专利名称：用于垂直设施的利用冷凝物毛细作用的保温系统的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及对管子、管道或者其他表面进行保温的一种保温方法和一种保温产品设备，其中所述管子、管道或其他表面可能连续或周期性地被冷却到低于周围空气露点的温度。更具体地，本发明关于为具有基本垂直尺寸的冷表面提供改进的冷凝物毛细作用的保温方法和保温产品。
背景技术：
通常，空调(HVAC)系统包括诸如空气处理单元、风道和冷水管这样的设备。典型地，出于热和/或声学目的，对这些HVAC系统部件进行保温。在HVAC系统中使用的传统保温材料包括粘附到保温层上的饰面层并且被安装成使所述饰面层远离风道或者冷水管定位，即朝向部件所穿过的空间定位。这种布置趋向于减小载有湿气的空气向冷表面的迁移和扩散，并且进而减小了冷凝物的形成。
在较高相对湿度和/或在饰面层被损坏或者不完整的情况下，来自周围空气的水蒸气可以通过保温材料扩散并且在温度低于附近空气的露点的表面上凝结。当发生这种凝结时，保温材料与冷表面之间的界面将被冷凝物润湿。
一层或多层饰面层典型地是无孔的，并且用作保温体与外部环境之间的屏障。但是，随着时间的流逝，并且尤其如果像常出现的情况，所述饰面被损坏，水蒸气将迁移到所述冷表面上并且在该冷表面上冷凝。冷凝物将聚积起来并且将进入相邻的保温材料，从而降低其保温效率。这些问题在垂直设施中尤其严重，这是由于冷凝物趋于沿着或者邻近的垂直表面向下流动而导致在垂直设施的下面部分中和/或所述设施的邻接水平部分中过度聚积。
之前对解决冷凝物形成和去除问题的尝试已经使用了一种或多种毛细材料以便在冷表面处或者附近收集冷凝物，并且将该冷凝物通过一层毛细材料输送远离该冷表面至一外部表面区域。一旦在保温材料外部或者该外部附近，毛细材料层中的冷凝物将蒸发到周围空气中。虽然这种方法对于基本水平的设施效果很好，但与包括显著垂直的表面的组件或者设施相关的冷凝物聚积趋于导致冷凝物聚积在垂直设施的下面部分中，这种聚积将降低这类方案的有效性。
发明内容
为了解决上述的问题，本发明提供了一种改进的包裹被保温组件的保温产品，所述保温产品用于包括显著的垂直或基本上垂直的冷表面的设施。本发明包括改进的毛细材料以便打断在冷表面的多个部分处或附近形成的冷凝物的向下流动。来自各部分的所述冷凝物可以随后分别通过所述保温材料被传送到被保温组件或设施的外表面。通过重复地打断所述冷凝物的流动路径并提供水平的冷凝物传送，本发明能够提高保温性能，并且减少与冷凝物在保温层的垂直部分的下面部分中的聚积相关的损坏和恶化。
一种包括薄膜、纺织或无纺织材料或者其他纤维介质的毛细层将被引入作为保温管道包覆的一部分，并且构建成与所述冷表面接触。所述毛细层优选地是由合成聚合物制成的纺织或无纺织材料。一种用于制造该毛细材料的适合聚合物是人造丝，并且包括分层的纤维，即包括沿着所述纤维的长度方向的通道，以便在各个纤维中形成毛细通道。通过在所述纤维自身中提供通道，毛细作用不单独依赖于由两个相邻纤维之间形成的通道导致的毛细作用，而且将提供提高的毛细能力。
除了人造丝纤维，可以以将会生成在其表面上包括分层或通道的纤维的方式来制造或处理其他聚合物纤维，所述其他聚合物纤维包括聚酯、尼龙、聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。多种纤维结构已经被研发出来，提供了多个用于毛细传输水的表面通道，并且所述纤维结构已经被广泛引入到现实穿戴中以改善舒适性。这些类型的材料可以被汇总起来称作毛细表面材料(CSM)，并且包括所谓的深刻槽纤维，作为其复杂断面结构的结果，所述深刻槽纤维的单位体积具有高表面积。该毛细材料层可以以不同的结构设置，所述不同的结构例如包括无纺织薄膜或细筛结构。
当被保温的部件是管道时，毛细材料的一部分也可以延伸到空气管道的内部，在如下那些情况下典型地延伸通过空气处理器(管道)系统中的连接处，即存在导致水蒸气除了在管道表面上凝结或者不在管道表面上凝结，而在管道中凝结的工况的情况下。毛细材料的这种延伸部分可以在系统安装过程中在金属管道系统的连接处被放置在所述管道中和/或该延伸部分可以插入穿过特别为此目的设置的另外的开口。当水蒸气在空气管道表面上凝结时，其由所述毛细材料传送并且从毛细表面蒸发到由管道系统输送的空气流中。
使用在空气处理器系统中经调节、相对干的空气来蒸发在管道表面处形成的冷凝物提供了一种选择，从而将冷凝物通过保温层传送到其将蒸发到周围空气中的位置。这种方法和结构也可用来减少或消除穿过第一保温层和蒸气阻滞层所需要以便允许这种外部蒸发的开口。在许多情况下，利用该管道系统将还提供用于从冷表面传送冷凝物的最短路径。从毛细材料蒸发到经过的空气流中的所述冷凝物将随后在居住空间中被循环，增大相对湿度，或者被传送引导到回风静压箱中，冷凝物在该处被空气处理单元的冷凝盘管去除并且被移除到一排水管中。
在被保温的组件是引导冷液体或气体和液体的混合物的管子的情况下，毛细材料的内部延伸部分不会加以应用。但如上所述，冷表面将仍会趋于导致在管子的表面上形成冷凝物，并且垂直布置的毛细材料将趋于遭受冷凝物在下面部分中的聚积。但根据本发明的毛细材料构建成在冷表面处或其附近收集冷凝物，并且朝向一外表面或如果需要朝向用于蒸发的一分离部件的内部传送所收集到的冷凝物，使之远离所述冷表面。
当根据附图阅读时，本领域的技术人员将从下面对优选实施例的详细描述中明白本发明的不同目的和优点。
图1是示意性垂直剖视图，示出了根据本发明的经保温的管道或者管子组件的一部分；图2是局部水平剖视图，示出了根据本发明的该经保温的管道或者管子组件的一部分；图3是示意性垂直剖视图，示出了根据本发明的另一实施例的经保温的管道或者管子组件的一部分；图4是剖视图，示出了管子保温材料的传统安装；图5是本发明的一示例性实施例的剖视图，该示例性实施例应用于同时具有水平和垂直段的一部分管子或者管道上；图6是本发明的另一示例性实施例的剖视图，该示例性实施例应用于同时具有水平和垂直段的一部分管子或者管道上；图7A-7D是对应于图6所示的本发明的该示例性实施例的剖视图，沿着线A-A、B-B、C-C通过管子或管道的垂直段和相应的保温组件。
这些附图用来辅助理解如下更详细所述的本发明的示例性实施例并且不将其解释为不恰当地限制本发明。特别是，出于提高清晰度的目的，在附图中示出的不同元件的相对间隔、定位、大小和尺寸不是成比例绘制并且可能已经被放大、缩小或者进行了另外的修改。本领域的普通技术人员也将明白，已经省略了一定范围的可选结构，只是简单地为了改善清晰度并且减少附图的数目。
具体实施例方式
如图1所示，具有冷表面12的伸长的垂直定向的管道、管子或者其他结构10被包裹在或者覆盖有层压保温产品，所述层压保温产品包括毛细材料层14、第一保温层18以及液体阻挡层20。当含有水蒸气的空气(未示出)到达冷表面12，并且该冷表面处于相邻空气的露点以下的温度时，一部分所述水蒸气将凝结以形成主要由水组成的冷凝物16。由于重力的作用和毛细层14的亲水特性，冷凝物16将趋于向下流动通过所述毛细层。周期性地，所述流动将被液体阻挡层20打断，所述液体阻挡层20防止冷凝物流入相邻保温层18，并且与毛细材料层14的水平延伸部分14a结合，将使冷凝物靠近层压保温产品的表面。
液体阻挡层20将优选地沿着毛细材料层14的水平部分14a和外部部分14b延伸，从而防止或抑制冷凝物16和水蒸气运动到第一保温层18中。毛细材料层14的最外面部分14b可以直接暴露于外部环境(未示出)，覆盖有覆盖层22，该覆盖层可以被开孔以提供在其中形成的多个开口24a，从而允许冷凝物16作为水蒸气26蒸发到内部空间中。替代的覆盖材料22包括蒸气可渗透膜24b和第二毛细或蒸发材料，该蒸气可渗透膜允许水蒸气26从毛细材料层逃逸，同时不需要开孔，该第二毛细或蒸发材料将会增大第一毛细材料14的有效表面积以及蒸发速率。覆盖层22的开孔或蒸气可渗透部分可以与传统的非渗透部分结合，从而抑制或另外控制环境水蒸气进入保温层18的运动并且进而减少将会在冷表面12上形成的冷凝物的量。
如图2所示，毛细材料层将配置有多个围绕主要毛细材料层14设置的延伸或传送部分14a，以便补偿保温产品的外部部分的增大的周长并且简化安装。
如图3所示，当被保温的部件是空气或者气体处理管道时，毛细材料层可以包括通向内部毛细材料和/或蒸发表面14e的更短的传送部分14d，所述内部毛细材料和/或蒸发表面14e设置在管道10内，以便用于将冷凝物的至少一部分蒸发到通过所述管道流动的被调节的气体流中。内部材料14e可以被进一步改进以增大可用于蒸发的润湿表面积(未示出)，或者构建成与液体阻挡材料(未示出)相联，从而将冷凝物与管道10的内侧表面分离开。内部材料14e可以还包括一种或多种稳定的化合物和/或组分，或者利用一种或多种稳定的化合物和/或组分加以处理，所述稳定的化合物和/或组分将趋于抑制微生物和真菌的生长。传送部分14d和内部材料14e可以单独使用(未示出)，或者如图所示与外部毛细和蒸发区域14a和14b结合使用。
虽然图1-3已经大体示出了本发明与冷管道的结合应用，但如图5-7D所反映的，图1所示的示例性实施例同样可以应用于具有基本垂直的表面的传输冷液体的管道或者容纳冷液体的容器。如图4所示，当将传统的保温产品用于基本垂直的设施时，在冷表面12上形成的冷凝物16趋于向下流动通过第一保温层18，同时在液体阻挡层22在适当的位置时，冷凝物趋于在该保温层的下面部分中形成聚积物16a，或在没有使用阻挡层(未示出)时，冷凝物趋于流出所述保温层。在任一种情况下，冷凝物在保温层中的聚积将趋于降低保温的效果并且引发其他健康、维护和/或审美问题。
如图5所示，本发明的示例性实施例可以包括沿着倾斜(未示出)或者基本垂直的冷表面12以大体重复的图案布置的毛细材料14，所述冷表面12将收集由于水蒸气2渗透或扩散到该冷表面而产生的冷凝物，利用另一毛细材料元件14a(该毛细材料元件14a可以是材料14的延伸部分)通过或者在保温材料的相邻部分之间将该冷凝物横向传输到蒸发部分14b，该蒸发部分14b典型地设置在保温组件的表面处或者附近，并且可以覆盖饰面或者阻挡层22的至少一部分，冷凝物在该处可以如附图标记26所示蒸发到周围空气中。如图5所示，保温组件可以设置在标准单元部分中，所述标准单元部分可以顺序施加到冷表面12上以便基本上或者完全封闭该冷表面。根据所述单元部分的特定结构，重复的单元可以产成一个或多个连接处，例如40a、40b或40c，相邻的单元部分在所述连接处彼此邻接。
如图6所示，图5中示出的示例性实施例可以加以修改以包括一层或多层液体阻挡膜20，所述液体阻挡膜也用来控制或者消除冷凝物在保温组件中大体向下的流动。液体阻挡膜可以邻近一些或者所有毛细材料层设置以增强冷凝物在保温组件中的收集以及传输。另外，如图6所示，毛细材料的蒸发部分可以形成保温组件的外表面的一部分，或者可以进一步覆盖有一个或多个穿孔的、多孔蒸气可渗透或其他层(未示出)，所述层将在仍允许冷凝物到达蒸发部分14b以蒸发到周围空气中的同时，隐藏和/或保护毛细材料。
如大体对应于图6所示示例性实施例的剖视图，沿着线A-A、B-B、C-C截取的图7A-7C所示，保温组件可以呈现出多种结构，取决于安装特性以及条件，所述条件诸如在通常条件下的预期冷凝物体积，冷凝物体积的季节的或偶尔的变化范围，诸如将影响蒸发速率的温度和相对湿度的环境条件，用于促进蒸发的毛细材料的蒸发部分的结构。如图7A所示，尽管其他结构(未示出)可以在基本上整个所述冷表面上提供一层毛细材料14，保温组件的部分可以不包括任何毛细材料层，并且将只包括冷表面12，在这种情况下的管子、一层第一保温材料18以及可选地包括蒸发阻挡层22，以便抑制水蒸气从所述环境朝向所述冷表面迁移。如图7B所示，保温组件的一部分可以包括邻近冷表面12的一层毛细材料，所述一层毛细材料在该处趋于收集在该冷表面上形成的任何冷凝物。如图7C所示，毛细材料的一个或多个收集部分将与同一或者补充毛细材料的传送部分14a连通，所述传送部分将趋于将所收集到的冷凝物传输远离所述冷表面12并传输到所述同一或者另一补充毛细材料的蒸发部分14b。如图7C和7D所示，传送部分14a可以被构建成一系列可以或者不可构成基础毛细材料14的延伸部分的径向段。如图7C所示，保温组件的蒸发部分14b的表面积可以显著大于传送部分14a的表面积，并且该保温组件的蒸发部分14b可以完全包围第一保温材料18的外表面和/或阻挡层22。在如图7D所示的另一示例性实施例中，毛细材料的蒸发部分14b′可以是不连续的，但可以如图所示设置在沿着保温组件的外表面的条带中，或者可以局部(未示出)或全部覆盖有仍允许冷凝物蒸发到环境中的一外层42。
已经结合一定的示例性实施例和优选结构描述了本发明的原理以及操作模式。但是应该注意到，在不脱离本发明范围的情况下，可以以具体图示和描述不同的方式实施本发明。
权利要求
1.一种用于对冷表面(12)进行保温的系统，包括第一保温材料(18)；以及毛细材料(14)，所述毛细材料具有邻近所述冷表面用于收集冷凝物的收集部分、用于从所述收集部分去除冷凝物的传送部分以及与所述收集部分分离以从所述传送部分接收冷凝物的蒸发部分；其中所述冷表面以及所述毛细材料的收集部分沿着基本上垂直的方向构建；并且所述毛细材料的传送部分包括基本上水平的部分(14a)。
2.如权利要求1所述的用于对冷表面进行保温的系统，其特征在于，所述毛细材料的传送部分延伸通过所述第一保温材料；以及所述毛细材料的蒸发部分沿着基本上垂直的方向、邻近所述第一保温材料的外表面构建。
3.如权利要求1所述的用于对冷表面进行保温的系统，其特征在于，所述毛细材料的传送部分延伸通过所述冷表面；以及所述毛细材料的蒸发部分被布置在至少部分由所述冷表面限定的一气体通道中。
4.如权利要求2所述的用于对冷表面进行保温的系统，其特征在于，所述毛细材料的传送部分也延伸通过所述冷表面；以及所述毛细材料的一第二蒸发部分被布置在至少部分由所述冷表面限定的一气体通道中。
5.如权利要求1所述的用于对冷表面进行保温的系统，还包括设置在所述毛细材料的传送部分的至少一个表面与所述第一保温材料之间的液体阻挡层(20)。
6.如权利要求5所述的用于对冷表面进行保温的系统，其特征在于，所述液体阻挡层至少设置在所述毛细材料的传送部分的下表面上。
7.如权利要求6所述的用于对冷表面进行保温的系统，其特征在于，所述液体阻挡层设置在所述毛细材料的蒸发部分的至少一个表面与所述第一保温材料之间。
8.如权利要求1所述的用于对冷表面进行保温的系统，还包括布置在所述毛细材料的蒸发部分的至少一部分上的覆盖层(22)，所述覆盖层构造成允许水蒸气传送通过所述覆盖层。
9.如权利要求8所述的用于对冷表面进行保温的系统，其特征在于，所述覆盖层包括从由穿孔片材和蒸气可渗透片材组成的组中选取的材料。
10.如权利要求1所述的用于对冷表面进行保温的系统，其特征在于，所述毛细材料的蒸发部分被构造成相对于所述第一保温材料的一被覆盖部分增大有效表面积。
11.如权利要求3所述的用于对冷表面进行保温的系统，其特征在于，所述毛细材料的蒸发部分被构造成相对于所述冷表面的一被覆盖部分增大有效表面积。
12.如权利要求4所述的用于对冷表面进行保温的系统，其特征在于，所述毛细材料的第二蒸发部分被构造成相对于所述冷表面的一被覆盖部分增大有效表面积。
13.一种用于施加到从水平面倾斜的冷表面(12)上的保温组件，包括多个沿着所述冷表面布置的段，每个段包括第一保温材料(18)和毛细材料(14)，所述毛细材料包括布置用于邻近所述冷表面安装的由第一毛细材料制成的收集部分，从所述收集部分的下面部分延伸出并且构建成从所述冷表面向外延伸的由第二毛细材料制成的传送部分，以及构建用于邻近所述保温组件的外表面安装的由第三毛细材料制成的蒸发部分。
14.如权利要求13所述的用于施加到基本垂直的冷表面上的保温组件，其特征在于，所述毛细材料的传送部分至少沿着在相邻段之间形成的大体水平的连接处(14a)的一个区域延伸。
15.如权利要求13所述的用于施加到冷表面上的保温组件，其特征在于，所述第一、第二和第三毛细材料基本上是相同的。
16.如权利要求13所述的用于施加到冷表面上的保温组件，其特征在于，所述第三毛细材料构造用于增大蒸发速率。
17.如权利要求13所述的用于施加到冷表面上的保温组件，其特征在于，所述第一和第二毛细材料的宽度基本上相同。
18.如权利要求13所述的用于施加到冷表面上的保温组件，其特征在于，所述第一和第二毛细材料的宽度基本上相同，所述第二毛细材料布置在第一和第三毛细材料之间大体沿径向对准的多个段中。
19.如权利要求13所述的用于施加到冷表面上的保温组件，其特征在于，所述第三毛细材料在第一保温材料的外表面上布置在大体沿着周向的带中。
20.如权利要求13所述的用于施加到冷表面上的保温组件，还包括至少设置在所述蒸发部分的一个区域上的覆盖层(22)，所述覆盖层被选择以允许冷凝物从所述蒸发部分蒸发到周围气体中。
21.如权利要求20所述的用于施加到冷表面上的保温组件，其特征在于，所述覆盖层包括至少一种从由穿孔膜、多孔膜以及蒸气可渗透膜组成的组中选取的材料；以及所述周围气体是空气。
全文摘要
公开了一种用于对基本上垂直延伸的冷表面(12)进行保温的组件，所述冷表面连续或者周期性地暴露于空气或其他气体，所述空气或其他气体的露点温度高于该冷表面温度，因此导致水蒸气在该冷表面上或者邻近该冷表面凝结。保温组件的一个实施例提供了邻近该冷凝表面的毛细材料层(14)，该毛细材料层与传送和蒸发结构相结合，从冷表面的附近去除冷凝物并且使之蒸发到围绕该保温组件的外表面的周围气体中。另一实施例用于将冷凝物暴露于内部经调节的气体流中，以便实现不需要利用外表面的蒸发。这两个实施例都从保温结构除去了冷凝物，从而趋于避免任何显著的冷凝物聚积并且维持保温性能。
文档编号F24F13/22GK101044358SQ200580024373
公开日2007年9月26日 申请日期2005年7月11日 优先权日2004年7月21日
发明者M·C·布罗考, D·D·霍肯斯, P·奥堡格 申请人:欧文斯科尔宁格公司