Un sistema de tratamiento de aire que comprende: una sección (114) de ventiladores de una formación de ventiladores:

un compartimiento (202) de tratamiento de aire; una pluralidad de unidades (200) de ventilador dispuestas en una formación (214) de ventiladores en dicha formación de ventiladores de la sección (114); en el que: dicha formación (214) de ventiladores tiene al menos una unidad (200) de ventilador dispuesta verticalmente sobre al menos otra unidad (200) de ventilador; dicha formación (214) de ventiladores está situada dentro de dicho compartimiento (202) de tratamiento de aire; el compartimiento (202) de tratamiento de aire tiene una cámara (210) de descarga para recibir aire desde la pluralidad de unidades de ventilador y para entregar aire a un sistema de ventilación de edificios; dicho sistema de tratamiento de aire comprende adicionalmente un controlador (300) de la formación para controlar la velocidad de las unidades de ventilador en dicha formación y, así, el caudal y presión del aire, y en el que dicha pluralidad de unidades (200) de ventilador da redundancia dentro del sistema de tratamiento de aire, de modo tal que si se desactiva una unidad (200) de ventilador, el controlador (300) de la formación toma en consideración la unidad (200) de ventilador desactivada, de modo tal que no haya ninguna depreciación notable en la refrigeración o el caudal de aire

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una sección de ventilación de una formación de ventilación utilizada en un sistema de tratamiento de aire.

Los sistemas para el tratamiento de aire (también denominados sistemas de tratamiento de aire) han sido usados tradicionalmente para acondicionar edificios o habitaciones (denominados en adelante “estructuras”). Un sistema de tratamiento de aire se define como una estructura que incluye componentes diseñados para operar juntos a fin de acondicionar el aire, como parte del sistema primario para la ventilación de estructuras. El sistema de tratamiento de aire puede contener componentes como bobinas de enfriamiento, bobinas de calentamiento, filtros, humidificadores, ventiladores, atenuadores de sonido, controles, y otros dispositivos que funcionan para satisfacer las necesidades de las estructuras. El sistema de tratamiento de aire puede fabricarse en una fábrica y llevarse a la estructura para ser instalado, o puede construirse in situ usando los dispositivos necesarios para satisfacer las necesidades de funcionamiento de la estructura. El compartimiento 102 de tratamiento de aire del sistema de tratamiento de aire incluye la cámara 112 de entrada anterior al cono 104 de entrada de ventilador y la cámara 110 de descarga. Dentro del compartimiento 102 de tratamiento de aire está situada la unidad 100 de ventilación (mostrada como un cono 104 de entrada, un ventilador 106 y un motor 108), el armazón de ventilación, y cualquier accesorio asociado a la función del ventilador (p. ej., atenuadores, controles, medios de estabilización y los gabinetes asociados). Dentro del ventilador 106 hay una rueda de ventilador (no mostrada) con al menos una hoja. La rueda de ventilador tiene un diámetro de rueda de ventilador que se mide desde un lado de la periferia exterior de la rueda de ventilador hasta el lado opuesto de la periferia exterior de la rueda de ventilador. Las dimensiones del compartimiento 102 de tratamiento, tales como la altura, el ancho y la longitud del pasaje de aire se determinan consultando los datos de los fabricantes de ventiladores para el tipo de ventilador seleccionado.

La FIG. 1 muestra un sistema ejemplar de tratamiento de aire de la técnica anterior con una única unidad 100 de ventilador alojada en un compartimiento 102 de tratamiento de aire. Con fines de ejemplo, la unidad 100 de ventilador se muestra con un cono 104 de entrada, un ventilador 106 y un motor 108. Las estructuras mayores, las estructuras que requieren mayor volumen de aire, o las estructuras que requieren temperaturas mayores o menores han necesitado generalmente una mayor unidad 100 de ventilador y, en general, un correspondiente compartimiento 102 de tratamiento de aire más grande.

Como se muestra en la FIG. 1, un compartimiento 102 de tratamiento de aire está esencialmente divido en una cámara 110 de descarga y una cámara 112 de entrada. La combinación de la cámara 110 de descarga y la cámara 112 de entrada puede denominarse el trayecto 120 del pasaje de aire. La unidad 100 de ventilador puede situarse en la cámara 110 de descarga, según se muestra, la cámara 112 de entrada, o parcialmente dentro de la cámara 112 de entrada y parcialmente dentro de la cámara 110 de descarga. La parte del trayecto 120 del pasaje de aire en la cual se sitúa la unidad 100 de ventilador puede denominarse genéricamente la “sección de ventilador” (indicada por el número 114 de referencia). El tamaño del cono 104 de entrada, el tamaño del ventilador 106, el tamaño del motor 108 y el tamaño del armazón del ventilador (no mostrado) determinan, al menos parcialmente, la longitud del trayecto 120 de la vía de aire. Los bancos 122 de filtros y / o las bobinas de enfriamiento (no mostrados) pueden añadirse al sistema bien caudal arriba o bien caudal abajo de las unidades 100 de ventilador.

Por ejemplo, una primera estructura ejemplar que requiere 23,6 m3/seg (50.000 pies cúbicos por minuto) de caudal de aire a una presión del indicador de agua de 152 mm (seis (6) pulgadas) requeriría, en general, un compartimiento 102 de tratamiento de aire de la técnica anterior lo bastante grande como para alojar un impulsor de 1397 mm (55 pulgadas), un motor de 74,5 kW (100 caballos de fuerza) y un armazón de soporte. El compartimiento 102 de tratamiento de aire de la técnica anterior, a su vez, tendría aproximadamente 2337 mm (92 pulgadas) de altura por entre 2896 y 3734 mm (114 a 147 pulgadas) de ancho y entre 2692 y 2845 mm (106 a 102 pulgadas) de largo. La longitud mínima del compartimiento 102 de tratamiento de aire y / o el trayecto 120 de la vía de aire estaría dictada por los datos publicados de los fabricantes para un tipo de ventilador, tamaño de motor y aplicación dados. Las guías de cálculo de tamaño de gabinetes de la técnica anterior muestran reglas ejemplares para configurar un compartimiento 102 de tratamiento de aire. Estas reglas se basan en optimización, regulaciones y experimentación.

Por ejemplo, una segunda estructura ejemplar incluye un acondicionador de aire de recirculación usado en habitaciones de decano farmacéutico y de semiconductores que requieren 2,3 m3/seg (26.000 pies cúbicos por minuto) a una presión de indicador de agua de 51 mm (dos (2) pulgadas). Esta estructura requeriría generalmente un sistema de tratamiento de aire de la técnica anterior con un compartimiento 102 de tratamiento de aire lo bastante grande como para alojar un impulsor de 1118 mm (44 pulgadas), un motor de 18,6 kW (25 caballos de fuerza) y el armazón de soporte. El compartimiento 102 de tratamiento de aire de la técnica anterior, a su vez, tendría aproximadamente 1981 mm (78 pulgadas) de altura por 2515 mm (99 pulgadas) de ancho y entre 2388 y 2540 mm (94 a 100 pulgadas) de largo. La longitud mínima del compartimiento 102 de tratamiento de aire y / o el trayecto 120 de la vía de aire estaría dictada por los datos publicados de los fabricantes para un tipo de ventilador, tamaño de motor y aplicación dados. Las guías de cálculo de tamaño de gabinetes de la técnica anterior muestran reglas ejemplares para configurar un compartimiento 102 de tratamiento de aire. Estas reglas se basan en optimización, regulaciones y experimentación.

Estos sistemas de tratamiento de aire de la técnica anterior tienen muchos problemas, incluyendo los siguientes problemas ejemplares:

* Debido a que los inmuebles (p. ej., el espacio de estructuras) son extremadamente caros, el mayor tamaño del compartimiento 102 de tratamiento de aire es extremadamente indeseable.

* Las unidades 100 de ventilador único son caras de producir y son generalmente producidas a medida para cada tarea.

* Las unidades 100 de ventilador único son caras de operar.

* Las unidades 100 de ventilador único son ineficientes en cuanto a que sólo tienen eficiencia óptima, o picos de eficiencia, durante una pequeña parte de su rango de funcionamiento.

* Si una unidad 100 de ventilador único se avería, no hay aire acondicionado en absoluto.

* El sonido de baja frecuencia de la unidad 100 de ventilador único es difícil de atenuar.

* La gran masa y turbulencia de la unidad 100 de ventilador único puede causar vibración indeseable.

Las restricciones de altura han obligado al uso de sistemas de tratamiento de aire construidos con dos unidades 100 de ventilador dispuestas horizontalmente, adyacentes entre sí. Debería observarse, sin embargo, que una buena práctica de ingeniería es diseñar gabinetes de acondicionador de aire y cámaras 110 de descarga para que sean simétricos, a fin de facilitar un caudal de aire más uniforme a través del ancho y la altura del gabinete. Las unidades 100 de doble ventilador se han utilizado cuando hay una restricción de altura y la unidad está diseñada con una razón de aspecto alto para asimilar la velocidad de caudal deseada. Como se muestra en el “Manual de Instalación, Operación y Mantenimiento” de Greenheck, si se contempla la instalación lado a lado, hay instrucciones específicas para disponer los ventiladores de forma tal que haya al menos un espacio diametral de rueda de ventilador entre las ruedas del ventilador y al menos la mitad de un diámetro de rueda de ventilador entre el ventilador y las paredes o cielorrasos. La referencia de Greenheck incluso afirma específicamente que las disposiciones “con menos espacio experimentarán pérdidas de prestaciones”. Normalmente, el sistema de tratamiento de aire y el compartimiento 102 de tratamiento de aire se diseñan para una velocidad de gradiente uniforme de velocidad de 2,5 m/seg (500 pies por minuto) en la dirección del caudal de aire.... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de tratamiento de aire que comprende:

una sección (114) de ventiladores de una formación de ventiladores:

un compartimiento (202) de tratamiento de aire;

una pluralidad de unidades (200) de ventilador dispuestas en una formación (214) de ventiladores en dicha formación de ventiladores de la sección (114); en el que:

dicha formación (214) de ventiladores tiene al menos una unidad (200) de ventilador dispuesta verticalmente sobre al menos otra unidad (200) de ventilador;

dicha formación (214) de ventiladores está situada dentro de dicho compartimiento (202) de tratamiento de aire;

el compartimiento (202) de tratamiento de aire tiene una cámara (210) de descarga para recibir aire desde la pluralidad de unidades de ventilador y para entregar aire a un sistema de ventilación de edificios;

dicho sistema de tratamiento de aire comprende adicionalmente un controlador (300) de la formación para controlar la velocidad de las unidades de ventilador en dicha formación y, así, el caudal y presión del aire, y en el que dicha pluralidad de unidades (200) de ventilador da redundancia dentro del sistema de tratamiento de aire, de modo tal que si se desactiva una unidad (200) de ventilador, el controlador (300) de la formación toma en consideración la unidad (200) de ventilador desactivada, de modo tal que no haya ninguna depreciación notable en la refrigeración o el caudal de aire.

2. El sistema de tratamiento de aire de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un controlador (300) de la formación programado para operar dicha pluralidad de unidades (200) de ventilador con máxima eficiencia.

3. El sistema de tratamiento de aire de la reivindicación 1 o 2, en el cual dicho compartimiento (202) de tratamiento de aire tiene un trayecto (220) de la vía de aire, teniendo dicho trayecto de vía de aire menos de 1829 mm.

4. El sistema de tratamiento de aire de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual dicha pluralidad de unidades (200) de ventilador están dispuestas en una configuración de formación de ventiladores seleccionada entre el grupo que consiste en:

(a) una configuración de verdadera formación;

(b) una configuración de formación de diseño espaciado;

(c) una configuración de formación de tablero de damas;

(d) configuración de formación de filas levemente desplazadas;

(e) configuración de formación de columnas levemente desplazadas; y

(f) una configuración de formación escalonada.

5. El sistema de tratamiento de aire de la reivindicación 1, en el cual el sistema de control es adicionalmente operable para operar con un nivel de selección para uno o más entre i) el volumen del aire, ii) el nivel del caudal de aire, iii) el patrón del caudal de aire o iv) cuántas de dichas unidades de ventilador han de operar.

6. El sistema de tratamiento de aire de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual dichas unidades (200) de ventilador son ventiladores impelentes.

7. El sistema de tratamiento de aire de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual cada una de dichas unidades (200) de ventilador es de naturaleza modular, y en el que el sistema de tratamiento de aire comprende adicionalmente un sistema de rejilla en el cual pueden colocarse las unidades de ventilador, de modo que el sistema de rejilla separe las unidades de ventilador adyacentes.

8. El sistema de tratamiento de aire de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual dichas unidades de ventilador son unidades modulares separadas y adyacentes, estando dichas unidades modulares unidas entre sí con estructuras de interbloqueo para formar dicha formación de ventiladores.

9. El sistema de tratamiento de aire de cualquier reivindicación precedente, en el cual el espacio entre las periferias externas de las ruedas de ventilador de ventiladores adyacentes está en el intervalo entre el 20% y el 60% del diámetro de la rueda del

ventilador.

10. El sistema de tratamiento de aire de cualquier reivindicación precedente, en el cual cada unidad de ventilador de la formación de ventiladores ocupa un cubo rectangular con un ancho y altura en el intervalo entre 609 mm a 762 mm.

11. El sistema de tratamiento de aire de la reivindicación 1, en el cual el sistema de control es adicionalmente operable para apagar ciertas unidades (200) de ventilador y encender dichas unidades (200) de ventilador restantes.