[发明专利]除湿系统及除湿方法

说明书

本发明涉及一种除湿系统和除湿方法，并且具体涉及一种用于使用干燥剂涂布的流体‑空气热交换器来控制过程或位置中的空气湿度的系统和方法。干燥剂材料在吸附循环期间在环境温度下或高于环境温度下吸附水分，并且所得到的空气流与供应空气的湿度相比具有降低的湿度。然后干燥剂材料可以在再生循环期间通过添加加热流体穿过热交换器而被干燥，以通过添加汽化潜能驱使水回到蒸汽状态。干燥剂材料可以在吸附循环期间通过添加冷却流体穿过热交换器而被冷却以将温度保持在足以使水蒸气从空气流中除去的范围内。

发明领域

本发明涉及一种除湿系统和除湿方法，并且具体涉及一种用于使用干燥剂涂布的流体-空气热交换器来控制过程或位置中的空气湿度的系统和方法。

发明背景

众所周知，空调系统必须设计成改变供应空气的温度和湿度，以在受调节的空间中达到指定的热条件。通常，受调节的空间内的湿蒸汽产生是适度的，并且因此，空调系统上的大部分潜热能负荷在将供应(或新鲜)空气的湿度降低至指定范围时产生，而不是在从空间内的再循环空气流中除去水蒸气时产生。

例如，在建筑物中，除了必须添加或移除显热以保持指定的内部建筑物温度外，还可能需要从进入建筑物的空气中除去过量的水蒸气，以保持指定的内部湿度范围。这种显热和湿度控制通常形成空调和通风系统的一部分。

进入所居住的建筑物(其可包括住宅建筑物和商业建筑物等)的通风空气的通常的指定范围在22℃至23℃的范围内，并且相对湿度通常在50％至65％的范围内。该相对湿度对应于每千克空气9.73g至13.4g水(绝对湿度)之间的范围。

当外部条件为热和潮湿时(例如，33℃和90％的相对湿度)，湿度比大约为35.4g水/kg空气。如果通过除去显热将这种空气转移到一定位置并冷却到较低的指定的温度范围，则当空气冷却并且然后随着进一步冷却而发生冷凝时，相对湿度可能达到100％。在这个例子中，当外部空气被冷却至指定的内部温度时，必须从每千克空气中除去多达20g的水，以便在23℃下产生55％的指定相对湿度。

存在各种已知的用于对过程或位置内的空气进行除湿的技术。一种方法是通过热冷凝(thermal condensation)，其涉及使空气抽吸穿过冷表面。随着空气冷却并且相对湿度达到100％，空气中的水蒸气凝结为液体水滴。例如，风扇可以将潮湿的空气抽吸在保持在11℃或低于11℃的冷凝盘管上。冷凝盘管导致空气中的一些水蒸气冷凝，留下最大湿度比为9.9g/kg空气的空气。然后将空气再加热到适于供应到受调节空间的温度，例如再加热至大约18℃。

然而，这种方法需要大量的机械能，该机械能通常是从电能转换而来的。这种机械能被用于操作逆向兰金循环热泵(reverse Rankine cycle heat pump)，该逆向兰金循环热泵必须在冷凝盘管中提供冷却至11℃或低于11℃温度的制冷剂流体，以实现小于9.9g水/kg空气的绝对湿度(对应于在受调节空间中在22℃下约50％的指定相对湿度)。当供应空气被冷却至大约11℃时，这种冷却供应空气的方法导致大量的显冷却负荷，以及在该温度下冷凝来自供应空气的水蒸气所需的潜能负荷。这种潜能组分随环境湿度而变化。例如，除去20g的水蒸气需要除去大约45,000J的潜能。这是1000m²的办公空间的通常的峰值需求，表示每千平方米通风空间多达45kW的连续潜冷却负荷。供应空气温度降低到低于12℃，且然后再加热到指定的最终供应空气温度。要冷却空气并然后再加热空气需要另外的显热能。