用于多层建筑物的建筑结构的制作方法

本发明涉及建筑结构领域。更具体地，本发明涉及一种用于多层建筑物的建筑结构，其有助于在空调系统中使用的空气的流动。

背景技术：

对于大型多层建筑物的发展，开发商面临着两类空调系统——中央空调系统和单一空调系统——的选择。

图1示意性地示出了用于多层建筑物的中央空调系统，该中央空调系统通常包含在建筑物6内的多个水冷空调1(通常称为“水源单元”)、室外冷却塔3、以及导管回路2，通过导管回路2将从水源单元排出的热量通过使水再循环而运送到冷却塔，该中央空调系统的缺点在于必须分配与高维护设备相关联的大的公共区域以容纳冷却塔。以热和通常潮湿空气为特征的令人讨厌的空气烟羽(airplume)4从冷却塔3排出。这种布置的另一个缺点是系统效率低，特别是当在多租户建筑物中使用时，为了在部分负荷期间提供制冷需求，导致所有租户的每月共有费用更高。

因此，单一系统通常用于多租户建筑物中，通过该单一系统，与空调相关的电力消耗实行每个公寓独立地收费。

最受欢迎的单一系统是分离单元系统，其中每个公寓具有包括压缩机和冷凝器的室外单元、以及由蒸发器和风扇组成的室内单元，该风扇用于将内部空气引导穿过蒸发器，使得经调节的空气将通过供应管道排放到要调节的空间。制冷剂在封闭的制冷或加热循环中流过的管道在室外和室内单元之间延伸。

然而，对于分离系统，开发商被迫放弃了公寓的创收居住空间，以及邻近外立面的吸引人的外表面，以容纳室外单元的安装装置。如图2-5所示，建筑师必须将大的外部百叶窗8与外立面7整合，用于室外单元5的组合进气和排气。分离系统的另一个缺点是邻近的建筑物必须被充分分离，原因在于室外单元所产生的噪音以及安装装置所占据的侧面空间。

本发明的一个目的是提供一种便于安装分体式、单一的空调系统的建筑结构，该系统对于每个租户是个性化的，但不会减损外立面的外观或尺寸。

本发明的另一个目的是提供一种建筑结构，其允许使用建筑物内部地定位的和不显眼的区域，而不是如迄今为止针对现有技术的建筑结构所实践的、用于安置空调系统室外单元的高度可见的外立面或屋顶。

本发明的另一个目的是提供一种便于安装使令人讨厌的空气排放最小化的分体式、单一空调系统的建筑结构。

随着描述的进行，本发明的其他目的和优点将变得显而易见。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于多层建筑物的建筑结构，其包含：在所述建筑物中内部地构造的第一通道，该第一通道配置有用于分体式、单一空调系统的管道式冷凝器单元的一个或多个安装件，该管道式冷凝器单元有助于足够的空气流过其中以实现期望水平的基于冷凝器的散热，以使所述空调系统的效率最大化，并且该第一通道配置有多个穿透部以容纳穿透其中的流体回路导管的延伸部，制冷剂通过该流体回路导管在所述空调系统的内部单元和外部单元之间循环；以及在所述建筑物中内部地构造的并与所述第一通道流体连通以接收从管道式冷凝器单元排出的空气的第二通道，所述第二通道终止于所述建筑物的开口处，所述排出的空气通过开口排放到大气中，其中，除了与第一通道和第二通道邻接并且形成有开口的壁之外，所述第一通道和第二通道具有基本上封闭的壁，所述排出的空气可通过该开口流动，并且其中所述第一通道和第二通道中的一个或两个向上延伸穿过所述建筑物的至少两层。

在一个方面，第一通道是与至少一个空气入口流体连通的向上延伸的抽气井，环境空气可通过该空气入口被引入，并且第二通道是向上延伸的排气井。除了排气井终止的开口之外，排气井还与至少一个空气出口流体连通，排出的空气可从该至少一个空气出口排放到大气中。

当第一通道的空气入口处于建筑物的顶部或底部或者第二通道的空气出口处于建筑物的顶部或底部时，建筑结构的附加有利之处可以在于，第一和/或第二通道可以实施为地下停车场的通风装置。计划用于通风的竖井可以是双重目的的，也可用作管道式冷凝器单元的安装件，从而最小化空调系统所需的附加面积。消防元件可以安装在竖井上。

在一个方面，抽气井的尺寸设置为允许足够的空气流过其中，使得多个管道式冷凝器单元(其中一个或多个安装在建筑物的不同楼层)同时引导在抽气井内流动的环境空气穿过其相应的冷凝器以用于散热。

在一个方面，抽气井和排气井沿着建筑物的大体上整个高度延伸。

在一个方面，抽气井和排气井是倾斜的，使得抽气井的下端具有比在抽气井的上端处更大的横截面积，以增加在抽气井内的空气流量，并且排气井在其上端处具有比在其下端处更大的横截面积，以容纳已经从排气井下方的所有管道式冷凝器单元排出并且已经积聚在排气井内的更大容量的向上流动的空气。

在一个方面，第二通道是向上延伸的排气井，并且第一通道是设置在所述排气井和抽气井之间并与所述排气井和抽气井流体连通的空间(volume)。

在一个方面，第一通道和第二通道中的一个是从形成在建筑物的壁中的开口延伸的水平通道。

在一个方面，建筑结构由诸如格栅的保护元件构成，用于防止进入管道式冷凝器单元的人员落入第一通道内，但是实现第一通道内连续且不受限制地空气流动。

在一个方面，在邻接壁中形成有专用空腔，管道式冷凝器单元的排气管道可安装在该专用空腔内。排气管道可从管道式冷凝器单元壳体拆卸，以允许站在格栅上的维护人员经由未覆盖的排放开口接近管道式冷凝器单元风扇。

在一个方面，止回风门(non-returndamper)安装在排气管道中，以防止高压排出空气的回流。

在一个方面，抽气井和排气井的一个壁与建筑物的外壁是共用的，并且可以具有仅10-15％的总开放面积。

在一个方面，与建筑物的外壁共用的抽气井和排气井的壁是完全封闭的，并且抽气井和排气井的空气入口和空气出口分别是在建筑物的顶部或底部。

附图说明

在附图中：

-图1是多层建筑物的示意性垂直横截面图，示出了用于空调系统的现有技术布置；

-图2和图3分别是多层建筑物的主视图和示意性的和局部俯视横截面视图，示出了用于促进空调系统的现有技术结构；

-图4和图5分别是多层建筑物的主视图和示意性的和局部俯视横截面视图，示出了用于促进空调系统的另一现有技术结构；

-图6是根据本发明的一个实施例的竖井的水平截面，示意性地示出了安装在其中的管道式冷凝器单元；

-图7是沿着图6的平面a-a截取并且示出了竖井的一个楼层的垂直横截面视图；

-图8是沿着图6的平面b-b截取并且示出了竖井的一个楼层上的壁的垂直横截面图；

-图9是根据本发明的一个实施例的管道式冷凝器单元的分解透视图；

-图10-13分别是建筑结构的四个创造性实施例的四个示意性的、垂直横截面视图；

-图14是根据本发明的另一个实施例的建筑结构的示意性的和局部示意的垂直横截面图；和

-图15-24示意性地示出了各种井结构。

具体实施方式

在本发明的建筑结构中，从分体式、单一空调系统——无论是以制冷模式还是以加热模式运行——的外部单元排出的空气能够流过在建筑物中内部地构造的竖井。该竖井可以是多个外部单元共用的，以最小化施工费用，而不会显著地减损建筑物的可居住空间或外部外观。

现在参考图6，其示意性地示出了构造的竖井10的水平截面，以示出本发明的一些原理。为了利用竖井结构的从分体式空调系统的外部单元排出空气的优点，通常由附图标记15表示的管道式冷凝器单元(dcu)安装在竖井10内。dcu15构成分体式空调系统的外部单元，dcu15包括内部地安装到dcu壳体23的压缩机16、冷凝器17和风扇18(通常为离心式风扇)，以及制冷剂循环通过的一个或多个导管19。对应于dcu15的内部单元安装在旨在被调节的区域内。

dcu15可以为单个封闭区域提供空调需求。或者，一个dcu15可以是与竖井10邻接的多个封闭区域共用的。

竖井10被再分为抽气井22和排气井24，流过该抽气井22的环境空气被dcu15抽吸，通过排气井24将从dcu排出的空气经由一个或多个排气管道13排放到大气中。当dcu在制冷模式下运行时，排出的空气很热，并且当dcu在加热模式下运行时，排出的空气很冷。优选地被隔热以最小化抽气井22和排气井24之间的热传递的分隔壁9与两个井22和24邻接。每个排气管道42可以安装在形成在分隔壁9中的专用腔中。

风扇18从抽气井22抽吸空气，并且具有足够的动力以产生合适的气流穿过冷凝器17、并且通过排气管道13和排气井24，以保持dcu15的有效运行。例如，在外部静压为80-100帕斯卡的情况下可以采用离心式风扇。

由dcu15排出到排气井24的空气的压力高于抽气井22内的空气压力。在一个实施例中，为了防止较高压空气从排气井24回流到抽气井22，止回风门8安装在每个排气管道42中。

如图7所示，当使用离心式风扇时，dcu15的高度远小于使用轴流风扇的现有技术的室外冷凝器的高度，以允许大量的dcu安装在给定的高度内。根据所示的示例性安装方案，四个dcu15a-d在两个垂直间隔开的钢格栅25a-b之间彼此上下安装，这两个钢格栅25a-b为站在给定空间中的下格栅上方的操作者29提供保护支撑。垂直间隔的dcu15a-b通过在其上延伸的多个垂直支撑件27安装在下格栅25a的顶部上。垂直间隔的dcu15c-d通过在其下方延伸的多个悬挂件28悬挂在上格栅25b上。

或者，dcu可以例如通过防振垫或弹簧安装在钢梁上。梁可以连接在井的或安装有dcu的房间的邻接壁之间。或者，dcu可以铰接到上梁。

如图所示，当将dcu15内部地安装到抽气井22时，诸如防火门的服务门5可以允许进入抽气井的内部。抽气井内部例如通过钢格栅和围栏或其他保护元件来保护，以防止人类操作者和维护人员落入井内，以及防止工具或设备掉落，同时实现井内连续的和不受限制的空气的垂直流动。因此，维护人员能够接近现场的可更换部件，如马达、风扇和压缩机，如图7所示。

或者，dcu15可以通过一个或多个管道被安装在抽气井22的外部——例如在抽气井22和排气井24之间并且与二者流体连通的空间内——以促进足够的气流来实现所需水平的基于冷凝器的散热。对于这种结构，其中安装有dcu的房间可以具有常规的实心楼板和天花板，并且抽气井22和排气井24不需要维护人员接近的任何格栅或服务门。

图8示出了与建筑物的旨在被调节的空间邻接的抽气井22的壁12。壁12形成有多个穿透部(例如穿透部13和14)，以容纳在室内单元和室外单元之间制冷剂循环通过的流体回路导管19(图6)的延伸部。例如，导管19穿过穿透部13从室内单元的蒸发器延伸到压缩机16，然后延伸到冷凝器17，在那里经压缩的制冷剂被冷凝。弯曲导管19还穿过穿透部14延伸到蒸发器，使得经冷凝的制冷剂将能够转化为气相。壁12中的其它穿透部可以适于接收电缆或导管，用于加热水的流体循环通过该导管。穿透部被示出为位于与邻接的上面楼层相关联的格栅25b的稍微下方并且以共线方式布置，但是应当理解的是，穿透部可以以任何其它期望的方式布置。

dcu的部件可以以许多不同的方式配置。例如，dcu可以具有固定速度压缩机型、变频压缩机型或变制冷剂流量(vrf)型。

图9示出了根据本发明的另一实施例的dcu16，该dcu16以部分分解和部分示意图示出。dcu16的壳体35被示出为直线式，但是可以采用任何其它期望的结构。壳体35的前侧34(即面向排气井的一侧)形成有两个排放开口，尽管一个开口也在本发明的范围内。排气管道42可以可释放地接合到或者替换地固定地接合到围绕对应的排放开口的相应的一组固定元件26。止回风门8可以安装在相应的排气管道42中。

设置可释放地接合的排气管道42允许壳体前侧34从分隔壁向后设置(即在抽气井内)，使得维护人员将能够接近风扇。

如图6和图7所示，dcu15的标准结构使得向前设置的风扇和马达18通常是不可接近的，原因在于它们被向后设置的冷凝器17阻挡。在现有技术的维护操作中，dcu外壳35必须被拆卸才能接近风扇18。

通过可释放地接合的排气管道42，维护人员能够在管道42已经拆卸之后站立在分隔壁9和壳体前侧34之间的格栅25a上，然后经由未覆盖的排放开口接近风扇18。

流出dcu16的经冷凝的制冷剂所通过的导管19a和流入dcu的经蒸发的制冷剂所通过的导管19b在dcu16和位于相应的空调区域内的内部单元蒸发器之间延伸。

应当理解的是，可以在没有任何排气管道的情况下设置dcu16。当dcu16是无管状的时，每个排放开口可以配备有安全护栅32。

或者，具有排气管道42的dcu16可以配置为没有任何止回风门。

在另一个实施例中，dcu16可用于加热在建筑物的封闭区域中使用的水。水制冷剂热交换器(未示出)定位为通过经由导管21a流向热交换器的高温制冷剂与热交换器关联。在更冷的温度下耗尽热量的制冷剂通过管道21b返回到dcu16。在热交换器的水侧，冷水从水源输送到热交换器，并且离开热交换器的经加热的水可流动到用户处，从而显著地降低了建筑物内加热水的成本。

在图10所示的建筑结构61a中，抽气井52和排气井56二者与布置成使得楼层74是最上层的建筑物的楼层62-74中的每一个流体连通。该建筑物具有形成在其底部区域(例如在楼层63下方)的空气入口77。通过入口77进入的空气通过抽气井52向上流动到每个dcu15中，以便在以制冷模式运行时消散来自相应dcu的热量。例如，四个dcu被示出为安装在每个楼层的抽气井52内，然而，任何其它数量的dcu也在本发明的范围内。从每个dcu排出的空气被排放到排气井56中，然后向上流动朝向在排气井的上端处的出口81，排气井的上端可以位于抽气井的上端的上面。当每个dcu并联制冷时，制冷效果不受进入邻接dcu的空气的影响。

当压力计算结果表明最上面的楼层74处抽气井52内的空气的压力与dcu风扇的功率的组合足够高以提供冷凝器的制冷需要时，单个空气入口77和单个空气出口81就足够了。

抽气井52和排气井56中的每一个可以从空气入口77的水平面向上延伸。抽气井52可以终止在建筑物的屋顶54处。如果需要，一个或多个垂直延伸部或水平延伸部可以连接到抽气井52或者排气井56。

在图11所示的与图10的建筑结构61a相似的建筑结构61b中，位于排气井56的上端81处的排放风扇49有助于从排气井56向大气排出空气。

在图12所示的与图10的建筑结构61a相似的建筑结构61c中，设置有与抽气井52连通的三个垂直间隔的空气入口77-79和与排气井56连通的三个空气出口81-83。当预期dcu风扇的功率将不足以克服在井52和56中的循环空气的压力损失，并且dcu风扇的功率因此不会提供一些dcu的气流要求时，将使用额外的空气入口。空气出口82和83在不同高度将空气排放到建筑物的一侧，并且空气出口81从建筑物的顶部排出空气。

在图13所示的建筑结构61d中，抽气井92和排气井96都是倾斜的。以这种方式，抽气井92在空气入口77附近的其下端处的相对于在最上层附近的其减小的横截面积b的增加的横截面积a用于增加抽气井92内的空气流量，从而确保满足建筑物上层处的dcu的气流需求。相反，排气井96在其下端处的相对于在最上层附近的其增加的横截面积g的减小的横截面积f足以接收从少量dcu排放的空气，而排气井96的宽度在较高楼层逐渐增加，以容纳已经从其下面的所有dcu排出并且已经积聚在排气井内的更大容量的向上流动的空气。

图14所示的部分示出的建筑结构61e缺少垂直延伸的抽气井。作为抽气井的代替，从建筑物的壁107延伸到垂直排气井56的水平通道102向dcu15提供足够的气流，dcu15以这样的方式被安装在通道内，即使得从站在建筑物外面的人的视线中隐藏。由通道102在壁107内形成的开口109可以形成为不减损建筑物美学外观的专用形状。排气井56对于建筑物的所有通道102是共用的，并且接收从dcu排出的向上流动的空气。

应当理解的是，还可以设想一种建筑结构，该建筑结构包含从抽气井延伸并与抽气井流体连通的水平通道，以排出从安装在建筑物的相应楼层上的一个或多个dcu排出的空气。

图15-25示出了建筑物内的各种井的相对位置。

如图15所示，建筑结构31配置有与建筑物的外壁33完全隔离的单个中心竖井10，使得可以用于住宅或商业目的的封闭区域36-39完全围绕井10。由于冷凝器安装在井10内并且不暴露于阳光或高温环境下，冷凝器内的制冷剂可能能够实现比现有技术的外部安装的冷凝器更低的温度，因此空调系统将具有更高的热效率，并且将降低运行成本。

由于dcu安装在井10内，所以建筑物的外壁33和屋顶未被占用并且未被损坏，从而具有美观的外立面。噪声污染显著减少，原因在于构成主要噪声源的压缩机和风扇现在位于建筑物内部，抽气井s和排气井e的壁将产生的噪音与建筑物的居住者隔离开。为了附加地抑制所产生的噪音并由此降低针对建筑物居住者的噪声级别，可以将用于维持平滑的气流的隔音层(例如石膏板)施加到抽气井s和排气井e。

图16中示出了包括空气入口77的建筑结构31的示意性侧视图。该建筑物被示出为直线式，但是应当理解的是，该建筑物或本文所述的任何其它建筑物可以呈现任何其它期望的形状或结构，例如弯曲的形状。类似地，抽气井s和排气井e可以呈现任何期望的形状、结构或横截面积的变化。

如图17所示，多对间隔开的抽气井和排气井(例如两对中心定位的10和11)可以针对建筑结构41使用，每对10和11有助于与给定楼层的一个或两个封闭区域的流体连通。

图18中示出了建筑结构41的示意性侧视图。空气入口77a与对10的抽气井s连通，并且空气入口77b与对11的抽气井s连通。

或者，如图19-22所示，抽气井和/或排气井可以邻接建筑物的外壁。外壁上邻接井的部分可以与邻接的外壁部分共面，或者可以从邻接的外壁部分凹入或从邻接的外壁部分突出。

图19-21示出了配置为使得分离的竖井10的抽气井s和排气井e二者与外立面7邻接以便使井的尺寸最小化的建筑结构111。与外壁邻接的抽气井s和排气井e可以获得更大的空气流量，并且因此它们的横截面积可以显著地减小，而不会不利地影响dcu的运行。空气入口和出口的尺寸也可以最小化，并且这些开口的布置可以与增强建筑物外观的整体建筑物设计相结合。

在现有技术的布置中，外部冷凝器单元通常位于附接到外立面的百叶窗后面。这些百叶窗允许冷凝器有效操作所需的进气和排气二者的流动，并且因此需要50％的最小开放面积。百叶窗的大表面积导致不好看的外观。由于进气和排气都流过同一组百叶窗，所以排气通常渗入到进气中，由于进气的温度升高，因此降低了循环的热力学效率。

通过使用本发明，由此抽气井与排气井分离，特别是当使用止回风门时，防止废气渗入到进气中。

此外，建筑结构111中使用的空气入口或出口的尺寸远小于现有技术布置中使用的百叶窗的尺寸，并且需要在外壁中限定的仅10-15％的总开放面积。空气入口和/或空气出口可以是百叶窗。

当空气入口或出口位于井的顶部或底部时，外壁可以是完全封闭的以进一步改善其美学外观。

图22-24所示的建筑结构121配置有与外立面7邻接的三端竖井120。竖井120布置成使得共用的抽气井cs插入在两个排气井e1和e2之间并同时将空气传送到两个排气井e1和e2。

井的尺寸可以基于安装在其中的dcu的数量和指定总气流的每个dcu的气流容量来计算。所有dcu的总气流通常通过依赖于限定可同时操作多少个dcu的差异因数来最小化。差异因素是基于建筑物计划和热力学考虑。例如，在多租户建筑物中，指示在给定时间同时操作的dcu的百分比的典型差异因数为70％。

对于dcu的正确运行的最佳性能和初步验证，可以使用计算机化流体动力学(cfd)软件模拟。cfd模型考虑了空调系统的各种参数，包括建筑物的正确比例模型，以及：

●dcu数量及其容量，包括空气流量；

●运行和未运行dcu；

●井的结构、布置和横截面积；和

●进口和出口的结构、布置和横截面积。

虽然已经通过说明的方式描述了本发明的一些实施例，但是显而易见的是，本发明可以进行许多修改、变化和适应，并且在不超出权利要求的范围的情况下本领域技术人员可以使用许多等同物或替代解决方案。