空气处理系统和用于处理供应空气的方法与流程

1.本发明涉及空气处理系统和方法。


背景技术：

2.hvac、加热、通风和空气调节是用于室内环境舒适的技术。其目的在于提供热舒适性和可接受的室内空气质量。hvac系统设计是基于热力学、流体力学和热传递原理的机械工程的子学科。制冷有时被添加到缩写中，如hvac&r或hvacr，或者通风被取消，如在hacr中(例如在hacr
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额定断路器的名称中)。hvac在室内设计中是重要的，在室内设计中，使用来自室外的新鲜空气来调节安全和健康的建筑物条件的温度和湿度。
3.通风(v)是改变或替换任何空间中的空气以提供高的室内空气质量的过程，例如以控制温度、补充氧气或去除湿气、气味、烟雾、热量、灰尘、空气细菌和二氧化碳。通风用于去除难闻气味和过多湿气，引入外部空气，保持内部建筑空气循环，并防止内部空气的滞留。通风包括空气与外部的交换以及建筑物内的空气循环。它是保持建筑物中可接受的室内空气质量的最重要因素之一。用于使建筑物通风的方法可以分为机械或强制和自然类型。
4.空气调节(ac)是将空间内的空气的性质改变为期望的条件的过程，那些性质主要是温度和湿度。目标通常是将调节空气分配到空间中以改善热舒适性(降低或升高温度)和空气质量。
5.当前用于环境的单室空调通常布置在空调房间的天花板中或天花板上。在空调中，存在热交换器或散热器，其中热交换介质(例如热水或冷水)布置成在由薄片或翅片覆盖的盘管中循环，所述薄片或翅片将进入的空气均匀地分配到热交换器中。热交换器可以布置在框架中，并且其通常由可拆卸的盖板覆盖，该盖板可以被移除以清洁空调。在一些设备中使用过滤器来防止热交换器堵塞。在一些安装中使用二次过滤器以确保重新进入空间的空气的质量。风扇或新鲜空气的引入用于使空气循环进出空调。


技术实现要素：

6.根据第一方面，用于调节室内空气的空调系统包括空气供应装置和电源，空气供应装置具有抽气腔室，来自室内的室内抽出空气引入该抽气腔室中，电源用于为空气供应装置供电。空气供应装置包括至少一个珀耳帖元件(peltier
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element)，所述珀耳帖元件具有第一侧，所述第一侧布置成在室内抽出空气扩散到室内之前调节室内抽出空气的至少一部分。
7.该系统的优点在于，该系统需要更简单的基础设施，即，将热交换介质运送到热交换器或散热器的管道，在热交换器或散热器中热交换介质循环，或者需要锅炉或制冷剂单元来处理热交换介质。
8.在该系统的一个实施方式中，空气供应装置包括用于接收室外空气的室外空气腔室。
9.在该系统的一个实施方式中，珀耳帖元件的第二侧布置为利用室外空气腔室的室外空气进行处理。
10.在该系统的一个实施方式中，空气供应装置包括布置成从抽气腔室接收室内抽出空气的一部分的中间腔室。
11.在该系统的一个实施方式中，中间腔室包括布置成从空气供应装置抽出室内抽出空气的抽气出口。
12.在该系统的一个实施方式中，该抽气出口包括用于调节来自空气供应装置的抽出空气气流的调节装置。
13.在该系统的一个实施方式中，中间腔室和室外空气腔室通过导管彼此连接以用于将室内抽出空气引入室外空气腔室中。
14.在该系统的一个实施方式中，导管内设置有第二调节装置，用于调节从中间腔室到室外空气腔室的室内抽出空气流。
15.在该系统的一个实施方式中，珀耳帖元件的第二侧布置为通过室外空气腔室中的室外空气和室内抽出空气的组合来处理。
16.在该系统的一个实施方式中，电源是光伏面板。
17.在该系统的一个实施方式中，空气供应装置包括新鲜空气腔室和新鲜空气入口，新鲜空气从新鲜空气腔室供应到室内，新鲜空气入口用于将新鲜供应空气接收到新鲜空气腔室中。
18.根据第二方面，本发明提供了一种利用空调系统调节室内空气的方法，包括以下步骤：将室内抽出空气从室内接收到空气供应装置的抽气腔室中，通过至少一个珀耳帖元件的第一侧调节室内抽出空气的至少一部分，以及将经调节的室内抽出空气扩散到室内。
19.在一个实施方式中，该方法包括用循环的室外空气流处理珀耳帖元件的第二侧的步骤。
20.在一个实施方式中，该方法包括将未扩散到室内的室内抽出空气的一部分与室外空气流结合的步骤。
21.在一个实施方式中，该方法包括将新鲜供应空气接收到空气供应装置中以及将供应空气供应到室内的步骤。
22.应当理解，上述本发明的方面和实施方式可以以彼此的任何组合来使用。几个方面和实施方式可以组合在一起以形成本发明的另一实施方式。
附图说明
23.附图包括以提供对本发明的进一步理解并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并与说明书一起帮助解释本发明的原理。在附图中：
24.图1
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图2示出了空调系统的横截面的示意性俯视图，
25.图3示出了一种实施方式的空调系统的横截面的示意性俯视图，该空调系统具有包括中间腔室的空气供应装置，
26.图4示出了一种实施方式的空调系统的横截面的示意性俯视图，该空调系统具有包括中间腔室的空气供应装置以及中间腔室和室外空气腔室之间的连接器，
27.图5示出了一种实施方式的空调系统的横截面的示意性俯视图，该空调系统具有
包括中间腔室和新鲜空气腔室的空气供应装置，
28.图6示出了空调系统的空气供应装置的底板，该底板面向室内，以及
29.图7示出了珀耳帖元件的横截面的示意性俯视图。
具体实施方式
30.下文结合附图提供的详细描述希望作为对若干实施方式的描述，但其不希望表示可构造、实施或利用所述实施方式的仅有方式。
31.术语“空调”或“调节空气”是指空气的处理，即加热或冷却空气。“空气供应装置”是指将空气扩散到空间例如室内的装置。扩散的空气可以是循环的室内空气，或者可以是例如来自室外的部分新鲜的供应空气。术语“室外空气”是指用于处理(加热或冷却)珀耳帖元件的第二侧并且室外空气不供应到室内的室外空气。“新鲜空气”是指供应到室内的新鲜室外空气。术语“室内抽出空气(room extraction air)”是指从室内引入到空气供应装置中的空气。它可以部分或完全扩散回到室内，或者它可以部分或完全抽出到室外。
32.图1示出了包括用于调节(加热或冷却)室内空气的空气供应装置1的空调系统。空气供应装置包括抽气腔室2，来自室内的抽出空气引入该抽气腔室中。室内空气通过设置在抽气腔室2的底壁上的开口7引入抽气腔室2，底壁朝向室内。开口7可以在抽气腔室的底壁中具有几个小孔，或者它可以是一个可以由网覆盖的大开口。开口7的尺寸和设计可以从非常小的孔到较大的开口，例如细长的间隙，而变化。开口7也可以用作过滤器，其布置成从抽出空气过滤不想要的颗粒、灰尘等。
33.空气供应装置1包括至少一个珀耳帖元件4，其布置成在室内抽出空气扩散回到室内之前调节室内抽出空气的至少一部分。珀耳帖元件4的数量取决于空气供应装置的尺寸和所使用的珀耳帖元件的效率。在图1中，空气供应装置包括三个珀耳帖元件4，它们在空气供应装置内部布置成一排。然而，珀耳帖元件的数量可以变化。珀耳帖元件使用珀耳帖效应，这将在后面解释。
34.抽气腔室2和每个珀耳帖元件4的第一侧可以通过通道连接，所述通道将室内抽出空气的至少一部分引导到待调节的珀耳帖元件4。此外，调节的空气可以引导到扩散腔室6中，调节的空气从该扩散腔室经由供应开口5扩散回到室内。作为开口7，供应开口可以具有不同的设计和尺寸。供应开口可以是例如细长的间隙、若干小孔或具有网的大开口。
35.没有经过珀耳帖元件调节的那部分室内抽出空气可以引导到抽气出口并且从装置中导出，并且例如在室外。
36.空调系统包括电源3，其需要对珀耳帖元件通电，并且进一步包括空调。电源可以是建筑物的电力系统，或者它可以是与建筑物电力分开的电源。根据一个实施方式，电源是光伏面板。通过使用光伏面板，空调系统可以独立于建筑物电气系统。因此，可以将这种系统组装在没有电的建筑物或结构中。
37.通过使用珀耳帖元件处理室内空气，不需要包括液体传热介质例如水的典型热交换器。在没有这种热交换器的情况下，不需要用于传热介质的管道。这使得空调系统的安装更容易且更具成本效益。此外，还需要处理传热介质或先前的系统。这可以例如在锅炉房中的锅炉或制冷单元中进行。这些需要电力和一些装置，例如热泵，以将热能传递到热交换器。具有珀耳帖元件的本系统需要少得多的能量来调节相同量的室内空气。
38.如图2所示，抽气腔室2可由壁24分成两个子腔室。第一子腔室25和第二子腔室26布置成通过开口7接收室内抽出空气的一部分，即，子腔室中的每一个覆盖开口7的一部分，第一子腔室25布置成接收利用珀耳帖元件4调节的室内抽出空气的一部分，并且第二子腔室26布置成接收未利用珀耳帖元件4调节但例如在室外引导出抽气腔室2的室内抽出空气的一部分。通过将抽气腔室2分成两个子腔室，抽出空气的抽出可更精确地控制。
39.图2示出了如图1所示的空调系统，然而，图1用于解释珀耳帖元件的第一侧上的空气供应装置，即，如何调节室内抽出空气并将其扩散回到室内。图2用于解释珀耳帖元件的第二侧上的空气供应装置，即，当调节室内抽出空气时如何处理珀耳帖元件的另一侧。
40.空气供应装置1可以包括室外空气腔室8，室外空气从室外空气入口9接收到室外空气腔室中，将室外空气引导到珀耳帖元件4的第二侧，其中室外空气布置成加热或冷却珀耳帖元件4的第二侧，此外，室外空气可以从珀耳帖元件引导到室外抽气腔室23中，室外空气可以从室外抽气腔室引导到室外空气出口17和外部。珀耳帖元件的第一侧和第二侧由绝热壁22隔开，因此，将冷侧和热侧隔开，并且珀耳帖元件可以更有效地工作。
41.图3示出了空调系统的实施方式，其中空气供应装置1还包括中间腔室10，未经调节并扩散到室内的室内抽出空气的一部分从抽气腔室2引导到中间腔室10中，中间腔室可以包括抽气出口11，抽出空气通过该抽气出口抽出到空气供应装置的外部并且可能进一步被抽出建筑物。
42.图4示出了空调系统的实施方式，其中调节装置12设置在抽气出口11内，调节装置调节来自空气供应装置的抽出空气流。调节装置可以是布置成在抽气出口内旋转的可旋转板，使得抽气出口的横截面变化，抽出空气通过抽气出口流出外部。调节装置12甚至可以完全关闭抽气出口11，使得没有空气能够抽出到空气供应装置的外部。调节装置也可以是球阀。在图3和图4中，抽气出口设置有中间腔室10，然而，应当注意，在未设置中间腔室的实施方式中，抽气出口位于抽气腔室8的壁上，如图1和图2所示。
43.在一个实施方式中，中间腔室10和室外空气腔室8通过导管13彼此连接，导管13允许至少部分抽出空气流入室外空气腔室8中并与室外空气混合。混合空气用于较早地将珀耳帖元件的第二侧作为室外空气处理。由于珀耳帖元件的第二侧需要一定的温度水平，有可能室外空气不能这样使用。室外空气可能太冷或太热而不能处理珀耳帖元件的第二侧，因此珀耳帖元件的第一侧不能有效地调节室内抽出空气。因此，在一些情况下，将至少一些室内抽出空气混合到室外空气中以具有用于处理珀耳帖元件的第二侧的更合适的空气温度是有益的。
44.在导管13内，可以设置第二调节装置14，用于调节从中间腔室10到室外空气腔室8的室内抽出空气流，第二调节装置14可以是布置成沿着将中间腔室10和室外空气腔室8分开的壁滑动的板，通过滑动该板，可以调节导管13的尺寸，或者甚至完全关闭。第二调节装置14也可以是可转动的盘。
45.图5示出了空调系统的实施方式，其中空气供应装置1包括新鲜空气腔室15，此外，新鲜空气入口19可以设置成将新鲜空气接收到空气供应装置1的新鲜空气腔室15中，此外，新鲜空气腔室包括用于将新鲜空气扩散到室内的新鲜空气开口16。新鲜空气开口16可以具有与供应开口5一样的多种尺寸和设计，新鲜空气开口可以是例如细长的间隙或者其可以包括多个孔。它还可以是包括网的开口等。显然，诸如室内的生活空间需要新鲜空气。当新
鲜空气供应与上述空调装置结合时，不需要单独的新鲜空气装置。
46.在图5所示的实施方式中，室外空气出口17包括调节装置18，以调节从空气供应装置到外部的室外空气流。调节装置18可具有与室内抽气出口11中的调节装置12类似的设计和结构，尽管室外空气出口17的调节装置18用图5所示的实施方式示出，但显然，这种调节装置可设有包括室外空气出口的上述实施方式中的每一个。
47.图6示出了空气供应装置1的朝向室内的表面的实施方式。该表面示出了供应开口5、室内抽出空气开口7和新鲜空气开口16，它们至少在室内可见。新鲜供应空气经由新鲜空气开口6扩散到室内，室内抽出空气经由抽出空气开口7引入到空气供应装置1中，并且经调节的室内抽出空气经由供应开口5扩散回到室内。如前所述，开口5、7、16的尺寸和设计可以变化。显然，在不包括新鲜空气腔室的实施方式中，没有新鲜空气开口16，因此，在一些实施方式中，仅供应开口和室内抽出空气开口对于室内是可见的。
48.空气供应装置1可以安装在天花板内部，或者它可以安装在天花板上，即表面安装。它也可以安装在室内的侧壁中或者甚至安装在地板上。
49.这里描述的空调系统在构成热处理元件的模块内使用珀耳帖效应。dc电流为位于2个板之间的半导体供电，并且该组件形成珀耳帖元件。这导致带负电荷的电极板冷却，而另一个带正电荷的电极板加热。通过使电流反向，该系统是可逆的。
50.图7示出了珀耳帖元件的示意图，该珀耳帖元件包括第一侧20和第二侧21，在使用中，侧20或21中的一个是加热的，而另一个是冷却的。如上所述，该系统是可逆的，因此，该系统可以用于在珀耳帖元件的第一侧20上的室内抽出空气扩散回到室内之前冷却或加热该室内抽出空气。珀耳帖元件的第一侧20和第二侧21以及其中传导调节过的或处理过的空气的相应腔室6、23由绝热壁22隔开。
51.在第一侧20和第二侧21之间获得的温差是有限的。因此，在一些条件下，室外空气没有足够冷或足够热以处理珀耳帖元件的第二侧21。因此，在空调系统的实施方式中，至少部分室内抽出空气与室外空气混合，以降低或升高用于处理珀耳帖元件的第二侧21的空气的温度。
52.珀耳帖元件可以包括在珀耳帖元件的每个侧面20、21上的风扇。风扇可以提供珀耳帖元件内的空气的更好循环。
53.珀耳帖元件还可以在两侧20、21上包括热交换器，以更有效地加热或冷却气流。
54.尽管已经结合特定类型的系统描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于任何特定类型的系统。虽然已经结合多个示例性实施方式和实现方式描述了本发明，但是本发明不限于此，而是覆盖落入预期权利要求的范围内的各种修改和等效布置。