[发明专利]空气调节系统、冷却和除湿的方法和加热和加湿的方法

说明书

本发明涉及空气调节系统、冷却和除湿的方法和加热和加湿的方法。在一个方面中，提供一种空气调节系统，所述系统包括：第一盘管；与所述第一盘管流体连通的制冷剂压缩器；第二盘管；膨胀阀；液体干燥剂调节器；以及与所述液体干燥剂调节器流体连通的液体干燥剂回热器。

本申请是申请日为2015年3月20日(分案提交日为2019年9月27日)、申请号为201910923282.5、发明创造名称为“组合热交换器和注水系统”的中国专利申请的分案申请，而201910923282.5第一代分案申请又是申请日为2015年3月20日、申请号为201580007644.6、发明创造名称为“屋顶液体干燥剂系统和方法”的中国专利申请的分案申请。

背景技术

本申请大体上涉及使用液体干燥剂隔膜模块来对进入一个空间的外部空气流进行除湿和冷却。更具体来说，本申请涉及使用多微孔隔膜来保持对外部空气流进行处理的液体干燥剂与所述空气流分离而不会与其直接接触，同时并行地使用常规蒸气压缩系统来处理返回空气流。所述隔膜允许使用湍流空气流，其中使流体流(空气、任选的冷却流体以及液体干燥剂)流动以使得流体之间可以发生较高的热传递和水分转移速率。本申请进一步涉及将成本降低的常规蒸气压缩技术与较为昂贵的隔膜液体干燥剂进行组合，且进而产生具有近似相等成本但能耗低得多的新型系统。

液体干燥剂已经与常规蒸气压缩HVAC(加热、通风和空气调节)设备并行地使用以帮助减小空间中的湿度，尤其是需要大量室外空气或在建筑物空间自身内具有大的湿度负荷的空间中的湿度。例如佛罗里达州迈阿密的潮湿气候需要大量的能量来对新鲜空气进行适当处理(除湿和冷却)，这是空间的占用者的舒适所需的。常规的蒸气压缩系统仅具有有限的除湿能力且往往使空气过冷，从而经常需要能量密集型再热系统，这显著增加了总体能量成本，因为再热增加了冷却盘管的额外热负荷。液体干燥剂系统已经使用多年，且通常在从空气流移除水分方面相当有效。然而，液体干燥剂系统通常使用浓缩盐溶液，例如LiCl、LiBr或CaCl2和水的溶液。这些盐水即使少量也是强腐蚀性的，因此多年来已经进行众多尝试来防止干燥剂携带于待处理的空气流中。一种方法(通常分类为闭合干燥剂系统)常用于称为吸收式冷冻器的设备中，将盐水放置于真空器皿中，所述真空器皿随后含有干燥剂，且由于空气不直接暴露于干燥剂；因此这些系统没有使干燥剂颗粒携带于供应空气流的任何风险。然而，吸收式冷冻器往往在初期成本和维护成本方面都是昂贵的。开放干燥剂系统通常通过使干燥剂在填充床上方流动而允许空气流与干燥剂之间的直接接触，所述填充床类似于在冷却塔和蒸发器中使用的那些填充床。这些填充床系统除了仍有携带的风险外还经受其它缺点：填充床对空气流的高阻力导致需要更大的风扇功率和跨填充床的压降，从而需要更多的能量。此外，除湿过程是绝热的，因为在水蒸气吸收到干燥剂中的期间释放的凝结热无处可去。因此，凝结热的释放使干燥剂和空气流两者受热。这在需要冷的干燥空气流的情况下导致暖的干燥空气流，从而必须需要后除湿冷却盘管。较暖的干燥剂在吸收水蒸气方面也成指数级地低效，这迫使系统将大得多的量的干燥剂供应到填充床，这又需要更大的干燥剂泵功率，因为干燥剂正在作为干燥剂以及热传递流体进行双重工作。但较大的干燥剂溢流速率也导致干燥剂携带的风险增加。通常，空气流动速率需要保持远低于湍流区(处于小于约2,400的雷诺数)以防止携带。将多微孔隔膜应用于这些开放液体干燥剂系统的表面具有若干优点。首先，其防止任何干燥剂逸出(携带)到空气流且变为建筑物中的腐蚀源。且其次，隔膜允许使用湍流空气流，从而增强热传递和水分转移，这又得到更小的系统，因为系统可以更紧凑地建置。多微孔隔膜通常通过对干燥剂溶液为疏水性的而保持干燥剂，且干燥剂的透过可以仅在显著高于操作压力的压力下发生。在隔膜上方流动的空气流中的水蒸气通过隔膜扩散进入下伏的干燥剂，从而得到较干燥的空气流。如果干燥剂同时比空气流冷，那么冷却功能也将发生，从而得到同时的冷却和除湿效果。