本發(fā)明涉及空氣調(diào)節(jié)、加濕以及除濕。

背景技術(shù)：

大多數(shù)現(xiàn)有的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要不足在于它們沒有能力去除高水平的濕度、例如與由(在美國是強(qiáng)制的)美國供暖、制冷以及空氣調(diào)節(jié)工程協(xié)會(ASHRAE)標(biāo)準(zhǔn)以及由于健康原因所要求的大量外部空氣相關(guān)的那些濕度。已經(jīng)嘗試了許多除濕劑系統(tǒng)以便經(jīng)濟(jì)地解決這個問題，但沒有一個獲得很高的市場占有率。

在建筑物中所使用的用于加熱和冷卻的能量包括超過30％的在美國所使用的總能量。該能量的大部分來自于化石燃料源，并且化石燃料的使用水平目前引起了很大的關(guān)注。特別是，空氣調(diào)節(jié)器幾乎完全是由電力提供能量，而大部分電力來自于化石燃料?？諝庹{(diào)節(jié)器所使用的電能也引起了很大的電力消耗高峰，該很大的電力消耗高峰要求很高水平的發(fā)電設(shè)備的昂貴的峰值發(fā)電容量。因此，它在空氣調(diào)節(jié)器在其使用電能或者由非電源或者非化石燃料源來提供能量更有效時可能是可取的。

使用壓縮機(jī)的空氣調(diào)節(jié)器只能從在潮濕的氣候中的空氣中去除的一小部分濕度。這導(dǎo)致提供過多的容量和很低的制冷溫度用于除濕并需要再加熱提供至建筑物的空氣。所有這些因素都需要相當(dāng)大的電力供應(yīng)和能量消耗。美國能源部指出這可能等于60％的在空氣調(diào)節(jié)中所使用的能量。所供應(yīng)的大量(全球大約31％)的初級能量產(chǎn)生廢熱，該廢熱可能被收集并用于很低溫度的能量使用、例如以下所描述的空氣調(diào)節(jié)器。

基于吸濕劑的除濕器和空氣調(diào)節(jié)器在過去75年中已經(jīng)在許多場合上推向市場，但由于很多原因它們并沒有被很好地接受。首先，它們購買起來很昂貴而且通過使用它們所節(jié)省的任何能量節(jié)約都不足以收回對于大多數(shù)的建筑物的業(yè)主和運營商而言在時間尺度上被認(rèn)為是很經(jīng)濟(jì)的資本成本。其次，一些液體吸濕劑系統(tǒng)易于允許將液體吸濕劑的液滴帶入到被調(diào)節(jié)的空間中，這是非常不期望的。

Albers等人的美國專利US5123481描述了空氣冷卻和除濕工藝。在在US5123481中，Albers等人在空氣流中使用區(qū)段和區(qū)隔件或熱交換器以將熱傳遞至在第二腔室中的空氣流，其中，水作為熱沉被蒸發(fā)。

還是Albers等人的美國專利US4982782、US5020335以及US5020588使用了熱連接區(qū)隔件和多個氣體流。

Lowenstein的美國專利US5351497使用低流速吸濕劑系統(tǒng)，該低流速吸濕劑系統(tǒng)既未使用湍流熱交換也未使用多個區(qū)段。

Hargis的US8268060B2公開了使用液體吸濕劑和壓縮機(jī)以及熱交換器的裝置。Hargis將吸濕劑流分成兩部分，兩部分中的只有一部分通過熱交換器。因此，Hargis使空氣流曝露在不同溫度下而不是不同相對濕度下的兩個(或者更多)吸濕劑級。Hargis還使用外部空氣流而不是從建筑物排出更干燥的排出空氣來再生吸濕劑。

Forkosh所持有美國專利US6487872、US6494053、US6575228和US6976365使用液體吸濕劑并通常使用壓縮機(jī)以提供熱沉和能量源。Forkosh在除濕器或者再生器中使用單個槽并且因此吸濕劑混合成單一濃度。因此由Forkosh所描述的“級”不能將吸濕劑分成不同濃度。

Albers和Yuan為使用壓縮機(jī)和液體吸濕劑的裝置申請了美國專利US2005/0109052A1。盡管該裝置具有不同的區(qū)段，但是它沒有布置成用于將在這些區(qū)段的每一個區(qū)段中進(jìn)入和離開的熱分開。將熱從熱源(壓縮機(jī))到傳熱傳質(zhì)物質(zhì)(吸濕劑)的熱傳遞發(fā)生在這些區(qū)段中的僅一個區(qū)段處，并且該方法的目的被闡述為在區(qū)段之間的吸濕劑中形成“溫度梯度”而不是濃度梯度。

需要有一種除濕和/或空氣調(diào)節(jié)裝置，其使得能夠使用更低溫度的再生熱源和不太冷的冷源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在空氣調(diào)節(jié)器的一個實施例中，為100％外部空氣的空氣流通過在多個區(qū)段中與濃度逐步變化的液體吸濕劑接觸來進(jìn)行濕度控制。在空氣比所需要的空氣濕度大時，它通過與在多個區(qū)段中的具有大的濕潤表面的介質(zhì)上分配的濃縮液體吸濕劑接觸來除濕。在空氣比所需要的空氣濕度小時(在冬季模式中)，水添加到空氣調(diào)節(jié)器中的吸濕劑。供給到該裝置中的吸濕劑的濃度決定了供給到被調(diào)節(jié)空間的空氣的濕度大小。使冷卻流體通過熱交換器通過與冷卻的吸濕劑接觸來冷卻空氣。因此，在所有的季節(jié)中，空氣濕度和溫度可以通過給空氣調(diào)節(jié)器供應(yīng)合適的加熱或冷卻流體以及合適的吸濕劑濃度來控制。

冷卻流體平行地供應(yīng)到在空氣調(diào)節(jié)器的每個區(qū)段中的每個熱交換器，且以實質(zhì)上相同的溫度使得離開吸濕劑以及因此來自所處理的空氣的熱傳遞最大。這使得在每個區(qū)段中的焓變最大，并使得能夠使用比在冷卻流體串聯(lián)供應(yīng)到每個熱交換器時更低的來源溫度。正如將是很明顯的且在圖1中的濕度圖中可看出的，在每個區(qū)段中所需要的焓因為由于不等的潛熱負(fù)載而不同的負(fù)載而可以不同。更大的負(fù)載增加了在該區(qū)段中吸濕劑的溫度，并因此增大了通過熱交換器傳遞到在該區(qū)段中的冷卻流體的傳熱系數(shù)。同樣的觀點也適用于在吸濕劑再生器中的每個區(qū)段使用共同的加熱源的有效性。

所描述的設(shè)備和方法的某些有效性的有貢獻(xiàn)特征是由濃度將吸濕劑分到多個區(qū)段中，其中，空氣首先由最稀釋的吸濕劑來處理。這將引起該區(qū)段的溫度上升。正如可在圖1的濕度圖上所看到的，在該區(qū)段中空氣除濕的量受限于吸濕劑的濃度和可通過冷卻流體所去除的熱量?？諝庖苿又料乱粎^(qū)段，在那里吸濕劑更濃縮并且空氣進(jìn)一步地被干燥直到達(dá)到允許的吸濕劑濃度和熱量去除。需要多個區(qū)段以獲得也就是說0.004含濕量的很低的空氣濕度，并且可獲得的含濕量受限于從再生器流動的吸濕劑的濃度(和因此與它接觸的空氣的相對濕度)。在再生器中或者在用于在冬季加熱和加濕空氣的設(shè)備中發(fā)生相反的過程。再生器的操作將在以下進(jìn)行檢查，并且它將示出了由加熱流體的溫度所限制的吸濕劑的最大濃度。

上面提到的一些之前所提出的空氣調(diào)節(jié)器使用不允許產(chǎn)生全湍流(雷諾數(shù)至少為300，優(yōu)選為500或更多)的熱傳遞區(qū)隔件或其它熱交換器，并因此限制在流體之間的熱傳遞率。當(dāng)熱交換器用于目前的設(shè)備和方法中時，從而以所設(shè)計的速率泵送流體以引起湍流提供了很高的傳熱系數(shù)，并且因此使熱交換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對容易地獲得的元件而不是要求將使設(shè)備的成本很高的非常專用的元件。

涉及使用所提出方法的設(shè)備的性能的權(quán)利要求的意義在于，在使用相對高溫度的冷卻源時，其它方法不能在冷卻的供應(yīng)空氣中獲得如此低的濕度條件。例如，可以認(rèn)為的是能夠采用在62華氏度(17℃)的冷卻液體在常規(guī)的空氣調(diào)節(jié)器可能要求在50華氏度(10℃)或者以下、即在冷卻器系統(tǒng)中典型的是43華氏度(6℃)的冷卻流體的條件下運行本發(fā)明設(shè)備的實施例。同樣地，涉及再生器的性能的權(quán)利要求的意義在于，其它的方法在使用相對低溫度的加熱源時不能獲得如此濃縮的吸濕劑溶液。獲得這些高性能的方法可通過參考圖1的濕度圖來展示。

所提出的方法使得能夠在使用溫度相當(dāng)?shù)亟咏诠┙o空氣(例如比9華氏度(5℃)更冷)的冷卻流體時將供應(yīng)到所調(diào)節(jié)的空間的具有接近于空氣的平衡水平的相對濕度的空氣流與濃縮的液體吸濕劑接觸。

該方法還使得液體吸濕劑能夠通過空氣流再濃縮，與要求大且昂貴的設(shè)備或高溫以獲得相同結(jié)果的大多數(shù)其它方法相比，該空氣流在環(huán)境溫度溫度以上(例如比30華氏度(17℃)更熱)被最低限度地加熱。

在一個實施例中，提供簡單的控制裝置用于控制吸濕劑的濃度。

所提出的方法還允許通過稀釋的吸濕劑在冬季模式中加濕供應(yīng)空氣。稀釋吸濕劑增加了它的容積且因此將需要在一個或多個吸濕劑槽里提供過多的容積。然而，在許多實施例中，不希望在設(shè)備中具有大的槽或者吸濕劑的容積并因此可設(shè)置單獨的便宜的存儲器。這有三個目的：1.能夠適應(yīng)吸濕劑容積的變化；2.濃縮的吸濕劑和稀釋的吸濕劑在單個容器或者多個容器中分開；3.存儲吸濕劑使得空氣調(diào)節(jié)器在不能獲得加熱源時可運行一段時間(只要運行泵和風(fēng)扇的輔助電源仍然可用)。

在一個實施例中，吸濕劑的濃度在要求或者需要時適當(dāng)?shù)脑黾涌赏ㄟ^再生器完成，所述再生器構(gòu)造成類似于空氣調(diào)節(jié)器但是用于從吸濕劑蒸發(fā)水。再生器使用空氣流以再濃縮吸濕劑，其中空氣優(yōu)選地取自所調(diào)節(jié)的空間或者比外部空氣更干燥的其它來源。由于建筑物排出空氣因為由于泄漏的損失和例如空氣不能從其經(jīng)濟(jì)地收集的浴室中的排氣扇通常在體積上比供應(yīng)空氣小，再生器可設(shè)計成使得它可通過施加更多的熱量以從吸濕劑中去除所需要的水分的質(zhì)量來使用比空氣調(diào)節(jié)器的空氣流更低的流。建筑物排出空氣在再生器中通過使用通過熱交換器以回收廢熱的加熱流體(例如排出空氣)來首先加熱?？諝饨又诿恳患壨ㄟ^與在每一級處的熱交換器中所加熱的吸濕劑接觸來加熱空氣，因此降低了排出空氣的相對濕度，并且使得它能夠以逐步方式通過在每一步驟處的相對濕度逐漸降低的空氣來從吸濕劑中蒸發(fā)水。所獲得的吸濕劑的最大濃度與空氣的最小相對濕度直接相關(guān)，并且吸濕劑的平衡相對濕度應(yīng)該在空氣的相對濕度的2至5％內(nèi)，并且在優(yōu)選的實施例中是在空氣的相對濕度的2％以內(nèi)。一旦被再濃縮，液體吸濕劑在空氣調(diào)節(jié)器中被再使用以從外部空氣中去除水分。在冬季，離開建筑物的空氣中一些能量和水分在再生器中使用吸濕劑吸收熱量和濕度來回收，熱量和濕度接著在空氣調(diào)節(jié)器中再使用以添加到進(jìn)來的空氣中。

在一個實施例中，空氣調(diào)節(jié)器和再生器在結(jié)構(gòu)上是模塊化的，并且在空氣調(diào)節(jié)器和再生器中的模塊可以是相同的或類似的，但是具有可變的尺寸以適應(yīng)在每個裝置中的空氣流。包括區(qū)段的模塊和所容納的吸濕劑墊的數(shù)量可變化成適應(yīng)氣候和構(gòu)造整個設(shè)備所要求的操作要求。在空氣調(diào)節(jié)器中具有更多的模塊使得空氣的相對濕度能夠更緊密地匹配供應(yīng)至空氣調(diào)節(jié)器的吸濕劑的相對濕度。在再生器中具有更多的模塊使得通過液體吸濕劑所獲得的相對濕度能夠更緊密地接近用于再生的空氣的最小相對濕度。

完整的空氣調(diào)節(jié)器的實施例包括一系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:空氣調(diào)節(jié)器；吸濕劑再生器；可選擇地，在以加濕模式操作時具有備用容量以容納添加至系統(tǒng)的水的容積的吸濕劑存儲裝置；以及在系統(tǒng)使用時將系統(tǒng)填充至所需要的水平的足夠的液體吸濕劑。

在設(shè)備的外部，該系統(tǒng)的該實施例還包括:在冷卻季節(jié)中冷卻流體以從系統(tǒng)去除顯能和潛能的源；在加熱季節(jié)中加熱流體以加熱和加濕外部空氣的源；加熱流體以從吸濕劑中蒸發(fā)水分的源；驅(qū)動泵和風(fēng)扇并操作控制器的電能或者其它的原動力的供給；以及被處理以去除大部分鹽以在需要時提供加濕的水源。

在一個實施例中，提供了冷卻和除濕外部空氣流的方法，所述方法包括:使空氣流在至少兩級的每一級中與液體吸濕劑吸收器相接觸；使用在每一級由共同的冷卻流體所供應(yīng)的外部冷卻源在吸收器外部將用于每一所述級的吸濕劑冷卻；使吸濕劑在上述級之間相對于空氣流的流動逆流流動，使得空氣的濕度在每個步驟處通過與吸濕劑的接觸而減少，并且在每一級中的濃度明顯地高于在之前的級中的吸濕劑的濃度。

在一實施例中，提供了加熱和加濕外部空氣流的方法，所述方法包括:使空氣流在至少兩個不同的接觸級與稀釋的液體吸濕劑蒸發(fā)器接觸；在每個所述級期間，在每一級處在蒸發(fā)器外部使用共同的外部加熱源加熱吸濕劑；使得吸濕劑在上述級之間相對于空氣流的流動逆流流動，從而使得空氣的濕度在每個步驟處通過與稀釋的吸濕劑接觸而增大。

在一實施例中，提供了再濃縮液體吸濕劑的方法，所述方法包括:使空氣流在至少兩個級的每一個級與液體吸濕劑蒸發(fā)器接觸；在每一級處使用由共同的加熱流體所供應(yīng)的外部加熱源在吸收器外部加熱在每個所述級的吸濕劑；并使得吸濕劑在所述級之間相對于空氣的流動逆流流動，從而使得在每一級處的吸濕劑的濃度明顯地高于在其它級中的吸濕劑的濃度。

在一個實施例中，提供一種用于在強(qiáng)制通過設(shè)備的空氣流、外部能量流體源以及液體吸濕劑流之間進(jìn)行熱量和水分交換的設(shè)備，該設(shè)備包括:基本相同的至少兩個單獨的但是連接的模塊，每個模塊包括:用于使液體吸濕劑與空氣接觸的吸收器/蒸發(fā)器，用于在吸收器/蒸發(fā)器上分配液體吸濕劑的液體吸濕劑分配器、在吸收器/蒸發(fā)器外部以通過來自外部能量流體源的流體冷卻/加熱液體吸濕劑的熱交換器、在吸收器/蒸發(fā)器和熱交換器之間可操作地再循環(huán)液體吸濕劑的泵；引導(dǎo)空氣流通過吸收器/蒸發(fā)器的外殼；以及在吸收器/蒸發(fā)器下方以收集在吸收器/蒸發(fā)器上所分配的液體吸濕劑的槽。

附圖說明

所公開的實施例的以上的和其它的方面、特征和優(yōu)點從連同以下附圖所提供的它們的實施例的以下更詳細(xì)的描述將更為明顯。在附圖中：

圖1是濕度圖；

圖2是空氣調(diào)節(jié)裝置的示意性側(cè)正視圖；

圖3是吸濕劑再生裝置的示意性側(cè)正視圖；

圖4是圖2或圖3的裝置的一個區(qū)段的平面圖；

圖5和圖6是類似于圖3和圖4的可替代的實施例的視圖；

圖7是吸濕劑存儲器的示意性側(cè)正視圖；以及

圖8是可替代方式的吸濕劑存儲器的示意性側(cè)正視圖。

具體實施方式

通過參考示例性實施例的以下詳細(xì)描述以及附圖將更好地理解本發(fā)明的方法和裝置的各種特征和優(yōu)點。盡管這些附圖描述了所設(shè)想的方法和裝置的實施例，但是對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明顯的是，它們不應(yīng)當(dāng)解釋為排除了可替代的或等效的實施例。

參見附圖且最初參見圖2和圖3，大體上通過附圖標(biāo)記1所標(biāo)示且稱之為“裝置1”的第一裝置用于調(diào)節(jié)進(jìn)入空氣流3。在夏季，裝置1可用于冷卻和除濕進(jìn)入空氣流。在冬季，裝置1可用于加熱和加濕進(jìn)入空氣流。大體上通過附圖標(biāo)記2所標(biāo)示的且稱之為“裝置2”的第二裝置用于通過使用空氣流4來濃縮液體吸濕劑。每個裝置的結(jié)構(gòu)是模塊化的，其中，一個模塊54、55、56、58、59或者60包括空氣外殼20，所述空氣外殼具有共同組成一個區(qū)段的介質(zhì)墊21、吸濕劑分配器23和吸濕劑盆或者槽30，加上形成模塊的熱交換器22和泵24。在圖2和圖3中所示的裝置1和2具有更詳細(xì)地示出的三個模塊。裝置1按照空氣流方向的順序包括第一模塊54、中間模塊55以及最后模塊56。裝置2按照空氣流的方向的順序包括第一模塊58、中間模塊59以及最后模塊60。獨立于另一個的任一裝置可不具有中間模塊55、59或者具有超過一個中間模塊，因此在每個裝置1和裝置2中可能總計只有兩個模塊或者可能總計具有超過三個模塊。在模塊之間的吸濕劑流動可通過在圖2中所示的管27實現(xiàn)。管27在相鄰的模塊的槽30之間提供節(jié)流。對于管27可替換地是，在模塊之間的吸濕劑流可通過其它方式、例如正如在圖3中所示的從吸濕劑泵24至下一個區(qū)段的側(cè)流來獲得，其中，在每個區(qū)段中吸濕劑水平通過裝置28來控制，如果在其制造中所使用的材料、例如大多數(shù)塑料是耐吸濕劑的時，該裝置可類似于馬桶浮子閥。

現(xiàn)在參考圖5和圖6，該設(shè)備的另一個實施例除了以下所描述的之外與在圖3和圖4中所示的是一樣的。相同元件使用相同附圖標(biāo)記，并且為了簡化不重復(fù)描述這些組件。在圖5和圖6所示的設(shè)備中，在熱交換器22的出口處取得饋送到下一個區(qū)段的側(cè)流并且經(jīng)由在圖5中所示的單個管傳送至上游墊21的尾側(cè)。正如之前所描述的，在每個區(qū)段中的浮子28感測槽30中的液體水平，并且操作閥29，所述閥控制在單個管中進(jìn)入到那個區(qū)段的流量。在將來自同一區(qū)段中的泵24的吸濕劑分配到墊墊21上的吸濕劑分配器23中的噴嘴可布置成不延伸到墊21的來自相鄰區(qū)段的側(cè)流所供應(yīng)到的尾側(cè)。因此，在空氣調(diào)節(jié)器(裝置1)中更濃縮的吸濕劑在它與更少濃縮的吸濕劑在鄰近區(qū)段中混合之前用于對空氣除濕。正如墊21上的在圖5和6中的分開線所示的，可通過將墊21分成兩個部分(主要部分和尾側(cè)部)以在更強(qiáng)的吸濕劑到達(dá)槽30之前避免任何稀釋而獲得在性能上的進(jìn)一步的改進(jìn)。

圖7示出了包括容器40的單個容器存儲器。中等密度浮子41減少攪拌并且用于將更濃縮的吸濕劑與更稀的吸濕劑中分開。在液體本體表面上的浮子42允許將傳送至存儲器的稀釋的吸濕劑9處于液體本體的頂部并且允許通過泵43從存儲器取走的稀釋的吸濕劑10處于液體本體的頂部。柔性管49允許浮子42在不受限制的情況下升高和下降。管將濃縮的吸濕劑11傳送至存儲器的底部。泵44從容器的底部以流8取走濃縮的吸濕劑。附接至中等密度浮子41的可選擇的校準(zhǔn)桿47指示在容器中的濃縮的吸濕劑的量。

圖8示出了將在一個容器中的稀釋的吸濕劑與在另一個容器中的濃縮的吸濕劑更完全地分開的兩個容器存儲器，并且兩個容器存儲器包括如在圖7中所示的相同的元件并還包括將稀釋的吸濕劑容器與濃縮的吸濕劑容器連接的管45。管45連接至稀釋的吸濕劑容器的底部并且通過柔性管49附接至在濃縮的吸濕劑容器中的中等密度浮子41，并且如圖所示穿過中等密度浮子41的頂部開口，使得稀釋的吸濕劑如果需要能夠流至濃縮的吸濕劑容器而只在浮子41之上。相反地，只有比由浮子41的密度所設(shè)定的閾值更稀的吸濕劑可回流至稀釋的吸濕劑容器，因為當(dāng)在該容器中所有的吸濕劑被濃縮時，浮子41將上升至在濃縮的吸濕劑容器中液體的頂部。

因此，不管是單個存儲器還是兩個存儲器或者其它類似的實施例可用于分別從裝置1或者2接收流9或者11，并且可分別將流8或者10返回至裝置1或者2。通過這種方式，如果在存儲器中可獲得充分濃縮或者足夠稀釋的吸濕劑時，裝置1和2二者中的任何一者均可獨立地運行一段時間。

圖1以濕度圖示出了溫度和濕度變化的示例，該溫度和濕度變化是由于在空氣流3和4中在冷卻季節(jié)操作模式中對用于每個具有四個區(qū)段的裝置進(jìn)行高除濕而發(fā)生。絕熱除濕和可感測的冷卻線說明了整個聚集過程并且不旨在更精確地模擬該過程。

如在圖2中所示，在裝置1中，由風(fēng)扇或者其它空氣運動裝置34所引起的外界空氣流3從空氣入口25首先流經(jīng)通過冷凝從空氣流3中部分除濕的可選擇的冷卻盤管36，并且接著流經(jīng)以氣密方式連接在一起的每一個包括設(shè)備的區(qū)段的許多模塊而流到可選擇地包括除霧器26的出口39。最接近入口25的區(qū)段此處稱之為區(qū)段1并且在圖2中如在模塊54中示出?？諝膺\動裝置可位于裝置中任何方便且有效的位置或者在任一端處連接至裝置并使空氣流3離開裝置到所調(diào)節(jié)的空間。所述裝置的每個模塊包括允許空氣在沒有過度的阻力(每個墊最大大約0.1英寸水位計或者25帕斯卡)的情況下通過的介質(zhì)墊21。每個墊由分配裝置23通過由泵24從盆30經(jīng)由熱交換器22泵送至墊21的吸濕劑均勻地濕潤，所述熱交換器根據(jù)供應(yīng)空氣流3所需要的溫度、即該設(shè)備是在冷卻模式還是在加熱模式來冷卻或者加熱吸濕劑。在優(yōu)選的實施例中，來自泵24的流7應(yīng)當(dāng)連同用于在所述裝置中所用的熱交換器22的性能數(shù)據(jù)以及下一級的大體的標(biāo)線一起確定。

冷卻流體5從外部源51供應(yīng)到裝置1并且可經(jīng)由流6返回至該外部源用于再冷卻或者一些其它的目的。流到可選擇的盤管36的冷卻流體可來自同一源并且可在流動至熱交換器之后并行或者連續(xù)地流動。在優(yōu)選實施例中，熱交換器22是由耐吸濕劑的材料制成的板式熱交換器，但是不同于板式熱交換器的其它裝置也可用于冷卻吸濕劑。例如，當(dāng)所述設(shè)備連同作為冷源51的熱泵一起使用時，使用地?zé)峄芈坊蛘咂渌问降臒峤粨Q器，用于冷卻劑或者吸附流體。用于進(jìn)入熱交換器的流體5的典型冷卻源可例如為地?zé)峄芈贰碜岳鋮s器的返回冷卻水流、或者來自壓縮機(jī)的冷卻制冷劑，也就是說只要源流體比所需要的流動到所調(diào)節(jié)的空間的供應(yīng)空氣流3要冷9華氏溫度(5℃)。

流動通過裝置1的吸濕劑流由在區(qū)段1中去除泵24的輸出的一部分的流9引起。吸濕劑流9引起在裝置1中的吸濕劑的水平下降。當(dāng)在裝置1的水平降低至預(yù)設(shè)水平時，浮子開關(guān)或者多個開關(guān)28啟動吸濕劑流8流動到所述裝置1中到在圖2中所示的作為模塊56的距區(qū)段1最遠(yuǎn)的區(qū)段中。正如以上在圖5和圖6中已經(jīng)描述的，濃縮的吸濕劑8能夠可選擇地傳送至在模塊56中的墊的尾側(cè)。吸濕劑接著經(jīng)由管27或者通過來自每個泵24的部分流或者以上所描述的其它可替代的方式流經(jīng)所述裝置到如上所述的每個區(qū)段，所述泵24通過在相鄰區(qū)段中的水平調(diào)節(jié)器28控制。離開第一區(qū)段(模塊54)的流9的流率由機(jī)構(gòu)37和閥48來確定，所述機(jī)構(gòu)和閥測量和控制吸濕劑濃度并增加或者減少流，使得吸濕劑的稀釋適用于再生器(裝置2)。另外使用機(jī)構(gòu)37，通過閥48的所需要的流可由通過所述裝置1的空氣流3的濕度變化來計算。

在裝置2的優(yōu)選實施例中，當(dāng)空氣流4遠(yuǎn)離空氣流3的入口排放到大氣中時，由風(fēng)扇或者其它空氣運動裝置32引起的空氣流4從空氣進(jìn)口29流經(jīng)以氣密方式連接在一起的多個模塊化區(qū)段到出口33?？諝膺\動裝置可位于所述裝置中的任何方便且有效的位置處或者在任一端處連接至所述裝置，使得引起空氣流4流經(jīng)所述裝置。在大多數(shù)應(yīng)用中，空氣流4將取自建筑物排出空氣，因為這是具有可獲得的最低含濕量的空氣并且因此將更好地濃縮吸濕劑?？諝饬?可利用離開所述裝置2的空氣流4的顯熱借助于熱回收盤管或者空氣對空氣的板式熱交換器(此處未示出并且其是標(biāo)準(zhǔn)的HVAC實施方式)可選擇地預(yù)加熱。

當(dāng)可選擇的產(chǎn)品26和36被省略時，所述裝置2與所述裝置1大體上相同。在所述裝置2中的區(qū)段的操作與所述裝置1大體上相同，除了在所述裝置1中液體吸濕劑在空氣上的作用通常是冷卻和除濕，而在所述裝置2中其作用是加熱和加濕空氣從而再濃縮液體吸濕劑。

在所述裝置1和裝置2中，泵24引起液體吸濕劑7以一定的水平表面積速率即1.5至2加侖每分鐘每平方英尺的速率(60-80升每分鐘每平方米)在介質(zhì)墊上流動。對于大約6英尺(2米)每秒的水平空氣流3和4的速率而言，這是令人滿意的流率。如果要求更高的空氣流速率但是仍然小于10英尺(3米)每秒，接著液體流率7可不得不減小以防止形成可能轉(zhuǎn)移到空氣流里的吸濕劑液滴。為了最佳性能，空氣流速度應(yīng)該盡可能均勻地跨過墊的端面以防止局部地轉(zhuǎn)移。吸濕劑在介質(zhì)墊21的頂部上的分配應(yīng)該是均勻的，并且這可通過分配器23起作用，所述分配器由具有以一定間隔分布的孔的管排構(gòu)成，使得具有橫跨介質(zhì)墊水平表面均勻地間隔的20至30孔每平方英尺(200-300每平方米)。該裝置23在圖4中所示用于單個區(qū)段，但是也可使用將液體吸濕劑均勻地分配到墊23上的其它機(jī)構(gòu)。

在裝置1或裝置2任一個中的介質(zhì)墊21的材料是耐吸濕劑的且墊在可它們所使用的溫度下保持不變形的材料。該介質(zhì)可能是可蒸發(fā)冷卻器介質(zhì)、例如那些由瑞典的Kista的Munters AB以商標(biāo)CELDEK售賣的那些介質(zhì)，或者該介質(zhì)的更高溫度的版本、例如由Munters AB以商標(biāo)GLASDEK售賣的那些介質(zhì)，以及在化工塔中在所需要的地方所使用的那些介質(zhì)、例如由加利福尼亞的Agoura Hills的Lantec產(chǎn)品公司銷售的那些介質(zhì)。

如在圖3中所示，在所述裝置2中的熱交換器接收加熱流體15的流，加熱流體的流以相同的方式將在每個區(qū)段中將液體吸濕劑加熱成用于所述裝置1和流5的所描述的液體吸濕劑。加熱流體可經(jīng)由流16返回至外部加熱源52，用于再加熱或者一些其它目的。

與大多數(shù)HVAC裝置的優(yōu)異的實施方式一樣，所述區(qū)段外殼20和熱交換器22的外表面應(yīng)當(dāng)是絕熱的，以減少到大氣中熱損失。該絕熱可以是常規(guī)的，并且為了簡化和清楚而不進(jìn)一步地說明或者描述。

液體吸濕劑可以是當(dāng)與空氣流接觸時能夠產(chǎn)生較低的相對濕度的溴化鋰或者氯化鋰或者二者或其它液體吸濕劑的混合物的濃縮水溶液。使用溴化鋰能夠比氯化鋰在空氣流3中獲得更低的相對濕度，盡管每一種在平衡時可形成在空氣中的12％相對濕度。液體吸濕劑必須適于從空氣流3中去除水分以達(dá)到用于具體應(yīng)用的所期望的水平。也可以是其它的液體吸濕劑、例如氯化鈣，但一些其它液體吸濕劑的具有毒性和/或溫度和濕度范圍不足的缺點。作為優(yōu)選的吸濕劑被選定的鋰鹽溶液在正常濃度下/溫度范圍內(nèi)不凝固并且對包括嚴(yán)重急性呼吸綜合癥(SARS)病毒的所有測試的細(xì)菌和病毒具有有利的殺菌作用。所述裝置1還用作空氣凈化裝置，用于凈化可繞過正常的空氣過濾器的細(xì)顆粒、花粉和芽胞。從空氣去除的材料被沖刷到吸濕劑中并且在從泵24到熱交換器22的再循環(huán)管線(流7)中由盒式過濾器31收集。

在整個設(shè)備的優(yōu)選實施例中，來自裝置2的濃縮的吸濕劑流11流動到如圖7中所示的存儲器，當(dāng)需要時它作為流8從存儲器被泵送至所述裝置1。來自裝置1的吸濕劑流9流動至存儲裝置的不同部分并且在需要時作為流10被泵送到裝置2中。如所描述的，在夏季操作時，裝置1作為除濕器，并且裝置2作為再生器，來自裝置1的流9是稀釋吸濕劑溶液，并被傳送至存儲器頂部。來自裝置2的流11是濃縮吸濕劑溶液，并且被傳送至存儲器的底部。至裝置1的流8是濃縮吸濕劑溶液，并且從存儲器的底部提取。至裝置2的流10是稀釋吸濕劑溶液，并從存儲器的頂部提取。在冬季，當(dāng)裝置1作為加濕器時，將通常沒有流9，因為作為流12被添加的所有水將蒸發(fā)到空氣流3中并且因此在需要時流到被調(diào)節(jié)的空間中。裝置2可在冬季用作焓回收裝置，在這種情況下，流11被切換成作為流13直接到裝置1，并且流9作為流10直接到裝置2。該切換在改變操作模式時由標(biāo)準(zhǔn)程序通過使管道T閥啟動來獲得并且此處未示出。

更濃縮的吸濕劑與在吸濕劑存儲器中的稀釋的吸濕劑保持分開。然而，在可替代方案實施例中，如果在每個裝置的每個區(qū)段的槽30中如所需要將吸濕劑保持最小工作水平和最大工作水平以保持吸濕劑流動通過熱交換器22并且流動在每個區(qū)段中的墊21上流動時，吸濕劑存儲器是可省略的且吸濕劑流9可作為流10直接地流到到裝置2并且吸濕劑流11作為流8可直接流到裝置1。

增大或者減少流11經(jīng)由傳感器35或者通過計算進(jìn)入和離開裝置2的空氣流4的濕度的差值來控制來自裝置2的吸濕劑濃度。在該傳感器35的一個實施例中，在裝置2的區(qū)段1中濃縮的吸濕劑的一部分從墊21流到溢流到槽30里的小盆中。因此，在傳感器盆中的吸濕劑是由裝置2所形成的大部分的濃縮的吸濕劑的樣品。傳感器35包含一機(jī)構(gòu)、例如連接至被校準(zhǔn)以讀取具體的重力和因此讀取吸濕劑的濃度的壓力感測裝置的浮子。閥50采用傳感器35或者通過計算來操作，以將吸濕劑的濃度保持在與在空氣流3中所需要的相對濕度和加熱源15的溫度一致的水平。

在裝置1中，類似的傳感器37或者所描述的計算方式與閥48一起使用以確保吸濕劑流9已被充分地稀釋，因為到存儲器和到裝置2中的吸濕劑流應(yīng)當(dāng)被稀釋，用于再生器的合適且經(jīng)濟(jì)的操作。

該設(shè)備功能如下:

在冷卻/除濕模式中，該模式限定為在空氣流3需要通過裝置1進(jìn)行除濕時，熱源流體5是冷的，并且在系統(tǒng)處于操作中、即泵和空氣運動裝置發(fā)揮如上所述的作用時，空氣流3被冷卻并且通過與可選擇的冷卻盤管36接觸而部分除濕，接著由通過裝置1的吸濕劑模塊54、55和56的通道除濕和冷卻并且流動至它需要的調(diào)節(jié)空間的產(chǎn)品中。吸濕劑流8將通常需要被濃縮，從而用于裝置1以同時冷卻空氣并從空氣中除濕。該過程在如上所述的區(qū)段中逐步稀釋吸濕劑并且稀釋的吸濕劑經(jīng)由流9離開裝置1。

裝置2經(jīng)由流10接收來自存儲器或者直接地來自裝置1的稀釋的吸濕劑，所述流10流到裝置2的最接近于在圖3中所示的空氣流出口33的、作為模塊60的一部分的區(qū)段中。吸濕劑通過重力流過連接管27或者通過來自用于裝置1的在如所描述的相鄰區(qū)段中的泵24的部分流來流動。當(dāng)吸濕劑到達(dá)區(qū)段1(作為模塊58示出)時，濃縮的吸濕劑的部分流11通過泵24泵送至存儲裝置或者直接地泵送至裝置1，并且通過傳感器35或者計算以及通過閥50來控制。

在每個裝置的每個區(qū)段中的空氣中的溫度和濕度的變化在圖1用濕度圖表示，其中對于一個示例而言，每個裝置包括四個區(qū)段。在裝置1的區(qū)段1中，外部空氣流3通過已冷卻的吸濕劑經(jīng)歷兩個過程(隔熱除濕和冷卻)的組合。在圖1中的用于每個區(qū)段的兩個線(由以等焓的對角線來表示的絕熱除濕，以及由以固定濕度的水平線所表示的冷卻)分別示出了兩個過程，雖然在吸濕劑由泵24以一定的速率泵送時它們或多或少同時發(fā)生，該一定的速率是吸濕劑流到下一個區(qū)段的速率的若干倍。

空氣流的除濕和冷卻的量受限于在該區(qū)段的吸濕劑的蒸氣壓力(其是它濃度的函數(shù))以及經(jīng)由在該模塊中的熱交換器22所傳遞的到吸濕劑的熱量的量。在區(qū)段1中與空氣接觸的吸濕劑已經(jīng)通過其它區(qū)段并且因此被相對地稀釋，但是在區(qū)段之間吸濕劑的流率是這樣的，即吸濕劑充分地濃縮以去除空氣流3的一小部分水分。空氣進(jìn)入?yún)^(qū)段2并以相同的方式由比在區(qū)段1中的吸濕劑更濃縮的進(jìn)入?yún)^(qū)段2的吸濕劑來處理。

在圖1中，示出了四個區(qū)段以將外部空氣3由95華氏度(35℃)和0.025含濕量(HR＝每空氣質(zhì)量的水分質(zhì)量)處理到處于65華氏度(18℃)和0.004HR的空氣流3中的供給條件。在該示例中的冷卻流體5是大于60華氏度(15.5℃)并且橫跨熱交換器具有大約5華氏度(3℃)的溫度差。進(jìn)來的吸濕劑流8應(yīng)當(dāng)被充分地濃縮以形成供給空氣流3所需要的相對濕度。在設(shè)計設(shè)備時，必須確保冷卻流體5的溫度和在裝置1中的熱交換器22的尺寸足以從外部空氣流3中去除最大量的焓，以達(dá)到供給空氣流所需要的條件。

在裝置2中吸濕劑的再濃縮也在圖1中用濕度圖的更高溫度的部分示出?？諝饬?如之前所描述的可選擇地預(yù)加熱并且接著進(jìn)入裝置2的區(qū)段1，在那里它被除濕以濃縮已經(jīng)通過交換器22加熱的吸濕劑。用于加熱的水平線和用于絕熱加濕的等焓線在圖1中表示它，盡管兩個過程實際上或多或少同時發(fā)生?？諝饨又诳諝饬鞣较蛳掠瓮ㄟ^如在圖3中所示的作為模塊59的裝置2的區(qū)段2，其中，空氣進(jìn)一步地加熱并且吸濕劑通過蒸發(fā)到空氣中來濃縮。

在圖1中示出了用于裝置1和2的每一個的四個區(qū)段，其中，空氣以數(shù)字表示的順序(區(qū)段1、接著區(qū)段2、接著區(qū)段3、接著區(qū)段4，對應(yīng)的在圖2中為模塊54、55、55、56以及在圖3中為模塊58、59、59、60)通過它們。吸濕劑正如已經(jīng)描述的以與空氣相反的方向流動。根據(jù)正如更早描述的操作條件可具有兩個區(qū)段或者更多區(qū)段。如果更稀釋的吸濕劑足夠用于所需要的最大除濕，接著則需要更少的區(qū)段，而對于非常濃縮的吸濕劑而言，將需要更多的區(qū)段。用于在每個區(qū)段中的熱交換器22中的加熱吸濕劑的加熱流體15的溫度也影響所需要的區(qū)段數(shù)量。所描述的多區(qū)段工藝的主要的優(yōu)點在于使用相對低的溫度的能力，該相對低的溫度容易從低成本熱源、例如廢熱、太陽能加熱水以及可從冷卻器獲得的熱水獲得，所有這些均以大約130至140華氏度(54至60℃)可便宜地獲得。

在冬季模式中的在建筑物控制要求加熱進(jìn)入的空氣時的操作不需要涉及使用裝置2以改變吸濕劑濃度，盡管裝置2可用于回收來自建筑物排出空氣的熱量和濕氣。在冬季，進(jìn)入的空氣具有很低的濕度并且因此希望加濕，這可通過流到裝置1中的水12來實現(xiàn)。這在最后一個區(qū)段中(在模塊56中)將吸濕劑稀釋到它使空氣流3加濕的點。由于水在這些情況下從已稀釋的吸濕劑中蒸發(fā)，水流12將根據(jù)需要通過在模塊56中的水平傳感器28操作以維持已稀釋的吸濕劑的水平。在裝置1的區(qū)段1中的吸濕劑盡管部分地被稀釋但是作為殺菌劑將仍然保持足夠地活性。標(biāo)準(zhǔn)水處理設(shè)備(未示出)被用在必須處理水流12的地方以去除可能影響吸濕劑的作用或者引起殘余物堆積的雜質(zhì)。

在冬季模式中使用裝置2的熱量和濕度回收可通過使用裝置2和裝置1的區(qū)段1作為焓運行循環(huán)回路的兩個部分來實現(xiàn)。因此，裝置2在夏季模式中但是在沒有由其是關(guān)閉的流15中添加熱量的情況下操作。吸濕劑流10在夏季模式中時進(jìn)入，并且吸濕劑從來自建筑物的排出空氣中拾取熱量和水分。吸濕劑流11離開裝置2并且閥50完全打開。與夏季模式操作的不同之處在于流11作為流13按照規(guī)定路線發(fā)送到裝置1的區(qū)段1中、泵送到墊21上并用于預(yù)加熱和預(yù)加濕室外的空氣流3。

在夏季和冬季模式之間的切換如同以上并且通過將裝置1中的流從吸濕劑(流8)改變成水(流12)來獲得，并且反向切換涉及變回吸濕劑以及也再啟動裝置2。在激活冬季模式并且吸濕劑已經(jīng)稀被釋之后，流11切換到與流13連接而不是到存儲裝置。

在裝置1或者2的任一者中，當(dāng)使用重力饋送管27時，吸濕劑水平可根據(jù)可位于一個或多個盆30中的方便的位置處的水平傳感器28通過打開或關(guān)閉吸濕劑進(jìn)流8或者10來控制?？赏ㄟ^打開泵43或者44或者可替換地在具有足夠的壓力以引起流10或者8時通過打開流量閥(未示出)而代替泵來獲得流動的啟動。

在任一裝置中，在所泵送的吸濕劑流用在區(qū)段之間時，水平控制器28是浮子致動控制閥，其除了在最后一個區(qū)段28中控制在存儲器中的泵43或44之外還用于直接控制吸濕劑的流入。

可以看出的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠構(gòu)造和運行以上所描述的設(shè)備，以獲得空氣流的冷卻或加熱和除濕或加濕，從而在建筑物中提供受控制的條件。

在前面所寫的描述使得普通技術(shù)人員能夠獲得和使用目前被認(rèn)為它的最好的模式的情況，那些普通的技術(shù)人員將理解和領(lǐng)會到此處的具體實施例、方法和示例所存在的變化、組合以及等同方式。因此，本發(fā)明不限于以上所描述的實施例、方法和示例，而是拓展到在本發(fā)明范圍和精神內(nèi)的所有實施例和方法。

因此，當(dāng)為了說明本發(fā)明的范圍時，應(yīng)當(dāng)參考所附的權(quán)利要求而不是前述的說明書。本發(fā)明的多個方面包括所附權(quán)利要求的任何兩個或多個特征的組合。