液‑气膜能量交换器的制作方法
优先权申请
本申请要求于2014年8月19日提交的第62/039,254号美国临时专利申请的权利，据此要求该专利申请的优先权，并且通过引用将其整体并入本文。
背景技术：
液-气膜能量交换器(lamee)在液体干燥剂和空气流之间转移热量和水分，以调节流动通过lamee的空气的温度和湿度。lamee可以在包括多个不同的应用中采用，这些应用例如包括：暖通空调(hvac)系统、除湿系统、蒸发冷却、需要处理的空气的工业应用等。在另一个应用中，交换器在干燥剂和空气之间转移热量和水分，以通过在干燥剂中以任何组合释放或获得热量以及释放或获得水分来调节干燥剂的温度和浓度。
现有的lamee使用微孔疏水膜以容纳包括例如卤盐的液体干燥剂。在这些膜中，在诸如聚四氟乙烯(ptfe)、聚丙烯、聚乙烯的下表面能量聚合物的薄膜中产生微孔结构。疏水膜由于表面张力而防液体渗透，同时允许包括水蒸气的气体通过膜孔自由转移。在lamee的应用中，膜典型地为大约20微米厚，具有0.1-0.2微米的平均孔尺寸。然而，微孔膜有两个可能直接影响其功能的潜在问题。第一，膜孔可能被矿物质沉积、粉尘聚积等阻塞，这会降低膜的水蒸气转移速率，并需要清洁以恢复性能。第二，膜孔可能被表面活性剂，油或其他化合物污染，这会降低干燥剂的表面张力，并允许液体渗透通过孔。微孔膜对表面活性剂的敏感性使得可能需要预防或抑制环境暴露于这些化合物。
在hvac和干燥应用中使用的液体干燥剂典型地为卤盐(诸如氯化锂，氯化镁，氯化钙或溴化锂)和水的溶液。这些溶液具有两个重要的性能：它们是强吸湿性的，而且盐是非挥发性的。吸湿性能允许溶液从空气流中释放或吸收水蒸汽，这取决于与空气的水蒸气压力相比溶液的水蒸气压力。高浓度盐溶液(例如40％licl溶液)可以具有非常低的蒸气压力，这将产生对遇到溶液的空气流的大的除湿潜能。典型地，设计为用于工业和商用干燥应用的液体干燥剂系统使用直接接触交换器，在该直接接触交换器中，由干燥剂(诸如纤维素蜂窝状基质)润湿的介质直接暴露于空气流中。这些交换器需要在用于空气处理的温度和压力下不挥发的盐，从而盐不会蒸发到空气中。盐电荷保留在系统中，不必随着时间补充。具有微孔膜的膜交换器具有相同的需求，因为气相可以自由地移动通过膜。
盐基干燥剂的主要缺点是它们对金属具有很强的腐蚀性。例如，氯化锂(licl)导致大多数含铁金属和非铁金属的快速腐蚀，例外的实例包括钛和一些铜-镍合金。由于干燥剂微滴移行到空气流中以及下游金属管道、风扇和其他空气处理设备的腐蚀的可能性，直接接触交换器没有在hvac应用中广泛使用。膜交换器提供干燥剂与空气的分离，防止液滴移行；然而，在膜损坏或液体回路泄漏的情况下，如果干燥剂未被检测到并清理，则可能会发生一些局部腐蚀。腐蚀性干燥剂还造成交换器和液体泵送回路的成本增加，因为可能需要在可能遇到干燥剂的回路部分中使用耐腐蚀材料。与由不耐腐蚀的金属大规模制造的部件相比，耐腐蚀传感器、泵、热交换器等都可能造成回路成本增加。另外，在回路泄漏或溢出的情况下，需要安全地隔离干燥剂，以防止腐蚀性干燥剂迁移到空气处理单元机柜，机械室或建筑结构中。这会进一步增加系统成本和复杂度。锂盐也可能相对昂贵，并且由于来自锂离子电池生产的全球锂供给的压力，成本可能继续上升。
乙二醇是在一些干燥应用中使用的另一种类型的液体干燥剂。然而，乙二醇是挥发性的，并且当在直接接触交换器或具有微孔膜的膜交换器中使用时，它将稳定地蒸发至空气流中。乙二醇的持续消耗和对空气质量的影响使得这种干燥剂对于大多数hvac和除湿应用是不可接受的。由于挥发性、与空气或空气污染物的反应或气味的产生，低成本、无毒和无腐蚀性的其他潜在的强吸湿性流体也可能不会用于现有的液体干燥剂系统。因此，目前的液体干燥剂系统有时受限于使用具有其固有缺点的卤盐。
技术实现要素：
除了其他方面，本发明人认识到了能量交换器允许使用与无孔的选择性可渗透膜组合的各种液体干燥剂的机会。
以下非限制性的实例一般地而非限制性地设计能量交换器系统和用于调节诸如商用或住宅建筑的封闭空间中的空气的方法。提供以下非限制性实例，以进一步例示本文所公开的系统和方法。
根据本申请的实例包括lamee，该lamee包括对水选择性可渗透的膜，包括本文所公开的任何膜。根据本申请的实例的lamee可以在例如包括住宅和商用hvac、除湿、干燥剂再生、蒸发冷却和工业干燥应用的各种系统/应用中采用。
在一个实例中，lamee包括将空气流与液体干燥剂分离的选择性可渗透膜。该膜对水选择性可渗透，但是对存在于液体干燥剂或空气中的其他物质/成分不是选择性可渗透的。在一个实例中，该膜是无孔膜。实例的膜可以允许使用吸湿流体，该吸湿流体可以是挥发性、反应性的，否则不适合用在现有的微孔膜中或直接接触液体干燥剂交换器。在一个实例中，选择性可渗透膜包括离子交换膜。在其他的实例中，选择性渗透膜包括渗透蒸发膜。
通过包括改进的流体干燥剂和膜的组合，根据本申请的实例可以解决使用卤盐溶液的当前的lamee技术的至少一些缺点。例如，液体干燥剂可以选择为强吸湿性，无腐蚀性，无毒和低成本；该膜可以具有高的水传输速率，对所选择的干燥剂中的其它物质不可渗透，成本低，并且具有良好的机械性能和热/化学稳定性。根据本申请的lamee系统可以具有与当前的lamee相当的操作性能，但与使用盐基干燥剂的当前系统相比，潜在地显著降低了成本和风险。根据本申请的lamee系统可能在hvac工业中具有更广泛的市场接受性，并且引起更广泛地采用节能的液体干燥剂调节设备。此外，包括在本申请的实例中的选择性渗透膜可能具有降低膜结垢，表面活性剂污染和生物生长的风险。
本申请的实例中使用的选择性渗透膜还可以允许使用具有较高的沉淀析出的潜能的盐溶液。在某些情况下，例如在包括微孔膜的lamee中，这可能在膜表面附近发生，导致结垢，但是由于根据本申请的实例的选择性渗透膜的性质，沉淀物不可能在膜上结垢。相反，沉淀物可以流动通过lamee，并用机械过滤器从系统中收集和清除，使膜保持完整并且按照规格起作用。这种膜也可以非常适合于利用乙酸盐，而乙酸盐由于乙酸的蒸发引起空间中产生刺鼻的醋气味是被广泛地避免的。乙酸蒸气将被选择性渗透膜所容纳。
本概述意图提供本专利申请的主题的概述。不意图提供对本发明的专门或详尽的说明。包括详细的说明以提供关于本专利申请的进一步信息。
附图说明
附图不一定按照比例绘制，在附图中，相似的数字可以在不同的视图中说明相似的部件。具有不同字母后缀的相似的数字可以表示类似组件的不同实例。附图通过实例而不是限制的方式图示本文件中讨论的各种实施例。
图1是根据本专利申请的示例性能量交换系统的示意图。
图2是根据本专利申请的示例性液-气膜能量交换器的侧视立体图。
图3是根据本专利申请的液-气膜能量交换器的示例性能量交换腔内的板的剖视主视图。
图4是根据本专利申请的液-气膜能量交换器的示例性能量交换腔的分解等距俯视图。
图5是根据本专利申请的液-气膜能量交换器的示例性板的剖视图。
图6是根据本专利申请的液-气膜能量交换器的板的另一个实例的剖视图。
图7是根据本专利申请的方法的实例的流程图。
具体实施方式
液-气膜能量交换器(lamee)可以用作加热与冷却系统(能量交换系统)的一部分，以在液体干燥剂和空气流之间转移热量和水分，以调节流动通过lamee的空气的温度和湿度。该膜可以为无孔薄膜，其对于水具有选择性渗透性，但是对形成液体干燥剂的其他成分没有渗透性。包括例如乙二醇的很多不同类型的液体干燥剂都可以与无孔膜组合使用。无孔膜可以使得能够使用之前在这些类型的应用中确定为不可接受或不期望的诸如乙二醇的干燥剂。例如，可以将离子交换膜设计为对于离子物质(阴离子或阳离子)和水选择性可渗透。离子交换膜的应用包括燃料电池、脱盐、水处理、水净化、盐水浓缩、水分交换(包括能量回收交换器)等等。这些类型的膜可以由聚合物、无机材料、以及有机-无机复合物构成，并且可以具有一系列理想的属性，包括可渗透物质的非常高的流率、良好的机械性能、以及暴露于水时的强度保持率，以及耐热性和耐化学降解性。这些膜还可以具有固有的防结垢和抗菌性能。
下文将说明适合于本文所说明的能量交换系统的实例的膜。类似地，下文将说明各种类型的液体干燥剂，作为用于与无孔的、可选地可渗透的膜一起使用的实例。应当认识到，可以包括促进从空气吸收水分(或者反过来-向空气释放水分)且可与无孔膜一起使用的任何类型的液体干燥剂，用于与本文所说明的lamee一起使用。
图1图示了能量交换系统100的实例的示意图。系统100构造为部分或全部地调节供给至结构101的空气。系统100可以包括用于预调节空气流路径104的入口102。预调节空气流路径104可以包括外部空气、来自与封闭结构101相邻的建筑的空气、或者来自封闭结构101内的房间的空气。预调节空气流路径104中的空气流可以借助于风扇106而移动通过预调节空气流路径104。风扇106引导预调节的空气流通过路径104到达供给空气液-气膜能量交换器(lamee)108。该供给空气lamee108调节路径104中的预调节的空气流，以向着所期望的要排放至封闭空间101中的供给空气流状态而产生空气温度和湿度的改变(即，部分或全部地预调节空气)。在冬季模式操作期间，供给空气lamee108可以通过向空气流路径104中的预调节空气添加热量和水分而调节预调节空气流路径104。在夏季操作模式中，供给空气lamee108可以通过从空气流路径104中的预调节空气中移除热量和水分而调节预调节空气流路径104。可以将预调节空气110输送至封闭结构101的暖通空调(hvac)系统112。hvac系统112可以进一步调节预调节空气110，以为要供给至封闭结构101的供给空气114产生期望的温度和湿度。
如图1中所示，一个风扇106可以位于lamee108的上游。可选地，预调节空气流路径104可以由下游的风扇和/或由在系统中处于每个lamee前方或后方的多个风扇或风扇组移动。
返回空气116被输送出封闭结构101。返回空气116的质量流率部分118可以返回至hvac系统112。返回空气116的另一个质量流率部分119可以输送至返回空气或再生lamee120。部分118和119可以由气闸121等分开。例如，返回空气116的80％可以输送至hvac系统112，返回空气116的20％可以输送至返回空气lamee120。返回空气lamee120在返回空气116的部分119和供给空气lamee108中的预调节空气110之间交换能量。在冬季模式期间，返回空气lamee120从返回空气116的部分119中收集热量和水分。在夏季模式期间，返回空气lamee120将热量和水分排放至返回空气116的部分119中。返回空气lamee120产生废气122。废气122通过出口124从结构101中排放。可以设置风扇126以从返回空气lamee120中移动废气122。系统100可以包括位于返回空气lamee120的上游或下游(如图1中所示)的多个风扇126或者一个或多个风扇组。
诸如干燥剂流体127的液体在供给空气lamee108和返回空气lamee120之间流动。干燥剂流体127在供给空气lamee108和返回空气lamee120之间转移热量和水分。系统100可以包括在供给空气lamee108和返回空气lamee120之间流体连通的干燥剂储存箱128。在干燥剂流体127在供给空气lamee108和返回空气lamee120之间输送时，该储存箱128储存干燥剂流体127。可选地，系统100可以不包括两个储存箱128，或者可以具有多于两个的储存箱。设置泵130以将干燥剂流体127从储存箱128移动至供给空气lamee108或返回空气lamee120中的一个。图示的实施方式包括两个泵130。可选地，系统100可以构造为少至一个泵130或者多于两个泵130。干燥剂流体127在供给空气lamee108和返回空气lamee120之间流动，以在调节空气110和返回空气116的部分118之间转移热量和水分。
图1的能量交换系统100是其中可以使用lamee的类型的系统的实例。应当认识到，本文所说明的lamee可以用在构造为用于调节封闭空间中的空气的其他类型的系统和设计中。在图1的实例中，lamee108和120可以以被动模式操作，使得液体干燥剂不被调节或控制。换句话说，系统100可以不包括用以加热或冷却液体干燥剂或改变液体干燥剂的浓度的装置。在其他实例中，在设计上与本文所说明的lamee类似的一个或多个lamee可以为hvac系统的一部分，并且lamee可以被主动控制。可以取决于例如hvac系统的设定点状态而加热或冷却lamee中的液体干燥剂。类似地，可以通过添加水或浓缩的干燥剂而增加或减少液体干燥剂的浓度。
图2图示了lamee300的实例的侧视立体图。lamee300可以用作供给空气lamee108和/或返回空气或废气lamee120(如图1中所示)。lamee300包括具有主体304的外壳302。主体304包括空气入口端306和空气出口端308。顶部310在空气入口端306和空气出口端308之间延伸。尽管未示出，但是阶梯状下降的顶部可以定位在空气入口端306处。该阶梯状下降的顶部可以与顶部310呈阶梯状形成距离。底部316在空气入口端306和空气出口端308之间延伸。尽管未示出，但是阶梯状上升的底部可以定位在空气出口端308处。该阶梯状上升的底部可以与底部316呈阶梯状形成距离。在可替换的设计中，阶梯状上升的底部或阶梯状下降的顶部区段可以具有不同的阶梯尺寸或完全没有阶梯。空气入口322定位在空气入口端306处。空气出口324定位在空气出口端308处。侧面326在空气入口322和空气出口324之间延伸。
能量交换腔330延伸通过lamee300的外壳302。能量交换腔330从空气入口端306延伸至空气出口端308。空气流332(airstream)接收在空气入口322中，并流动通过能量交换腔330。空气流332在空气出口324处从能量交换腔330排放。能量交换腔330可以包括诸如液体板的多个板334，其构造为接收干燥剂并引导干燥剂的流通过其中。
干燥剂入口容器352可以定位在顶部310处。干燥剂入口容器352可以构造为接收干燥剂，该干燥剂可以是储存在储存箱128(图1中示出)中的。干燥剂入口容器352可以包括与储存箱128流体连通的入口。通过入口接收干燥剂。干燥剂入口容器352还可以包括与能量交换腔330中的板334的干燥剂通道376流体连通的出口。液体干燥剂通过该出口流动至干燥剂通道376中。干燥剂沿着板334通过干燥剂通道376流动至干燥剂出口容器354，该干燥剂出口容器354可以定位在底部316处或附近。因此，干燥剂可以从顶部到底部地流动通过lamee300。例如，干燥剂可以流动至干燥剂入口容器352附近的干燥剂通道376中，通过干燥剂通道376，并在干燥剂出口容器354附近处从lamee300流动出来。在可替换的实施例中，干燥剂可以从底部到顶部地流动通过lamee300。
来自例如商用或住宅建筑的封闭空间的空气通过空气入口端306进入lamee300中。进入lamee300的空气332具有第一温度和第一湿度。空气332流动通过lamee300中的一个或多个空气流通道，该一个或多个空气流通道通过选择性可渗透膜与流动通过lamee300的液体干燥剂分离。当入口空气332流动通过lamee300时，液体干燥剂通过改动空气的温度和湿度而起到调节空气的作用。例如，液体干燥剂可以具有比入口空气低的温度，并且可以起到从入口空气中移除热量的作用，使得离开lamee300的调节空气处于与进入lamee300的空气相比较低的温度。
另外，干燥剂的吸湿性能可以允许干燥剂从入口空气释放或吸收水蒸气，该释放或吸收取决于例如与入口空气的水蒸气压力相比的干燥剂的水蒸气压力。例如，具有相对低的蒸气压力的液体干燥剂可以提供对流动通过lamee300的入口空气进行除湿的较大潜能。在由通过选择性可渗透膜与空气分离的液体干燥剂调节之后，从lamee300流动出来的调节空气具有第二温度和第二湿度，该第二温度和第二湿度与入口空气的第一温度和第一湿度不同。
图3图示了根据一个实施例的lamee300的能量交换腔330内的板334的主剖视图。板334可以为构造为如下文所解释地引导诸如干燥剂的液体的流动通过其中的溶液或液体板。板334形成液体干燥剂流动路径376，该液体干燥剂流动路径376在两侧由半渗透膜378约束，并且构造为运载干燥剂通过其中。每个膜378可以为在流体压力下可以大体上膨胀的任何柔性结构。半渗透膜378平行地设置，以形成具有平均流动通道宽度377的空气通道336以及具有平均流动通道宽度377的液体干燥剂通道376。在一个实施例中，半渗透膜378间隔开，以形成均匀的空气通道336和液体干燥剂通道376。空气流332(图2中示出)在半渗透膜378之间行进通过空气通道336。每个干燥剂通道376中的干燥剂通过半渗透膜378与空气通道336中的空气流332交换热量和水分。空气通道336与液体干燥剂通道376相交替。除了能量交换腔的两个侧板，每个空气通道336都可以定位在相邻的液体干燥剂通道376之间。
应当注意，为了本发明的目的，半渗透和选择性可渗透具有相同的意义。
为了将液体干燥剂通道376的向外膨胀或弯曲最小化或消除，可以在空气通道336内定位膜支撑组件。膜支撑组件构造为支撑膜，并且可以增进空气通道336和膜378之间的湍流空气流。
作为一个实例，lamee300可以类似于2011年6月22日提交的名为“液-气膜能量交换器”的wo2011/161547中说明的lamee。
图4图示了实例的能量交换腔400的分解等距俯视图。能量交换腔400可以包括通过膜支撑组件404相互间隔开的多个液体板组件402，诸如2013年3月12日提交的，作为第2014/0054004号美国公开文本公开的，名为“用于能量交换器的膜支撑组件”的第13/797,062号美国专利申请中所说明的。膜支撑组件404可以存留于空气通道406中。例如，膜支撑组件404可以防止溶液板组件402的膜418向外膨胀或弯曲至空气通道406中。空气流408配置为通过液体板组件402之间的空气通道406。如所示，空气流408可以大体上与能量交换腔400的水平轴线410对准。由此，空气流408可以相对于能量交换腔400为水平的。然而，特别地，膜支撑组件404可以包括湍流增进件，其构造为在能量交换腔400内的空气流408中产生湍流、涡流等。
每个液体板组件402可以包括支撑架412，该支撑架412连接至上角415处的入口构件414和可以与上角415斜对角的下角417处的出口构件416。此外，膜418定位在支撑架412的每侧上。膜418沿外边缘密封地接合支撑架412，以将液体容纳在液体板组件402内。可替换地，单个的膜可以绕整个支撑架412密封地缠绕。
每个入口构件414可以包括液体递送开口420，而每个出口构件416可以包括液体通路开口422。液体递送开口420可以通过导管、管道等连接在一起，而液体通路开口422可以通过导管、管道等连接在一起。可选地，入口构件414和出口构件416可以定尺寸和成形为相互直接匹配，从而在它们之间形成液密密封。因此，诸如干燥剂的液体可以流动通过液体递送开口420和液体通路开口422。入口构件414和出口构件416可以构造为分别选择性地与其它入口构件414和出口构件416联接和脱开联接的模块化部件。例如，入口构件414和出口构件416可以构造为通过卡扣和/或闭锁连接，或通过紧固件和粘合剂而分别与其他入口构件414和出口构件416固定匹配。
如所示，液体板组件402、膜支撑组件404、以及空气通道406可以全部为竖直取向。液体板组件402可以为相对于由例如结构的底板支撑的底座竖直取向的平坦的板交换器。
可替换地，液体板组件402、膜支撑组件404、以及空气通道406可以全部为水平取向。例如，液体板组件402可以为相对于由例如结构的底板支撑的底座水平取向的平坦的板交换器。
在操作中，诸如干燥剂的液体流动至入口构件414的液体递送开口420中。例如，可以通过泵将液体泵送至液体递送开口420中。然后，液体通过朝向出口构件416的液体路径424流动至支撑架412中。如所示，液体路径424包括竖直下降部426，该竖直下降部426连接至诸如流动部分428的水平的流动部分，该流动部分428继而连接至竖直下降部430，该竖直下降部430连接至出口构件416的液体通路开口422。竖直下降部426和430可以垂直于水平的流动部分428。如此，液体从顶角415至下角417地流动通过溶液板组件402。如所示，水平的流动部分428的长度大致超过液体板组件402的长度l的一半。水平的流动部分428提供可以相对于空气流408逆流的诸如干燥剂的液体。可替换地，流动部分可以例如为横向流、平行对准流、或其他的这种流动部分。
在液体板组件402之间通过的空气流408与流动通过液体板组件402的液体交换能量。液体可以为干燥剂、制冷剂、或能够用于与空气流408交换能量的任何其他类型的液体。
能量交换腔400可以包括比图4中所示出的那些更多或更少的液体板组件402、膜支撑组件404、以及空气通道406。入口构件414和出口构件416可以为模块化的封头板，其构造为选择性地与邻近的入口构件414和出口构件416接合和脱离接合，以提供用于液体进入和离开液体板组件402的歧管。诸如垫片、硅胶等的密封剂可以设置在邻近的入口构件414和邻近的出口构件416之间。膜的至少一部分密封地接合入口构件414和出口构件416。以此方式形成的液体板组件402提供在入口构件414和出口构件416处具有开口，特别地为开口420和422的，完全密封的、单独的单元。因此，例如可以在将液体板组件402定位在能量交换腔内之前对液体板组件402进行针对泄露和膜孔的预测试。
2013年3月12日提交的，作为第2014/0054013号美国公开文本公开的，名为“液体板组件”的第13/797,152号美国专利申请中提供了关于液体板组件402的附加的细节。
图5图示了用于在lamee中使用的实例的板500的剖视图。板500可以类似于上文所说明并在图3中示出的板334，并且如板500的多个板可以包括在lamee中。板500可以构造为沿由箭头502所指示的方向引导诸如干燥剂的液体流。液体干燥剂可以包括水504和一个或多个非水成分506。板500可以包括容纳或密封液体干燥剂的成对的膜508。空气流可以沿与液体502的流相反的方向，如箭头510所指示。箭头512指示水流504从液体干燥剂通过膜508到达空气。水流504还可以沿与图5中的箭头512相反的方向，并且水可以从空气流动至干燥剂。
膜508是无孔的，并且对水504选择性可渗透，但是对存在于液体干燥剂或空气中的一个或多个非水成分506不可渗透。在一个实例中，膜508可以为无孔薄膜。膜508不允许包括一个或多个非水成分506的存在于液体干燥剂或空气中的其他物质/成分化合物的通过膜508的大体转移。在一些实例中，膜508可以允许干燥剂中的一个或多个非水成分506的非常低的流量，如果该流率被认为对于给定应用是可接受的。如此，一个或多个非水成分506可以不完全地由膜508容纳。如图5中所示，非水成分506可以渗透过膜508；然而，板500构造为使得一个或多个非水成分506由膜508大量地容纳。由此，板500能够在lamee中充分地实现功能，而不必要高于正常或可接受程度地频繁地替换液体干燥剂。
在一个实例中，膜508是溶液扩散膜，其促进水504通过膜508的传输。该传输可以由例如膜508中的离子传导通道提供。因此，该传输可以由膜508中的特定结构特征来导向；可替换地，在其他实例中，传输可以发生在膜508中的任何位置处。
水分子504可以从液体干燥剂通过膜508传输至沿与液体干燥剂流相反的方向流动的空气。类似地，取决于空气的特别条件，来自空气的水可以从空气通过膜508传输至液体干燥剂。水分子504可以作为离子(诸如，例如h+和oh+离子)而非h2o分子传输通过膜508。水分子504可以以液相或气相传输通过膜508。
各种类型的选择性可渗透的、无孔的膜都可以用作膜508。在一个实例中，离子交换膜可以设计为对离子物质和水选择性可渗透。对水具有选择性可渗透性的离子交换膜的实例包括
渗透蒸发膜可以用作膜508。已开发出亲水渗透蒸发膜，用于诸如乙二醇、乙醇的有机溶液以及其他共沸点或窄沸点混合物的脱水。这些膜对水选择性可渗透，并且当液体溶液暴露至在另一侧上具有真空或低蒸气压气体的膜时，水选择性地通过膜渗透/扩散，然后在具有气相的一侧蒸发，同时溶剂被隔离在液体侧。
渗透蒸发膜目前可用地具有高流率、高选择比率、以及良好的热/化学稳定性。实例包括交联壳聚糖、陶瓷、硅胶基质、聚乙烯醇、以及聚酰亚胺基膜。
应当认识到，无孔膜508可以包括至少一个有孔部分或层。在一个实例中，无孔薄膜可以放置至有孔基片上，并且该有孔基片可以用作无孔薄膜的支撑层。在一些实例中，还可以与有孔基片和无孔薄膜一起包括背衬层。该背衬层可以比有孔基片厚并且比无孔薄膜厚，并且可以由纺粘物或其他纤维性材料形成。该无孔薄膜可以相对于有孔层和背衬层非常薄。
各种类型的液体干燥剂都可以用于图5的板500内，与无孔的、选择性可渗透的膜508组合。在一个实例中，液体干燥剂可以包括乙二醇或乙二醇水溶液。常规地，乙二醇被认为不适合用于lamee中，因为乙二醇是挥发性和蒸发的。然而，在此处可以与无孔膜一起使用基于乙二醇的液体干燥剂，因为乙二醇可以大量地容纳在固定液体干燥剂的成对的膜内。
在一个实例中，液体干燥剂可以包括乙二醇、或诸如三甘醇和丙二醇的基于乙二醇的溶液，其无毒、与大多数金属兼容、并且相当廉价。乙二醇可在较高浓度下可以是强吸湿的。例如，95％的三甘醇溶液具有对接近饱和的氯化锂的相当的干燥/除湿潜能。三甘醇和三丙烯乙二醇醚可以具有低的蒸气压力，但是是昂贵的。此处可以使用较便宜且较高蒸气压力的乙二醇，诸如乙烯乙二醇、二甘醇、丙二醇和二丙二醇。
在一个实例中，液体干燥剂可以包括乙酸盐，诸如但不限于水乙酸钾、水乙酸钠。可在本文中所说明的系统中使用的液体干燥剂的其他实例包括但不限于基于吸湿多元醇的溶液、硫酸和磷酸。丙三醇为此处可使用的吸湿多元醇的实例。
如上文所说明的，盐基干燥剂在与类似于本文所说明的能量交换器一起使用时具有缺点；然而，这种盐基干燥剂也可以提供优点，因为这些类型的干燥剂是大体上不挥发的，并且耐化学降解。在此处可使用的盐基干燥剂的实例包括氯化锂、氯化镁、氯化钙、溴化锂、碘化锂、氟化钾、溴化锌、碘化锌、溴化钙、碘化钠和溴化钠。
总之，与无孔膜兼容并可用于调节空气的任何类型的液体干燥剂都可以用于本文所说明的板500和lamee中。液体干燥剂的类型可以包括但不限于乙酸盐溶液、卤盐溶液、基于吸湿多元醇的溶液、基于乙二醇的溶液、硫酸溶液、磷酸溶液、及其任何组合。应当认识到，干燥剂的混合物可以用作本文所说明的板500和lamee中的液体干燥剂。
图6图示了用于在lamee中使用的另一个实例的板600的剖视图。板600可以类似于板500地构造，以沿由箭头602所指示的方向引导诸如干燥剂的液体流，并且如由箭头610所指示地，沿与液体流602相反的方向引导空气流。借助于容纳或密封液体干燥剂的膜608，液体干燥剂可以容纳在液体通道内。为简单起见，构成液体干燥剂的物质(诸如水和一个或多个非水成分，分别如图5中的物质504和506)在图6中未示出。
板600可以包括多层膜的设计。除了无孔膜608外，板600还可以包括与多孔膜608相邻的微孔膜609。该微孔膜609可以提供化学或结构稳定性。该微孔膜609可以是空气可渗透的，而无孔膜608可以是空气不可渗透的。在一个实例中，每个微孔膜609可以通过层压、沉积或其他已知的结合技术结合至相邻的多孔膜608。与上文参考图5所说明的类似，箭头612指示水流(液体或蒸气)从液体干燥剂通过膜608和609到达空气；可替换地，水流可以沿相反的方向，并且水可以从空气流动至干燥剂。
如所示，微孔膜609与干燥剂接触，多孔膜608与空气接触。在另一个实例中，微孔膜609可以与空气接触，无孔膜608可以与干燥剂接触。微孔膜609可以各自由具有诸如耐腐蚀性和孔尺寸的不同的化学和/或物理性能的多个微孔子层形成。类似地，无孔膜608可以各自由具有不同组分和特征的多个无孔层形成。
在另一个实例中，板600的每侧可以包括具有交替的无孔膜608和微孔609膜的多于两个层。
在一个实例中，微孔膜609可以包括化学稳定且能够耐降解的聚四氟乙烯(ptfe)。如此，在一个实例中，使微孔膜609与干燥剂接触可以是有利的。在一个实例中，包括ptfe的微孔膜609可以与包括卤盐的液体干燥剂组合使用，并且微孔膜609和无孔膜608可以如图6中所示地构造。容纳ptfe的膜609(干燥剂侧)与液体干燥剂的卤盐化学可兼容，并且无孔膜608(空气侧)可以抵抗潜在的通过微孔膜609的干燥剂泄露。
图7是描述了根据本申请的用于操作lamee的实例的方法700的流程图。图7的方法700可以包括步骤702：引导空气流通过液-气膜能量交换器(lamee)，步骤704：引导液体干燥剂流通过lamee，以及步骤706：将选择性可渗透膜插入在lamee中的空气流和液体干燥剂流之间。该膜为无孔膜，并且对流动通过lamee的空气和液体干燥剂中的水选择性可渗透。换句话说，选择性可渗透膜对水可渗透，但是大体上对存在于液体干燥剂或空气中的一个或多个非水成分不可渗透，应当认识到，该膜可以对处于可接受的低流率的非水成分可渗透。
在一个实例中，方法700可以可选地包括将微孔膜插入在空气流和液体干燥剂流之间。微孔膜可以邻近或结合至选择性可渗透膜。
上述详细说明包括对形成详细说明的一部分的附图的参考。附图通过图示示出了可以实施本发明的特定实施例。这些实施例在本文中也称为“实例”。这种实例可以包括除了那些示出或说明的之外的元件。然而，本发明还预期其中仅设置有所示出或说明的那些元件的实例。此外，关于本文所示出或说明的特定实例(其一个或多个方面)，或者关于本文所示出或说明的其他实例(或其一个或多个方面)，本发明还预期使用所示出或说明的那些元件(或其一个或多个方面)的任何组合或排列的实例。
此文件中所引用的所有公开文本、专利、以及专利文件都单独通过引用并入而通过引用整体并入本文。在此文件与上述通过引用并入的那些文件之间的矛盾的用法的情况下，所并入的引用文件中的用法应当认为是对此文件中的用法的补充；对于相对立的矛盾，以此文件中的用法为准。
在此文件中，术语“一个”如专利文件中常见的用于包括一个或多于一个，其独立于任何其他的“至少一个”或“一个或多个”的具体情况或用法。在此文件中，除非另外指出，否则术语“或”用于指非独有的，或者，诸如“a或b”包括“a而非b”、“b而非a”、以及“a和b”。在此文件中，术语“包括”和“其中”用作对应术语“包括”和“其中”的简化英文等价词。并且，在下面的权利要求中，术语“包括”和“包括”是开放式的，即，包括权利要求中在该术语之后的所列出的那些以外的元件的系统、装置、物品或过程仍然视作落入该权利要求的范围内。此外，在下面的权利要求中，术语“第一”、“第二”以及“第三”等仅用作标记，并不意图对其对象施加数字要求。
本文所说明的方法实例可以至少部分地由机器或计算机实施。一些实例可以包括计算机可读介质或机器可读介质，该计算机可读介质或机器可读介质编码有用以配置电子装置以进行上文的实例中所描述的方法可操作指令。这些方法的实施可以包括诸如微码、汇编语言代码、高级语言代码等代码。这些代码可以包括用于进行各种方法的计算机可读指令。代码可以形成计算机程序产品的部分。进一步地，代码可以诸如在执行过程中有形地储存在一个或多个易失或非易失的有形计算机可读介质中。这些有形的计算机可读介质的实例可以包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如高密度盘和数码盘)、磁带盒、记忆卡或记忆棒、随机存储器(ram)、只读存储器(rom)等。
如本文所说明的实例可以包括逻辑电路或多个部件、模块或机构，或者可以在逻辑电路或多个部件、模块或机构上操作。模块可以为通信联接至一个或多个处理器以进行本文所说明的操作的硬件、软件、或固件。模块可以为硬件模块，如这种模块可以视为能够进行特定操作的有形实体，并且可以以特定方式配置或设置。在一个实例中，电路可以以特定方式设置(例如内部地或相对于诸如其他电路的外部实体)为模块。在一个实例中，一个或多个计算机系统的全部或部分(例如单机、客户端或服务器计算机系统)或一个或多个硬件处理器可以由固件或软件(例如指令、应用程序部分或应用程序)配置为运行以进行特定操作的模块。在一个实例中，软件可以存留在机器可读介质中。在一个实例中，软件在由模块的底层硬件执行时导致硬件进行特定的操作。因此，术语硬件模块应当理解为涵盖有形实体，该实体物理地构造为、特定地配置为(例如硬连线的)、或临时(暂时)配置(例如编程)为以特定方式运行或进行本文所说明的任何操作的部分或全部。考虑这样的实例，其中模块临时地配置，每个模块不需要在任何时刻都具现化。例如，其中模块包括配置为使用软件的大体目的的硬件处理器，该大体目的的硬件处理器可以在不同的时间配置为相应的不同模块。软件可以相应地配置硬件处理器，例如以在一个具体时间构成特别的模块，并在不同的具体时间构成不同的模块。模块还可以为运行以进行本文所说明的方法软件或固件模块。
上文的说明意图为例示而非限制性的。例如，上文所说明的实例(或其一个或多个方面)可以相互组合使用。可以使用诸如由本领域普通技术人员在回顾上文的说明的基础上实现的其他实施例。并且，在上文的详细说明中，各种特征可以组合在一起以组织成本公开。这不应当理解为意图未要求权利的公开特征对于任何权利要求都是必要的。而是，创造性主题可以涉及比特别的公开实施例的所有特征少的特征。由此，以下权利要求由此并入详细的说明，其中每个权利要求本身为单独的实施例，并且预期这些实施例可以以各种组合或排列方式或相互组合。本发明的范围应当参考所附的权利要求及这些权利要求所拥有权利的等同方式的全部范围确定。
本申请提供以下示例性实施例或实例，其编号不应解释为指定重要性的水平。
实例1提供了一种液-气膜能量交换器(lamee)，并且可以包括至少一个空气流通道，该至少一个空气流通道包括用于将空气流接收至lamee中的第一入口和用于将空气流排出lamee外的第一出口，空气的温度和湿度在第一入口和第一出口之间改变。该lamee还可以包括至少一个液体干燥剂通道，该至少一个液体干燥剂通道包括用于将液体干燥剂流接收至lamee中的第二入口和用于将液体干燥剂流从lamee排出的第二出口，以及选择性可渗透的无孔膜，该选择性可渗透的无孔膜插入在空气流和液体干燥剂流之间。膜可以对空气流和液体干燥剂流中的水选择性可渗透。水分子或离子可通过膜传输，以使水在空气和液体干燥剂之间转移。
实例2提供了实例1中的lamee可选地构造为使得选择性可渗透的无孔膜包括离子交换膜、渗透蒸发膜、以及溶液扩散膜中的至少一个。
实例3提供了实例1或2中任一个的lamee可选地构造为使得液体干燥剂流包括乙二醇和水的溶液。
实例4提供了实例3的lamee可选地构造为使得乙二醇从由三甘醇、三丙烯乙二醇醚、乙烯乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇及其组合构成的组中选择。
实例5提供了实例1-4中任一个的lamee可选地构造为使得液体干燥剂流包括乙酸盐。
实例6提供了实例5的lamee可选地构造为使得乙酸盐包括水乙酸钾和水乙酸钠中的至少一个。
实例7提供了实例1-6中任一个的lamee可选地构造为使得液体干燥剂流包括一个或多个卤盐和水的溶液。
实例8提供了实例7的lamee可选地构造为使得一个或多个卤盐从由氯化锂、氯化镁、氯化钙、溴化锂、碘化锂、氟化钾、溴化锌、碘化锌、溴化钙、碘化钠、溴化钠及其组合构成的组中选择。
实例9提供了实例1-8中任一个的lamee可选地构造为使得液体干燥剂流包括从由基于吸湿多元醇的溶液、硫酸、磷酸及其组合构成的组中选择的干燥剂。
实例10提供了实例1-9中任一个的lamee可选地构造为使得选择性可渗透无孔膜接附至多孔层。
实例11提供了实例10的lamee可选地构造为使得无孔膜与至少一个空气流通道相邻，多孔层与至少一个液体干燥剂通道相邻。
实例12提供了实例10的lamee可选地构造为使得无孔膜与至少一个液体干燥剂通道相邻，多孔层与至少一个空气流通道相邻。
实例13提供了实例1-12中任一个的lamee可选地构造为使得液体干燥剂流从由乙酸盐溶液、卤盐溶液、基于吸湿多元醇的溶液、基于乙二醇的溶液、硫酸溶液、磷酸溶液及其任何组合构成的组中选择。
实例14提供了一种液-气膜能量交换器(lamee)，并且可以包括平行设置的多个半渗透无孔膜，以及由多个膜的第一膜和第二膜形成的液体干燥剂通道。第一膜和第二膜可以彼此相邻，液体干燥剂通道可以构造为接收流动通过液体干燥剂通道的液体干燥剂。lamee可以进一步包括空气通道，空气通道与液体干燥剂通道相邻，并由多个膜的第二膜和第三膜形成。第二膜和第三膜可以彼此相邻，并且空气通道构造为接收流动通过空气通道的空气。液体干燥剂可以调节流动通过空气通道的空气，并且空气通道的入口处的空气的温度和湿度的至少一个与空气通道的出口处的空气的温度和湿度不同。多个膜中的每个膜可以对空气和液体干燥剂中的水选择性可渗透。
实例15提供了实例14的lamee可选地构造为使得多个膜中的每个膜接附至多孔层。
实例16提供了实例14或15中的任一个的lamee可选地构造为使得多个膜中的每个膜从由溶液扩散膜、离子交换膜、以及渗透蒸发膜构成的组中选择。
实例17提供了实例14-16中任一个的lamee可选地构造为使得液体干燥剂从由乙酸盐溶液、卤盐溶液、基于吸湿多元醇的溶液、基于乙二醇的溶液、硫酸溶液、磷酸溶液及其任何组合构成的组中选择。
实例18提供了实例14-17中任一个的lamee可选地进一步包括由多个膜中的相邻的膜形成的附加的液体干燥剂通道以及空气通道，其中液体干燥剂通道和空气通道以交替样式设置。
实例19提供了实例14-18中任一个的lamee可选地构造为使得空气通道构造为接收沿与流动通过液体干燥剂通道的液体干燥剂相反的方向流动通过空气通道的空气。
实例20提供了一种调节封闭空间中的空气的方法，并且可以包括：提供包括对水选择性可渗透的无孔膜的液-气膜能量交换器(lamee)，引导空气流通过lamee，以及引导液体干燥剂流通过lamee。液体干燥剂可以调节空气，并且lamee的入口处的空气的温度和湿度的至少一个与lamee的出口处的空气的温度和湿度不同。空气和液体干燥剂中的水可通过膜传输。
实例21提供了实例20的方法可选地配置为使得通过lamee的液体流与通过所述lamee的所述空气流方向相反。
实例22提供了实例20或21中的任一个的方法可选地配置为使得液体干燥剂从由乙酸盐溶液、卤盐溶液、基于吸湿多元醇的溶液、基于乙二醇的溶液、硫酸溶液、磷酸溶液及其任何组合构成的组中选择。
实例23提供了实例22的方法可选地配置为使得液体干燥剂包括基于乙二醇的水和乙二醇的溶液，所述乙二醇从由三甘醇、三丙烯乙二醇醚、乙烯乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇及其组合构成的组中选择。
实例24提供了实例20-23中的任一个的方法可选地配置为使得无孔膜包括离子交换膜、渗透蒸发膜、以及溶液扩散膜中的至少一个。
实例25提供了实例1-24中的任一个或任何组合的系统、lamee、或方法，其可以可选地配置为使得所记载的所有步骤或元件都可以使用或从中选择。
已说明了本公开的各种方面。这些和其他方面都落入以下的权利要求中的范围内。
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