[发明专利]能实现零能量加热、通风、空调操作的方法和设备

说明书

用于管理空气状况的方法和设备，能实现零能量的HVAC操作，提供24小时7天全天候空气再循环能力，拥有独立于内部和外部工厂空气条件的高达100％的再供给能力，带有针对工厂空气和工艺空气的空气湿度控制器或专用空气湿度控制器。

技术领域

本发明概述了与空气状况管理相关的创新系统，例如HVAC(加热、通风、空调)系统，其可用于从室内或工厂排出的空气中去除热量，或者从具有不需要与现有HVAC技术相关的典型能量需求的升高温度的生产过程中去除热量，其中在HVAC冷却和除湿工艺中需要大量的能量冷却。通过使用冷却线圈的传统HVAC冷却技术，由于线圈技术的小尺寸，所以工艺停留时间(空气在线圈区域中花费的时间)是非常短的，并因此线圈必须被冷却到低温，以便线圈处理充分发挥作用。同样，通过传统的HVAC线圈技术，线圈还通过将其温度降低到通过线圈空气的露点以下，控制空气湿度。在这两种情况下，将线圈冷却至如此低水平所需的能量是巨大的，并且需要大型压缩机系统和其他辅助部件(例如冷却系统)以实现该工艺操作所需的较低线圈温度。本发明涉及一种使用热交换器技术的新工艺，该工艺以及相应的设备为热交换器内的空气提供了延长的停留时间以及大的接触面积。

本发明允许独立于外部空气环境(湿度和温度)的完全空气循环回收，并且还允许工厂在需要时将空气排出到工厂的外部，而不包括最终过滤阶段，并且还减少主系统风扇能量需求。

背景技术

生产场所，例如生产卫生产品，诸如尿布，女性卫生巾，床垫，卫生棉条，纸巾和擦布等，以及用于生产这种用品，例如纸巾，的材料的卫生用品工厂和无纺布工厂，以及纺织，地毯和服装工厂，通常从生产过程和生产区域中抽取空气。这种被抽取的空气通常用于生产过程，诸如在传送系统上核心成型(core-forming)、纤维制造、固定材料、生产和/或组装，以及从生产区域除去灰尘。从生产过程和/或工厂中去除的空气的温度通常由于许多因素而被提高，例如因为辅助生产系统，诸如(i)热熔胶合系统和无纺挤出机头，(ii)空气经过在提高温度下运行的真空传送机，(iii)空气在高速下通过管道，以及(iv)空气经过在提高温度下操作的工艺风扇和主风扇系统。例如，虽然工厂周围空气可以处于约25℃的温度，但是离开婴儿尿布转换过程的空气通常升高到约45℃，并且在一些情况下已记录到高达约88℃或甚至更高。对于非织造产品转换器和气流成网转换器，温度会更高。对于不循环回收空气的工厂，这种空气被排放到工厂外，但从工厂排出的空气需要补充。因此，需要例如50×10³m³/hr空气并且将该空气排出到建筑物外部的尿布转换器需要在工厂内置换50×10³m³/hr的新空气。对于操作多个生产系统的工厂，这种气流可能很重要。如今，现代先进的工厂将从它们的生产系统中提取的空气过滤到满足HEPA(High-Efficiency ParticularArrestance，High-Efficiency Arresting或High-Efficiency Particulate Air)质量标准，可以安全地循环回收空气到工厂内。循环回收HEPA过滤后的空气并在工厂内直接返回该空气意味着新的空气不需要调节，并且返回到工厂意味着可以节省大量的HVAC运行成本。然而，迄今为止，即使空气已经被过滤到HEPA质量，升高温度的循环回收空气也面临挑战。例如，在冬季期间，对于位于北半球或南半球的工厂，升高温度可以是有利的，因为该已加热的空气可以在冬季期间用于加热工厂，但是对于位于赤道附近的工厂或在夏季期间位于北半球或南半球的工厂，这种提升的空气温度对许多工厂没有任何价值，并常常造成重大问题。因此，工厂通常不得不了解和平衡使用能量通过HVAC系统将循环回收的空气冷却到期望水平，或者将该空气排出到工厂外并且调节进入工厂的新空气的效果，后者也需要能量，因为该进入工厂的新空气的温度和湿度需要根据工厂要求进行修改。HVAC或空气状况管理系统通常是计算对于工厂最便宜的选项，并自动平衡循环回收空气的量，实际的量取决于工艺空气温度，外部空气温度和外部空气湿度以及能源价格。对于多阶段过滤工艺，迄今为止，离开过滤器并排到工厂外部的空气通常会通过所有的过滤阶段。