热和能量回收及再生组件、系统和方法
【专利说明】热和能量回收及再生组件、系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
本申请是2013年1月30日提交的美国专利申请N0.13/753，585的继续申请，其公开内容通过引用全部结合到本文中。
技术领域
[0002]本发明大体涉及空气调节和加热系统的领域，更具体地，其涉及用于有效地燃烧化石燃料来加热空间的系统。
【背景技术】
[0003]用在利用化石燃料加热中的标准方法是在受控加热室或者热交换器中燃烧燃料。通过燃烧燃料所产生的热被在热交换器外侧周围流动的空气或水带走。这能够通过鼓风机风扇或栗来实现。热被传递到周围的空气或水中，从而加热受调节空间。允许来自燃烧反应的废料或排放物流向室外，通常利用至烟囱或大烟囱的烟道管道。火炉或锅炉的效率通过能够从热交换器提取的且被用于加热受调节空间的热的量以及被允许通过烟道逃逸而被排到外面的热和副产品的百分比来计算。这个比率或者效率定量被置于火炉或锅炉上以便描述其效率将如何。
[0004]将碳和热饱和排放物释放到大气中导致环境问题，例如全球变暖。不仅一氧化碳和二氧化碳加重抑制热释放到空间中，而且通过烟道气体排放物的排出热也通过热污染而加重这个问题。正好平均的低至中等效率的住宅天然气、LPG或油火炉每天能够发出一百万BTU的废热到大气中。商业和工业单元每单位每天能够排出上亿且偶尔数十亿BTU。此外，将烟道气体排放到大气中的这些普遍且传统的方法是浪费的且是低效的。
【发明内容】
[0005]在所公开实施例的至少一个方面中，该实施例指向热和能量回收组件。本发明优于传统HVAC系统之处在于其产生更少温室气体并且进一步利用通常被释放到环境中的热。该组件或者设备可以包括室，优选地被隔热，包括空气进口和排放物进口。排放物进口结构上适于接收由于燃料燃烧所放出的废气和废物。该组件或者设备也可以包括排气装置用于从室排出剩余排放物。
[0006]该室另外包括主热回收交换器，其被容纳在该室内，其与流体回路流体连通，该流体回路包括被构造成运送其中的流体的主管道。主热回收交换器被置于室内，使得在废气和废物以及空气被引入的正常操作期间其与产生的混合物热连通。因此，实现与在交换器和流体回路之内的流体的热交换。热提取交换器也与流体回路和主热回收交换器流体连通，并且被置于与要被加热的气流热连通，使得热从热提取交换器被传递到空气流中。
[0007]在所公开实施例的另一方面中，该实施例指向用于火炉的热和能量回收系统。该系统包括隔热室，其包括空气进口和排放物进口。排放物进口与火炉排气装置连通以便接收由在火炉中的燃料燃烧产生的废气和废物。空气进口被构造成接收来自空气源的空气，例如室内或者室外空气。主热回收交换器被容纳在隔热室内并且与流体回路流体连通，该流体回路包括被构造成运送其中的流体的管道。该主热回收交换器也被构造成使得在火炉的操作期间其与混合物热连通，该混合物包括经由空气进口被引入的空气以及经由被排放物进口被引入的废气和废物，使得实现与流体的热交换。该系统也包括热提取交换器，其与流体回路流体连通并且被置于与被吸入火炉的空气流热连通用于从交换器传递热能到空气流。
[0008]在所公开实施例的至少一个方面，当前实施例的组件和系统可以进一步包括热回收通风机组件。该组件提供与热提取交换器连通的室外空气进口，使得室外空气被吸入该组件中并且被推动跨过热提取交换器以当室外空气被吸入空气加热设备(例如火炉)中时加热该室外空气。
[0009]所公开实施例进一步指向从化石燃料燃烧废物回收热和能量的方法。该方法包括将由于燃料燃烧而放出的过量热和废物供给到隔热室内，该隔热室容纳主热回收交换器，其在其中容纳流体，与流体容纳管道回路联接。该方法进一步包括将空气供给到隔热室中以开始与废物的反应，这产生具有潜在能量的反应产物。此外，该方法包括通过反应产物和过量热与主热回收交换器相互作用实现热能交换。因此，在填充流体的第一热交换器和流体容纳管道回路内的温度和反应压力上升。最后，该方法包括通过吹过热提取交换器的强制空气释放热能，该热提取交换器与在隔热室外部的流体容纳管道回路流体连通。
[0010]当考虑附图以及具体描述时当前发明的这些和其他目标、特征和优点将变得更清
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【附图说明】
[0011]为了更完整地理解当前发明的性质，应该结合附图参考下述具体描述，在附图中:
图1是示例性实施例的热回收组件的一个实施例的说明图。
[0012]图2是示例性实施例的热回收组件的另一实施例的说明图。
[0013]图3是图1和图2的热回收组件的实施例的功能性的说明图。
[0014]图4是用在图1和图2的热回收组件的实施例中的热交换过程的说明图。
[0015]图5是示例性实施例的热回收系统的实施例的说明图。
[0016]图6是利用热回收通风机组件的热回收系统的另一实施例的说明图。
[0017]图7是图5中示出的热回收系统的实施例的布线图的说明图。
[0018]图8是示例性实施例的热回收系统的实施例的透视图。
[0019]图9是示例性实施例的热回收系统的另一实施例的透视图。
[0020]图10是图9中所示的示例性实施例的热回收系统的实施例的剖视图的说明图。[0021 ]贯穿附图中的多幅图，相同附图标记指代相同零件。
【具体实施方式】
[0022]如在附图中所示，示例性实施例指向热和能量回收组件和系统，除此之外还有使用其的方法。这样的热回收装置可以适于用在HVAC系统或利用来自燃料燃烧的热能加热空气空间的任意其他系统的火炉。
[0023]在示例性实施例的一方面中，提供热回收组件100，如图1中所示。组件100包括隔热室110或者热回收箱，其包括空气进口 112和排放物进口 114，该排放物进口 114用于接收由于燃料燃烧而发出的废气和废物。隔热室可以由各种金属或合金制成。优选地，隔热室110由不锈钢和钛合金制成。
[0024]组件100进一步包括被容纳在隔热室内的主热回收交换器116。主热回收交换器116被构造成接触由经由空气进口 112引入的空气和经由排放物进口 114进入的废气和废物(由缺氧的碳排放物构成)构成的混合物。盘管传感器也可以接触主热回收交换器116以将与交换器的功能性有关的任意问题传递至中央逻辑板(本文稍后讨论)。主热回收交换器116可以由对于热交换而言是理想的各种金属和合金制成，例如但不限于铜、铝等。交换器116也可以是全密封的热回收盘管的形式。
[0025]空气进口 112可以被构造为单个进口或多个进口。进口可以适于引入室外空气、室内空气或者两者。另外，在一些实施例中，可能希望在隔热室110内产生加压环境；因此，一个或更多个空气进口 112可以连接到压力调节器诱导风机140 (见图4)，其作为压力均衡系统的一部分来辅助给隔热室110内部的空气加压。诱导风机140也可以是变速马达，其由检测隔热室110内部的空气的正确温度和/或湿度和/或压力的传感器控制。
[0026]主热回收交换器116进一步互连到流体回路120，该流体回路120包含主管道122用于在其内运送流体。组件100也可以互连到在隔热室110外部的是热提取交换器130，使得热提取交换器130经由主管道122与流体回路120流体连通。热提取交换器130和主热回收交换器116经由流体回路120的主管道122互连在一起，使得主热回收交换器116接触(在隔热室110内)由经由空气进口 112引入的空气和经由排放物进口 114引入的废气和废物构成的混合物，而热提取交换器130在隔热室110外部接触要被加热的空气。<