè)置為在32％的最大額定氣流工作，但僅消耗整個額定功率的17％。這些數(shù)字結(jié)構(gòu)中的示例性典型扇操作。在這一實(shí)施例中，陣列控制器300創(chuàng)建如示出的關(guān)閉風(fēng)扇單元200和開啟風(fēng)扇單元200的第二示例模式。
不動產(chǎn)本發(fā)明的控制處理部220中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分優(yōu)選使用比空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的現(xiàn)有技術(shù)排氣室120更少(60％到80％)的不動產(chǎn)(其中標(biāo)號100為如圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)，標(biāo)號200為如圖2中所示的本發(fā)明)。對比現(xiàn)有技術(shù)(圖1)，本發(fā)明(圖2)示出縮短通風(fēng)道120、220的圖形展示。這里有很多原因使用多個小風(fēng)扇單元200可減小通風(fēng)道120、220的長度。例如，減小風(fēng)扇單元100、200和電機(jī)108、208的尺寸減小了進(jìn)氣室112、212的長度。排氣室110、210的長高度同樣被減小，原因在于來自本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分的空氣基本上是均勻的，而現(xiàn)有技術(shù)中的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有較高空氣速率點(diǎn)并需要時間和空間來混合，以使在其存在空氣處理隔離室102、202時氣流是均勻的。(這也可被描述為較高的靜態(tài)效率，其中本發(fā)明不再需要在現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)扇系統(tǒng)的排放部的下游設(shè)置裝置，因?yàn)楹苌傩枰虿辉傩枰獜母咚俾实降退俾实霓D(zhuǎn)移)。與現(xiàn)有技術(shù)控制處理系統(tǒng)相比，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分從進(jìn)氣室212更均勻和更有效地吸入空氣，從而可減少進(jìn)氣室112、212的長度。
為了比較目的，在本發(fā)明的背景中闡述的第一示例性結(jié)構(gòu)(要求六(6)英寸水表壓每分鐘50,000立方英尺氣流的結(jié)構(gòu))。使用所述第一示例性結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的示例性實(shí)施例可由89英寸高160英寸寬30至36英寸長的標(biāo)稱排氣室212服務(wù)(如與現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例的106至112英寸長相比的)。排氣室210包括例如圖5中所示的具有12個風(fēng)扇單元200的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的3×4風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分。每個示例性風(fēng)扇單元200所需要的空間將是在取決于陣列結(jié)構(gòu)的一側(cè)上的約為24至30英寸的矩形管。通風(fēng)道路徑220為42至48英寸(如與現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例中的88至139英寸相比的)。
為了比較目的，在本發(fā)明的背景中闡述的第二示例性結(jié)構(gòu)(要求兩(2)英寸水表壓每分鐘26,000立方英尺氣流的結(jié)構(gòu))。使用所述第二示例性結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的示例性實(shí)施例可由84英寸高84英寸寬30至36英寸長的標(biāo)稱排氣室212服務(wù)(如與現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例的94至100英寸長相比的)。排氣室包括(例如圖5中所示的)具有9個風(fēng)扇單元200的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的3×3風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分。每個示例性風(fēng)扇單元200所需要的空間將是在取決于陣列結(jié)構(gòu)的一側(cè)上的約為24至30英寸的矩形管。通風(fēng)道路徑220為42至48英寸(如與現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例中的71至95英寸相比的)。
降低的生產(chǎn)成本與用在現(xiàn)有技術(shù)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的單個風(fēng)扇單元100相比，在本發(fā)明的控制處理系統(tǒng)中建立風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分通常是更有成本效率的。成本節(jié)約部分由于可大規(guī)模生產(chǎn)扇陣列的各個風(fēng)扇單元200。成本節(jié)約也部分由于制造較小的風(fēng)扇單元200是較廉價(jià)的。盡管現(xiàn)有技術(shù)單個風(fēng)扇單元100通常為特定目的定制，但本發(fā)明可在單類型的風(fēng)扇單元200上實(shí)現(xiàn)。在可選實(shí)施例中，可以存在幾個具有不同尺寸和/或功率(輸入和輸出)的風(fēng)扇單元200。不同的風(fēng)扇單元200可用在單個控制處理系統(tǒng)中或每個空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)將僅具有一種類型的風(fēng)扇單元200。即使在較小的風(fēng)扇單元200被定制時，制造用于特定工程的多風(fēng)扇單元200的成本幾乎一直比產(chǎn)生用于相同工程的單個大的現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)扇單元100的成本低。這是因?yàn)楫a(chǎn)生較大部件的困難和/或獲得單個大現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)扇單元100所必需的較大部件的成本。這種成本節(jié)約也延伸到產(chǎn)生較小空氣調(diào)節(jié)室202的成本。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，風(fēng)扇單元200是模塊化的，使得所述系統(tǒng)是“即插即用”。這種模塊化單元可通過包括用于在風(fēng)扇單元200自身外部上互鎖的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。可選地，這種模塊化單元可通過使用用于互鎖風(fēng)扇單元200的單獨(dú)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。在再一可選實(shí)施例中，這種模塊化單元可通過使用其中可放置風(fēng)扇單元200的網(wǎng)格系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
減少的運(yùn)行費(fèi)用與現(xiàn)有技術(shù)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，通過使用要求較低頻率噪音控制和對氣流的較低靜態(tài)阻力，由于較大的控制靈活性和對結(jié)構(gòu)運(yùn)行要求的精細(xì)調(diào)整，使得本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分優(yōu)選運(yùn)行較廉價(jià)。
提高的效率與現(xiàn)有技術(shù)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，由于每個小風(fēng)扇單元200能以峰值效率運(yùn)行，所以本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分優(yōu)選更有效。所述系統(tǒng)分別打開和關(guān)閉風(fēng)扇單元200，以防止特定風(fēng)扇單元200的低效率使用。應(yīng)指出，陣列控制器300可用于控制風(fēng)扇單元200。如上所闡述的，陣列控制器300關(guān)閉某些風(fēng)扇單元200，并以峰值效率運(yùn)行其余風(fēng)扇單元200。
冗余度多風(fēng)扇單元200增加了系統(tǒng)的冗余度。如果單個風(fēng)扇單元200故障，則仍將存在冷卻。陣列控制器300可考慮不能使用的風(fēng)扇單元，使得冷卻或空氣流速沒有明顯的降低。這種特性在維護(hù)期間也是有用的，因?yàn)殛嚵锌刂破?00可關(guān)閉保持脫機(jī)的風(fēng)扇單元200，而冷卻或空氣流速沒有明顯的降低。
消音優(yōu)點(diǎn)與大風(fēng)扇單元的低頻聲音相比，小風(fēng)扇單元200的高頻聲音更容易衰減。由于扇壁具有較少的低頻聲能，所以需要較短的廉價(jià)聲頻陷波器來衰減由多個小風(fēng)扇單元200產(chǎn)生的較高頻聲音(與由單個大風(fēng)扇單元100產(chǎn)生的低頻聲音相比)。多個風(fēng)扇單元200每個都工作，使得來自每個單元的聲波將互相作用，以取消特定頻率的聲音，從而產(chǎn)生比現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)更安靜的工作單元。
減少的振動本發(fā)明的多風(fēng)扇單元200具有質(zhì)量較小的較小輪，且由于剩余失衡產(chǎn)生較少的力，從而造成比大風(fēng)扇單元更小的振動。由于各個風(fēng)扇往往由于小的相差而互相取消，所以多風(fēng)風(fēng)扇單元200的總振動將傳送較少能量給結(jié)構(gòu)。多風(fēng)扇單元200的每個風(fēng)扇單元200都管理總空氣處理要求的較小百分比，因此產(chǎn)生較少的氣流湍流和相當(dāng)少的振動。
應(yīng)指出，圖3示出具有二十四個風(fēng)扇單元200的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的4×6風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，圖4示出具有二十五個風(fēng)扇單元200的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的5×5風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，圖5示出具有十二個風(fēng)扇單元200的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的3×4風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，圖6示出具有九個風(fēng)扇單元200的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的3×3風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，且圖7示出具有三個風(fēng)扇單元200的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的3×1風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分。應(yīng)指出，盡管風(fēng)扇單元200可排列在單個平面上(如圖2中所示)，但可選的陣列結(jié)構(gòu)可包含在多個平面中排列成交錯構(gòu)造的多個風(fēng)扇單元200(如圖14中所示)。應(yīng)指出，可將冷卻盤管添加在系統(tǒng)中風(fēng)扇單元200的上游或下游。應(yīng)指出，盡管示出過濾器組122、222在風(fēng)扇單元200的上游，但是過濾器組122、222也可在下游。
應(yīng)指出，可選實(shí)施例使用水平排列的扇陣列。換句話說，圖2-14中所示的實(shí)施例可水平或垂直或在垂直于氣流方向的任何方向上使用。例如，如果通風(fēng)道的垂直部用作控制處理室202，則可水平排列扇陣列。本實(shí)施例在用于回風(fēng)井的空氣調(diào)節(jié)室中是特別實(shí)用的。
應(yīng)指出，扇部214可以是其中設(shè)置風(fēng)扇單元200的空氣道路徑220的任何部分。例如，風(fēng)扇單元200可設(shè)置在排氣室212中(如所示出的)、進(jìn)氣室212中、或部分在進(jìn)氣室212內(nèi)和部分在排氣室210內(nèi)。也應(yīng)指出，空氣調(diào)節(jié)室202可以是通風(fēng)道的部分。
在前面的說明書中采用的數(shù)據(jù)和表達(dá)用作描述術(shù)語，而非限制，且目的不是排除所示出和描述的特性或其部分的等同物。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書所限定和限制。
權(quán)利要求
1.一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，包括(a)至少三個風(fēng)扇單元；(b)所述至少三個風(fēng)扇單元排列在風(fēng)扇陣列中；(c)空氣調(diào)節(jié)室，所述風(fēng)扇單元的風(fēng)扇陣列設(shè)置在其中；以及(d)陣列控制器，用于控制所述至少三個風(fēng)扇單元，以在大致峰值效率運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，其中所述至少三個風(fēng)扇單元是送氣扇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，其中所述空氣調(diào)節(jié)室具有通風(fēng)道路徑，所述通風(fēng)道路徑小于72英寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，其中所述至少三個風(fēng)扇單元是排列在扇陣列結(jié)構(gòu)中的多個風(fēng)扇單元，所述扇陣列結(jié)構(gòu)選自包括下述的組(a)實(shí)陣列結(jié)構(gòu)；(b)空間圖案陣列結(jié)構(gòu)；(c)跳棋盤陣列結(jié)構(gòu)；(d)行稍微偏離陣列結(jié)構(gòu)；(e)列稍微偏離陣列結(jié)構(gòu)；以及(f)交錯陣列結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，其中所述至少三個風(fēng)扇單元是包括至少兩個垂直排列的風(fēng)扇單元的送氣扇。
6.一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分(a)空氣調(diào)節(jié)室；(b)多個風(fēng)扇單元；(c)所述多個風(fēng)扇單元排列在風(fēng)扇陣列中；(d)所述風(fēng)扇陣列具有至少一個垂直設(shè)置在至少一個其它的風(fēng)扇單元上的風(fēng)扇單元；以及(e)所述扇陣列位于所述空氣調(diào)節(jié)室中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，進(jìn)一步包括被編程為在大致峰值效率運(yùn)行所述多個風(fēng)扇單元的陣列控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，其中所述多個風(fēng)扇單元是送氣扇。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，其中所述空氣調(diào)節(jié)室具有通風(fēng)道路徑，所述通風(fēng)道路徑小于72英寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，其中所述多個風(fēng)扇單元是排列在風(fēng)扇陣列結(jié)構(gòu)中的多個風(fēng)扇單元，所述風(fēng)扇陣列結(jié)構(gòu)選自包括下述的組(a)實(shí)陣列結(jié)構(gòu)；(b)空間圖案陣列結(jié)構(gòu)；(c)跳棋盤陣列結(jié)構(gòu)；(d)行稍微偏離陣列結(jié)構(gòu)；(e)列稍微偏離陣列結(jié)構(gòu)；以及(f)交錯陣列結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的風(fēng)扇陣列風(fēng)扇部分，包括多個風(fēng)扇單元(200)，設(shè)置在扇陣列中，并設(shè)置在空氣調(diào)節(jié)室(202)中。一個優(yōu)選實(shí)施例包括陣列控制器(300)，被編程以在大致峰值效率運(yùn)行所述多個風(fēng)扇單元。多個風(fēng)扇單元(200)可以實(shí)陣列結(jié)構(gòu)、空間圖案陣列結(jié)構(gòu)、跳棋盤陣列結(jié)構(gòu)、行稍微偏離陣列結(jié)構(gòu)、列稍微偏離陣列結(jié)構(gòu)、或交錯陣列結(jié)構(gòu)排列。
文檔編號F24F7/06GK1795334SQ200480006686
公開日2006年6月28日 申請日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月20日
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