用于微分体液体干燥剂空气调节的方法和系统技术方案

本发明专利技术揭示一种分体液体干燥剂空气调节系统，其用于处理流入建筑物中的空间中的空气流。所述分体液体干燥剂空调系统可在其中所述系统提供冷却和除湿的温暖天气操作模式与其中所述系统提供加热和加湿的寒冷天气操作模式以及其中所述系统向空间提供经加热、除湿空气的模式下操作之间切换。

Method and system for air conditioning of differential liquid desiccant

【技术实现步骤摘要】
用于微分体液体干燥剂空气调节的方法和系统本专利申请是申请号为201580061573.8、申请日为2015年11月23日、专利技术名称为“用于微分体液体干燥剂空气调节的方法和系统”的专利申请的分案申请。相关申请案的交叉参考本申请案主张2014年11月21日申请的标题为“用于微分体液体干燥剂空气调节的方法和系统(METHODSANDSYSTEMSFORMINI-SPLITLIQUIDDESICCANTAIRCONDITIONING)”的美国临时专利申请案第62/082,753号的优先权，所述临时专利申请案在此以引用的方式并入。
技术介绍
本申请案大体上涉及液体干燥剂除湿和冷却或加热和加湿进入空间的空气流的用途。更确切地说，本申请案涉及用(膜基)液体干燥剂空气调节系统替换常规微分体空气调节单元以实现与那些常规微分体空气调节器相同的加热和冷却能力且同时提供额外功能，例如，系统加热且同时加湿空间或系统加热且同时除湿空间从而提供与常规系统将提供的相比更健康的室内空气条件的能力。干燥剂除湿系统(液体干燥剂和固体干燥剂两者)已与常规蒸气压缩HVAC设备并联用于帮助减小空间中的湿度，尤其在需要大量室外空气或在建筑物空间自身内部具有高湿度负载的空间中。(HVAC系统和设备的ASHRAE2012手册，第24章，部分24.10)。潮湿气候，例如佛罗里达州迈阿密(Miami,FL)需要许多能量来适当地处理(除湿和冷却)空间居住者舒适性所需的新鲜空气。干燥剂除湿系统(固体和液体两者)已使用多年且通常在去除空气流中的水分时非常有效。然而，液体干燥剂系统通常使用浓缩盐溶液，如LiCl、LiBr或CaCl2和水的离子溶液。此类盐水(即使是少量)对金属具有强腐蚀性，因此多年来已进行许多尝试以防止干燥剂带入待处理的空气流中。近年来，已通过利用微孔膜含有干燥剂溶液开始努力消除干燥剂带入的风险。这些膜基液体干燥剂系统主要应用于商用建筑物的整体屋顶单元。然而，住宅和小型商用建筑物往往使用微分体空气调节器，其中冷凝器(以及压缩机和控制系统)位于室外且蒸发器冷却盘管安装在需要冷却的房间或空间中，且整体屋顶单元并非用于服务那些空间的适当选择。尤其在亚洲(其大体上热且潮湿)，微分体空气调节系统是冷却(且有时加热)空间的优选方法。液体干燥剂系统通常具有两种独立功能。系统的调节侧将空气调节到所需条件，其通常使用恒温器或恒湿器进行设定。系统的再生侧提供液体干燥剂的重新调节功能以使得其可以在调节侧上再使用。液体干燥剂通常在两侧之间泵送或移动，并且控制系统有助于视条件需要确保液体干燥剂在两侧之间适当地平衡且适当地处理余热和水分而不会使得干燥剂过度浓缩或浓缩不足。微分体系统通常采用通过蒸发器盘管的100％室内空气并且仅新鲜空气通过从其它源的通风和渗入到达房间。这通常可导致空间中的高湿度和低温度，因为蒸发器盘管并未非常有效地用于去除水分。相反地，蒸发器盘管更好地适合于显冷却。在仅需要少量冷却的时候，建筑物可以达到不可接受的湿度水平，因为没有足够的自然热可用于平衡大量显冷却。同样地在较冷、潮湿的日子里，例如在雨季中，加热空气应为优选的同时还对空气进行除湿。当微分体系统经建立为热泵时，尽管其将提供加热，但其通常不能够提供除湿。在许多较小建筑物中，小型蒸发器盘管高悬在壁上或通过画覆盖，例如，通过LGLAN126HNP艺术酷感相框覆盖。具有压缩机的冷凝器安装在室外且高压制冷剂管线连接两个组件。此外，冷凝物排出管线安装在室内盘管单元上以将在蒸发器盘管上冷凝的水分移出至室外。液体干燥剂系统可以明显地减少电力消耗且可较易于安装而不需要高压制冷剂管线。此类方法的优势在于微分体系统的成本的重大部分是需要现场安装的实际安装(制冷剂管线的运作、填充和测试)。此外，因为制冷剂管线在空间中运作，所以制冷剂选择限于不可燃且无毒的物质。通过将所有制冷剂组件保持在室外，可用的制冷剂的数目可扩展到包含否则将不被允许的一者，例如丙烷等。因此，仍需要提供一种用于具有高湿度负载的小型建筑物的可改进冷却系统，其中可以低资金和能源成本提供室内空气的冷却和除湿。
技术实现思路
本文提供用于使用微分体液体干燥剂空气调节系统有效地冷却和除湿尤其小型商用或住宅建筑物中的空气流的方法和系统。根据一或多个实施例，液体干燥剂作为降膜沿着支撑板表面往下流。根据一或多个实施例，微孔膜包含干燥剂且空气流在膜表面上被引导，且由此将潜热和显热两者从空气流吸收到液体干燥剂中。根据一或多个实施例，支撑板填充有理想地在与空气流相反的方向上流动的热传递流体。根据一或多个实施例，系统包括通过液体干燥剂将潜热和显热移出到热传递流体中的调节器和将潜热和显热从热传递流体排出到另一环境的再生器和同样将余热排出到另一环境的吸热器盘管。根据一或多个实施例，系统能够以夏季冷却模式提供冷却和除湿，以冬季操作模式提供加湿和加热，且以雨季模式提供加热和除湿。根据一或多个实施例，在夏季冷却和除湿模式下，调节器中的热传递流体由制冷剂压缩机冷却。根据一或多个实施例，再生器中的热传递流体由制冷剂压缩机加热。根据一或多个实施例，制冷剂压缩机可逆地提供加热的热传递流体至调节器以及冷的热传递流体至再生器，并且使经调节空气加热和加湿且使经再生空气冷却和除湿。根据一或多个实施例，调节器抵靠空间中的壁安装且再生器和吸热器盘管安装在建筑物外部。根据一或多个实施例，再生器通过热交换器将浓缩液体干燥剂供应到调节器。在一或多个实施例中，调节器接收100％室内空气。在一或多个实施例中，再生器接收100％室外空气。在一或多个实施例中，吸热器盘管接收100％室外空气。根据一或多个实施例，热交换器接收热制冷剂且将热的热传递流体发送到再生器，而同时热制冷剂还被引导到吸热器盘管，且冷的制冷剂用于将冷的热传递流体发送到产生冷却、经除湿空气的调节器。根据一或多个实施例，存在一组四个3向制冷剂阀和一个4向制冷剂阀，所述制冷剂阀允许热的制冷剂经切换以在冬季操作模式下加热先前冷的热传递流体，以使得调节器接收目前热的热传递流体且冷的热传递流体被引导到吸热器盘管和再生器。根据一或多个实施例，所述一组制冷剂阀也可经切换以使得热的制冷剂在雨季模式下经引导到热交换器，其中热的制冷剂为再生器产生热的热传递流体，而同时阀调系统将冷的制冷剂引导到吸热器盘管，且调节器不接收热传递流体以使得调节器中的液体干燥剂以绝热方式吸收水分。根据一或多个实施例，制冷剂阀含有一组两个4向阀和一个旁通阀。根据一或多个实施例，在夏季冷却和除湿模式下，第一4向阀经切换以使得热的制冷剂从压缩机流到第一热交换器，且随后流到第二4向阀，热的制冷剂从所述第二4向阀流到吸热器盘管，流经膨胀阀且在流回到第一4向阀之前流到第二热交换器。在一或多个实施例中，第一热交换器借助于热传递流体耦合到再生器。在一或多个实施例中，再生器为3向液体干燥剂膜再生器。在一或多个实施例中，再生器将浓缩液体干燥剂递送到调节器。在一或多个实施例中，第二热交换器借助于热传递流体耦合到调节器。在一或多个实施例中，调节器为3向液体干燥剂膜调节器。在一或多个实施例中，调节器从再本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液体干燥剂空调系统，其可在冷却和除湿模式、加热和加湿模式及/或加热和除湿模式下操作，所述系统包括：/n调节器，其用于处理流经其的第一空气流且将所述第一空气流提供到空间，所述调节器使用热传递流体和液体干燥剂在所述冷却和除湿模式下冷却和除湿所述第一空气流，在所述加热和加湿模式下加热和加湿所述第一空气流，且在所述加热和除湿模式下加热和除湿所述第一空气流；/n再生器，其连接到所述调节器，使得所述液体干燥剂可在所述再生器与所述调节器之间循环，所述再生器使得所述液体干燥剂在所述冷却和除湿模式下和所述加热和除湿模式下将水蒸气解吸附到第二空气流，且使得所述液体干燥剂在所述加热和加湿模式下从所述第二空气流吸收水蒸气；/n制冷剂系统，其包含至少一个压缩机、用于处理制冷剂的至少一个膨胀阀、和用于在所述制冷剂与第三空气流之间交换热量的制冷剂至空气热交换器；/n第一制冷剂至热传递流体热交换器，其连接到所述调节器和所述制冷剂系统以用于在由所述制冷剂系统加热或冷却的所述制冷剂与用于所述调节器中的所述热传递流体之间交换热量；/n第二制冷剂至热传递流体热交换器，其连接到所述再生器和所述制冷剂系统以用于在由所述制冷剂系统加热或冷却的所述制冷剂与用于所述再生器中的所述热传递流体之间交换热量；和/n阀系统，其用于根据所述空调系统的给定操作模式选择性地控制所述制冷剂在所述至少一个压缩机、所述至少一个膨胀阀、所述第一制冷剂至热传递流体热交换器、所述第二制冷剂至热传递流体热交换器和所述制冷剂至空气热交换器当中的流动。/n...

【技术特征摘要】
20141121 US 62/082,7531.一种液体干燥剂空调系统，其可在冷却和除湿模式、加热和加湿模式及/或加热和除湿模式下操作，所述系统包括：
调节器，其用于处理流经其的第一空气流且将所述第一空气流提供到空间，所述调节器使用热传递流体和液体干燥剂在所述冷却和除湿模式下冷却和除湿所述第一空气流，在所述加热和加湿模式下加热和加湿所述第一空气流，且在所述加热和除湿模式下加热和除湿所述第一空气流；
再生器，其连接到所述调节器，使得所述液体干燥剂可在所述再生器与所述调节器之间循环，所述再生器使得所述液体干燥剂在所述冷却和除湿模式下和所述加热和除湿模式下将水蒸气解吸附到第二空气流，且使得所述液体干燥剂在所述加热和加湿模式下从所述第二空气流吸收水蒸气；
制冷剂系统，其包含至少一个压缩机、用于处理制冷剂的至少一个膨胀阀、和用于在所述制冷剂与第三空气流之间交换热量的制冷剂至空气热交换器；
第一制冷剂至热传递流体热交换器，其连接到所述调节器和所述制冷剂系统以用于在由所述制冷剂系统加热或冷却的所述制冷剂与用于所述调节器中的所述热传递流体之间交换热量；
第二制冷剂至热传递流体热交换器，其连接到所述再生器和所述制冷剂系统以用于在由所述制冷剂系统加热或冷却的所述制冷剂与用于所述再生器中的所述热传递流体之间交换热量；和
阀系统，其用于根据所述空调系统的给定操作模式选择性地控制所述制冷剂在所述至少一个压缩机、所述至少一个膨胀阀、所述第一制冷剂至热传递流体热交换器、所述第二制冷剂至热传递流体热交换器和所述制冷剂至空气热交换器当中的流动。


2.根据权利要求1所述的液体干燥剂空调系统，其中在所述冷却和除湿模式下，所述阀系统串联或并联地将所述制冷剂系统中的所述制冷剂从所述压缩机引导到所述第二制冷剂至热传递流体热交换器和所述制冷剂至空气热交换器、到所述至少一个膨胀阀、到所述第一制冷剂至热传递流体热交换器，且回到所述压缩机。


3.根据权利要求1所述的液体干燥剂空调系统，其中在所述加热和加湿模式下，所述阀系统串联或并联地将所述制冷剂系统中的所述制冷剂从所述压缩机引导到所述第一制冷剂至热传递流体热交换器、到所述至少一个膨胀阀、到所述第二制冷剂至热传递流体热交换器和所述制冷剂至空气热交换器，且回到所述压缩机。


4.根据权利要求1所述的液体干燥剂空调系统，其中在所述加热和除湿模式下，所述阀系统将所述制冷剂系统中的所述制冷剂从所述压缩机引导到所述第二制冷剂至热传递流体热交换器、到所述至少一个膨胀阀、到所述制冷剂至空气热交换器，且回到所述压缩机。


5.根据权利要求4所述的液体干燥剂空调系统，其中在所述加热和除湿模式下，所述第一制冷剂至热传递流体热交换器为非作用中的且其中所述第一空气流在所述调节器中以绝热方式除湿，使得通过所述调节器输出温暖干燥的空气。


6.根据权利要求1所述的液体干燥剂空调系统，其中所述液体干燥剂空调系统可在所述冷却和除湿模式、所述加热和加湿模式和所述加热和除湿模式中的每一者下操作。


7.根据权利要求1所述的液体干燥剂空调系统，其中所述空调系统为微分体系统，其中所述调节器包括室内单元，且所述再生器和所述制冷剂系统为室外单元。


8.根据权利要求1所述的液体干燥剂空调系统，其中所述调节器包含以基本上竖直定向布置的多个结构，每一结构具有液体干燥剂可以流过的至少一个表面，其中所述第一空气流在所述结构之间流动，使得所述液体干燥剂取决于所述操作模式除湿或加湿所述第一空气流，每一结构进一步包含在所述至少一个表面的下端处的干燥剂收集器，其用于收集已流过所述结构的所述至少一个表面的液体干燥剂。


9.根据权利要求8所述的液体干燥剂空调系统，其中所述多个结构中的每一者包含所述热传递流体可流动通过的通道。


10.根据权利要求8所述的液体干燥剂空调系统，其进一步包括接近于所述液体干燥剂与所述第一空气流之间的每一结构的所述至少一个表面定位的薄片材料，所述薄片材料将所述液体干燥剂引导到所述结构的所述干燥剂收集器中且允许所述液体干燥剂与所述第一空气流之间的水蒸气传递。


11.根据权利要求1所述的液体干燥剂空调系统，其中所述再生器包含以基本上竖直定向布置的多个结构，每一结构具有液体干燥剂可以流过的至少一个表面，其中所述第二空气流在所述结构之间流动，使得所述液体干燥剂取决于所述操作模式除湿或加湿所述第三空气流，每一结构进一步包含在所述至少一个表面的下端处的干燥剂收集器，其用于收集已流过所述结构的所述至少一个表面的液体干燥剂。


12.根据权利要求11所述的液体干燥剂空调系统，其中所述多个结构中的每一者包含所述热传递流体可流动通过的通道。


13.根据权利要求11所述的液体干燥剂空调系统，其进一步包括接近于所述液体干燥剂与所述第三空气流之间的每一结构的所述至少一个表面定位的薄片材料，所述薄片材料将所述液体干燥剂引导到所述结构的所述干燥剂收集器中且允许所述液体干燥剂与所述第二空气流之间的水蒸气传递。


14.根据权利要求1所述的液体干燥剂空调系统，其进一步包括用于在从所述调节器流动到所述再生器的所述液体干燥剂与从所述再生器流动到所述调节器的所述液体干燥剂之间交换热量的液体干燥剂至液体干燥剂热交换器。


15.根据权利要求1所述的液体干燥剂空调系统，其进一步包括用于将水添加到所述液体干燥剂中以防止所述液体干燥剂的过度浓缩的注水模块。


16.根据权利要求1所述的液体干燥剂空调系统，其中所述阀系统包括一个4向阀、三个3向阀和两个流量控制器。


17.根据权利要求1所述的液体干...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·F·范德莫伊伦，
申请(专利权)人：七AC技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US