在顶式液体干燥剂空气调节系统的制作方法
【专利说明】在顶式液体干燥剂空气调节系统
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2013年6月12日提交的标题为“用于除湿的在顶式(in-ceiling)液体干燥剂系统”的美国临时专利申请N0.60/834，081的优先权，通过引用将其内容结合于此。
【背景技术】
[0002]—般来说，本申请涉及使用液体干燥剂薄膜组件对进入一个空间的空气流进行除湿和冷却。更具体地说，本申请涉及使用微孔薄膜分离液体干燥剂与空气流，其中，使液流(空气、传热流体及液体干燥剂)汹涌流动以使得液体之间可出现高热量和水分传输速率。本申请还涉及应用这种薄膜组件在外部冷却和加热源的支持下对建筑物中的空间进行本地除湿，方法是将薄膜组件置于悬挂的天花板中或附近。
[0003]液体干燥剂与传统蒸汽压缩HVAC设备并行使用，以帮助降低空间中的湿度，特别是在需要大量室外空气或建筑物空间本身含大量温负荷的空间中。潮湿气候，例如佛罗里达州迈阿密的气候，需要大量能量正确处理(除湿和冷却)空间占用者舒适所需的新鲜空气。传统蒸汽压缩系统只有有限的除湿能力并趋向于使空气过冷却，通常要求极耗能量的再加热系统，这会大大增加整体能量成本，因为再加热会向冷却盘管增加额外热负荷或减少向空间提供的净冷却。液体干燥剂系统已使用多年并且在从空气流去除水分方面一般相当有效。然而，液体干燥剂系统一般使用浓缩盐溶液如LiCl、LiBr或CaC12溶液和水。这种盐水即使量很小也具有强腐蚀性，因此为了防止将干燥剂携带到要处理的空气流中，多年来进行了大量的尝试。一种方法-通常分类为封闭式干燥剂系统-通常用于称为吸收式冷冻机的设备中，将盐水放在随后容纳干燥剂的真空容器中。由于空气不是直接暴露于干燥剂，这种系统不存在将干燥剂颗粒携带到供应空气流中的任何风险。但是，从最初成本和维护成本来看，吸收式冷冻机通常花费不菲。开放式干燥剂系统允许空气流与干燥剂之间的直接接触，一般是通过使干燥剂流经类似于冷却塔中所用的填充层。除仍有携带风险之外，这种填充层系统还具有其他缺点:填充层对空气流的高阻力导致更大的风扇功率和填充层压降，因此需要更多能量。此外，除湿过程是绝热的，由于在水蒸汽吸收到干燥剂中期间释放的冷凝热量无处可去。因此，干燥剂和空气流会因冷凝热量的释放而被加热。这导致在需要干冷空气流的地方出现暖和、干燥的空气流，从而需要后除湿冷却盘管。更暖和的干燥剂在吸收水蒸汽时效率也非常低下，迫使系统向填充层供应更大量的干燥剂，而这又需要更大的干燥剂栗机功率，因为干燥剂起到干燥剂和传热流体的双重作用。更大的干燥剂溢流速度还导致增大的干燥剂带出风险。一般来说，开放式干燥剂系统中的空气流速度需要保持在湍流区之下(雷诺数低于?2，400)以防止干燥剂带出到空气流。
[0004]现代多层建筑物一般将占用者舒适和空气质量事宜所需的外部空气供应与保持空间处于要求温度所需的等湿冷却或加热分离开来。在此类建筑物中，外部空气通常由悬挂天花中的管道系统从中央外部空气处理单元提供到每一个空间。外部空气处理单元对空气进行除湿和冷却，通常到稍低于室内中性温度^5-70F)的温度和约50%的相对湿度水平，并将经过处理的外部空气传递到每一个空间。此外，在每一个空间中，安装从空间移除一些空气，使其通过水冷却或加热盘管，再将其带回空间的一个或多个风机盘管(通常称为变风量单元)。
[0005]在外部空气处理单元与风机盘管单元之间，空间条件一般可维持于适当的水平。但是，在某些条件下，例如，如果外部空气湿度高，或如果空间内产生大量湿气或如果窗户打开让过量空气进入空间，空间中的湿度很可能上升到悬挂天花板中的风机盘管开始在盘管冷表面凝结水的程度，导致潜在的水害和长霉。为此，天花板安装风机盘管中出现冷凝一般是有害的。
[0006]因此，仍需要提供节省成本、可制造且高热效的方法在天花板位置中捕获空气流中的水分，同时冷却空气流并还消除空气流在冷表面上冷凝的风险。此外，这种系统需要与现有建筑物基础设施兼容，并且实际尺寸需要与现有风机盘管单元相当。
【发明内容】
[0007]本文所提供的是使用液体干燥剂对空气流进行有效除湿的方法和系统。根据一个或多个实施例，液体干燥剂沿薄支承板表面向下流作为降膜，并且液体干燥剂由薄膜覆盖，而空气流从该薄膜上吹过。在一些实施例中，将传热流体引导到支承板与液体干燥剂相反的一面。在一些实施例中，冷却传热流体以使得支承板得到冷却，这又使支承板反面的液体干燥剂得到冷却。在一些实施例中，冷的传热流体由中央冷水设施提供。在一些实施例中，这样冷却的液体干燥剂冷却空气流。在一些实施例中，液体干燥剂是一种卤盐溶液。在一些实施例中，液体干燥剂是氯化锂和水。在一些实施例中，液体干燥剂是氯化钙和水。在一些实施例中，液体干燥剂是氯化锂、氯化钙和水的混合物。在一些实施例中，薄膜是微孔聚合物薄膜。在一些实施例中，加热传热流体以使得支承板得到加热，这又使液体干燥剂得到加热。在一些实施例中，这样加热的液体干燥剂加热空气流。在一些实施例中，热的传热流体由中央热水设施如锅炉或组合热电设施提供。在一些实施例中，液体干燥剂冷凝被控制为恒定。在一些实施例中，冷凝保持于薄膜上的空气流与液体干燥剂交换水蒸汽以使得空气流具有恒定相对湿度的水平。在一些实施例中，冷凝液体干燥剂以使得空气流得以除湿。在一些实施例中，稀释液体干燥剂以使得空气流得以加湿。在一些实施例中，薄膜、液体干燥剂板组件置于某个天花板高度位置。在一些实施例中，该天花板高度位置为悬挂天花板。在一些实施例中，空气流从该天花板高度位置移除、引导到薄膜/液体干燥剂板组件上，在这里按情况加热或冷却空气流并按情况进行加湿或除湿，然后引导回该天花板高度位置之下的空间。
[0008]根据一个或多个实施例，液体干燥剂由液体干燥剂排吸线圈进行循环。在一些实施例中，在支承板底部附近将液体干燥剂收集到收集箱中。在一些实施例中，收集箱中的液体干燥剂由液体干燥剂分配系统进行翻新。在一些实施例中，传热流体通过热交换器热耦合到主建筑物传热流体系统。在一些实施例中，传热流体系统是冷水回路系统。在一些实施例中，传热流体系统是热水回路系统或蒸汽回路系统。
[0009]根据一个或多个实施例，安装于天花板高度的液体干燥剂薄膜板组件从中央再生设施接收冷凝或稀释的液体干燥剂。在一些实施例中，再生设施是为安装于天花板高度的多个液体干燥剂薄膜板组件服务的中央设施。在一些实施例中，中央再生设施还为液体干燥剂专用外部空气系统(DOAS)服务。在一些实施例中，DOAS提供外部空气到建筑物中的各个空间。在一些实施例中，DOAS是不使用液体干燥剂的传统D0AS。
[0010]根据一个或多个实施例，液体干燥剂DOAS向建筑物中的管道分配系统提供经处理的外部空气流。在一些实施例中，液体干燥剂DOAS包含具有用于给液体干燥剂去除或增加热量的传热流体的几组液体干燥剂薄膜板组件。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板接收外部空气流。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板还接收冷的传热流体。在一些实施例中，离开第一组液体干燥剂薄膜板的空气流被引导到还接收冷的传热流体的第二组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第二组板接收冷凝的液体干燥剂。在一些实施例中，冷凝的液体干燥剂由中央液体干燥剂再生设施提供。在一些实施例中，由第二组液体干燥剂薄膜板处理的空气被导向建筑物并分配到其中的各个空间。在一些实施例中，从所述空间移除一定量的空气并送回液体干燥剂D0AS。在一些实施例中，回流空气被引导到第三组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第三组液体干燥剂薄膜板接收热的传热流体。在一些实施例中，热的传热流体由中央热水设施提供。在一些实施例中，中央热水设施是锅炉房或中央热电设施。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板通过热交换器从第三组液体干燥剂薄膜板接收液体干燥剂。在一些实施例中，液体干燥剂由液体干燥剂排吸系统进行循环，并使用一个或多个液体干燥剂收集箱。
[0011]根据一个或多个实施例，液体干燥剂DOAS向建筑物中的管道分配系统提供经处理的外部空气流。在一些实施例中，液体干燥剂DOAS包含具有用于给液体干燥剂去除或增加热量的传热流体的几组液体干燥剂薄膜板组件。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板接收外部空气流。在一些实施例中，离开第一组液体干燥剂薄膜板的空气流被引导到接收冷的传热流体的第二组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第二组板接收冷凝的液体干燥剂。在一些实施例中，冷凝的液体干燥剂由中央液体干燥剂再生设施提供。在一些实施例中，由第二组液体干燥剂薄膜板处理的空气被导向建筑物并分配到其中的各个空间。在一些实施例中，从所述空间移除一定量的空气并送回液体干燥剂D0AS。在一些实施例中，回流空气被引导到第三组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板从第三组液体干燥剂薄膜板接收液体干燥剂。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板还从第三组板接收传热流体。在一些实施例中，系统从进入第三组液体干燥剂薄膜板的回流空气流回收显能和潜能。在一些实施例中，液体干燥剂由液体干燥剂排吸系统进行循环，并使用一个或多个液体干燥剂收集箱。在一些实施例中，传热流体在第一组液体干燥剂薄膜板与第三组液体干燥剂薄膜板之间循环。
[0012]根据一个或多个实施例，液体干燥剂DOAS向建筑物中的管道分配系统提供经处理的外部空气流。在一些实施例中，液体干燥剂DOAS包含具有用于给液体干燥剂去除或增加热量的传热流体的几组液体干燥剂薄膜板组件。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板接收外部空气流。在一