组合式HVAC和灭火系统的制作方法

组合式hvac和灭火系统
技术领域
1.本发明涉及一种组合式hvac和灭火系统，并且因此涉及一种利用共同的结构特征提供hvac功能和灭火功能的系统。本发明还涉及对应的方法。


背景技术：

2.暖通空调(hvac)系统在建筑物和其它设施(例如船舶)中使用，以提供供暖、通风和空调中的一种或多种。在许多情况下，公共空气路径用于这些功能中的每个，其中加热和/或冷却盘管放置在空气路径中，以允许系统升高或降低空气温度来控制房间等的温度。这通常经由风机盘管单元完成，风机盘管单元包括用于将空气吸过(多个)盘管的风机，并且通常还包括过滤能力。这可为从房间获取的空气，或来自外部来源的空气，或室内空气和室外空气的组合。
3.风机盘管单元可包括用于降低空气温度的盘管，其中该盘管是可从制冷系统被供应以经冷却的水的具有流径的热交换器。制冷系统可为蒸气压缩型制冷系统。其可能位于远离风机盘管单元。当制冷系统位于远离风机盘管单元时，则其可经由延伸到建筑物的不同部分中的多个风机盘管单元的管路供应经冷却的水。这些风机盘管单元也可称为水终端单元。
4.在一些情况下，风机盘管单元可从制冷系统(即充当热泵)供应以经加热的水，并且在此情况下，其可为具有可切换操作的同一制冷系统，使得经加热的水可与经冷却的水都提供到同一热传递盘管。备选地，hvac系统可包括经由不同的热源(例如锅炉、太阳能加热器或专用于热泵操作的第二制冷回路)提供经加热的水。在此情况下，风机盘管单元可具有专用于加热空气的第二盘管。可存在多个热源，其中hvac系统或其它控制系统从多个选项中选择最佳热源。
5.已知的hvac系统可在需要加热和/或冷却的结构的每个区域中包括风机盘管单元，并且因此hvac系统可具有控制结构的所有占用空间中的空气温度的能力。
6.除了hvac系统之外，已知的是，诸如建筑物的结构包括消防系统，该消防系统可包括灭火能力，以及通常还包括火灾探测能力、火灾警报器等。因此，已知的是，结构具有包括例如用于建筑物的房间和/或其它类型的受保护位置的灭火装置的灭火系统。通常，灭火装置可自动激活。灭火系统的一个示例是喷水器系统，其大体上包括布置成喷出流体以抑制或防止火灾的喷水器装置。已经提出将喷水器系统与加热和/或冷却装置组合，如通过将水管组合用于风机盘管单元以及喷水器。在us 5183102中可找到这样的组合式hvac和灭火系统的示例。


技术实现要素：

7.从第一方面来看，本发明提供了一种组合式hvac和灭火系统，其包括：
8.hvac设备，其包括：管路网络，该管路网络容纳热交换流体，并且布置用于经由连接到管路的冷却器冷却热交换流体；连接到管路网络的风机盘管单元，其中，风机盘管单元
包括：用于使由冷却器冷却的热交换流体通过的盘管；用于使空气移过盘管以便将热从空气传递到盘管中的热交换流体的风机；以及用于使空气在其移过盘管之后通过而进入调节空间中的排放室；以及
9.用于将热交换流体释放到排放室中的流体出口；
10.其中，管路网络中的热交换流体是清洁剂，使得热交换流体释放到排放室中为调节空间提供灭火效果。
11.有利地，所提出的组合式系统使用清洁剂作为hvac设备的热交换流体来代替现有技术中通常使用的水。已发现这样的清洁剂(也称为无水灭火剂)在经由排放室释放到空气中时提供高效的灭火，因为它们迅速蒸发以形成灭火气体，所述灭火气体通过风机盘管单元的作用而容易地分配。安装和维护行动整合在可选地具有组合控制的组合式系统内，并且因此例如可能不需要对单独的hvac系统和灭火系统进行单独的维护/安全检查。尽管在现有技术中已经提出了组合式hvac和灭火，但已经意识到使用喷水器的已知组合式hvac和灭火系统存在问题，因为喷水器回路中的温度变化在加热的情况下存在导致喷水器/探测器的意外触发的风险和/或在冷却的情况下存在可能阻止喷水器的必要触发的风险。此外，在许多环境中使用水存在明显的缺点。发明人提出利用传统上不用于水终端风机盘管单元中的热交换的灭火剂替代水终端型hvac系统中的热交换水。因此，第一方面的系统包括管路网络内的清洁剂，其中，该清洁剂在hvac操作期间用作热交换流体。这与流体出口一起则允许灭火剂经由风机盘管单元以气态形式运用，所述风机盘管单元已经定位/优化用于将空气分配到结构(例如在建筑物中)，同时与典型的水终端型hvac系统相比不需要任何显著增加的管系统或安装工作量。
12.该系统可包括连接到管路网络以在管路网络内泵送热交换流体(清洁剂)的泵。泵可在hvac模式操作中在冷却器与风机盘管单元之间输送热交换流体，并且构造成在灭火操作模式中用于将热交换流体泵送出流体出口。管路网络可连接到膨胀罐，以便确保热交换流体的充足供应以作为灭火剂散布。
13.该系统可包括冷却器。在一些示例中，冷却器包括具有制冷回路(例如蒸气压缩回路)的制冷系统，以便从热交换流体去除热。这可经由冷却器的一个或多个吸热热交换器的作用来完成。
14.清洁剂存在并且用作热交换流体。这种清洁剂可为所谓的无水灭火剂，例如卤化碳灭火剂，如氟化酮灭火剂。示例包括从3m公司在商标名novec
tm
下获得的fk-5-1-12流体。例如，热交换流体可为novec1230或novec7000。
15.用于将热交换流体释放到排放室中的流体出口可包括在排放室中或在其附近的一个或多个喷嘴。该系统可包括用于控制流体流出流体出口的阀。在一些示例中，流体出口将流引导到表面上以促进其蒸发，例如通过冲击到排放室的外表面上的流以增加热交换流体的蒸发速率。
16.该系统可包括用于促进流体的蒸发的超声波蒸发装置。这样的蒸发装置可包括用于振动蒸发表面以促进蒸发表面上流体的蒸发的超声波换能器。可存在超声波换能器阵列。蒸发表面可位于排放室的底部处，以便流体可经由重力朝向蒸发表面流动。超声波蒸发装置可用于在不需要高压水的情况下生成水雾，使得水可用作添加的抑制剂。在一些情形下，这可运用为主抑制剂，或可有利地用于扩大清洁剂的灭火效果。
17.用于热交换流体的流体出口可定位成将流体朝向蒸发表面引导，例如，以便促进完全/更快的蒸发并且由此将气态清洁剂更好地分配到调节空间中。备选地或附加地，系统可包括用于将水(例如作为喷雾)射出到蒸发表面上的水出口，由此超声波振动促进水蒸气的产生以提供添加的灭火效果。以此方式，风机盘管单元可用于将水蒸气与热交换流体一起分配，或代替热交换流体分配，以便添加灭火效果，或以便在热交换流体供应已经耗尽之后允许持续的灭火效果。该系统可附加地或备选地具有释放水的功能以控制调节空间中空气的湿度，例如在风机盘管单元的正常使用中。超声波蒸发装置可为可控制的以设定水滴的大小。
18.例如，水出口可连接到主水供应源(mains water supply)，例如，用于建筑物的自来水。超声波蒸发装置的使用意味着不需要高压水供应源，这避免了对专用泵和水分配网络的需求。
19.风机盘管单元可在盘管之后布置有风机，即，使得在hvac使用中，风机将空气吸过盘管，而不是将空气朝向盘管吹。这可提高风机盘管单元分配作为灭火剂的热交换流体的效率。hvac设备可包括连接到同一管路网络并且因此联接到同一冷却器的多个风机盘管单元，以便为较大的调节空间和/或为多个调节空间(如为建筑物或其它结构的多个房间)提供hvac功能。风机盘管单元可包括用于加热空气的第二盘管，并且在此情况下，系统可包括用于加热用于第二盘管的第二热交换流体的加热器(如热泵或锅炉)。该第二热交换流体可在第二管路网络中。例如，第二热交换流体可为水。
20.对于第一管路网络，热交换流体是清洁剂而不是水。这在材料选择方面提供了优势，因为水腐蚀不再是问题。该系统可包括用于冷却器的铝吸热热交换器和/或用于风机盘管单元的铝盘管。
21.该系统可包括火灾探测装置，其可有利地安装在与风机盘管单元相同的位置。例如，火灾探测装置可包括在风机盘管单元中或在其上。备选地或附加地，火灾探测装置可设置有与风机盘管单元相关联的恒温器，或者恒温器可用于提供火灾探测能力。通过除了抑制之外还包括探测，于是系统可提供更全面的火灾风险保护。
22.组合式系统可能包括用于控制灭火和/或探测活动的添加特征。例如，除了hvac设备的控制面板之外或作为其一部分，可提供防火面板。在一种可能的构造中，防火面板可具有环路驱动器，该环路驱动器具有连接到防火面板的回路驱动器的灭火环路，并且灭火环路构造用于例如经由如上所述的阀来控制流体出口，以便当由防火面板触发时释放热交换流体作为灭火剂。为了探测火灾或诸如烟雾的相关事件的目的，可存在也联接到防火面板的多个火灾探测装置。
23.组合式hvac和灭火系统可在诸如船舶或建筑物的结构内使用，并且可构造用于安装在这样的结构中，所述结构诸如具有在结构内的多个调节空间(例如船舶或建筑物的多个房间或区域)之间延伸的管路网络并且具有安装在多个调节空间内的多个风机盘管单元。
24.从第二方面来看，本发明提供了一种诸如船舶或建筑物的结构，该结构包括如上所述的组合式hvac和灭火系统，即第一方面的系统和可选地如上所述的其它附加特征。
25.本发明还扩展到一种向诸如船舶或建筑物的结构提供以hvac和灭火的方法，该方法包括在结构中安装和/或使用如上所述的组合式hvac和灭火系统，即安装和/或使用第一
方面的系统和如上所述的可选的其它附加特征。
26.该方法可包括由此来修改现有的hvac系统以提供灭火能力：去除用作热交换流体的水并以清洁剂替代水，并且添加用于将热交换流体释放到hvac系统的风机盘管单元的排放室中的流体出口。现有的hvac系统可包括hvac设备，其包括：管路网络，该管路网络容纳热交换流体，并且布置用于经由连接到管路的冷却器冷却热交换流体；连接到管路网络的风机盘管单元，其中，风机盘管单元包括用于使由冷却器冷却的热交换流体通过的盘管；用于使空气移过盘管以便将热从空气传递到盘管中的热交换流体的风机；以及用于使空气在其移过盘管之后通过而进入调节空间中的排放室。hvac设备和/或组合式系统可进一步包括如上所述的添加特征。用于替代热交换流体的清洁剂可如上所述为例如卤化碳，如fk-5-1-12流体。如上所述，该方法可选地可包括添加用于水蒸气灭火的水出口和/或添加使用超声波换能器的蒸发表面。
27.该方法可包括单独安装或单独使用。当该方法包括使用组合式hvac和灭火系统时，该方法可包括在hvac模式中或在灭火模式中操作系统。在示例性实施例中，hvac模式包括使热交换流体在管路网络内循环，以将热从风机盘管单元的盘管输送到冷却器；并且/或者灭火模式包括经由流体出口排放热交换流体，以便通过将蒸发的热交换流体(清洁剂)分配到调节空间中来提供灭火效果。该系统可根据来自控制系统的信号控制成以hvac模式或以灭火模式操作，所述控制系统可包括防火面板或可与防火面板通信。
附图说明
28.现在将仅通过示例并且参照附图来描述某些实施例，其中：
29.图1是组合式hvac和灭火系统的图示；以及
30.图2示出了其中包括用于多个调节空间的这样的系统的结构。
具体实施方式
31.暖通空调(hvac)系统在建筑物和其它设施(例如船舶)中使用，以提供供暖、通风和空调中的一种或多种。在该示例中，风机盘管单元10包括用于加热和冷却功能的公共空气路径，其中加热盘管12和冷却盘管14放置在空气路径中。风机16将空气吸过盘管12，14以允许系统升高或降低空气温度来控制房间等的温度。风机盘管单元还具有过滤器24，该过滤器可用于从空气中去除颗粒和/或气态污染物。该风机盘管单元10可用于诸如建筑物或船舶的房间的调节空间(图1中未示出，但在图2中描绘)中的空气。
32.盘管12，14是热交换器。风机16引起空气通过盘管以便控制空气的温度，并且经处理的空气经由排放室34排放。加热盘管12经由连接到如图2中所示的加热系统的管系统的加热阀18供应以经加热的水，例如使用锅炉20来使水在结构各处分配到诸如建筑物或船舶的结构26的不同调节空间22中的不同风机盘管单元10之前加热。冷却盘管14用于降低空气温度，并且该盘管14是具有流径的热交换器，其可从连接到制冷系统或冷却器30的管路网络28被供应以经冷却的热交换流体。制冷系统30可为蒸气压缩型制冷系统，并且其经由延伸到结构的不同部分中的多个风机盘管单元10的管路28供应经冷却的热交换流体。这些风机盘管单元10类似于已知的水终端单元，但在该系统中，用于冷却盘管14的热交换流体是清洁剂，如以novec
tm
1230或novec
tm
7000形式的卤化碳清洁剂。
33.为了允许热交换流体用于灭火，提供有流体出口32用于将热交换流体排放到风机盘管单元10的排放室34中。这具有用于控制出口34的阀。可存在多个喷嘴用于将作为灭火清洁剂的热交换流体排放到排放室34中。当热交换流体(清洁剂)排放到排放室34中时，其蒸发成灭火气体，并且其可通过风机盘管单元10的风机16的作用分配到调节空间22中。管路网络28包括用于将流体从冷却器30围绕回路送到(多个)风机盘管单元10的(多个)盘管14的泵36，并且同一泵36还用作灭火模式中的泵，在灭火模式中，其将热交换流体泵送出(多个)风机盘管单元10的(多个)流体出口32。另外，提供有膨胀罐38以便确保用于灭火用途的流体的充足供应。
34.在该示例中，组合式hvac和灭火系统还包括水出口40，其可联接到主水供应源，如自来水供应源。水出口40用于允许添加的使用水蒸气的灭火能力。
35.还存在使用板的蒸发系统，所述板联接到超声波换能器42用于使板振动和促进流体从板蒸发，例如当水从水出口40提供时生成水蒸气，或者确保清洁剂中的所有在热交换流体(清洁剂)从流体出口32排放时蒸发。
36.图2是具有多个(在此情况下是两个)调节空间22以及调节空间22中的每个中的对应风机盘管单元10的结构26的示意图。风机盘管单元10可如图1中所示。风机盘管单元10中的每个连接到包括作为热交换流体的清洁剂的管路网络28。该第一管路网络28是具有如上所述的泵36和膨胀罐38以及用于从热交换流体中去除热的冷却器30的回路，所述热交换流体是清洁剂型流体。此外，风机盘管单元10中的每个连接到第二管路网络44，其中不同的热交换流体(通常是水)在诸如锅炉的热源20与风机盘管单元10之间循环。以此方式，风机盘管单元10可提供加热或冷却，以及具有使用从第一管路网络28释放清洁剂的灭火功能。

技术特征：
1.一种组合式hvac和灭火系统，其包括：hvac设备，其包括：管路网络，所述管路网络容纳热交换流体，并且布置用于经由连接到所述管路网络的冷却器冷却所述热交换流体；连接到所述管路网络的风机盘管单元，其中，所述风机盘管单元包括用于使由所述冷却器冷却的所述热交换流体通过的盘管；用于使空气移过所述盘管以便将热从所述空气传递到所述盘管中的热交换流体的风机；以及用于使空气在其移过所述盘管之后通过而进入调节空间中的排放室；以及用于将所述热交换流体释放到所述排放室中的流体出口；其中，所述管路网络中的热交换流体是清洁剂，使得所述热交换流体释放到所述排放室中为所述调节空间提供灭火效果。2.根据权利要求1所述的组合式hvac和灭火系统，其包括连接到所述管路网络以在所述管路网络内泵送所述热交换流体的泵，其中，所述泵构造成在hvac操作模式中或在灭火操作模式中使用，其中，在所述hvac模式期间，所述泵用于在所述冷却器与所述风机盘管单元之间输送所述热交换流体，并且其中在所述灭火模式期间，所述泵构造用于将所述热交换流体泵送出所述流体出口以将其作为灭火剂排放。3.根据权利要求1或2所述的组合式hvac和灭火系统，其中，所述管路网络连接到膨胀罐，以便确保热交换流体的充足供应以作为灭火剂散布。4.根据权利要求1、2或3所述的组合式hvac和灭火系统，其包括与所述热交换流体成热交换关系的冷却器，其中，所述冷却器包括具有制冷回路的制冷系统，所述制冷系统配置成使用所述制冷回路的吸热热交换器从所述热交换流体去除热。5.根据前述权利要求任一项所述的组合式hvac和灭火系统，其中，所述清洁剂是卤化碳灭火剂，如氟化酮灭火剂。6.根据前述权利要求任一项所述的组合式hvac和灭火系统，其中，用于将所述热交换流体释放到所述排放室中的所述流体出口包括在所述排放室中或在其附近的一个或多个喷嘴，并且其中，所述系统包括用于控制流体流出所述流体出口的阀。7.根据前述权利要求任一项所述的组合式hvac和灭火系统，其包括用于促进流体的蒸发的超声波蒸发装置，其中，所述超声波蒸发装置包括用于振动蒸发表面以促进所述蒸发表面上流体的蒸发的超声波换能器。8.根据权利要求7所述的组合式hvac和灭火系统，其包括用于将水射出到所述蒸发表面上的水出口。9.根据前述权利要求任一项所述的组合式hvac和灭火系统，其中，所述风机盘管单元在所述盘管之后布置有所述风机。10.根据前述权利要求任一项所述的组合式hvac和灭火系统，其中，所述热交换流体流动通过所述冷却器的铝吸热热交换器和/或所述风机盘管单元的铝盘管。11.根据前述权利要求任一项所述的组合式hvac和灭火系统，其中，所述风机盘管单元包括用于加热所述空气的第二盘管，所述系统包括用于加热用于所述第二盘管的第二热交换流体的加热器，并且所述第二热交换流体经由第二管路网络提供。12.一种包括根据前述权利要求任一项所述的组合式hvac和灭火系统的结构，其中，存在多个风机盘管单元，并且其中，所述管路网络在所述结构内的多个调节空间之间延伸，其中所述风机盘管单元安装在所述多个调节空间内。
13.一种向结构提供以组合式hvac和灭火系统的方法，所述方法包括在所述结构内安装和/或使用组合式hvac系统和灭火系统，其中，所述组合式hvac系统和灭火系统是根据权利要求1至11中任一项所述的组合式hvac系统和灭火系统。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法包括由此来修改现有的hvac系统以提供添加的灭火能力：去除用作热交换流体的水并且以清洁剂替代水，并且添加用于将所述热交换流体释放到所述风机盘管单元的排放室中的流体出口。15.根据权利要求13或14所述的方法，其包括使用所述组合式hvac和灭火系统，其中，所述方法包括：在hvac模式中或在灭火模式中操作所述系统；其中，所述hvac模式包括使热交换流体在所述管路网络内循环，以将热从所述风机盘管单元的盘管输送到所述冷却器；并且/或者其中，所述灭火模式包括经由所述流体出口排放所述热交换流体，以便通过将蒸发的热交换流体分配到所述调节空间中来提供灭火效果。

技术总结
公开了一种组合式HVAC和灭火系统。该系统包括HVAC设备和用于将热交换流体释放到HVAC系统的排放室(34)中的流体出口(32)。热交换流体是清洁剂，使得热交换流体释放到排放室(34)中为调节空间(22)提供灭火效果。HVAC设备包括：管路网络(28)，其容纳热交换流体，并且布置用于经由连接到管路(28)的冷却器(30)冷却热交换流体；连接到管路网络(28)的风机盘管单元(10)，其中，风机盘管单元(10)包括用于使由冷却器(30)冷却的热交换流体通过的盘管(14)；用于使空气移过盘管(14)以便将热从空气传递到盘管(14)中的热交换流体的风机(16)；以及用于使空气在其移过盘管(14)之后通过而进入调节空间(22)中的排放室(34)。空间(22)中的排放室(34)。空间(22)中的排放室(34)。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：开利公司
技术研发日：2023.01.17
技术公布日：2023/8/1