使用采用液体吸湿剂的分级式工艺的空气调节方法与流程

本发明涉及空气调节、加湿以及除湿。

背景技术：

大多数现有的空气调节系统的主要不足在于它们没有能力去除高水平的湿度、例如与由(在美国是强制的)美国供暖、制冷以及空气调节工程协会(ASHRAE)标准以及由于健康原因所要求的大量外部空气相关的那些湿度。已经尝试了许多除湿剂系统以便经济地解决这个问题，但没有一个获得很高的市场占有率。

在建筑物中所使用的用于加热和冷却的能量包括超过30％的在美国所使用的总能量。该能量的大部分来自于化石燃料源，并且化石燃料的使用水平目前引起了很大的关注。特别是，空气调节器几乎完全是由电力提供能量，而大部分电力来自于化石燃料。空气调节器所使用的电能也引起了很大的电力消耗高峰，该很大的电力消耗高峰要求很高水平的发电设备的昂贵的峰值发电容量。因此，它在空气调节器在其使用电能或者由非电源或者非化石燃料源来提供能量更有效时可能是可取的。

使用压缩机的空气调节器只能从在潮湿的气候中的空气中去除的一小部分湿度。这导致提供过多的容量和很低的制冷温度用于除湿并需要再加热提供至建筑物的空气。所有这些因素都需要相当大的电力供应和能量消耗。美国能源部指出这可能等于60％的在空气调节中所使用的能量。所供应的大量(全球大约31％)的初级能量产生废热，该废热可能被收集并用于很低温度的能量使用、例如以下所描述的空气调节器。

基于吸湿剂的除湿器和空气调节器在过去75年中已经在许多场合上推向市场，但由于很多原因它们并没有被很好地接受。首先，它们购买起来很昂贵而且通过使用它们所节省的任何能量节约都不足以收回对于大多数的建筑物的业主和运营商而言在时间尺度上被认为是很经济的资本成本。其次，一些液体吸湿剂系统易于允许将液体吸湿剂的液滴带入到被调节的空间中，这是非常不期望的。

Albers等人的美国专利US5123481描述了空气冷却和除湿工艺。在在US5123481中，Albers等人在空气流中使用区段和区隔件或热交换器以将热传递至在第二腔室中的空气流，其中，水作为热沉被蒸发。

还是Albers等人的美国专利US4982782、US5020335以及US5020588使用了热连接区隔件和多个气体流。

Lowenstein的美国专利US5351497使用低流速吸湿剂系统，该低流速吸湿剂系统既未使用湍流热交换也未使用多个区段。

Hargis的US8268060B2公开了使用液体吸湿剂和压缩机以及热交换器的装置。Hargis将吸湿剂流分成两部分，两部分中的只有一部分通过热交换器。因此，Hargis使空气流曝露在不同温度下而不是不同相对湿度下的两个(或者更多)吸湿剂级。Hargis还使用外部空气流而不是从建筑物排出更干燥的排出空气来再生吸湿剂。

Forkosh所持有美国专利US6487872、US6494053、US6575228和US6976365使用液体吸湿剂并通常使用压缩机以提供热沉和能量源。Forkosh在除湿器或者再生器中使用单个槽并且因此吸湿剂混合成单一浓度。因此由Forkosh所描述的“级”不能将吸湿剂分成不同浓度。

Albers和Yuan为使用压缩机和液体吸湿剂的装置申请了美国专利US2005/0109052A1。尽管该装置具有不同的区段，但是它没有布置成用于将在这些区段的每一个区段中进入和离开的热分开。将热从热源(压缩机)到传热传质物质(吸湿剂)的热传递发生在这些区段中的仅一个区段处，并且该方法的目的被阐述为在区段之间的吸湿剂中形成“温度梯度”而不是浓度梯度。

需要有一种除湿和/或空气调节装置，其使得能够使用更低温度的再生热源和不太冷的冷源。

技术实现要素：

在空气调节器的一个实施例中，为100％外部空气的空气流通过在多个区段中与浓度逐步变化的液体吸湿剂接触来进行湿度控制。在空气比所需要的空气湿度大时，它通过与在多个区段中的具有大的湿润表面的介质上分配的浓缩液体吸湿剂接触来除湿。在空气比所需要的空气湿度小时(在冬季模式中)，水添加到空气调节器中的吸湿剂。供给到该装置中的吸湿剂的浓度决定了供给到被调节空间的空气的湿度大小。使冷却流体通过热交换器通过与冷却的吸湿剂接触来冷却空气。因此，在所有的季节中，空气湿度和温度可以通过给空气调节器供应合适的加热或冷却流体以及合适的吸湿剂浓度来控制。

冷却流体平行地供应到在空气调节器的每个区段中的每个热交换器，且以实质上相同的温度使得离开吸湿剂以及因此来自所处理的空气的热传递最大。这使得在每个区段中的焓变最大，并使得能够使用比在冷却流体串联供应到每个热交换器时更低的来源温度。正如将是很明显的且在图1中的湿度图中可看出的，在每个区段中所需要的焓因为由于不等的潜热负载而不同的负载而可以不同。更大的负载增加了在该区段中吸湿剂的温度，并因此增大了通过热交换器传递到在该区段中的冷却流体的传热系数。同样的观点也适用于在吸湿剂再生器中的每个区段使用共同的加热源的有效性。

所描述的设备和方法的某些有效性的有贡献特征是由浓度将吸湿剂分到多个区段中，其中，空气首先由最稀释的吸湿剂来处理。这将引起该区段的温度上升。正如可在图1的湿度图上所看到的，在该区段中空气除湿的量受限于吸湿剂的浓度和可通过冷却流体所去除的热量。空气移动至下一区段，在那里吸湿剂更浓缩并且空气进一步地被干燥直到达到允许的吸湿剂浓度和热量去除。需要多个区段以获得也就是说0.004含湿量的很低的空气湿度，并且可获得的含湿量受限于从再生器流动的吸湿剂的浓度(和因此与它接触的空气的相对湿度)。在再生器中或者在用于在冬季加热和加湿空气的设备中发生相反的过程。再生器的操作将在以下进行检查，并且它将示出了由加热流体的温度所限制的吸湿剂的最大浓度。

上面提到的一些之前所提出的空气调节器使用不允许产生全湍流(雷诺数至少为300，优选为500或更多)的热传递区隔件或其它热交换器，并因此限制在流体之间的热传递率。当热交换器用于目前的设备和方法中时，从而以所设计的速率泵送流体以引起湍流提供了很高的传热系数，并且因此使热交换器的尺寸和成本最小。

所提出的方法通常可使用以合理的成本相对容易地获得的元件而不是要求将使设备的成本很高的非常专用的元件。

涉及使用所提出方法的设备的性能的权利要求的意义在于，在使用相对高温度的冷却源时，其它方法不能在冷却的供应空气中获得如此低的湿度条件。例如，可以认为的是能够采用在62华氏度(17℃)的冷却液体在常规的空气调节器可能要求在50华氏度(10℃)或者以下、即在冷却器系统中典型的是43华氏度(6℃)的冷却流体的条件下运行本发明设备的实施例。同样地，涉及再生器的性能的权利要求的意义在于，其它的方法在使用相对低温度的加热源时不能获得如此浓缩的吸湿剂溶液。获得这些高性能的方法可通过参考图1的湿度图来展示。

所提出的方法使得能够在使用温度相当地接近于供给空气(例如比9华氏度(5℃)更冷)的冷却流体时将供应到所调节的空间的具有接近于空气的平衡水平的相对湿度的空气流与浓缩的液体吸湿剂接触。

该方法还使得液体吸湿剂能够通过空气流再浓缩，与要求大且昂贵的设备或高温以获得相同结果的大多数其它方法相比，该空气流在环境温度温度以上(例如比30华氏度(17℃)更热)被最低限度地加热。

在一个实施例中，提供简单的控制装置用于控制吸湿剂的浓度。

所提出的方法还允许通过稀释的吸湿剂在冬季模式中加湿供应空气。稀释吸湿剂增加了它的容积且因此将需要在一个或多个吸湿剂槽里提供过多的容积。然而，在许多实施例中，不希望在设备中具有大的槽或者吸湿剂的容积并因此可设置单独的便宜的存储器。这有三个目的：1.能够适应吸湿剂容积的变化；2.浓缩的吸湿剂和稀释的吸湿剂在单个容器或者多个容器中分开；3.存储吸湿剂使得空气调节器在不能获得加热源时可运行一段时间(只要运行泵和风扇的辅助电源仍然可用)。

在一个实施例中，吸湿剂的浓度在要求或者需要时适当的增加可通过再生器完成，所述再生器构造成类似于空气调节器但是用于从吸湿剂蒸发水。再生器使用空气流以再浓缩吸湿剂，其中空气优选地取自所调节的空间或者比外部空气更干燥的其它来源。由于建筑物排出空气因为由于泄漏的损失和例如空气不能从其经济地收集的浴室中的排气扇通常在体积上比供应空气小，再生器可设计成使得它可通过施加更多的热量以从吸湿剂中去除所需要的水分的质量来使用比空气调节器的空气流更低的流。建筑物排出空气在再生器中通过使用通过热交换器以回收废热的加热流体(例如排出空气)来首先加热。空气接着在每一级通过与在每一级处的热交换器中所加热的吸湿剂接触来加热空气，因此降低了排出空气的相对湿度，并且使得它能够以逐步方式通过在每一步骤处的相对湿度逐渐降低的空气来从吸湿剂中蒸发水。所获得的吸湿剂的最大浓度与空气的最小相对湿度直接相关，并且吸湿剂的平衡相对湿度应该在空气的相对湿度的2至5％内，并且在优选的实施例中是在空气的相对湿度的2％以内。一旦被再浓缩，液体吸湿剂在空气调节器中被再使用以从外部空气中去除水分。在冬季，离开建筑物的空气中一些能量和水分在再生器中使用吸湿剂吸收热量和湿度来回收，热量和湿度接着在空气调节器中再使用以添加到进来的空气中。

在一个实施例中，空气调节器和再生器在结构上是模块化的，并且在空气调节器和再生器中的模块可以是相同的或类似的，但是具有可变的尺寸以适应在每个装置中的空气流。包括区段的模块和所容纳的吸湿剂垫的数量可变化成适应气候和构造整个设备所要求的操作要求。在空气调节器中具有更多的模块使得空气的相对湿度能够更紧密地匹配供应至空气调节器的吸湿剂的相对湿度。在再生器中具有更多的模块使得通过液体吸湿剂所获得的相对湿度能够更紧密地接近用于再生的空气的最小相对湿度。

完整的空气调节器的实施例包括一系统，该系统包括:空气调节器；吸湿剂再生器；可选择地，在以加湿模式操作时具有备用容量以容纳添加至系统的水的容积的吸湿剂存储装置；以及在系统使用时将系统填充至所需要的水平的足够的液体吸湿剂。

在设备的外部，该系统的该实施例还包括:在冷却季节中冷却流体以从系统去除显能和潜能的源；在加热季节中加热流体以加热和加湿外部空气的源；加热流体以从吸湿剂中蒸发水分的源；驱动泵和风扇并操作控制器的电能或者其它的原动力的供给；以及被处理以去除大部分盐以在需要时提供加湿的水源。

在一个实施例中，提供了冷却和除湿外部空气流的方法，所述方法包括:使空气流在至少两级的每一级中与液体吸湿剂吸收器相接触；使用在每一级由共同的冷却流体所供应的外部冷却源在吸收器外部将用于每一所述级的吸湿剂冷却；使吸湿剂在上述级之间相对于空气流的流动逆流流动，使得空气的湿度在每个步骤处通过与吸湿剂的接触而减少，并且在每一级中的浓度明显地高于在之前的级中的吸湿剂的浓度。

在一实施例中，提供了加热和加湿外部空气流的方法，所述方法包括:使空气流在至少两个不同的接触级与稀释的液体吸湿剂蒸发器接触；在每个所述级期间，在每一级处在蒸发器外部使用共同的外部加热源加热吸湿剂；使得吸湿剂在上述级之间相对于空气流的流动逆流流动，从而使得空气的湿度在每个步骤处通过与稀释的吸湿剂接触而增大。

在一实施例中，提供了再浓缩液体吸湿剂的方法，所述方法包括:使空气流在至少两个级的每一个级与液体吸湿剂蒸发器接触；在每一级处使用由共同的加热流体所供应的外部加热源在吸收器外部加热在每个所述级的吸湿剂；并使得吸湿剂在所述级之间相对于空气的流动逆流流动，从而使得在每一级处的吸湿剂的浓度明显地高于在其它级中的吸湿剂的浓度。

在一个实施例中，提供一种用于在强制通过设备的空气流、外部能量流体源以及液体吸湿剂流之间进行热量和水分交换的设备，该设备包括:基本相同的至少两个单独的但是连接的模块，每个模块包括:用于使液体吸湿剂与空气接触的吸收器/蒸发器，用于在吸收器/蒸发器上分配液体吸湿剂的液体吸湿剂分配器、在吸收器/蒸发器外部以通过来自外部能量流体源的流体冷却/加热液体吸湿剂的热交换器、在吸收器/蒸发器和热交换器之间可操作地再循环液体吸湿剂的泵；引导空气流通过吸收器/蒸发器的外壳；以及在吸收器/蒸发器下方以收集在吸收器/蒸发器上所分配的液体吸湿剂的槽。

附图说明

所公开的实施例的以上的和其它的方面、特征和优点从连同以下附图所提供的它们的实施例的以下更详细的描述将更为明显。在附图中：

图1是湿度图；

图2是空气调节装置的示意性侧正视图；

图3是吸湿剂再生装置的示意性侧正视图；

图4是图2或图3的装置的一个区段的平面图；

图5和图6是类似于图3和图4的可替代的实施例的视图；

图7是吸湿剂存储器的示意性侧正视图；以及

图8是可替代方式的吸湿剂存储器的示意性侧正视图。

具体实施方式

通过参考示例性实施例的以下详细描述以及附图将更好地理解本发明的方法和装置的各种特征和优点。尽管这些附图描述了所设想的方法和装置的实施例，但是对于那些本领域的普通技术人员明显的是，它们不应当解释为排除了可替代的或等效的实施例。

参见附图且最初参见图2和图3，大体上通过附图标记1所标示且称之为“装置1”的第一装置用于调节进入空气流3。在夏季，装置1可用于冷却和除湿进入空气流。在冬季，装置1可用于加热和加湿进入空气流。大体上通过附图标记2所标示的且称之为“装置2”的第二装置用于通过使用空气流4来浓缩液体吸湿剂。每个装置的结构是模块化的，其中，一个模块54、55、56、58、59或者60包括空气外壳20，所述空气外壳具有共同组成一个区段的介质垫21、吸湿剂分配器23和吸湿剂盆或者槽30，加上形成模块的热交换器22和泵24。在图2和图3中所示的装置1和2具有更详细地示出的三个模块。装置1按照空气流方向的顺序包括第一模块54、中间模块55以及最后模块56。装置2按照空气流的方向的顺序包括第一模块58、中间模块59以及最后模块60。独立于另一个的任一装置可不具有中间模块55、59或者具有超过一个中间模块，因此在每个装置1和装置2中可能总计只有两个模块或者可能总计具有超过三个模块。在模块之间的吸湿剂流动可通过在图2中所示的管27实现。管27在相邻的模块的槽30之间提供节流。对于管27可替换地是，在模块之间的吸湿剂流可通过其它方式、例如正如在图3中所示的从吸湿剂泵24至下一个区段的侧流来获得，其中，在每个区段中吸湿剂水平通过装置28来控制，如果在其制造中所使用的材料、例如大多数塑料是耐吸湿剂的时，该装置可类似于马桶浮子阀。

现在参考图5和图6，该设备的另一个实施例除了以下所描述的之外与在图3和图4中所示的是一样的。相同元件使用相同附图标记，并且为了简化不重复描述这些组件。在图5和图6所示的设备中，在热交换器22的出口处取得馈送到下一个区段的侧流并且经由在图5中所示的单个管传送至上游垫21的尾侧。正如之前所描述的，在每个区段中的浮子28感测槽30中的液体水平，并且操作阀29，所述阀控制在单个管中进入到那个区段的流量。在将来自同一区段中的泵24的吸湿剂分配到垫垫21上的吸湿剂分配器23中的喷嘴可布置成不延伸到垫21的来自相邻区段的侧流所供应到的尾侧。因此，在空气调节器(装置1)中更浓缩的吸湿剂在它与更少浓缩的吸湿剂在邻近区段中混合之前用于对空气除湿。正如垫21上的在图5和6中的分开线所示的，可通过将垫21分成两个部分(主要部分和尾侧部)以在更强的吸湿剂到达槽30之前避免任何稀释而获得在性能上的进一步的改进。

图7示出了包括容器40的单个容器存储器。中等密度浮子41减少搅拌并且用于将更浓缩的吸湿剂与更稀的吸湿剂中分开。在液体本体表面上的浮子42允许将传送至存储器的稀释的吸湿剂9处于液体本体的顶部并且允许通过泵43从存储器取走的稀释的吸湿剂10处于液体本体的顶部。柔性管49允许浮子42在不受限制的情况下升高和下降。管将浓缩的吸湿剂11传送至存储器的底部。泵44从容器的底部以流8取走浓缩的吸湿剂。附接至中等密度浮子41的可选择的校准杆47指示在容器中的浓缩的吸湿剂的量。

图8示出了将在一个容器中的稀释的吸湿剂与在另一个容器中的浓缩的吸湿剂更完全地分开的两个容器存储器，并且两个容器存储器包括如在图7中所示的相同的元件并还包括将稀释的吸湿剂容器与浓缩的吸湿剂容器连接的管45。管45连接至稀释的吸湿剂容器的底部并且通过柔性管49附接至在浓缩的吸湿剂容器中的中等密度浮子41，并且如图所示穿过中等密度浮子41的顶部开口，使得稀释的吸湿剂如果需要能够流至浓缩的吸湿剂容器而只在浮子41之上。相反地，只有比由浮子41的密度所设定的阈值更稀的吸湿剂可回流至稀释的吸湿剂容器，因为当在该容器中所有的吸湿剂被浓缩时，浮子41将上升至在浓缩的吸湿剂容器中液体的顶部。

因此，不管是单个存储器还是两个存储器或者其它类似的实施例可用于分别从装置1或者2接收流9或者11，并且可分别将流8或者10返回至装置1或者2。通过这种方式，如果在存储器中可获得充分浓缩或者足够稀释的吸湿剂时，装置1和2二者中的任何一者均可独立地运行一段时间。

图1以湿度图示出了温度和湿度变化的示例，该温度和湿度变化是由于在空气流3和4中在冷却季节操作模式中对用于每个具有四个区段的装置进行高除湿而发生。绝热除湿和可感测的冷却线说明了整个聚集过程并且不旨在更精确地模拟该过程。

如在图2中所示，在装置1中，由风扇或者其它空气运动装置34所引起的外界空气流3从空气入口25首先流经通过冷凝从空气流3中部分除湿的可选择的冷却盘管36，并且接着流经以气密方式连接在一起的每一个包括设备的区段的许多模块而流到可选择地包括除雾器26的出口39。最接近入口25的区段此处称之为区段1并且在图2中如在模块54中示出。空气运动装置可位于装置中任何方便且有效的位置或者在任一端处连接至装置并使空气流3离开装置到所调节的空间。所述装置的每个模块包括允许空气在没有过度的阻力(每个垫最大大约0.1英寸水位计或者25帕斯卡)的情况下通过的介质垫21。每个垫由分配装置23通过由泵24从盆30经由热交换器22泵送至垫21的吸湿剂均匀地湿润，所述热交换器根据供应空气流3所需要的温度、即该设备是在冷却模式还是在加热模式来冷却或者加热吸湿剂。在优选的实施例中，来自泵24的流7应当连同用于在所述装置中所用的热交换器22的性能数据以及下一级的大体的标线一起确定。

冷却流体5从外部源51供应到装置1并且可经由流6返回至该外部源用于再冷却或者一些其它的目的。流到可选择的盘管36的冷却流体可来自同一源并且可在流动至热交换器之后并行或者连续地流动。在优选实施例中，热交换器22是由耐吸湿剂的材料制成的板式热交换器，但是不同于板式热交换器的其它装置也可用于冷却吸湿剂。例如，当所述设备连同作为冷源51的热泵一起使用时，使用地热回路或者其它形式的热交换器，用于冷却剂或者吸附流体。用于进入热交换器的流体5的典型冷却源可例如为地热回路、来自冷却器的返回冷却水流、或者来自压缩机的冷却制冷剂，也就是说只要源流体比所需要的流动到所调节的空间的供应空气流3要冷9华氏温度(5℃)。

流动通过装置1的吸湿剂流由在区段1中去除泵24的输出的一部分的流9引起。吸湿剂流9引起在装置1中的吸湿剂的水平下降。当在装置1的水平降低至预设水平时，浮子开关或者多个开关28启动吸湿剂流8流动到所述装置1中到在图2中所示的作为模块56的距区段1最远的区段中。正如以上在图5和图6中已经描述的，浓缩的吸湿剂8能够可选择地传送至在模块56中的垫的尾侧。吸湿剂接着经由管27或者通过来自每个泵24的部分流或者以上所描述的其它可替代的方式流经所述装置到如上所述的每个区段，所述泵24通过在相邻区段中的水平调节器28控制。离开第一区段(模块54)的流9的流率由机构37和阀48来确定，所述机构和阀测量和控制吸湿剂浓度并增加或者减少流，使得吸湿剂的稀释适用于再生器(装置2)。另外使用机构37，通过阀48的所需要的流可由通过所述装置1的空气流3的湿度变化来计算。

在装置2的优选实施例中，当空气流4远离空气流3的入口排放到大气中时，由风扇或者其它空气运动装置32引起的空气流4从空气进口29流经以气密方式连接在一起的多个模块化区段到出口33。空气运动装置可位于所述装置中的任何方便且有效的位置处或者在任一端处连接至所述装置，使得引起空气流4流经所述装置。在大多数应用中，空气流4将取自建筑物排出空气，因为这是具有可获得的最低含湿量的空气并且因此将更好地浓缩吸湿剂。空气流4可利用离开所述装置2的空气流4的显热借助于热回收盘管或者空气对空气的板式热交换器(此处未示出并且其是标准的HVAC实施方式)可选择地预加热。

当可选择的产品26和36被省略时，所述装置2与所述装置1大体上相同。在所述装置2中的区段的操作与所述装置1大体上相同，除了在所述装置1中液体吸湿剂在空气上的作用通常是冷却和除湿，而在所述装置2中其作用是加热和加湿空气从而再浓缩液体吸湿剂。

在所述装置1和装置2中，泵24引起液体吸湿剂7以一定的水平表面积速率即1.5至2加仑每分钟每平方英尺的速率(60-80升每分钟每平方米)在介质垫上流动。对于大约6英尺(2米)每秒的水平空气流3和4的速率而言，这是令人满意的流率。如果要求更高的空气流速率但是仍然小于10英尺(3米)每秒，接着液体流率7可不得不减小以防止形成可能转移到空气流里的吸湿剂液滴。为了最佳性能，空气流速度应该尽可能均匀地跨过垫的端面以防止局部地转移。吸湿剂在介质垫21的顶部上的分配应该是均匀的，并且这可通过分配器23起作用，所述分配器由具有以一定间隔分布的孔的管排构成，使得具有横跨介质垫水平表面均匀地间隔的20至30孔每平方英尺(200-300每平方米)。该装置23在图4中所示用于单个区段，但是也可使用将液体吸湿剂均匀地分配到垫23上的其它机构。

在装置1或装置2任一个中的介质垫21的材料是耐吸湿剂的且垫在可它们所使用的温度下保持不变形的材料。该介质可能是可蒸发冷却器介质、例如那些由瑞典的Kista的Munters AB以商标CELDEK售卖的那些介质，或者该介质的更高温度的版本、例如由Munters AB以商标GLASDEK售卖的那些介质，以及在化工塔中在所需要的地方所使用的那些介质、例如由加利福尼亚的Agoura Hills的Lantec产品公司销售的那些介质。

如在图3中所示，在所述装置2中的热交换器接收加热流体15的流，加热流体的流以相同的方式将在每个区段中将液体吸湿剂加热成用于所述装置1和流5的所描述的液体吸湿剂。加热流体可经由流16返回至外部加热源52，用于再加热或者一些其它目的。

与大多数HVAC装置的优异的实施方式一样，所述区段外壳20和热交换器22的外表面应当是绝热的，以减少到大气中热损失。该绝热可以是常规的，并且为了简化和清楚而不进一步地说明或者描述。

液体吸湿剂可以是当与空气流接触时能够产生较低的相对湿度的溴化锂或者氯化锂或者二者或其它液体吸湿剂的混合物的浓缩水溶液。使用溴化锂能够比氯化锂在空气流3中获得更低的相对湿度，尽管每一种在平衡时可形成在空气中的12％相对湿度。液体吸湿剂必须适于从空气流3中去除水分以达到用于具体应用的所期望的水平。也可以是其它的液体吸湿剂、例如氯化钙，但一些其它液体吸湿剂的具有毒性和/或温度和湿度范围不足的缺点。作为优选的吸湿剂被选定的锂盐溶液在正常浓度下/温度范围内不凝固并且对包括严重急性呼吸综合症(SARS)病毒的所有测试的细菌和病毒具有有利的杀菌作用。所述装置1还用作空气净化装置，用于净化可绕过正常的空气过滤器的细颗粒、花粉和芽胞。从空气去除的材料被冲刷到吸湿剂中并且在从泵24到热交换器22的再循环管线(流7)中由盒式过滤器31收集。

在整个设备的优选实施例中，来自装置2的浓缩的吸湿剂流11流动到如图7中所示的存储器，当需要时它作为流8从存储器被泵送至所述装置1。来自装置1的吸湿剂流9流动至存储装置的不同部分并且在需要时作为流10被泵送到装置2中。如所描述的，在夏季操作时，装置1作为除湿器，并且装置2作为再生器，来自装置1的流9是稀释吸湿剂溶液，并被传送至存储器顶部。来自装置2的流11是浓缩吸湿剂溶液，并且被传送至存储器的底部。至装置1的流8是浓缩吸湿剂溶液，并且从存储器的底部提取。至装置2的流10是稀释吸湿剂溶液，并从存储器的顶部提取。在冬季，当装置1作为加湿器时，将通常没有流9，因为作为流12被添加的所有水将蒸发到空气流3中并且因此在需要时流到被调节的空间中。装置2可在冬季用作焓回收装置，在这种情况下，流11被切换成作为流13直接到装置1，并且流9作为流10直接到装置2。该切换在改变操作模式时由标准程序通过使管道T阀启动来获得并且此处未示出。

更浓缩的吸湿剂与在吸湿剂存储器中的稀释的吸湿剂保持分开。然而，在可替代方案实施例中，如果在每个装置的每个区段的槽30中如所需要将吸湿剂保持最小工作水平和最大工作水平以保持吸湿剂流动通过热交换器22并且流动在每个区段中的垫21上流动时，吸湿剂存储器是可省略的且吸湿剂流9可作为流10直接地流到到装置2并且吸湿剂流11作为流8可直接流到装置1。

增大或者减少流11经由传感器35或者通过计算进入和离开装置2的空气流4的湿度的差值来控制来自装置2的吸湿剂浓度。在该传感器35的一个实施例中，在装置2的区段1中浓缩的吸湿剂的一部分从垫21流到溢流到槽30里的小盆中。因此，在传感器盆中的吸湿剂是由装置2所形成的大部分的浓缩的吸湿剂的样品。传感器35包含一机构、例如连接至被校准以读取具体的重力和因此读取吸湿剂的浓度的压力感测装置的浮子。阀50采用传感器35或者通过计算来操作，以将吸湿剂的浓度保持在与在空气流3中所需要的相对湿度和加热源15的温度一致的水平。

在装置1中，类似的传感器37或者所描述的计算方式与阀48一起使用以确保吸湿剂流9已被充分地稀释，因为到存储器和到装置2中的吸湿剂流应当被稀释，用于再生器的合适且经济的操作。

该设备功能如下:

在冷却/除湿模式中，该模式限定为在空气流3需要通过装置1进行除湿时，热源流体5是冷的，并且在系统处于操作中、即泵和空气运动装置发挥如上所述的作用时，空气流3被冷却并且通过与可选择的冷却盘管36接触而部分除湿，接着由通过装置1的吸湿剂模块54、55和56的通道除湿和冷却并且流动至它需要的调节空间的产品中。吸湿剂流8将通常需要被浓缩，从而用于装置1以同时冷却空气并从空气中除湿。该过程在如上所述的区段中逐步稀释吸湿剂并且稀释的吸湿剂经由流9离开装置1。

装置2经由流10接收来自存储器或者直接地来自装置1的稀释的吸湿剂，所述流10流到装置2的最接近于在图3中所示的空气流出口33的、作为模块60的一部分的区段中。吸湿剂通过重力流过连接管27或者通过来自用于装置1的在如所描述的相邻区段中的泵24的部分流来流动。当吸湿剂到达区段1(作为模块58示出)时，浓缩的吸湿剂的部分流11通过泵24泵送至存储装置或者直接地泵送至装置1，并且通过传感器35或者计算以及通过阀50来控制。

在每个装置的每个区段中的空气中的温度和湿度的变化在图1用湿度图表示，其中对于一个示例而言，每个装置包括四个区段。在装置1的区段1中，外部空气流3通过已冷却的吸湿剂经历两个过程(隔热除湿和冷却)的组合。在图1中的用于每个区段的两个线(由以等焓的对角线来表示的绝热除湿，以及由以固定湿度的水平线所表示的冷却)分别示出了两个过程，虽然在吸湿剂由泵24以一定的速率泵送时它们或多或少同时发生，该一定的速率是吸湿剂流到下一个区段的速率的若干倍。

空气流的除湿和冷却的量受限于在该区段的吸湿剂的蒸气压力(其是它浓度的函数)以及经由在该模块中的热交换器22所传递的到吸湿剂的热量的量。在区段1中与空气接触的吸湿剂已经通过其它区段并且因此被相对地稀释，但是在区段之间吸湿剂的流率是这样的，即吸湿剂充分地浓缩以去除空气流3的一小部分水分。空气进入区段2并以相同的方式由比在区段1中的吸湿剂更浓缩的进入区段2的吸湿剂来处理。

在图1中，示出了四个区段以将外部空气3由95华氏度(35℃)和0.025含湿量(HR＝每空气质量的水分质量)处理到处于65华氏度(18℃)和0.004HR的空气流3中的供给条件。在该示例中的冷却流体5是大于60华氏度(15.5℃)并且横跨热交换器具有大约5华氏度(3℃)的温度差。进来的吸湿剂流8应当被充分地浓缩以形成供给空气流3所需要的相对湿度。在设计设备时，必须确保冷却流体5的温度和在装置1中的热交换器22的尺寸足以从外部空气流3中去除最大量的焓，以达到供给空气流所需要的条件。

在装置2中吸湿剂的再浓缩也在图1中用湿度图的更高温度的部分示出。空气流4如之前所描述的可选择地预加热并且接着进入装置2的区段1，在那里它被除湿以浓缩已经通过交换器22加热的吸湿剂。用于加热的水平线和用于绝热加湿的等焓线在图1中表示它，尽管两个过程实际上或多或少同时发生。空气接着在空气流方向下游通过如在图3中所示的作为模块59的装置2的区段2，其中，空气进一步地加热并且吸湿剂通过蒸发到空气中来浓缩。

在图1中示出了用于装置1和2的每一个的四个区段，其中，空气以数字表示的顺序(区段1、接着区段2、接着区段3、接着区段4，对应的在图2中为模块54、55、55、56以及在图3中为模块58、59、59、60)通过它们。吸湿剂正如已经描述的以与空气相反的方向流动。根据正如更早描述的操作条件可具有两个区段或者更多区段。如果更稀释的吸湿剂足够用于所需要的最大除湿，接着则需要更少的区段，而对于非常浓缩的吸湿剂而言，将需要更多的区段。用于在每个区段中的热交换器22中的加热吸湿剂的加热流体15的温度也影响所需要的区段数量。所描述的多区段工艺的主要的优点在于使用相对低的温度的能力，该相对低的温度容易从低成本热源、例如废热、太阳能加热水以及可从冷却器获得的热水获得，所有这些均以大约130至140华氏度(54至60℃)可便宜地获得。

在冬季模式中的在建筑物控制要求加热进入的空气时的操作不需要涉及使用装置2以改变吸湿剂浓度，尽管装置2可用于回收来自建筑物排出空气的热量和湿气。在冬季，进入的空气具有很低的湿度并且因此希望加湿，这可通过流到装置1中的水12来实现。这在最后一个区段中(在模块56中)将吸湿剂稀释到它使空气流3加湿的点。由于水在这些情况下从已稀释的吸湿剂中蒸发，水流12将根据需要通过在模块56中的水平传感器28操作以维持已稀释的吸湿剂的水平。在装置1的区段1中的吸湿剂尽管部分地被稀释但是作为杀菌剂将仍然保持足够地活性。标准水处理设备(未示出)被用在必须处理水流12的地方以去除可能影响吸湿剂的作用或者引起残余物堆积的杂质。

在冬季模式中使用装置2的热量和湿度回收可通过使用装置2和装置1的区段1作为焓运行循环回路的两个部分来实现。因此，装置2在夏季模式中但是在没有由其是关闭的流15中添加热量的情况下操作。吸湿剂流10在夏季模式中时进入，并且吸湿剂从来自建筑物的排出空气中拾取热量和水分。吸湿剂流11离开装置2并且阀50完全打开。与夏季模式操作的不同之处在于流11作为流13按照规定路线发送到装置1的区段1中、泵送到垫21上并用于预加热和预加湿室外的空气流3。

在夏季和冬季模式之间的切换如同以上并且通过将装置1中的流从吸湿剂(流8)改变成水(流12)来获得，并且反向切换涉及变回吸湿剂以及也再启动装置2。在激活冬季模式并且吸湿剂已经稀被释之后，流11切换到与流13连接而不是到存储装置。

在装置1或者2的任一者中，当使用重力馈送管27时，吸湿剂水平可根据可位于一个或多个盆30中的方便的位置处的水平传感器28通过打开或关闭吸湿剂进流8或者10来控制。可通过打开泵43或者44或者可替换地在具有足够的压力以引起流10或者8时通过打开流量阀(未示出)而代替泵来获得流动的启动。

在任一装置中，在所泵送的吸湿剂流用在区段之间时，水平控制器28是浮子致动控制阀，其除了在最后一个区段28中控制在存储器中的泵43或44之外还用于直接控制吸湿剂的流入。

可以看出的是，本领域的技术人员能够构造和运行以上所描述的设备，以获得空气流的冷却或加热和除湿或加湿，从而在建筑物中提供受控制的条件。

在前面所写的描述使得普通技术人员能够获得和使用目前被认为它的最好的模式的情况，那些普通的技术人员将理解和领会到此处的具体实施例、方法和示例所存在的变化、组合以及等同方式。因此，本发明不限于以上所描述的实施例、方法和示例，而是拓展到在本发明范围和精神内的所有实施例和方法。

因此，当为了说明本发明的范围时，应当参考所附的权利要求而不是前述的说明书。本发明的多个方面包括所附权利要求的任何两个或多个特征的组合。