本發(fā)明涉及HVAC，尤其涉及在關(guān)鍵房間內(nèi)對流體流動模式的控制。

背景技術(shù)：

HVAC(暖通空調(diào))，即加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)是用于室內(nèi)環(huán)境舒適的技術(shù)。這些技術(shù)的目的是提供溫暖舒適且可接受的室內(nèi)空氣質(zhì)量。HVAC系統(tǒng)設(shè)計是機(jī)械工程的基于熱力學(xué)、流體力學(xué)和熱傳遞的原理的子學(xué)科。有時會將“制冷”添加進(jìn)該縮寫，記作HVAC&R或HVACR，或者像HACR這樣放棄使用“通風(fēng)”，例如在指定的HACR相關(guān)的斷路器中。在使用來自室外的新鮮空氣對溫度和濕度方面的安全和健康的建筑條件進(jìn)行調(diào)節(jié)的室內(nèi)設(shè)計中，HVAC是非常重要的。

通風(fēng)(即HVAC中的V)是改變或更換任何房間里的空氣以提供高質(zhì)量的室內(nèi)空氣的過程，例如控制溫度、補(bǔ)充氧氣或去除潮濕、氣味、煙霧、熱度、灰塵、氣傳細(xì)菌和二氧化碳。通風(fēng)用于去除難聞的氣味和過重的濕度，并引入室外空氣以保持建筑內(nèi)部空氣流通并且避免內(nèi)部空氣的停滯。通風(fēng)包括內(nèi)部空氣與外部空氣的交換以及建筑物內(nèi)空氣的流通，這是保持建筑物內(nèi)可接受的室內(nèi)空氣質(zhì)量的最重要的因素之一。用于對建筑物進(jìn)行通風(fēng)的方法可被分為機(jī)械或強(qiáng)制型和自然型。

現(xiàn)有的用于關(guān)鍵(critical)環(huán)境的空氣分布原理的應(yīng)用都是基于對在多數(shù)關(guān)鍵(EN標(biāo)準(zhǔn)潔凈房間)環(huán)境下使用的區(qū)劃原則和其他房間中使用的稀釋原則的簡化思想。在許多情況下，這種思想實際上已經(jīng)導(dǎo)致了在關(guān)鍵房間內(nèi)實施了令人不滿意的氣流模式。尤其是在使用有創(chuàng)性方法治療患者的手術(shù)室中，患者附近出現(xiàn)的操作人員作為污染源會對傷口污染的預(yù)防造成威脅。(Nordenadler et al)在手術(shù)進(jìn)行期間所進(jìn)行的最新研究已經(jīng)表明分區(qū)系統(tǒng)(其最常見的實現(xiàn)方 式是提供低紊流天花板，其中從操作區(qū)域上方的大平面提供空氣)不能提供所期望的分區(qū)，但是隨著逆流進(jìn)入關(guān)鍵區(qū)域會在房間內(nèi)造成混合狀況。

另一方面，目前在手術(shù)室中使用的混合方案并不是基于整體思考，這些方案不能提供真實的混合狀況并且必定缺少對逆流進(jìn)入最關(guān)鍵區(qū)域的預(yù)防以及缺少對用于占用期的熱環(huán)境和速度進(jìn)行控制的能力。常用方法之一是基于在室內(nèi)典型地對稱放置在天花板中的旋流風(fēng)口的使用。該系統(tǒng)具有允許來自地面層的污染空氣進(jìn)入創(chuàng)口區(qū)域并且沒有辦法對速度進(jìn)行控制的風(fēng)險。過去使用的第二種常用方法是提供高墻或者天花板/墻壁拐角，這對于供應(yīng)空氣和室內(nèi)空氣之間的溫差是非常合理的。根據(jù)手術(shù)條件，可以在空氣進(jìn)入創(chuàng)口區(qū)域之前先使其經(jīng)過操作人員或者將空氣直接吹向地面，因此會將所有沉淀的污染物帶入到手術(shù)區(qū)域中。第三種常用系統(tǒng)是平行流動系統(tǒng)，其中通過與手術(shù)室平行的兩個加長型送風(fēng)設(shè)備將空氣提供到手術(shù)區(qū)域中。與前述系統(tǒng)相比，第三種系統(tǒng)具有將送風(fēng)提供到關(guān)鍵區(qū)域的中心這一有益效果。然而，這種系統(tǒng)的設(shè)計是建立在不能調(diào)節(jié)噴流或速度的情況下避免中心內(nèi)過快的速度的基礎(chǔ)上。該設(shè)計僅以從中心到送風(fēng)設(shè)備的距離為基礎(chǔ)。因此，送風(fēng)噴流或噴流速度是不可調(diào)節(jié)的。來自周邊的逆流會在許多關(guān)鍵房間中構(gòu)成關(guān)鍵。

目前使用的所有混合型系統(tǒng)的共同之處在于他們都不能以受控的方式提供用于必要稀釋的足夠氣流速度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種受控的稀釋流體流動模式。該目的通過獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。

現(xiàn)在對受控的稀釋流體流動模式進(jìn)行描述。在實施例中，流體供應(yīng)設(shè)備被配置用于控制流體在關(guān)鍵房間中的流動模式。所述關(guān)鍵房間包括受到污染的關(guān)鍵區(qū)域。第一流體供應(yīng)噴嘴被配置用于提供第一流體供應(yīng)噴流以提供所述流體的朝向所述關(guān)鍵區(qū)域的大致中心的第一流動。第二流體噴嘴被配置用于提供第二流體供應(yīng)噴流以提供所述流體的朝向所述房間的周邊的第二流動。對所述第 一流體供應(yīng)噴流的動量和所述第二供應(yīng)流體噴流的動量進(jìn)行調(diào)節(jié)使得所述關(guān)鍵區(qū)域的大致中心被所訴第一流動沖洗，并且大體上阻止了第二流動滲透到所述關(guān)鍵區(qū)域的大致中心。

在其他實施例中，伴隨設(shè)備的特征對HVAC系統(tǒng)和方法進(jìn)行討論。

前述實施例對已知的現(xiàn)有技術(shù)的問題和缺陷提供了一種解決方案。通過以下描述和權(quán)利要求可使得本發(fā)明技術(shù)上的其他有益之處對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯然的。實現(xiàn)本發(fā)明的許多實施例僅實現(xiàn)了部分的有益效果。所有的有益效果對于實施例的實現(xiàn)都不是至關(guān)重要的。任何所需的實施例可以與任何其他所需的實施例在技術(shù)上進(jìn)行結(jié)合。實施例僅體現(xiàn)出一些有益的實施例且并不限制本發(fā)明的思想，本發(fā)明還可以在下面進(jìn)一步給出的權(quán)利要求的框架下按照其他方式來實現(xiàn)。

附圖說明

下列附圖描述了本發(fā)明實施例的示例，連同上面的概述以及現(xiàn)有實施例的詳細(xì)描述將有助于通過示例的方式對本發(fā)明的原理進(jìn)行解釋。

圖1為依照實施例的用于供應(yīng)流體到關(guān)鍵房間的系統(tǒng)的示例；

圖2為根據(jù)實施例的用于三維受控稀釋的矩形環(huán)狀送風(fēng)設(shè)備的示意圖示例；

圖3為根據(jù)實施例的位于關(guān)鍵房間的天花板內(nèi)中心位置的矩形環(huán)狀送風(fēng)擴(kuò)散器的示意圖示例；

圖4為根據(jù)實施例的具有多個噴嘴的送風(fēng)設(shè)備的截面的示例；

圖5為具有第一、第二和第三空氣噴流的送風(fēng)流動模式的橫截面的示意圖示例；

圖6為根據(jù)實施例的關(guān)鍵房間中受控稀釋氣流模式的示意圖示例；和，

圖7為根據(jù)實施例的具有提供二維受控稀釋的空氣噴流調(diào)節(jié)設(shè)施的兩個加長型送風(fēng)設(shè)備的系統(tǒng)的示例。

具體實施方式

根據(jù)實施例，對在關(guān)鍵(或重要)房間中排布和設(shè)置送風(fēng)設(shè)備進(jìn)行描述以在實施關(guān)鍵操作的關(guān)鍵房間中產(chǎn)生更加一致的潔凈度和熱環(huán)境。

根據(jù)一些實施例，系統(tǒng)、方法和提供有用于控制房間的至少一種室內(nèi)環(huán)境條件的設(shè)置的送風(fēng)設(shè)備，包括：至少一種送風(fēng)設(shè)備或者多個送風(fēng)設(shè)備的系統(tǒng)，該多個送風(fēng)設(shè)備被配置用于在關(guān)鍵房間中提供(一個)組合的受控氣流場，該組合的受控氣流場可在整個房間中提供大體上一致潔凈度的室內(nèi)環(huán)境條件。送風(fēng)設(shè)備可通過噴流動量將部分污染物輸送到房間中心內(nèi)的關(guān)鍵區(qū)域之外；送風(fēng)設(shè)備可通過噴流動量調(diào)節(jié)阻止污染物從周邊流回到關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)；送風(fēng)設(shè)備可提供用于污染物控制和用于房間中人的熱舒適性的所期望的空氣速度條件。根據(jù)實施例，送風(fēng)設(shè)備的具體設(shè)置是根據(jù)送風(fēng)設(shè)備和關(guān)鍵房間排布的功能的實施例進(jìn)行設(shè)定的。因此，可通過具有不同排布的具體設(shè)置來創(chuàng)建受控氣流模式。

首先，實施例可以以對第一空氣噴流的噴流動量和由送風(fēng)設(shè)備提供到房間的中心以克服房間內(nèi)的其他動量源(例如熱流和人員移動)的空氣流速的選擇為基礎(chǔ)。其次，可以按照朝向房間中部被導(dǎo)向的噴流的動量能夠阻止周邊噴流的倒流滲透到房間中心的關(guān)鍵區(qū)域中這樣的方式，以對朝向房間周邊被導(dǎo)向的第二空氣噴流的噴流動量的選擇為基礎(chǔ)。第三，可以按照通常不會打亂主要由第一和第二空氣噴流產(chǎn)能的整體氣流模式這樣的方式，以供應(yīng)剩余送風(fēng)、第一和第二空氣噴流之間的第三空氣噴流為基礎(chǔ)。

(例如在方法示例中使用的)送風(fēng)設(shè)備的實施例具有可配置的引導(dǎo)漿以調(diào)節(jié)由第一、第二和第三空氣噴流形成的噴流以及由第一、第二或第三噴流所供應(yīng)的送風(fēng)流動的比例。此外，調(diào)節(jié)允許將氣流模式微調(diào)到房間的特性和其使用上，例如在具有不均勻熱源的混合型手術(shù)室中。在實施例中，送風(fēng)設(shè)備具有圍繞關(guān)鍵房間的中心的環(huán)形，因此提供了用于進(jìn)行更加徹底稀釋的三維流動。

在實施例中，示出了環(huán)形送風(fēng)設(shè)備排布位于房間10的天花板中。例如，由圖1的實施例所描述的房間10可以是潔凈房間，該房間包括受到污染的操作區(qū) 域。潔凈房間的示例可以是手術(shù)室或是用于醫(yī)療操作。房間10的其他示例可以是房間10的室內(nèi)環(huán)境條件的潔凈水平是受到控制的室內(nèi)房間，例如醫(yī)院內(nèi)的房間。其他示例還可以是藥房內(nèi)部、制造或加工空間。其他多種示例可以是電子器件或精密機(jī)械制造或加工空間。其他示例可以是生物或微生物制造或加工空間。如圖1的實施例所示，房間包括被配置用于控制房間10的室內(nèi)環(huán)境條件的HVAC設(shè)備11、12、13、14。輸入通風(fēng)設(shè)備11和輸出通風(fēng)設(shè)備12被配置用于控制房間的通風(fēng)。裝置30被配置用于依據(jù)房間10的潔凈水平來控制通風(fēng)設(shè)備11、12。進(jìn)一步地，通風(fēng)設(shè)備11、12可被配置用于檢測房間10的潔凈水平。例如，可從房間10的空氣中控制或檢測雜質(zhì)、微粒、氣體等的數(shù)量。因此，通風(fēng)設(shè)備11、12被配置用于控制房間10的室內(nèi)環(huán)境條件的潔凈水平。潔凈水平可部分地以房間10的通風(fēng)量為基礎(chǔ)。潔凈水平可部分地以房間10的通風(fēng)量、進(jìn)入房間的空氣數(shù)量、離開房間的空氣數(shù)量為基礎(chǔ)?？梢允惯M(jìn)入房間10的空氣變得衛(wèi)生。房間還包括加熱設(shè)備14和冷卻設(shè)備13，這兩個設(shè)備也都被配置用于控制室內(nèi)環(huán)境條件。HVAC設(shè)備11、12、13、14與被配適用于控制房間10的室內(nèi)環(huán)境條件的計算裝置30相連接。計算裝置30可單獨控制每個HVAC設(shè)備11、12、13、14。例如，可通過使用輸入通風(fēng)設(shè)備11輸入比從輸出通風(fēng)設(shè)備12流出的更多的空氣來在房間10的內(nèi)部產(chǎn)生過壓力。作為另一示例，可通過輸出通風(fēng)設(shè)備12輸出比輸入通風(fēng)設(shè)備11輸入的更多的空氣在房間10內(nèi)產(chǎn)生壓力不足。

當(dāng)HVAC設(shè)備提供正確數(shù)量的新鮮和潔凈的空氣時，加熱和冷卻、室內(nèi)空氣擴(kuò)散和空氣流通模式在房間10的區(qū)域內(nèi)在清潔方面發(fā)揮作用。其可以指示出整個房間區(qū)域內(nèi)是否都達(dá)到了清潔，或者污染物濃度方面是否將存在梯度。在分區(qū)原則的情況下，可能會需要這些梯度；然而在稀釋的情況下，針對具有較高污染物濃度的區(qū)域這些模式可能無法發(fā)揮清潔作用。

圖2示出了輸入通風(fēng)設(shè)備11的實施例。輸入通風(fēng)設(shè)備11也可被稱為送風(fēng)設(shè)備。圖2的實施例描述了一種環(huán)形送風(fēng)設(shè)備11，該送風(fēng)設(shè)備11是用以產(chǎn)生使整個房間區(qū)域均勻通風(fēng)的受控稀釋氣流模式的最佳形式的示例。環(huán)形送風(fēng)設(shè) 備11可具有如圖1所示的正方形。然而，應(yīng)該注意的是環(huán)形送風(fēng)設(shè)備11還可具有帶有交替的長度和寬度的不同環(huán)形形狀以使送風(fēng)設(shè)備11和氣流模式適應(yīng)實際的房間10的大小。例如，環(huán)形可以是如圓周或圓環(huán)形送風(fēng)設(shè)備11的圓形。

在圖2的實施例中，送風(fēng)設(shè)備11包括多個前面板111、主體113和送風(fēng)輸入口112。前面板111被配置用于供應(yīng)并引導(dǎo)進(jìn)入房間10的空氣噴流。輸入口112可被連接到例如用于輸入氣泵設(shè)備的接收輸入空氣的通風(fēng)管。

圖3示出了位于通風(fēng)房間10中的環(huán)形送風(fēng)設(shè)備11的實施例。送風(fēng)設(shè)備11位于房間10的天花板114處。例如，送風(fēng)設(shè)備11可被集成在天花板114中。在圖3的實施例中，如果用于操作的關(guān)鍵區(qū)域的中心O在房間10的中心O處，則作為一個位置的示例，送風(fēng)設(shè)備11可位于房間10的中央。設(shè)備11還可以位于房間10內(nèi)的不同位置處。例如，如果關(guān)鍵區(qū)域的中心O’不在設(shè)備11的中心O處，則送風(fēng)設(shè)備11可關(guān)于關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行定向。例如，送風(fēng)設(shè)備11的中心O可關(guān)于關(guān)鍵區(qū)域的中心O’進(jìn)行定向。應(yīng)該注意的是中心O和/或中心O’可以是或者可以不是房間10的物理中心點。

圖4示出了送風(fēng)設(shè)備11的前面板111的截面的實施例。圖4描述了在受控的稀釋設(shè)備、方法和系統(tǒng)中使用的一種可能的應(yīng)用。前面板111包括能夠靈活調(diào)節(jié)送風(fēng)的噴流模式的多個可調(diào)節(jié)噴嘴1110。多個噴嘴1110包括用于供應(yīng)空氣的開口1111和用于引導(dǎo)所供應(yīng)空氣的噴流的導(dǎo)向葉1112。前面板111可以按照不同的方式進(jìn)行構(gòu)造，圖4僅示出了具有多個噴嘴1110的前面板的一個示例。例如，使用具有可調(diào)節(jié)的有槽開口的前面板111也能實現(xiàn)相同的結(jié)果。另一示例，可以按照多種方式對多個噴嘴1110進(jìn)行定向以獲得所期望的氣流和噴流方向。多個噴嘴1110同樣可具有不同的尺寸和形狀。圖4的示例示出了多個圓形噴嘴。如另一示例中，可以使用多個矩形噴嘴的方塊。如另一實施例，僅有一個噴嘴具有多個分區(qū)導(dǎo)向葉以便建立第一、第二和第三噴流20、21、22。

圖5為來自送風(fēng)設(shè)備11的具有第一空氣噴流20、第二空氣噴流21和第三空氣噴流22的多個送風(fēng)流動模式的截面示意圖。第一噴流21朝向環(huán)形送風(fēng)設(shè)備11的中心O。第二噴流21指向房間10的離開送風(fēng)設(shè)備11的中心O的周邊。 例如按照使第三噴流22在房間內(nèi)的由上述兩個噴流20、21形成的主要氣流模式上具有較小干擾的方式將第三噴流22供應(yīng)在第一噴流20和第二噴流21之間，但是將來自第三噴流22的空氣作為二次空氣引入到第一空氣噴流21和第二空氣噴流21中。前面板111的設(shè)計和形狀會影響噴流20、21、22。例如，如何配置和設(shè)計開口1111和導(dǎo)向葉1112會影響噴流的方向。

圖6示出了房間10的氣流模式的橫截面。圖6描述了具有環(huán)形送風(fēng)設(shè)備11的截面的截面視圖。由第一噴流20形成的送風(fēng)流沿著天花板114朝向環(huán)形送風(fēng)設(shè)備11的中心O。送風(fēng)流按照x、y協(xié)調(diào)級從全部的四個方向匯聚到環(huán)形送風(fēng)設(shè)備11的中心O。匯聚后匯聚的噴流朝向天花板114的下方。一旦匯聚的噴流到達(dá)關(guān)鍵區(qū)域的中心O’內(nèi)的關(guān)鍵面01，噴流推動空氣離開中心O、O’。氣流模式在回到可由第一噴流20再次引入的第一送風(fēng)噴流20的附近之前循環(huán)下降到地面115。在選擇第一送風(fēng)噴射20以在關(guān)鍵區(qū)域的中心O’處提供足夠的脈沖以將污染物移置出關(guān)鍵區(qū)域的時候，要考慮重要區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的其他動量源，例如來自熱源的羽狀物、人的活動或者局部空氣噴流。此外，通過控制第一送風(fēng)噴流20的動量可以調(diào)節(jié)氣流速度和熱舒適條件。圖6描述了關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)送風(fēng)模式的實施例。應(yīng)該注意的是雖然通常的氣流是基于圖6的實施例，但是在房間10內(nèi)可能存在較小的或不同的氣流模式。例如，當(dāng)氣流碰撞關(guān)鍵面01時氣流會被分開或散開以便氣流的一部分朝向送風(fēng)設(shè)備11的比例大于朝向地面115，而另一部分朝向地面115的比例大于朝向送風(fēng)設(shè)備11。

圖6還描述了第二送風(fēng)噴流21，第二送風(fēng)噴流21從設(shè)備11指向離開環(huán)形送風(fēng)設(shè)備11的中心O的方向。第二送風(fēng)噴流21沿著天花板114朝向房間10的周邊流動并且在天花板至墻壁的拐角處沿著墻壁116向下轉(zhuǎn)，并且進(jìn)一步地在墻壁至地面的拐角處沿著地面115轉(zhuǎn)向環(huán)形送風(fēng)設(shè)備11的中心O。對第二送風(fēng)噴流21的動量進(jìn)行選擇以提供沖洗房間10的整個周邊區(qū)域的穩(wěn)定氣流模式以及阻止第二送風(fēng)噴流21滲透流入到環(huán)形送風(fēng)設(shè)備11的周邊以內(nèi)的關(guān)鍵區(qū)域中。因此，按照在距離中心O、O’的安全距離L處第一送風(fēng)噴流20的動量與第二送風(fēng)噴流21的動量相等，并且第一噴流20和第二噴流21的匯聚逆流從地 面115轉(zhuǎn)向送風(fēng)設(shè)備11這種方式，對第一送風(fēng)噴流20和第二送風(fēng)噴流21之間的動量平衡進(jìn)行選擇。根據(jù)實施例，距離中心O、O’的水平距離L可延伸至設(shè)備11的環(huán)形管道的周邊的中心A。根據(jù)實施例，距離L的最小距離Lmin至少為1米。然而，最小距離Lmin取決于噴流等的動量。

如圖2所示，完整的環(huán)形送風(fēng)設(shè)備可以是在房間10內(nèi)實現(xiàn)受控稀釋氣流模式的示例。然而，如以下實施例所描述的，另一示例會具有稍微削弱的結(jié)果，但是與現(xiàn)有技術(shù)中的方案相比仍然可以實現(xiàn)更多的受控環(huán)境。

根據(jù)實施例，理想的設(shè)計條件是關(guān)鍵區(qū)域的中心O’與送風(fēng)環(huán)的中心O位于同一點。根據(jù)另一實施例，環(huán)的中心O可以與關(guān)鍵區(qū)域的中心O’不同。在該實施例中，第一送風(fēng)噴流20可被調(diào)節(jié)以具有第一噴流20、第二噴流21和第三噴流22的用于環(huán)形送風(fēng)設(shè)備11的不同部分的不同設(shè)置。例如，某些部分具有加重的空氣流動，而其他部分具有較少的流動。對這些噴流進(jìn)行調(diào)節(jié)以便調(diào)節(jié)第一流體供應(yīng)噴流20的動量和第二流體供應(yīng)噴流21的動量，以便由第一噴流20對關(guān)鍵區(qū)域的大致中心O’進(jìn)行沖洗并且大體上阻止了第一噴流21滲透進(jìn)入關(guān)鍵區(qū)域的大致中心O’。

可使用不完整的環(huán)形送氣設(shè)備來實現(xiàn)環(huán)形送氣設(shè)備11，例如使用位于環(huán)中心O的周圍的、(如圖5的實施例所描述的)使用第一送氣噴流21、第二送氣噴流21和第三送氣噴流22提供送風(fēng)流動模式的四個或多于四個的獨立擴(kuò)散器。這些送風(fēng)設(shè)備可位于與天花板114齊平的位置、在天花板114的下方或者甚至在接近于天花板114的墻壁116處。

圖7為使用兩個加長型送風(fēng)設(shè)備11’的二維房間氣流模式的實施例，其中兩個加長型送風(fēng)設(shè)備11’使用如圖5所示的第一噴流20、第二噴流21和第三噴流22來提供送風(fēng)流動模式。這些送風(fēng)設(shè)備11’可以位于與天花板114齊平的位置、在天花板114的下方或甚至位于接近天花板114的墻壁116處。

由于已經(jīng)調(diào)節(jié)了實施例的動量平衡，不存在通風(fēng)房間10內(nèi)失去受控稀釋流模式的重大風(fēng)險的情況下，可以在加熱和冷卻模式以及減少和增加的氣流模式下操作實施例的系統(tǒng)。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，對本裝置和方法進(jìn)行的多種修改和變更都是顯然的。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，基于說明書和與所述裝置和方法相關(guān)的實踐的其他實施例和示例性實現(xiàn)都是顯然的。說明書和實施例僅視作示例，在權(quán)利要求書中限定了實際的保護(hù)范圍。