BR112013011749B1

BR112013011749B1 - Sistema e método de desumidificação para remoção de vapor de água de uma corrente de ar

Info

Publication number: BR112013011749B1
Application number: BR112013011749-4A
Authority: BR
Inventors: David E. Claridge; Charles H. Culp; Jefrey S. Haberl
Original assignee: The Texas A & M University System
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2020-12-15
Also published as: CN103282724A; EP2638332A2; CN103282724B; HK1188279A1; US20120117987A1; EP2638332B1; KR101939417B1; ES2666769T3; BR112013011749A2; KR20130103575A; US8685142B2; JP6042341B2; EP2638332A4; WO2012065132A3; JP2014500793A; WO2012065132A2

Abstract

sistema e método para desumidificação eficiente do ar e recuperação de líquido com resfriamento evaporativo. a presente invenção refere-se a sistemas e métodos que são fornecidos para desumidificar o ar pelo estabelecimento de gradientes de umidade em uma ou mais unidades de desumidificação. o vapor de água do ar atmosférico relativamente úmido entrando nas unidades de desumidificação é extraído pelas unidades de desumidificação sem condensação substancial em volumes de vácuo de vapor de água de baixa pressão. o vapor de água pode ser extraído através das membranas permeáveis de vapor de água das unidades de desumidificação em volumes de vácuo de vapor de água de baixa pressão extraído do ar é comprimido para uma pressão ligeiramente maior, condensado e removido do sistema em condições ambientes. adicionalmente, cada unidade de desumidificação pode ser associada com uma ou mais unidades de resfriamento por evaporação dispostas a montante e/ou a jusante. em uma modalidade, as unidades de desumidificação funcionam para reduzir a razão de umidade e temperatura para condições finais desejadas pela abordagem interativa de uma razão de umidade ideal x curva de temperatura.

Description

Antecedentes

[0001] Sistemas de aquecimento, ventilação e condicionamento dear (HVAC) frequentemente possuem sistemas de desumidificação integrados ao aparelho de resfriamento para desumidificar o ar sendo condicionado por tais sistemas. Quando o resfriamento é necessário em ambientes quentes, o ar sendo resfriado e desumidificado terá normalmente uma razão de umidade acima de aproximadamente 0.009 (libras de H2O por libras de ar seco). Nesses ambientes, os sistemas HVAC utilizam tradicionalmente compressores de refrigerantes para o resfriamento razoável do ar e remoção da energia latente (isto é, umidade). O ar é tipicamente resfriado a cerca de 12,78 oC (55 oF), que condensa H2O a partir do ar até que o ar esteja cerca de 100% saturado (isto é, a umidade relativa em cerca de 100%). A temperatura de 12,78 oC ( 55 oF) reduz a razão de umidade para cerca de 0,009 libras de H2O para libras de ar seco, que é o ponto de saturação de vapor de água a 12,78 C, resultando em uma umidade relativa de quase 100%. Quando esse ar aquece a cerca de 23,89°C (75°F), a razão de umidade permanece quase igual, e a umidade relativa cai para aproximadamente 50%. Esse método tradicional de desumidificação exige que o ar seja resfriado para cerca de 12,78°C (55°F), e pode normalmente alcançar um coeficiente de desempenho (COP) de aproximadamente 3-5.

Breve Descrição

[0002] Determinadas modalidades comensuradas no escopo dapresente descrição são resumidas a seguir.Essas modalidades não devem limitar o escopo da invenção reivindicada, mas, ao invés disso, essas modalidades devem fornecer apenas um breve sumário de pos- síveis formas da invenção. Na verdade, a invenção pode englobar uma variedade de formas que podem ser similares a ou diferentes das modalidades apresentadas a seguir.

[0003] Em uma primeira modalidade, um sistema de desumidifica-ção para remoção de vapor de água a partir de uma corrente de ar é fornecido. O sistema inclui um primeiro e um segundo canais separados por uma membrana. A membrana é configurada para facilitar a remoção de vapor de água de uma corrente de ar fluindo através do primeiro canal facilitando a passagem de H2O do vapor de água para o segundo canal através de volumes de preâmbulo da membrana enquanto bloqueia substancialmente todos os outros componentes da corrente de ar e impede que os mesmos passem através da membrana. O sistema também inclui uma unidade de resfriamento por evaporação configurada para resfriar a corrente de ar. O sistema inclui adicionalmente um dispositivo de aumento de pressão configurado para criar uma pressão parcial inferior do vapor de água dentro do segundo canal do que no primeiro canal, de modo que H2O mova através da membrana para o segundo canal. O dispositivo de aumento de pressão também é configurado para aumentar a pressão de vapor de água em uma saída do dispositivo de aumento de pressão para uma pressão parcial de vapor de água em uma faixa adequada para condensação subsequente em água na forma líquida.

[0004] Em uma segunda modalidade, um sistema inclui uma unidade de desumidificação para remoção de vapor de H2O de uma corrente de ar. A unidade de desumidificação inclui um canal de ar configurado para receber uma corrente de ar de entrada e descarregar uma corrente de ar de saída. A unidade de desumidificação também inclui um material permeável a H2O adjacente ao canal de ar. O material permeável a H2O é configurado para permitir seletivamente que H2O de vapor de H2O na corrente de ar de entrada passe através do material permeável a H2O para um lado de sucção do material permeável a H2O e bloqueie substancialmente outros componentes na corrente de ar de entrada e impeça que os mesmos passem através do material permeável a H2O para o lado de sucção do material permeável a H2O. O sistema inclui adicionalmente um dispositivo de aumento de pressão configurado para criar uma pressão parcial inferior de vapor de H2O do material permeável a H2O do que a pressão parcial de vapor de H2O na corrente de ar de entrada para acionar a passagem do H2O do vapor de H2O na corrente de ar de entrada através do material permeável a H2O, e para aumentar a pressão em uma saída do dispositivo de aumento de pressão para uma pressão parcial do vapor de H2O adequado para condensação de vapor de H2O no lado de sucção para dentro do H2O líquido.

[0005] Em uma terceira modalidade, um método inclui o recebimento de uma corrente de ar incluindo vapor de H2O dentro de um canal de ar de uma unidade de desumidificação, onde a corrente de ar possui uma primeira pressão parcial de vapor de H2O. O método também inclui o resfriamento da corrente de ar através e uma unidade de resfriamento evaporativa. O método inclui adicionalmente a sucção de H2O em um canal de vapor de H2O da unidade de desumidificação através de um material permeável a H2O da unidade de desumidifica- ção utilizando um diferencial de pressão através do material permeável a H2O. O canal de vapor de H2O possui uma segunda pressão parcial de vapor de H2O inferior à primeira pressão parcial de vapor de H2O da corrente de ar. Adicionalmente, o método inclui o recebimento de vapor de H2O do canal de vapor de H2O em um dispositivo de aumento de pressão e aumentando a pressão do vapor de H2O a partir do dispositivo de aumento de pressão para uma terceira pressão parcial de vapor de H2O que é maior do que a segunda pressão parcial de vapor de H2O.

Breve Descrição dos Desenhos

[0006] Essas e outras características, aspectos, e vantagens dasmodalidades da presente descrição se tornarão mais bem compreendidos quando a descrição detalhada a seguir é lida com referência aos desenhos em anexo nos quais caracteres similares representam partes similares por todos os desenhos, onde:

[0007] A figura 1 é um diagrama esquemático de um sistemaHVAC possuindo uma unidade de desumidificação e uma ou mais unidades de resfriamento por evaporação de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0008] A figura 2A é uma vista em perspectiva da unidade de de-sumidificação da figura 1 possuindo múltiplos canais de ar paralelos e canais de vapor de água de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[0009] A figura 2B é uma vista em perspectiva da unidade de de-sumidificação da figura 1 possuindo um único canal de ar localizado dentro de um único canal de vapor de água de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[00010] A figura 3 é uma vista plana de um canal de ar e canais de vapor de água adjacentes da unidade de desumidificação das figuras 1, 2a e 2b de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[00011] A figura 4 é uma vista em perspectiva de um módulo de separação formado utilizando-se uma membrana que pode ser utilizada como um canal de vapor de água da unidade de desumidificação das figuras de 1 a 3 de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[00012] A figura 5 é um gráfico psicrométrico da razão de temperatura e umidade do ar úmido fluindo através da unidade de desumidifi- cação das figuras de 1 a 3, de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[00013] A figura 6 é um diagrama esquemático do sistema HVAC e da unidade de desumidificação e uma ou mais unidades de resfriamento por evaporação da figura 1 possuindo uma bomba a vácuo para remoção de componentes não condensáveis do vapor de água na câmara de extração de vapor de água da unidade de desumidificação de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[00014] A figura 7 é um diagrama esquemático do sistema HVAC e a unidade de desumidificação e uma ou mais unidades de resfriamento por evaporação da figura 6 possuindo um sistema de controle para controlar várias condições operacionais do sistema HVAC e a unidade de desumidificação de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[00015] A figura 8 é um diagrama esquemático de um sistema HVAC possuindo uma unidade de resfriamento por evaporação disposta a montante da unidade de desumidificação de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[00016] A figura 9A é um gráfico psicrométrico da razão de temperatura e umidade do ar fluindo através de uma unidade de resfriamento por evaporação direta e a unidade de desumidificação da figura 8 de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[00017] A figura 9B é um gráfico psicrométrico da razão de temperatura e umidade do ar fluindo através de uma unidade de resfriamento por evaporação indireta e a unidade de desumidificação da figura 8 de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[00018] A figura 10 é um diagrama esquemático de um sistema HVAC possuindo a unidade de resfriamento por evaporação disposta a jusante da unidade de desumidificação de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[00019] A figura 11A é um gráfico de psicrométrico da temperatura e a razão de umidade do ar fluindo através da unidade de desumidifi- cação e uma unidade de resfriamento por evaporação direta da figura 10 de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[00020] A figura 11B é um gráfico psicrométrico da razão de temperatura e umidade do ar fluindo através da unidade de desumidificação e uma unidade de resfriamento por evaporação indireta da figura 10 de acordo com uma modalidade da presente descrição;

[00021] A figura 12A é um gráfico psicrométrico da razão de temperatura e umidade do ar fluindo através de uma pluralidade de unidades de desumidificação e uma pluralidade de unidades de resfriamento por evaporação direta de acordo com uma modalidade da presente descrição; e

[00022] A figura 12B é um gráfico psicrométrico da razão de temperatura e umidade do ar fluindo através de uma pluralidade de unidades de desumidificação e uma pluralidade de unidades de resfriamento por evaporação direta de acordo com uma modalidade da presente descrição.

Descrição Detalhada das Modalidades Específicas

[00023] As modalidades específicas da presente descrição serão descritas aqui. Em um esforço de se fornecer uma descrição concisa dessas modalidades, todas as características de uma implementação real podem não ser descritas na especificação. Deve-se apreciar que no desenvolvimento de qualquer implementação real como essa, como em qualquer projeto de engenharia ou desenho, inúmeras decisões específicas de implementação devem ser tomadas para se alcançar os objetivos específicos dos projetistas, tal como conformidade às restrições relacionadas com sistema e negócios, que podem variar de uma implementação para outra. Ademais, deve-se apreciar que tal esforço de desenvolvimento deve ser complexo e demorado, mas, não obstante, é uma retomada de rotina do desenho, fabricação para os versados na técnica tendo o benefício dessa descrição.

[00024] Quando da introdução de elementos de várias modalidades da presente invenção, os artigos "um", "uma", "o", "a"a e "dito", "dita" devem significar que existem um ou mais dos elementos. Os termos "compreendendo", "incluindo", e "possuindo" devem ser inclusivos e significar que pode haver elementos adicionais além dos elementos listados.

[00025] A presente matéria descrita aqui se refere a sistemas de desumidificação e, mais especificamente, a sistemas e métodos capazes de desumidificar o ar sem condensação inicial pelo estabelecimento de um gradiente de umidade em uma unidade de desumidificação. Em uma modalidade, um material permeável a vapor de água (isto é, uma membrana permeável a vapor de água) é utilizado ao longo de pelo menos um limite separando um canal de ar de um canal secundário ou câmara para facilitar a remoção de vapor de água do ar que passa através do canal de ar. O canal secundário ou câmara separado do canal de ar pelo material permeável por vapor de água pode receber vapor de água extraído do canal de ar através do material permeável por vapor de água.

[00026] Em determinadas modalidades, a unidade de desumidifica- ção pode ser utilizada em conjunto com uma ou mais unidades de resfriamento por evaporação.Por exemplo, em determinadas modalidades, uma unidade de resfriamento por evaporação pode ser disposta a montante da unidade de desumidificação, com o ar expelido a partir da unidade de resfriamento por evaporação direcionada para dentro de uma entrada da unidade de desumidificação.Inversamente, em outras modalidades, a unidade de desumidificação pode ser disposta a montante da unidade de resfriamento por evaporação, com o ar expelido a partir da unidade de desumidificação direcionado para dentro de uma entrada da unidade de resfriamento por evaporação.Na verdade, em outras modalidades, múltiplas unidades de desumidificação podem ser utilizadas com múltiplas unidades de resfriamento por evaporação dispostas entre as unidades de desumidificação. Utilizando-se múltiplas unidades de desumidificação e múltiplas unidades de resfriamento por evaporação é possível uma progressão "serrilhada" em um gráfico psi- crométrico a partir de condições iniciais de razão de temperatura e umidade do ar de entrada para as condições finais desejadas de razão de temperatura e umidade do ar de saída. Em outras palavras, cada uma das unidades de desumidificação desumidifica sucessivamente o ar em uma temperatura substancialmente constante, enquanto cada uma das unidades de resfriamento por evaporação resfria sucessivamente (e umidifica, no caso de resfriamento por evaporação direta) o ar até que as condições finais desejadas de razão de temperatura e umidade sejam alcançadas.

[00027] Em operação, o material permeável a vapor de água permite que o fluxo de H2O (que pode se referir a H2O como moléculas de água, vapor de água gasoso, água na forma líquida, moléculas de água adsorvidas/dessorvidas, moléculas de água absorvi- das/dessorvidas, ou combinações dos mesmos) através do material permeável de vapor de água do canal de ar para o canal ou câmara secundária, enquanto bloqueia substancialmente o fluxo de outros componentes do ar fluindo através do canal de ar impedindo que passem através do material permeável por vapor de água. Como tal, o material permeável por vapor de água reduz a umidade do ar que flui através do canal de ar removendo basicamente apenas o vapor de água do ar. De forma correspondente, o canal ou câmara secundária é preenchido basicamente com vapor de água. Deve-se notar que a passagem de H2O através do material permeável por vapor de água pode ser facilitada por um diferencial de pressão. Na verdade, uma pressão parcial inferior do vapor de água (isto é, uma pressão parcial inferior à pressão parcial de vapor de água no canal de ar) pode ser criada no canal secundário ou câmara para facilitar ainda mais a passagem de H2O através do material permeável por vapor de água. De acordo, o lado do material permeável por vapor de água oposto ao canal de ar pode ser referido como o lado de sucção do material permeável por vapor de água.

[00028] Uma vez que H2O tenha passado através do material permeável por vapor de água, uma bomba a vácuo é utilizada para aumentar a pressão parcial do vapor de água no lado de sucção do material permeável por vapor de água para uma pressão de saturação mínima necessária para permitir a condensação do vapor de água por um condensador. isto é, a bomba de vácuo comprime o vapor de água para uma pressão em uma faixa adequada para condensação de vapor de água em água no estado líquido (por exemplo, uma faixa de aproximadamente 1,72 a 7,58 kPa abs (0,25 - 1,1 psia), com o valor maior aplicando às modalidades utilizando múltiplas unidades de de- sumidificação em série), dependendo das condições desejadas para condensação. O condensador então condensa o vapor de água em um estado líquido, e a água em estado líquido resultante é então pressurizada para aproximadamente a pressão atmosférica, de modo que a água no estado líquido possa ser rejeitada em condições atmosféricas ambiente. Pela condensação de vapor de água em um estado líquido antes da expulsão da mesma, determinadas eficiências são fornecidas. Por exemplo, a pressurização da água em estado líquido para pressão atmosférica exige menos energia do que a pressurização de vapor de água em pressão atmosférica.Deve-se notar também que a unidade de desumidificação descrita aqui em geral utiliza significativamente menos energia do que os sistemas convencionais.

[00029] Enquanto as modalidades descritas aqui são basicamente apresentadas como permitindo a remoção de vapor de água do ar, outras modalidades podem permitir a remoção de outros componentes de H2O do ar. Por exemplo, em determinadas modalidades, ao invés de um material permeável a vapor de água, um material permeável a H2O pode ser utilizado. Como tal, o material permeável a H2O pode permitir o fluxo de um, todos ou qualquer combinação de componentes de H2O (isto é, moléculas de água, vapor de água gasoso, água em estado líquido, moléculas de água adsorvidas/dessorvidas, moléculas de água absorvidas/dessorvidas e assim por diante) através do material permeável a H2O do canal de ar para o canal ou câmara secundária, enquanto bloqueia substancialmente o fluxo de outros componentes do ar que flui através do canal de ar impedindo que passem através do material permeável a H2O. Em outras palavras, as modalidades descritas não são limitadas à remoção de vapor de água do ar, mas, ao invés disso, à remoção de H2O (isto é, em qualquer um de seus estados) do ar. No entanto, por motivos de concisão, as modalidades descritas aqui são basicamente focadas na remoção de vapor de água do ar.

[00030] A figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema HVAC 8 possuindo uma unidade de desumidificação 10 e uma ou mais unidades de resfriamento por evaporação 12 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Como ilustrado, em determinadas modalidades, a unidade de desumidificação 10 pode receber ar de entrada 14A possuindo uma umidade relativamente alta de uma primeira unidade de resfriamento por evaporação 12 em um lado de entrada da unidade de desumidificação 10. Adicionalmente, em determinadas modalidades, a unidade de desumidificação 10 pode expelir o ar de saída 14B possuindo uma umidade relativamente baixa para dentro de uma segunda unidade de resfriamento por evaporação 12 posicionada em um lado de saída da unidade de desumidificação 10. Aspectos das unidades de resfriamento por evaporação 12 e seu posicionamento no sistema HVAC 8 serão discutidos em maiores detalhes aqui. Em particular, enquanto a figura 1 ilustra as unidades de resfriamento por evaporação 12 no lado de entrada e lado de saída da unidade de desumi- dificação 10, em outras modalidades, o sistema HVAC 8 pode incluir apenas uma unidade de resfriamento por evaporação 12 a montante da unidade de desumidificação 10, ou apenas uma unidade de resfriamento por evaporação 12 a jusante da unidade de desumidificação 10. Adicionalmente, em disposições mais complexas, as múltiplas unidades de desumidificação 10 podem ser utilizadas com múltiplas unidades de resfriamento por evaporação 12.

[00031] A unidade de desumidificação 10 pode incluir um ou mais canais de ar 16 através dos quais o ar 14 (isto é, o ar de entrada 14A e o ar de saída 14B) flui. Adicionalmente, a unidade de desumidificação 10 pode incluir um ou mais canais de vapor de água 18 adjacentes a um ou mais canais de ar 16. Como ilustrado na figura 1, o ar 14 não flui através dos canais de vapor de água 18. Ao invés disso, as modalidades descritas aqui permitem a passagem de vapor de água do ar 14 nos canais de ar 16 para os canais de vapor de água 18, desumidificando, assim, o ar 14 e acumulando o vapor de água nos canais de vapor de água 18. Em particular, o vapor de água do ar 14 nos canais de ar 16 pode fluir através de uma interface 20 (isto é, uma proteção ou membrana) entre os canais de ar adjacentes 16 e os canais de vapor de água 18, enquanto os outros componentes (por exemplo, nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono e assim por diante) do ar 14 são bloqueados e impedidos de fluir através da interface 20. Em geral, os canais de vapor de água 18 são vedados para criar a baixa pressão que puxa o vapor de água do ar 14 nos canais de ar 16 através das interfaces 20 como H2O (isto é, como moléculas de água, vapor de água gasoso, água em estado líquido, moléculas de água adsorvi- das/dessorvidas, moléculas de água absorvidas/dessorvidas, e assim por diante, através das interfaces 20).

[00032] Como tal, um gradiente de umidade é estabelecido entre os canais de ar 16 e os canais de vapor de água adjacentes 18. O gradiente de umidade é gerado por um gradiente de pressão entre os canais de ar 16 e os canais de vapor de água adjacentes 18. Em particular, a pressão parcial do vapor de água nos canais de vapor de água 18 é mantida em um nível inferior à pressão parcial do vapor de água nos canais de ar 16, de modo que o vapor de água no ar 14 fluindo através dos canais de ar 16 tenda na direção do lado de sucção (isto é, os canais de vapor de água 18 possuindo uma pressão parcial menor do vapor de água) das interfaces 20.

[00033] Os componentes do ar além de H2O podem ser substancialmente bloqueados e impedidos de passar através das interfaces 20 de acordo com as presentes modalidades. Em outras palavras, em determinadas modalidades, aproximadamente 95% ou mais, aproximadamente 96% ou mais, aproximadamente 97% ou mais, aproximadamente 98% ou mais, ou aproximadamente 99% ou mais dos componentes de ar 14 além de H2O (por exemplo, nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono e assim por diante) podem ser bloqueados e impedidos de passar através das interfaces 20. Quando comparado com uma interface ideal 20 que bloqueia 100% dos componentes além de H2O, uma interface 20 que bloqueia 99,5% dos componentes além de H2O sofrerá uma redução na eficiência de aproximadamente 2 a 4%. Como tal, os componentes além de H2O podem ser periodicamente purgados para minimizar esses efeitos adversos na eficiência.

[00034] A figura 2A é uma vista em perspectiva da unidade de de- sumidificação 10 da figura 1 possuindo múltiplos canais de ar paralelos 16 e canais de vapor de água 18 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Na modalidade ilustrada na figura 2A, os canais de ar 16 e os canais de vapor de água 18 são geralmente canais retilíneos, que fornecem uma quantidade substancial de área de superfície das interfaces 20 entre os canais de ar adjacentes 16 e os canais de vapor de água 18. Adicionalmente, os canais geralmente retilíneos 16, 18 permitem que o vapor de água 26A seja removido ao longo do percurso dos canais de ar 16 antes de o ar 14 sair dos canais de ar 16. Em outras palavras, o ar de entrada relativamente úmido 14A (por exemplo, ar com um ponto de orvalho de 12,78 oC (55 oF) ou mais de modo que o ar seja adequado par condicionamento de ar) passa direto através dos canais de ar 16 e sai como ar de saída relativamente seco 14B visto que a umidade foi removida à medida que o ar 14 atravessa ao longo do lado de pressão atmosférica das interfaces 20 (isto é, o lado das interfaces 20 nos canais de ar 16). Em uma modalidade onde uma única unidade está desumidificando a uma pressão de saturação de 15,56 oC (60oF) ou menos, o lado de sucção das interfaces 20 (isto é, o lado das interfaces 20 nos canais de vapor de água 18) será geralmente mantido em uma pressão parcial de vapor de água que é inferior à pressão parcial do vapor de água no lado de pressão atmosférica das interfaces 20.

[00035] Como ilustrado na figura 2A, cada um dos canais de vapor de água 18 é conectado a uma saída de canal de vapor de água 22 através da qual o vapor de água nos canais de vapor de água 18 é removido. Como ilustrado na figura 2A, em determinadas modalidades, as saídas de canal de vapor de água 22 podem ser conectadas através de uma tubulação de saída de vapor de água 24, onde o vapor de água 26A de todos os canais de vapor de água 18 é combinado em um único volume de vácuo de vapor de água 28, tal como um tubo ou uma câmara. Outras configurações de canais de ar 16 e canais de vapor de água 18 também podem ser implementadas. Como outro exemplo, a figura 2B é uma vista em perspectiva da unidade de desu- midificação 10 da figura 1 possuindo um único canal de ar 16 localizado dentro de um único canal de vapor de água 18 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Como ilustrado, o canal de ar 16 pode ser um canal de ar cilíndrico localizado dentro de um canal de vapor de água cilíndrico concêntrico maior 18. As modalidades ilustradas nas figuras 2A e 2B são meramente ilustrativas e não devem ser limitadoras.

[00036] A figura 3 é uma vista plana de um canal de ar 16 e canais de vapor de água adjacentes 18 da unidade de desumidificação 10 das figuras 1, 2A e 2B de acordo com uma modalidade da presente descrição. Na figura 3, uma apresentação do vapor de água 26 é exagerada para fins de ilustração. Em particular, o vapor de água 26 do ar 14 é ilustrado fluindo através das interfaces 20 entre o canal de ar 16 e os canais de vapor de água adjacentes 18 como H2O (isto é, como moléculas de água, vapor de água gasoso, água em estado líquido, moléculas de água adsorvidas/dessorvidas, moléculas de água absor- vidas/dessorvidas, e assim por diante, através de interfaces 20). Inversamente, outros componentes 30 (por exemplo, nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono e assim por diante) do ar 14 são ilustrados como sendo bloqueados e impedidos de fluir através das interfaces 20 entre o canal de ar 16 e os canais de vapor de água adjacentes 18.

[00037] Em determinadas modalidades, as interfaces 20 podem incluir membranas que são permeáveis a vapor de água e permitem que o fluxo de H2O passe através dos volumes permeáveis das membranas enquanto bloqueia o fluxo de outros componentes 30. Novamente, deve-se notar que quando H2O passa através das interfaces 20, o mesmo pode na verdade passar como um, todos ou qualquer combinação de estados de água (por exemplo, como vapor de água, água em estado líquido, moléculas de água adsorvidas/dessorvidas, moléculas de água absorvidas/dessorvidas, e assim por diante) através das interfaces 20. Por exemplo, em uma modalidade, as interfaces 20 podem adsorver/dessorver moléculas de água. Em outro exemplo, as interfaces 20 podem adsorver/dessorver moléculas de água e permitir a passagem de vapor de água. Em outras modalidades, as interfaces 20 podem facilitar a passagem de água em outras combinações de estados. As interfaces 20 se estendem ao longo do percurso de fluxo do ar 14. Como tal, o vapor de água 26 é continuamente removido de um lado da interface 20 à medida que o ar de entrada relativamente úmido 14A flui através do canal de ar 16. Portanto, a desumidificação do ar 14 que flui através do canal de ar 16 é realizada pela separação do vapor de água 26 de outros componentes 30 do ar 14 de forma incrementada à medida que progride ao longo do percurso de fluxo do canal de ar 16 e contata continuamente as interfaces 20 adjacentes ao canal de ar 16 a partir do local de entrada de ar 14A para o local de saída de ar 14B.

[00038] Em determinadas modalidades, os canais de vapor de água 18 são evacuados antes do uso da unidade de desumidificação 10, de modo que uma pressão parcial inferior do vapor de água 26 (isto é, uma pressão parcial inferior à pressão parcial do vapor de água nos canais de ar 16) seja criada nos canais de vapor de água 18. Por exemplo, a pressão parcial do vapor de água 26 nos canais de vapor de água 18 pode estar na faixa de aproximadamente 0,69 - 1,72 KPa abs (0,10-0,25 psia ) durante operação normal, o que corresponde à desumidificação a uma pressão de saturação de 15,56°C 60oF ou abaixo. Nesse exemplo, uma condição inicial na faixa de 0,07 kPa abs (0,01 psia) pode ser utilizada para remover elementos não condensá-veis, ao passo que a pressão parcial do vapor de água nos canais de ar 16 pode estar na faixa de aproximadamente 1,38 - 6,89 kPa abs (0,2-1,0 psia). No entanto, em determinados momentos, o diferencial de pressão entre a pressão parcial do vapor de água nos canais de vapor de água 18 e os canais de ar 16 pode ser tão baixa quanto (ou inferior) a 0,07 kPa abs (0,01 psia). A pressão parcial inferior do vapor de água nos canais de vapor de água 18 facilita adicionalmente o fluxo de vapor de água 26 dos canais de ar 16 para os canais de vapor de água 18 visto que o ar 14 fluindo através dos canais de ar 16 está em pressão atmosférica local (isto é, aproximadamente 101,4 kPa abs (14,7 psia) no nível do mar). Visto que a pressão parcial do vapor de água no ar 14 nos canis de ar 16 é maior do que a pressão parcial do vapor de água 26 nos canais de vapor de água 18, um gradiente de pressão é criado a partir dos canais de ar 16 para os canais de vapor de água 18. Como descrito previamente, as interfaces 20 entre s canais de ar adjacentes 16 e os canais de vapor de água 18 fornecem uma proteção, e permitem que substancialmente apenas o vapor de água 26 flua do ar 14 nos canais de ar 16 para dentro dos canais de vapor de água 18. Como tal, o ar 14 fluindo através dos canais de ar 16 reduzirá geralmente em umidade a partir do ar de entrada 14A para o ar de saída 14B.

[00039] O uso de membranas permeáveis por vapor de água como as interfaces 20 entre os canais de ar 16 e os canais de vapor de água 18 possui muitas vantagens. Em particular, em algumas modalidades, nenhuma energia adicional é necessária para se gerar o gradiente de umidade dos canais de ar 16 para os canais de vapor de água 18. Adicionalmente, em algumas modalidades, nenhuma regeneração é envolvida e nenhuma emissão ambiental (por exemplo, sólidos, líquidos ou gases) é gerada. Na verdade, de acordo com uma modalidade, a separação do vapor de água 26 dos outros componentes 30 do ar 14 através das membranas permeáveis á água (isto é, as interfaces 20) pode ser realizada em eficiências de energia muito maiores do que a tecnologia de compressor utilizada para condensar a água diretamente a partir da corrente de ar.

[00040] Visto que as membranas permeáveis a vapor de água são altamente permeáveis ao vapor de água, os custos de operação da unidade de desumidificação 10 podem ser minimizados visto que o ar 14 que flui através dos canais de ar 16 não precisa ser significativamente pressurizado para facilitar a passagem de H2O através das interfaces 20. As membranas permeáveis a vapor de água também são altamente seletivas à permeação do vapor de água a partir do ar 14. Em outras palavras, as membranas permeáveis ao vapor de água são muito eficientes na prevenção da entrada de componentes 30 do ar 14 além do vapor de água nos canais de vapor de água 18. Isso é vantajoso visto que H2O passa através das interfaces 20 devido a um gradiente de pressão (isto é, devido a pressões parciais mais baixas do vapor de água nos canais de vapor de água 18) e qualquer permeação ou vazamento de ar 14 para dentro dos canais de vapor de água 18 aumentará o consumo de energia da bomba a vácuo utilizada para evacuar os canais de vapor de água 18. Adicionalmente, as membranas permeáveis a vapor de água são robustas o suficiente para serem resistentes à contaminação do ar, degradação biológica, e erosão mecânica dos canais de ar 16 e canais de vapor de água 18. As membranas permeáveis a vapor de água também podem ser resistentes à fixação de bactéria e crescimento em ambientes de ar quente e úmido de acordo com uma modalidade.

[00041] Um exemplo de um material utilizado para membranas permeáveis por vapor de água (isto é, interfaces 20) é zeólito suportado em folhas metálicas porosas finas. Em particular, em determinadas modalidades, um filme de membrana de zeólito denso, ultrafino (por exemplo, inferior a aproximadamente 2 Dm) pode ser depositado em uma folha metálica porosa de 50 Dm de espessura. As folhas de membrana resultantes podem ser empacotadas em um módulo de separação de membrana a ser utilizado na unidade de desumidificação 10. A figura 4 é uma vista em perspectiva de um módulo de separação 32 formado utilizando-se uma membrana que pode ser utilizada como um canal de vapor de água 18 da unidade de desumidificação 10 das figuras de 1 a 3 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Duas folhas de membrana 34, 36 podem ser dobradas e fixadas juntas em um formato geralmente retangular com um canal para o vapor de água possuindo uma largura wmsm de aproximadamente 5 mm. O módulo de separação 32 pode ser posicionado dentro da unidade de desumidificação 10 de modo que a superfície de revestimento de membrana seja exposta ao ar 14. A finura da folha de suporte metálica reduz o peso e o custo do material metálico bruto e também minimiza a resistência a H2O difundindo através do filme de membrana permeável por vapor de água depositado nas folhas de membrana 34, 36. A natureza metálica das folhas 34, 36 fornece resistência mecânica e flexibilidade para o empacotamento de modo que o módulo de separação 32 possa suportar um gradiente de pressão de mais do que aproximadamente 413,7 kPa (60 psi) (isto é, aproximadamente 4 vezes a pressão atmosférica).

[00042] A separação do vapor de água de outros componentes 30 do ar 14 pode criar um fluxo de permeação de vapor de água de aproximadamente 1,0 kg/m2/h (por exemplo, em uma faixa de aproximadamente 0,5 a 2,0 kg/m2/h), e uma faixa de seletividade de vapor de água para ar de aproximadamente 5-200+. Como tal, a eficiência da unidade de desumidificação 12 é relativamente alta em comparação com outras técnicas de desumidificação convencionais com um custo relativamente baixo de produção. Como um exemplo, aproximadamente de 7 a 10 m2 de área de membrana das interfaces 20 podem ser necessários para se desumidificação 1 tonelada de carga de resfriamento de ar sob condições ambientes. A fim de manusear tal carga de resfriamento de ar, em determinadas modalidades, de 17 a 20 módulos de separação 32 possuindo uma altura hmsm de aproximadamente 450 mm, um comprimento Imsm de aproximadamente 450 mm, e uma largura wmsm de aproximadamente 5 mm podem ser utilizados. Esses módulos de separação 32 podem ser montados lado a lado na unidade de desumidificação 10, deixando aproximadamente 2 mm de espaço entre os módulos de separação 32. Esses espaços definem os canais de ar 16 através dos quais o ar 14 flui.As medições descritas nesse exemplo são meramente ilustrativas e não devem ser limitadoras.

[00043] A figura 5 é um gráfico psicrométrico 38 da razão de temperatura e umidade do ar úmido 14 fluindo através da unidade de desu- midificação 12 das figuras de 1 a 3 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Em particular, o eixo geométrico x 40 do gráfico psicrométrico 38 corresponde à temperatura do ar 14 fluindo através dos canais de ar 16 da figura 1, o eixo geométrico y 42 do gráfico psi- crométrico 38 corresponde à razão de umidade do ar 14 fluindo através dos canais de ar 16, e a curva 44 representa a curva de saturação de vapor de água do ar 14 fluindo através dos canais de ar 16. Como ilustrado pela linha 46, visto que o vapor de água é removido do ar 14 fluindo através dos canais de ar 16, a razão de umidade do ar de saída 14B (isto é, o ponto 48) da unidade de desumidificação 12 das figuras de 1 a 3 é inferior à razão de umidade do ar de entrada 14A (isto é, ponto 50) dentro da unidade de desumidificação 12 das figuras de 1 a 3, enquanto a temperatura do ar de saída 14B e do ar de entrada 14A são substancialmente iguais.

[00044] Retornando-se agora à figura 1, como descrito previamente, uma pressão parcial inferior do vapor de água 26 (isto é, uma pressão parcial inferior à pressão parcial do vapor de água nos canais de ar 16) é criada nos canais de vapor de água 18 da unidade de desu- midificação 10 para facilitar ainda mais a passagem de H2O através das interfaces 20 dos canais de ar 16 para os canais de vapor de água 18. Em determinadas modalidades, os canais de vapor de água 18 podem ser inicialmente evacuados utilizando uma bomba a vácuo 52.Em particular, a bomba a vácuo 52 pode evacuar os canais de vapor de água 18 e o volume de vácuo de vapor de água 28, além das saídas de vapor de água 22 e a tubulação de vapor de água 24 da figura 2A. No entanto, em outras modalidades, uma bomba separada da bomba de vácuo 52 pode ser utilizada para evacuar os canais de vapor de água 18, o volume de vácuo de vapor de água 28, as saídas de vapor de água 22 e a tubulação de vapor de água 24. Como ilustrado na figura 1, o vapor de água 26 removido do ar 14 na unidade de de- sumidificação 10 pode ser distinguido entre o vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 (isto é, o lado de sucção da bomba de vácuo 52) e o vapor de água 26B expelido de um lado de exaustão (isto é, uma saída) da bomba de vácuo 52 (isto é, o vapor de água 26B distribuído para uma unidade de condensação). Em geral, o vapor de água 26B expelido a partir da bomba de vácuo 52 terá uma pressão ligeiramente maior e uma temperatura maior do que o vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28. A bomba de vácuo 52 pode ser um compressor ou qualquer outro dispositivo de aumento de pressão adequado capaz de manter uma pressão inferior no lado de sucção da bomba de vácuo 52 do que a pressão parcial do vapor de água no ar úmido 14.

[00045] Por exemplo, a pressão parcial inferior do vapor de água 26A mantida no volume de vácuo de vapor de água 28 pode estar na faixa de aproximadamente 1,03 a 1,72 kPa abs (0,15-0,25 psia), o que corresponde às temperaturas de saturação de aproximadamente 7,2 a 15,6oC (45 a 60oF) com o vapor de água 26A tipicamente na faixa de aproximadamente 18,3 a 23,9oC (65 a 75oF). No entanto, em outras modalidades, o vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 pode ser mantido em uma pressão parcial de vapor de água na faixa de aproximadamente 0,069 a 0,172 kPa abs (0,01-0,025 psia) e uma temperatura na faixa de aproximadamente 12,78oC (55oF) até a temperatura mais alta do ar ambiente. Uma modalidade específica pode ser projetada para reduzir a pressão parcial no volume de vácuo de vapor de água 28 para a faixa de 0,069 kPa abs (0,01 psia) para aumentar a capacidade de remoção de vapor de água do ar 14 para permitir que um resfriador por evaporação processe toda a carga de condicionamento de ar quando condições atmosféricas permitem esse modo de operação.

[00046] Em determinadas modalidades, a bomba de vácuo 52 é uma bomba de baixa pressão configurada para reduzir a pressão de vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 para uma pressão parcial inferior à pressão parcial do vapor de água no lado atmosférico das interfaces 20 (isto é, a pressão parcial do ar 14 nos canais de ar 16). No lado da exaustão da bomba a vácuo 52, a pressão parcial do vapor de água 26B foi aumentada o suficiente para facilitar a condensação do vapor de água (isto é, em uma unidade de condensação 54). Na verdade, a bomba a vácuo 52 é configurada para aumentar a pressão de modo que o vapor de água 26B na unidade de condensação 54 esteja em uma pressão próxima a uma pressão de saturação mínima na unidade de condensação 54.

[00047] Como um exemplo, quando em operação, o ar 14 pode entrar no sistema em uma pressão parcial de vapor de água de 2,21 kPa abs (0,32 psia), que corresponde a uma razão de umidade de 0,014 libras de H2O por libras de ar seco. O sistema pode ser configurado para remover 0,005 libras de H2O por libra de ar seco do ar 14. Os diferenciais de pressão através das interfaces 20 podem ser utilizados para criar um fluxo de H2O através das interfaces 20. Por exemplo, a pressão parcial do vapor de água no volume de vácuo de vapor de água 28 pode ser determinada para aproximadamente 0,69 kPa abs (0,1 psia). A pressão do vapor de água 26B é aumentada pela bomba de vácuo 52 em um processo basicamente adiabático, e à medida que a pressão do vapor de água 26B aumenta, a temperatura aumenta também (em contraste com o diferencial de temperatura relativamente irrisório através das interfaces 20). Como tal, se, por exemplo, a pressão do vapor de água 26B for aumentada na bomba a vácuo 52 por 2,2 kPa (0,32 psi) (isto é, aproximadamente 2,76 kPa abs (0,4 psia), a unidade de condensação 54 é então capaz de condensar o vapor de água 26B em uma temperatura de aproximadamente 22,2 a 22, 8°C (72 a 73oF), e a temperatura do vapor de água 26B será aumentada para uma temperatura substancialmente maior do que a temperatura do condensador. O sistema pode monitorar continuamente as condições de pressão e temperatura de ambos o vapor de água a montante 26A e o vapor de água a jusante 26B para garantir que o vapor de água 26B expelido a partir da bomba de vácuo 52 possua uma pressão parcial de vapor de água alta o suficiente para facilitar a condensação na unidade de condensação 54. Deve-se notar que os valores de pressão e temperatura apresentados nessa situação são meramente ilustrativos e não devem ser limitadores.

[00048] Nota-se que à medida que a diferença de pressão do vapor de água 26A entrando na bomba de vácuo 52 para o vapor de água 26B saindo da bomba de vácuo 52 aumenta, a eficiência da unidade de desumidificação 10 diminui. Por exemplo, em uma modalidade preferida, a bomba de vácuo 32 será configurada para ajustar a pressão do vapor de água 26B na unidade de condensação 54 pouco acima da pressão de saturação na temperatura ambiente mais baixa da mídia de resfriamento (isto é, ar ou água) utilizada pela unidade de condensação 54 para condensar o vapor de água 26B. Em outra modalidade, a temperatura do vapor de água 26B pode ser utilizada para controlar a pressão na unidade de condensação 54. A temperatura do vapor de água 26B expelido da bomba de vácuo 52 pode ser substancialmente maior do que o ar úmido 14A (por exemplo, essa temperatura pode alcançar 93,3°C (200oF) ou acima dependendo de uma variedade de fatores). Visto que a bomba de vácuo 52 só aumenta a pressão de vapor de água 26B para um ponto onde a condensação do vapor de água 26B é facilitado (isto é, aproximadamente a pressão de saturação), as exigências de energia da bomba de vácuo 52 as relativamente pequenas, obtendo, assim, uma alta eficiência da unidade de desu- midificação 10.

[00049] Uma vez que o vapor de água 26B foi ligeiramente pressurizado (isto é, comprimido) pela bomba de vácuo 52, o vapor de água 26B é direcionado para dentro da unidade de condensação 54, onde o vapor de água 26B é condensado em um estado líquido. Em determinadas modalidades, a unidade de condensação 54 pode incluir uma bobina de condensação 56, um condensador tipo tubo, um condensador tipo placa plana, ou qualquer outro sistema adequado para causar uma temperatura abaixo do ponto de condensação do vapor de água 26B. A unidade de condensação 54 pode ser resfriada por ar ou resfriada por água.Por exemplo, em determinadas modalidades, a unidade de condensação 54 pode ser resfriada por ar ambiente ou água de uma torre de refrigeração. Como tal, os custos de operação da unidade de condensação 54 podem ser relativamente baixos, visto que ambos o ar ambiente e a água da torre de refrigeração existem em suprimentos relativamente ilimitados.

[00050] Uma vez que o vapor de água 26B foi condensado em um estado líquido, em determinadas modalidades, a água em estado líquido da unidade de condensação 54 pode ser direcionada em um reservatório 58 para o armazenamento temporário de vapor saturado e água em estado líquido. No entanto, em outras modalidades, nenhum reservatório 58 pode ser utilizado. Em qualquer caso, a água em estado líquido da unidade de condensação 54 pode ser direcionada em uma bomba de líquido 60 (isto é, um dispositivo de transporte de água), dentro da qual a pressão da água em estado líquido a partir da unidade de condensação 54 é aumentada para aproximadamente a pressão atmosférica (isto é, aproximadamente 101.35 kPa abs (14,7 psia) de modo que a água em estado líquido possa ser rejeitada em condições ambiente. Como tal, a bomba de líquido 60 pode ser dimensionada o suficiente para aumentar a pressão da água em estado líquido a partir da unidade de condensação 54 para pressão quase atmosférica. Portanto, os custos de operação da bomba de líquido 60 podem ser relativamente baixos. Adicionalmente, a água em estado líquido da bomba de líquido 60 pode estar em uma temperatura ligeiramente elevada devido ao aumento na pressão da água em estado líquido. Como tal, em determinadas modalidades, a água em estado líquido aquecida pode ser transportada para uso como uma água quente doméstica, aumentando ainda mais a eficiência do sistema pela recaptura do calor transferido para dentro da água em estado líquido.

[00051] Apesar de as interfaces 20 entre os canais de ar 16 e os canais de vapor de água 18 como descrito previamente permitirem geralmente que apenas H2O passe dos canais de ar 16 para os canais de vapor de água 18, em determinadas modalidades, quantidades muito pequenas (por exemplo, menos de 1% de oxigênio (O2), nitrogênio (N2), ou outros componentes não condensáveis) de outros componentes 30 do ar 14 podem passar através das interfaces 20 a partir dos canais de ar 16 para os canais de vapor de água 18. Com o tempo, a quantidade de outros componentes 30 pode acumular nos canais de vapor de água 18 (além de no volume de vácuo de vapor de água 28, saídas de vapor de água 22, e tubulação de vapor de água 24 da figura 2A). Em geral, esses outros componentes 30 são não condensáveis nas faixas de temperatura do condensador utilizadas na unidade de condensação 54. Como tal, os componentes 30 podem afetar de forma adversa o desempenho da bomba de vácuo 52 e todo outro equipamento a jusante da bomba de vácuo 52 (em particular, na unidade de condensação 54).

[00052] De acordo, em determinadas modalidades, uma segunda bomba de vácuo pode ser utilizada para purgar periodicamente os outros componentes 30 a partir do volume de vácuo de vapor de água 28. A figura 6 é um diagrama esquemático do sistema HVAC 8 e a unidade de desumidificação 10 e uma ou mais unidades de resfriamento por evaporação 12 da figura 1 possuindo uma bomba de vácuo 62 para remover componentes não condensáveis 30 do vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 da unidade de desumi- dificação 10 de acordo com uma modalidade da presente descrição. A bomba de vácuo 62, pode, em determinadas modalidades, ser a mesma bomba utilizada para evacuar o volume de vácuo de vapor de água 28 (além dos canais de vapor de água 18, as saídas de vapor de água 22 e a tubulação de vapor de água 24) para criar a pressão parcial inferior do vapor de água descrita previamente que facilita a passagem de H2O através das interfaces 20 dos canais de ar 16 para os canais de vapor de água 18. No entanto, em outras modalidades, a bomba de vácuo 62 pode ser diferente da bomba utilizada para evacuar o volume de vácuo de vapor de água 28 para criar a pressão parcial inferior do vapor de água.

[00053] A unidade de desumidificação 10 descrita aqui também pode ser controlada entre vários estados operacionais, e modulada com base nas condições operacionais da unidade de desumidificação 10. Por exemplo, a figura 7 é um diagrama esquemático do sistema HVAC 8 e a unidade de desumidificação 10 e uma ou mais unidades de resfriamento por evaporação 12 da figura 6 possuindo um sistema de controle 64 para controlar várias condições operacionais do sistema HVAC 8 e a unidade de desumidificação 10 e uma ou mais unidades de resfriamento por evaporação 12 de acordo com uma modalidade da presente descrição. O sistema de controle 64 pode incluir um ou mais processadores 66, por exemplo, um ou mais microprocessadores de "finalidade geral", um ou mais microprocessadores de finalidade especial e/ou ASIC (circuito integrado específico de aplicativo), ou alguma combinação de tais componentes de processamento. Os processadores 66 podem utilizar dispositivos de entrada e saída (I/O) 68 para, por exemplo, receber sinais a partir de e emitir sinais de controle para os componentes da unidade de desumidificação 10 (isto é, as bombas de vácuo 52, 62, a unidade de condensação 54, o reservatório 58, a bomba de líquido 60, outro equipamento tal como um ventilador assoprando o ar de entrada 14A através da unidade de desumidificação 10, sensores configurados para gerar sinais relacionados com características do ar de entrada e saída 14A, 14B, e assim por diante) e as uma ou mais unidades de resfriamento por evaporação 12. Os processado-res 66 podem considerar esses sinais como entradas e calcular como controlar a funcionalidade desses componentes da unidade de desu- midificação 10 e uma ou mais unidades de resfriamento por evaporação 12 para resfriar de forma mais eficiente o ar 14 enquanto também remove o vapor de água 26 do ar 14 fluindo através da unidade de de- sumidificação 10. O sistema de controle 64 também pode incluir um meio legível por computador não transitório (isto é, uma memória 70) que, por exemplo, pode armazenar instruções ou dados a serem processados por um ou mais processadores 66 do sistema de controle 64.

[00054] Por exemplo, o sistema de controle 64 pode ser configurado para controlar a taxa de remoção dos componentes não condensáveis 30 do vapor de água 26A a partir do volume de vácuo de vapor de água 28 da unidade de desumidificação 10 ligando ou desligando a bomba de vácuo 62, ou modulando a taxa na qual a bomba de vácuo 62 remove os componentes não condensáveis 30 do vapor de água 26A. Mais especificamente, em determinadas modalidades, o sistema de controle 64 pode receber sinais de um sensor no volume de vácuo de vapor de água 28 que detecta quando muitos componentes não condensáveis 30 estão presentes no vapor de água 26A contido no volume de vácuo de vapor de água 28. Esse processo de remoção de componente não condensável operará de forma cíclica. Em operação "normal" de remoção do vapor de água 26 do ar 14, a bomba de vácuo 62 não estará em operação. À medida que os componentes não con-densáveis 30 acumulam no volume de vácuo de vapor de água 28, a pressão interna no volume de vácuo de vapor de água 28 alcançará eventualmente um ponto de configuração. Nesse momento, a bomba de vácuo 62 ligará e removerá todos os componentes (isto é, ambos os componentes não condensáveis 30 além de H2O incluindo o vapor de água) até que a pressão interna no volume de vácuo de vapor de água 28 alcance outro ponto de configuração (por exemplo, inferior à pressão de vácuo inicial). Então, a bomba de vácuo 62 desliga e a unidade de desumidificação 10 retorna para o modo operacional normal.Os pontos de configuração podem ser predeterminados ou determinados dinamicamente.Um método preferido precisará ter a bomba de vácuo 62 apenas operando no modo de purga de forma intermitente.

[00055] Outro exemplo do tipo de controle que pode ser realizado pelo sistema de controle 64 é a modulação da pressão parcial inferior do vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 (além dos canais de vapor de água 18, saídas de vapor de água 22, e tubulação de vapor de água 24) para modificar a capacidade de remoção de vapor de água e razão de eficiência da unidade de desumidificação 10. Por exemplo, o sistema de controle 64 pode receber sinais dos sensores de pressão no volume de vácuo de vapor de água 28, os ca- nis de vapor de água 18, o=as saídas de vapor de água 22, e/ou a tubulação de vapor de água 24, além de sinais gerados pelos sensores referentes à característica (por exemplo, temperatura, pressão, taxa de fluxo, umidade relativa e assim por diante) do ar de entrada e saída 14A, 14B, entre outras coisas. O sistema de controle 64 pode utilizar essa informação para determinar como modular a pressão parcial inferior do vapor de água 26A (por exemplo, com relação à pressão parcial do vapor de água no ar 14 fluindo através dos canais de ar 16) para aumentar ou reduzir a taxa de remoção do vapor de água 26 dos canais de ar 16 para os canais de vapor de água 18 através das interfaces 20.

[00056] Por exemplo, se uma remoção maior de vapor de água for desejada, a pressão parcial inferior do vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 pode ser reduzida e, inversamente, se menos remoção de vapor de água for desejada, a pressão parcial inferior do vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 pode ser aumentada. Adicionalmente, em determinadas modalidades, a quantidade de desumidificação (isto é, remoção de vapor de água) pode ser reciclada para aperfeiçoar a eficiência da unidade de desu- midificação 10. Mais especificamente, sob determinadas condições operacionais, a unidade de desumidificação 10 pode funcionar de forma mais eficiente em taxas mais altas de remoção de vapor de água. Como tal, em determinadas modalidades, a unidade de desumidifica- ção 10 pode ser reciclada para remover uma quantidade máxima de vapor de água do ar 14 por um tempo, então para remover relativamente nenhum vapor de água do ar 14 por um tempo, então para remover uma quantidade máxima de vapor de água do ar 14 por um tempo, e assim por diante. Em outras palavras, a unidade de desumi- dificação 10 pode ser operada com uma capacidade total de remoção de vapor de água por períodos de tempo alternando com outros perío- dos de tempo onde nenhum vapor de água é removido. Adicionalmente, o sistema de controle 64 pode ser configurado para controlar o se- quenciamento de inicialização e desligamento da unidade de desumi- dificação 10.

[00057] A unidade de desumidificação 10 e as unidades de resfriamento por evaporação 12 podem ser projetadas e operadas em muitos dos vários modos e em várias condições operacionais. Em geral, a unidade de desumidificação 10 será operada com volume de vácuo de vapor de água 28 (além dos canais de vapor de água 18, saídas de vapor de água 22, e tubulação de vapor de água 24) em uma pressão parcial de vapor de água abaixo da pressão parcial de vapor de água do ar 14 fluindo através dos canais de vapor 18, das saídas de vapor de água 22, e da tubulação de vapor de água 24 em uma pressão parcial de vapor de água abaixo da pressão parcial de vapor de água do ar 14 fluindo através dos canais de ar 16. Em determinadas modalidades, a unidade de desumidificação 10 e as unidades de resfriamento por evaporação 12 podem ser otimizadas para uso do sistema de ar externo dedicado (DOAS), onde o ar 14 pode ter uma temperatura na faixa de aproximadamente 12,78°C a 37,78°C, e uma umidade relativa na faixa de aproximadamente 55 a 100%. Em outras modalidades, a unidade de desumidificação 10 e as unidades de resfriamento por evaporação 12 podem ser otimizadas para uso residencial para o ar recirculado possuindo uma temperatura na faixa de aproximadamente 21,11 a 29,44 C, e uma umidade relativa na faixa de aproximadamente 55 a 65%. De forma similar, em determinadas modalidades, a unidade de desumidificação 10 e as unidades de resfriamento por evaporação 12 podem ser otimizadas para desumidificar o ar externo em sistemas de ar recirculado de edifícios comerciais, que desumidifica o ar de entrada 14A possuindo uma temperatura na faixa de aproximadamente 12,78 a 43,33°C, e uma umidade relativa na faixa de aproximadamen- te 55 a 100%. O ar de saída 14B possui menos umidade e cerca da mesma temperatura que o ar de entrada 14A, a menos que o resfriamento seja realizado no ar de saída 14B.

[00058] A unidade de desumidificação 10 descrita aqui exige menos energia operacional do que os sistemas de desumidificação convencionais devido às pressões relativamente baixas que são necessárias para se desumidificar o ar 14A. Isso se deve pelo menos em parte à capacidade de as interfaces 20 (isto é, membranas permeáveis a vapor de água) para remover o vapor de água 26 do ar 14 de forma eficiente sem exigir pressões excessivas para forçar o vapor de água 26 através das interfaces 20. Por exemplo, em uma modalidade, a energia mínima necessária para se operar a unidade de desumidificação 10 inclui apenas a energia de ventilador necessária para mover o ar 14 através da unidade de desumidificação 10, a energia de compressão da bomba de vácuo 52 para comprimir o vapor de água 26 para aproximadamente a pressão de saturação (por exemplo, para aproxima-damente 6,89 kPa abs*(1,0 psia), ou para uma pressão de saturação que corresponda a uma temperatura de condensação determinada, por exemplo, aproximadamente 37,78°C (100oF), o bombeamento e/ou a energia de ventilador da unidade de condensação 54 (por exemplo, dependendo de se a água da torre de refrigeração ou o ar ambiente é utilizado como meio de resfriamento), a energia de bombeamento da bomba de líquido 60 para rejeitar a água em estado líquido da unidade de condensação 54 em condições ambientes, e a energia da bomba de vácuo 62 para purgar os componentes não condensáveis 30 que vazam para dentro do volume de vácuo de vapor de água 28 da unidade de desumidificação 10. Como tal, o único componente de energia principal relativo necessário para operar a unidade de desumidificação 10 é a energia de compressão da bomba de vácuo 52 para comprimir o vapor de água 26 para aproximadamente a pressão de saturação (por exemplo, apenas para aproximadamente 0,07 bar, ou para uma pressão de saturação que corresponde a uma determinada temperatura de condensação, por exemplo, aproximadamente 37,78°C (100oF). Como mencionado anteriormente, essa energia é relativamente baixa e, portanto, a operação da unidade de desumidificação 10 é relativamente barata em oposição aos sistemas de desumidificação de compressão por refrigeração convencionais. Ademais, os cálculos para uma modalidade indicam que a unidade de desumidificação 10 possui um coeficiente de desempenho (COP) pelo menos o dobro (ou até mesmo cinco vezes, dependendo das condições operacionais) que esses sistemas de desumidificação convencionais. Adicionalmente, a unidade de desumidificação 10 permite a desumidificação do ar sem a redução de temperatura do ar abaixo da temperatura na qual o ar é necessário, e é frequentemente feito em sistemas de desumidificação convencionais.

[00059] Em determinadas modalidades, como indicado previamente, a unidade de desumidificação 10 descrita com relação às figuras 1 a 7, pode ser utilizada em conjunto com uma ou mais unidades de resfriamento por evaporação 12. Por exemplo, a figura 8 é um diagrama esquemático de um sistema HVAC 72 possuindo uma unidade de resfriamento por evaporação 74 disposta a montante da unidade de de- sumidificação 10 de acordo com uma modalidade da presente descrição. O sistema HVAC 72 da figura 8 funciona geralmente igual ao sistema HVAC 8 das figuras 1, 6 e 7. No entanto, como ilustrado na figura 8, o sistema HVAC 72 inclui especificamente a unidade de resfriamento por evaporação 74 disposta a montante da unidade de desumidifi- cação 10. Dessa forma, o sistema HVAC 72 primeiro recebe o ar de entrada relativamente úmido 14A na unidade de resfriamento por evaporação 74, ao invés da unidade de desumidificação 10. A unidade de resfriamento por evaporação 74 reduz a temperatura do ar de entrada relativamente úmido 14A e expulsa o ar mais frio (mas ainda relativamente úmido) 14B, que é direcionado para dentro da unidade de de- sumidificação 10 através de um duto 76. Como descrito anteriormente, o ar mais frio (mas ainda relativamente úmido) 14B é então desumidificado na unidade de desumidificação 10 e expelido como ar relativamente seco 14C para dentro do espaço condicionado.

[00060] A unidade de resfriamento por evaporação 74 da figura 8 pode ser uma unidade de resfriamento por evaporação direta ou uma unidade de resfriamento por evaporação indireta. Em outras palavras, quando a unidade de resfriamento por evaporação 74 utiliza técnicas de resfriamento por evaporação direta, um meio relativamente frio e úmido 78 (por exemplo, água relativamente freia) é adicionado diretamente ao ar de entrada relativamente úmido 14A. No entanto, quando a unidade de resfriamento por evaporação 74 utiliza técnicas de resfriamento por evaporação indireta, o ar relativamente úmido 14A pode, por exemplo, fluir através de um lado de uma placa de um permutador de calor enquanto o meio relativamente frio e úmido 78 flui através de outro lado da placa do permutador de calor. Em outras palavras, em termos gerais, parte da umidade relativamente fria do meio relativamente frio e úmido 78 é indiretamente adicionada ao ar relativamente úmido 14A. Se as técnicas de resfriamento por evaporação direta ou indireta são utilizadas na unidade de resfriamento por evaporação 74 e afetam a taxa de remoção de umidade e redução de temperatura do ar 14 que flui através do sistema HVAC 72 da figura 8. Em geral, no entanto, a unidade de resfriamento por evaporação 74 da figura 8 resfria inicialmente ao r 14 para uma temperatura a mais baixa possível para a aplicação em particular, e a unidade de desumidificação 10 reduz a razão de umidade na temperatura aproximadamente constante.

[00061] Como ilustrado, muitos dos componentes do sistema HVAC 72 da figura 8 podem ser considerados idênticos aos componentes do sistema HVAC 8 das figuras 1, 6 e 7. Por exemplo, como descrito anteriormente, o sistema HVAC 72 da figura 8 inclui a unidade de condensação 54 que recebe o vapor de água 26B possuindo uma pressão parcial alta o suficiente para facilitar a condensação, como descrito previamente. Em determinadas modalidades, o sistema HVAC 72 da figura 8 pode incluir também o reservatório 58 para o armazenamento temporário de vapor saturado e água em estado líquido. No entanto, como descrito previamente, em outras modalidades, nenhum reservatório pode ser utilizado. Em qualquer caso, a água em estado líquido da unidade de condensação 54 pode ser direcionada para dentro da bomba de líquido 60, dentro da qual a pressão da água em estado líquido da unidade de condensação 54 é aumentada para aproximada-mente a pressão atmosférica (isto é, aproximadamente 101,35 kPa abs*(14,7 psia) de modo que a água em estado líquido possa ser rejeitada em condições ambientes.

[00062] Adicionalmente, o sistema de controle 64 da figura 7 também pode ser utilizado no sistema HVAC 72 da figura 8 para controlar a operação do sistema HVAC 72 de uma forma similar à descrita previamente com relação à figura 7. Por exemplo, como descrito previamente, o sistema de controle 64 pode ser configurado para controlar a taxa de remoção dos componentes não condensáveis 30 do vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 ligando ou desligando a bomba de vácuo 52 (ou bomba de vácuo separada 62), ou pela modulação da taxa na qual a bomba de vácuo 52 (ou bomba de vácuo separada 62) remove os componentes não condensáveis 30. Mais especificamente, em determinadas modalidades, o sistema de controle 64 pode receber sinais dos sensores no volume de vácuo de vapor de água 28 que detecta quando muitos componentes não condensáveis 30 estão presentes no vapor de água 26A contido no volume de vácuo de vapor de água 28.

[00063] Adicionalmente, o sistema de controle 64 pode modular a pressão parcial inferior do vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 para modificar a capacidade de remoção de vapor de água e a razão de eficiência da unidade de desumidificação 10. Por exemplo, o sistema de controle 64 pode receber sinais dos sensores de pressão no volume de vácuo de vapor de água 28, canais de vapor de água 18, além de sinais gerados pelos sensores referentes às características (por exemplo, temperatura, pressão, taxa de fluxo, umidade relativa e assim por diante) do ar 14 na unidade de resfriamento por evaporação 74, a unidade de desumidificação 10, ou ambos, entre outras coisas.

[00064] O sistema de controle 64 pode utilizar essa informação para determinar como modular a pressão parcial inferior do vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 para aumentar ou reduzir a taxa de remoção de vapor de água 26 dos canais de ar 16 para os canais de vapor de água 18 através das interfaces 20 da unidade de desumidificação 10 como H2O (isto é, moléculas de água, vapor de água gasoso, água em estado líquido, moléculas de água adsorvi- das/dessorvidas, moléculas de água absorvidas/dessorvidas, e assim por diante, através das interfaces 20). Por exemplo, se uma remoção de vapor de água maior for desejada, a pressão parcial inferior do vapor de água 26A não volume de vácuo de vapor de água 28 pode ser reduzida e, inversamente, se menos remoção de vapor de água for desejada, a pressão parcial inferior do vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 pode ser aumentada. Adicionalmente, como descrito acima, a quantidade de desumidificação (isto é, remoção de vapor de água) pode ser reciclada para aperfeiçoar a eficiência da unidade de desumidificação 10. Mais especificamente, sob determinadas condições operacionais, a unidade de desumidificação 10 pode funcionar mais eficientemente em taxas mais altas de remoção de vapor de água. Como tal, em determinadas modalidades, a unidade de desumidificação 10 pode ser reciclada para remover uma quantidade máxima de vapor de água do ar 14 por um tempo, então para remover relativamente nenhum vapor de água do ar 14 por um tempo, então para remover uma quantidade máxima de vapor de água do ar 14 por um tempo, e assim por diante. Em outras palavras, a unidade de desumidificação 10 pode ser operada com capacidade total de remoção de vapor de água por períodos de tempo alternados com outros períodos de tempo onde nenhum vapor de água é removido.

[00065] Adicionalmente, o sistema de controle 64 também pode ser configurado para controlar a operação da unidade de resfriamento por evaporação 74. Por exemplo, o sistema de controle 64 pode modular seletivamente quanto resfriamento por evaporação (direta ou indireta) ocorrer na unidade de resfriamento por evaporação 74. Como um exemplo, as válvulas podem ser acionadas para controlar a taxa de fluxo do meio relativamente frio e úmido 78 através da unidade de resfriamento por evaporação 74, afetando diretamente assim a quantidade de resfriamento por evaporação (direta ou indireta) na unidade de resfriamento por evaporação 74. Adicionalmente, a operação da unidade de resfriamento por evaporação 74 e a unidade de desumidifica- ção 10 pode ser controlada simultaneamente. Adicionalmente, o sistema de controle 64 pode ser configurado para controlar o sequencia- mento de inicialização e desligamento da unidade de resfriamento por evaporação 74 e a unidade de desumidificação 10.

[00066] As figuras 9A e 9B são gráficos psicrométricos 80, 82 da razão de temperatura e umidade do ar 14 fluindo através da unidade de resfriamento por evaporação 74 e a unidade de desumidificação 10 da figura 8 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Mais especificamente, a figura 9A é o gráfico psicrométrico 80 da razão de temperatura e umidade do ar 14 fluindo através de uma unidade de resfriamento por evaporação 74 e unidade de desumidificação 10 da figura 8 de acordo com uma modalidade da presente descrição, e a figura 9B é um gráfico psicrométrico 82 da razão de temperatura e umidade do ar 14 fluindo através de uma unidade de resfriamento por evaporação indireta 74 e a unidade de desumidificação 10 da figura 8 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Em particular, em cada gráfico 80, 82, o eixo geométrico x 84 corresponde à temperatura do ar 14 fluindo através da unidade de resfriamento por evaporação 74 e a unidade de desumidificação 10 da figura 8, o eixo geométrico y 86 corresponde à razão de umidade do ar 14 fluindo através da unidade de resfriamento por evaporação 74 e a unidade de desumidifi- cação 10 da figura 8, e a curva 88 representa a curva de saturação de vapor de água para uma determinada umidade relativa de ar 14 fluindo através da unidade de resfriamento por evaporação 74 e unidade de desumidificação 10 da figura 8.

[00067] Como ilustrado pela linha 90 na figura 9A, visto que o meio relativamente frio e úmido 78 é diretamente introduzido no ar 14 fluindo através da unidade de resfriamento por evaporação direta 74, a razão de umidade do ar 14B (isto é, ponto 92) que sai da unidade de resfriamento por evaporação direta 74 é substancialmente maior do que a razão de umidade do ar de entrada 14A (isto é, ponto 94) que entra na unidade de resfriamento por evaporação direta 74. No entanto, a temperatura do ar 14B (isto é, o ponto 92) para fora da unidade de resfriamento por evaporação direta 74 é substancialmente menor do que a temperatura do ar de entrada 14A (isto é, ponto 94) que entra na unidade de resfriamento por evaporação 74. Como ilustrado na linha 96 da figura 9A, visto que o vapor de água 26 é removido do ar 14B fluindo através da unidade de desumidificação 10, a razão de umidade do ar de saída 14C (isto é, ponto 98) a partir da unidade de desumidificação 10 é inferior à razão de umidade do ar 14B (isto é, ponto 92) para dentro da unidade de desumidificação 10, enquanto a temperatura do ar de saída 14C e do ar 14B são substancialmente iguais. Na verdade, a unidade de resfriamento por evaporação direta 74 umedece e resfria o ar 14, enquanto a unidade de desumidificação 10 desumidifica subsequentemente o ar 14 em uma temperatura substancialmente constante.

[00068] Como ilustrado pela linha 100 na figura 9B, visto que o meio relativamente frio e úmido 78 resfria indiretamente o ar 14 que flui através da unidade de resfriamento por evaporação indireta 74, a razão de umidade do ar 14B (isto é, ponto 102) para fora da unidade de resfriamento por evaporação indireta 74 é substancialmente igual à razão de umidade do ar de entrada 14A (isto é, ponto 104) para dentro da unidade de resfriamento por evaporação indireta 74. No entanto, a temperatura do ar 14B (isto é, o ponto 102) para fora da unidade de resfriamento por evaporação indireta 74 é substancialmente menor do que a temperatura do ar de entrada 14A (isto é, ponto 104) para dentro da unidade de resfriamento por evaporação indireta 74. Como ilustrado pela linha 106 da figura 9B, visto que o vapor de água 26 é removido do ar 14B fluindo através da unidade de desumidificação 10, a razão de umidade do ar de saída 14C (isto é, ponto 108) a partir da unidade de desumidificação 10 é inferior à razão de umidade do ar 14B (isto é, ponto 102) para dentro da unidade de desumidificação 10, enquanto a temperatura do ar de saída 14C e do ar 14B são substancialmente iguais. Na verdade, a unidade de resfriamento por evaporação indireta 74 resfria (sem umectar de forma significativa) o ar 14, enquanto a unidade de desumidificação 10 desumidifica subsequente-mente o ar 14 na temperatura substancialmente constante.

[00069] Como descrito previamente, o sistema de controle 64 da figura 8 pode ser configurado para controlar a operação da unidade de resfriamento por evaporação 74 e a unidade de desumidificação 10. Por exemplo, o sistema de controle 64 pode ser configurado para ajustar onde os pontos 92, 94, 98, e pontos 102, 104, 108 do ar 14 se encontram nos gráficos psicrométricos 80, 82 das figuras 9A e 9B quando técnicas de resfriamento por evaporação direta e indireta, respectivamente, são utilizadas na unidade de resfriamento por evaporação 74 da figura 8.

[00070] A figura 10 é um diagrama esquemático de um sistema HVAC 110 possuindo unidade de resfriamento por evaporação 74 disposta a jusante da unidade de desumidificação 10 de acordo com uma modalidade da presente descrição. O sistema HVAC 110 da figura 10 geralmente funciona igual ao sistema HVAC 8 das figuras 1, 6 e 7 e sistema HVAC 72 da figura 8. No entanto, como ilustrado na figura 10, o sistema HVAC 110 primeiro recebe o ar de entrada relativamente úmido 14A na unidade de desumidificação 10. Como descrito anteriormente, o ar de entrada relativamente úmido 14A é primeiramente desumidificado na unidade de desumidificação 10 e expelido como ar relativamente seco 14B para dentro do duto 76. A unidade de resfria-mento por evaporação 74 então reduz a temperatura do ar seco 14B e expele o ar seco mais frio 14C para dentro do espaço condicionado.

[00071] Como descrito previamente com relação à figura 8, a unidade de resfriamento por evaporação 74 da figura 10 pode ser uma unidade de resfriamento por evaporação direta ou uma unidade de resfriamento por evaporação indireta. Em outras palavras, quando a unidade de resfriamento por evaporação 74 utiliza técnicas de resfriamento por evaporação direta, o meio relativamente frio e úmido 78 (por exemplo, água relativamente fria) é diretamente adicionada ao ar relativamente seco 14B no duto 76. No entanto, quando a unidade de resfriamento por evaporação 74 utiliza técnicas de resfriamento por evaporação indireta, o ar relativamente seco 14B pode, por exemplo, fluir através de um lado de uma placa de um permutador de calor enquanto o meio relativamente frio e úmido 78 flui através do outro lado da placa do permutador de calor. Em outras palavras, em termos gerais, parte da umidade relativamente fria do meio relativamente frio e úmido 78 é indiretamente adicionada ao ar relativamente seco 14B no duto 76. Se as técnicas de resfriamento por evaporação direta ou indireta são utilizadas na unidade de resfriamento por evaporação 74 e afetam a taxa de remoção de umidade e redução de temperatura do ar 14 que flui através do sistema HVAC 110 da figura 10. Em geral, no entanto, a unidade de desumidificação 10 reduz inicialmente a razão de umidade em temperatura aproximadamente constante, e a unidade de resfriamento por evaporação 74 resfria o ar 14 para uma temperatura tão baixa quanto possível para a aplicação em particular.

[00072] Como ilustrado, muitos dos componentes do sistema HVAC 110 da figura 10 podem ser considerados idênticos aos componentes do sistema HVAC 8 das figuras 1, 6 e 7 e o sistema HVAC 72 da figura 8. Por exemplo, como descrito previamente, o sistema HVAC 110 da figura 10 inclui uma unidade de condensação 54 que recebe vapor de água 26B possuindo uma pressão parcial suficiente para facilitar a condensação, como descrito previamente. Em determinadas modalidades, o sistema HVAC 110 da figura 10 também pode incluir o reservatório 58 para o armazenamento temporário de vapor saturados e água em estado líquido. No entanto, como descrito previamente, em outras modalidades, nenhum reservatório foi utilizado. Em qualquer caso, a água em estado líquido da unidade de condensação 54 pode ser direcionada para dentro da bomba de líquido 60, dentro da qual a pressão da água em estado líquido da unidade de condensação 54 é aumentada para aproximadamente a pressão atmosférica (isto é, aproximadamente 101,35 kpa abs*(14,7 psia) de modo que a água em estado líquido possa ser rejeitada em condições ambientes.

[00073] Adicionalmente, o sistema de controle 64 das figuras 7 e 8 também pode ser utilizado no sistema HVAC 110 da figura 10 para controlar a operação do sistema HVAC 110 de forma similar à descrita previamente com relação às figuras 7 e 8. Por exemplo, como descrito previamente, o sistema de controle 64 pode ser configurado ara controlar a taxa de remoção de componentes não condensáveis 30 do vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 ligando ou desligando a bomba de vácuo 52 (ou bomba de vácuo separada 62), pela modulação da taxa na qual a bomba de vácuo 52 (ou bomba de vácuo separada 62) remove os componentes não condensáveis 30. Mais especificamente, em determinadas modalidades, o sistema de controle 64 pode receber sinais dos sensores no volume de vácuo de vapor de água 28 que detecta quando muitos componentes não condensáveis 30 estão presentes no vapor de água 26A contido no volume de vácuo de vapor de água 28.

[00074] Adicionalmente, o sistema de controle 64 pode modular a pressão parcial inferior do vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 para modificar a capacidade de remoção de vapor de água e razão de eficiência da unidade de desumidificação 10. Por exemplo, o sistema de controle 64 pode receber sinais dos sensores de pressão no volume de vácuo de vapor de água 28, canais de vapor de água 18, além de sinais gerados pelos sensores referentes às características (por exemplo, temperatura, pressão, taxa de fluxo, umidade relativa e assim por diante) do ar 14 na unidade de desumidifica- ção 10, unidade de resfriamento por evaporação 74, ou ambos, entre outras coisas.

[00075] O sistema de controle 64 pode utilizar essa informação para determinar como modular a pressão parcial inferior do vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 para aumentar ou diminuir a taxa de remoção do vapor de água 26 a partir dos canais de ar 16 para os canais de vapor de água 18 através das interfaces 20 da unidade de desumidificação 10 como H2O (isto é, água atômica, vapor de água gasoso, água em estado líquido, e assim por diante, adsorvi- da ou absorvida através das interfaces 20). Por exemplo, se mais remoção de vapor de água for desejada, a pressão parcial inferior do vapor de água 26A no volume de vacu ode vapor de água 28 pode ser reduzida e, inversamente, se menos remoção de vapor de água for desejada, a pressão parcial inferior do vapor de água 26A no volume de vácuo de vapor de água 28 pode ser aumentada. Adicionalmente, como descrito acima, a quantidade de desumidificação (isto é, remoção de vapor de água) pode ser reciclada para aperfeiçoar a eficiência da unidade de desumidificação 10. Mais especificamente, sob determinadas condições operacionais, a unidade de desumidificação 10 pode funcionar de forma mais eficiente em maiores taxas de remoção de vapor de água. Como tal, em determinadas modalidades, a unidade de desumidificação 10 pode ser reciclada para remover uma quantidade máxima de vapor de água do ar 14 por um tempo, então para remover relativamente nenhum vapor de água do ar 14 por um tempo, então para remover uma quantidade máxima de vapor de água do ar 14 por um tempo, e assim por diante. Em outras palavras, a unidade de desumidificação 10 pode ser operada com uma capacidade de remoção de vapor de água total por períodos de tempo alternando com outros períodos de tempo onde nenhum vapor de água é removido.

[00076] Adicionalmente, o sistema de controle 64 também pode ser configurado para controlar a operação da unidade de resfriamento por evaporação 74. Por exemplo, o sistema de controle 64 pode modular seletivamente quanto resfriamento por evaporação (direta ou indireta) ocorre na unidade de resfriamento por evaporação 74. Como um exemplo as válvulas podem ser acionadas para controle a taxa de fluxo do meio relativamente rio e úmido 78 através da unidade de resfriamento por evaporação 74, afetando, assim, diretamente a quantidade de resfriamento por evaporação (direta ou indireta) na unidade de resfriamento por evaporação 74. Adicionalmente, a operação da unidade de desumidificação 10 e unidade de resfriamento por evaporação 74 podem ser controladas simultaneamente. Adicionalmente, o sistema de controle 64 pode ser configurado para controlar o sequenciamento de inicialização e desligamento da unidade de desumidificação 10 e unidade de resfriamento por evaporação 74.

[00077] As figuras 11A e 11B são gráficos psicrométricos 112, 114 da razão de temperatura e umidade do ar 14 fluindo através de uma unidade de desumidificação 10 e a unidade de resfriamento por evaporação 74 da figura 10 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Mais especificamente, a figura 11A é o gráfico psicrométrico 112 da temperatura e razão de umidade do ar 14 fluindo através da unidade de desumidificação 10 e uma unidade de resfriamento por evaporação direta 74 da figura 10 de acordo com uma modalidade da presente descrição, e a figura 11B é o gráfico psicrométrico 114 da razão de temperatura e umidade do ar 14 fluindo através da unidade de desumidificação 10 e uma unidade de resfriamento por evaporação indireta 74 da figura 10 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Em particular, como descrito previamente com relação às figuras 9A e 9B, o eixo geométrico x 84 corresponde à temperatura do ar 14 fluindo através da unidade de desumidificação 10 e a unidade de resfriamento por evaporação 74 da figura 10, o eixo geométrico y 86 corresponde á razão de umidade do ar 14 fluindo através da unidade de desumidificação 10 e a unidade de resfriamento por evaporação 74 da figura 10, e a curva 88 representa a curva d saturação de vapor de água para uma determinada umidade relativa do ar 14 fluindo através da unidade de desumidificação 10 e unidade de resfriamento por evaporação 74 da figura 10.

[00078] Como ilustrado pela linha 116 na figura 11A, visto que o vapor de água 26 é removido do ar de entrada relativamente úmido 14A fluindo através da unidade de desumidificação 10, a razão de umidade do ar relativamente seco 14B (isto é, ponto 118) a partir da unidade de desumidificação 10 é inferior à razão de umidade do ar de entrada relativamente úmido 14A (isto é, ponto 120) para dentro da unidade de desumidificação 10, enquanto a temperatura do ar relativamente seco 14B e do ar de entrada relativamente úmido 14A são substancialmente iguais. Como ilustrado pela linha 122 da figura 11A, visto que o meio relativamente frio e úmido 78 é diretamente introduzido no ar relativamente seco 14B que flui a través da unidade de resfriamento por evaporação direta 74, a razão de umidade do ar de saída 14C (isto é, ponto 124) a partir da unidade de resfriamento por evaporação direta 74 é substancialmente maior do que a razão de umidade do ar relativamente seco 14B (isto é, ponto 118) para dentro da unidade de resfriamento por evaporação direta 74. No entanto, a temperatura do ar de saída 14C (isto é, ponto 124) da unidade de resfriamento por evaporação direta 74 é substancialmente menor do que a tempera-tura do ar relativamente seco 14B (isto é, ponto 118) dentro da unidade de resfriamento por evaporação direta 74. Na verdade, a unidade de desumidificação 10 desumidifica o ar 14 substancialmente em temperatura constante, enquanto a unidade de resfriamento por evaporação direta 74 umecta subsequentemente e resfria o ar 14.

[00079] Como ilustrado pela linha 126 na figura 11B, visto que o vapor de água 26 é removido do ar de entrada relativamente úmido 14A que flui através da unidade de desumidificação 10, a razão de umidade do ar relativamente seco 14B (isto é, ponto 128) da unidade de desumidificação 10 é menor do que a razão de umidade do ar de entrada relativamente úmido 14A (isto é, ponto 130) para dentro da unidade de desumidificação 10, enquanto a temperatura do ar relativamente seco 14B e o ar de entrada relativamente úmido 14A são substancialmente iguais. Como ilustrado pela linha 132 da figura 11B, visto que o meio relativamente frio e úmido 78 resfria indiretamente o ar relativamente seco 14B que flui através da unidade de resfriamento por evaporação indireta 74, a razão de umidade do ar de saída 14C (isto é, o ponto 134) da unidade de resfriamento por evaporação indireta 74 é substancialmente igual à razão de umidade do ar relativamente seco 14B (isto é, ponto 128) para dentro da unidade de resfriamento por evaporação indireta 74. No entanto, a temperatura do ar de saída 14C (isto é, ponto 134) a partir da unidade de resfriamento por evaporação indireta 74 é substancialmente menor do que a temperatura do ar relativamente seco 14B (isto é, ponto 128) para dentro da unidade de resfriamento por evaporação indireta 74. Na verdade, a unidade de desumidificação 10 desumidifica o ar 14 substancialmente em temperatura constante, enquanto a unidade de resfriamento por evaporação indireta 74 resfria (sem umectação substancial) o ar 14.

[00080] Como descrito previamente, o sistema de controle 64 da figura 10 pode ser configurado para controlar a operação da unidade de desumidificação 10 e a unidade de resfriamento por evaporação 74. Por exemplo, o sistema de controle 64 pode ser configurado para ajustar onde os pontos 118, 120, 124 e pontos 128, 130, 134 do ar 14 se encontra nos gráficos psicrométricos 112, 114 das figuras 11A e 11B quando as técnicas de resfriamento por evaporação direta e indireta, respectivamente, são utilizadas na unidade de resfriamento por evaporação 74 da figura 10.

[00081] As modalidades dos sistemas HVAC 72, 110 das figuras 8 e 10 não são as únicas formas nas quais as unidades de desumidifica- ção 10 podem ser combinadas com as unidades de resfriamento por evaporação 74. Mais especificamente, ao passo que as figuras 8 e 10 ilustram o uso de uma unidade de desumidificação única 10 e uma unidade de resfriamento por evaporação única 4 em série uma com a outra, em outras modalidades, qualquer número de unidades de de- sumidificação 10 e unidades de resfriamento por evaporação 74 pode ser utilizado em série uma com a outra. Por exemplo, a figura 1 ilustra a unidade de desumidificação 10 possuindo unidades de resfriamento por evaporação dispostas em ambos os lados (isto é, tanto a montante quanto a jusante) da unidade de desumidificação 10. Como outro exemplo, em uma modalidade, uma primeira unidade de desumidifica- ção 10 pode ser seguida por uma primeira unidade de resfriamento por evaporação 74, que é, por sua vez, seguida por uma segunda unidade de desumidificação 10, que é, por sua vez, seguida por uma segunda unidade de resfriamento por evaporação 74, e assim por diante. No entanto, qualquer número de unidades de desumidificação 10 e unidades de resfriamento por evaporação 74 pode na verdade ser utilizado em série uma com a outra, onde o ar 14 que sai de cada unidade 10, 74 é direcionada para a próxima unidade a jusante 10, 74 na série (exceto pela última unidade 10, 74 na série, de onde o ar 14 é expelido para dentro do espaço condicionado). Em outras palavras, o ar 14 saindo de cada unidade de desumidificação 10 em série é direcionado para dentro de uma unidade de resfriamento por evaporação a jusante 74 (ou para o espaço condicionado, se for a última unidade na série) e o ar 14 que sai de cada unidade de resfriamento por evaporação 74 na série é direcionado em uma unidade de desumidificação a jusante 10 (ou ao espaço condicionado, se for a última unidade na série). Como tal, a temperatura do ar 14 pode ser sucessivamente reduzida em cada unidade de resfriamento por evaporação 74 entre as unidades de desumidificação 10 na série, e a razão de umidade do ar 14 pode ser sucessivamente reduzida em cada unidade de desumidificação 10 entre as unidades de resfriamento por evaporação 74 na serie. Esse processo pode ser continuado dentro de qualquer número de unidades de desumidificação 10 e unidades de resfriamento por evaporação 74 até que as condições de razão de temperatura e umidade finais desejadas do ar 14 sejam alcançadas.

[00082] As figuras 12A e 12B são gráficos psicrométricos 136, 138 da temperatura e razão de umidade do ar 14 fluindo através de uma pluralidade de unidades de desumidificação 10 e uma pluralidade de unidades de resfriamento por evaporação 74 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Mais especificamente, a figura 12A é um gráfico psicrométrico 136 da razão de temperatura e umidade do ar 14 fluindo através de uma pluralidade de unidades de desumidificação 10 e uma pluralidade de unidades de resfriamento por evaporação direta 74 de acordo com uma modalidade da presente descrição, e a figura 12B é um gráfico psicrométrico 138 da razão de temperatura e umidade do ar 14 fluindo através de uma pluralidade de unidades de desumidificação 10 e uma pluralidade de unidades de resfriamento por evaporação indireta 74 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Em particular, em cada gráfico 136, 138, o eixo geométrico 84 corresponde à temperatura do ar 14 fluindo através da pluralidade de unidades de desumidificação 10 e a pluralidade de unidades de resfriamento por evaporação 74, o eixo geométrico y 86 corresponde à razão de umidade do ar 14 fluindo através da pluralidade de unidades de desumidificação 10 e pluralidade de unidades de resfriamento por evaporação 74, e a curva 88 representa a curva de saturação de vapor de água para uma determinada umidade relativa do ar 14 fluindo através da pluralidade de unidades de desumidificação 10 e pluralidade de unidades de resfriamento por evaporação 74.

[00083] Como ilustrado pelas linhas 140 nas figura 12A, visto que o vapor de água 26 é removido do ar relativamente úmido 14 fluindo através de cada uma dentre a pluralidade de unidades de desumidifi- cação 10, a razão de umidade do ar 14 diminui substancialmente enquanto a temperatura do ar 14 permanece substancialmente igual em cada uma dentre a pluralidade de unidades de desumidificação 10. Como ilustrado pelas linhas 142 na figura 12A, visto que o meio relativamente frio e úmido 78 é diretamente introduzido no ar relativamente seco 14 fluindo através de cada uma das unidades de resfriamento por evaporação direta 74, a razão de umidade do ar 14 aumenta enquanto a temperatura do ar 14 diminui substancialmente em cada uma dentre a pluralidade de unidades de resfriamento por evaporação direta 74. Em outras palavras, cada uma dentre a pluralidade de unidades de desumidificação 10 desumidifica sucessivamente o ar 14 em temperatura substancialmente constante, enquanto cada uma dentre a pluralidade de unidades de resfriamento por evaporação direta 74 umecta sucessivamente e resfria o ar 14 até que as condições finais desejadas de razão de temperatura e umidade sejam alcançadas. Mais especificamente, como ilustrado na figura 12A, as linhas 140, 142 formam geralmente uma progressão de "função de etapa" das condições iniciais de razão de temperatura e umidade do ar de entrada 14 (isto é, ponto 144) para as condições finais de razão de temperatura e umidade do ar de saída 14 (isto é, ponto 146).

[00084] Como ilustrado pelas linhas 148 na figura 12B, visto que o vapor de água 26 é removido do ar relativamente úmido 14 fluindo através de cada uma dentre a pluralidade de unidades de desumidifi- cação 10, a razão de umidade doa r 14 diminui substancialmente enquanto a temperatura do ar 14 permanece substancialmente igual em cada uma dentre a pluralidade de unidades de desumidificação 10. Como ilustrado pelas linhas 150 na figura 12B, visto que o meio relativamente frio e úmido 78 interage indiretamente com o ar relativamente seco 14 fluindo através de cada uma das unidades de resfriamento por evaporação indireta 74, a razão de umidade do ar 14 permanece substancialmente igual enquanto a temperatura do ar 14 diminui substancialmente em cada uma dentre a pluralidade de unidades de resfriamen- to por evaporação indireta 74. Em outras palavras, cada uma dentre a pluralidade de unidades de desumidificação 10 desumidifica sucessi-vamente o ar 14 em temperatura substancialmente constante, enquanto cada uma dentre a pluralidade de unidades de resfriamento por evaporação indireta 74 resfria sucessivamente o ar 14 em uma razão de umidade substancialmente constante até que as condições finais desejadas de razão de temperatura e umidade sejam alcançadas. Mais especificamente, como ilustrado na figura 12B, as linhas 148, 150 geralmente formam uma progressão "serrilhada" a partir das condições iniciais da razão de temperatura e umidade do ar de entrada 14 (isto é, ponto 152) para as condições finais da razão de temperatura e umidade do ar de saída 14 (isto é, ponto 154).

[00085] Visto que as unidades de resfriamento por evaporação 74 são utilizadas entre as unidades de desumidificação 10, cada unidade de desumidificação 10 receberá ar 14 que é mais frio e em uma pressão parcial mais baixa de vapor de água do que as unidades de de- sumidificação a montante 10. Como tal, cada uma das unidades de desumidificação 10 operará substancialmente em condições operacionais diferentes. De acordo, o sistema de controle 64 pode ser utilizado para modular os parâmetros operacionais (por exemplo, as pressões parciais do vapor de água nos volumes de vácuo de vapor de água 28, entre outras coisas) das unidades de desumidificação 10 para levar em consideração as variações entre as unidades de desumidificação 10. De forma similar, visto que as unidades de desumidificação 10 são utilizadas entre as unidades de resfriamento por evaporação 74, cada unidade de resfriamento por evaporação 74 também receberá o ar 14 que é mais frio e em uma pressão parcial mais baixa de vapor de água do que as unidades de resfriamento por evaporação a montante 74. Como tal, cada uma das unidades de resfriamento por evaporação 74 também operará em condições operacionais substancialmente diferen- tes. De acordo, o sistema de controle 64 pode ser utilizado também para modular os parâmetros operacionais (por exemplo, as taxas de flux do meio relativamente frio e úmido 78, entre outras coisas) das unidades de resfriamento por evaporação 74 para levar em consideração as variações entre as unidades de resfriamento por evaporação 74. Adicionalmente, o sistema de controle 64 também pode coordenar simultaneamente a operação da pluralidade de unidades de desumidi- ficação 10 e a pluralidade de unidades de resfriamento por evaporação 74 para levar em consideração as variações.

[00086] As unidades de resfriamento por evaporação 74 das figuras 8 e 10 não servem apenas para reduzir a temperatura do ar 14, mas também servem para limpar o ar 14, por exemplo, pela passagem do ar 14 através de uma estreita úmida e fibrosa. Adicionalmente, as unidades de desumidificação 10 e as unidades de resfriamento por evaporação 14 podem ser operadas em velocidades variáveis ou velocidades fixas para operação ideal entre a temperatura inicial diferente a as condições de umidade (isto é, pontos operacionais 144 e 152 nas figuras 12A e 12B, respectivamente) e as condições de temperatura e umidade finais (isto é, pontos de operação 146 e 154 nas figuras 12A e 12B, respectivamente. Adicionalmente, as unidades de resfriamento por evaporação 74 são relativamente unidades de baixa energia, minimizando assim os custos gerais de operação.

[00087] Enquanto a presente descrição pode ser suscetível a várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas foram ilustradas por meio de exemplo nos desenhos e tabelas e foram descritos em detalhes aqui. No entanto, deve-se compreender que as modalidades não devem ser limitadas às formas em particular descritas. Ao invés disso, a descrição deve cobrir todas as modificações, equivalências, e alternativas que se encontrem dentro do espírito e escopo da descrição como definido pelas reivindicações em anexo a seguir.Adicionalmente, apesar de modalidades individuais serem discutidas aqui, a descrição deve cobrir todas as combinações dessas modalidades.

Claims

1. Sistema de desumidificação para remoção de vapor de água de uma corrente de ar, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro e um segundo canais separados por uma membrana, onde a membrana é configurada para facilitar a remoção de vapor de água de uma corrente de ar fluindo através do primeiro canal facilitando a passagem de H2O do vapor de água para o segundo canal através dos volumes permeáveis da membrana enquanto bloqueia substancialmente a passagem de todos os outros componentes da corrente de ar através da membrana; uma primeira unidade de resfriamento por evaporação configurada para resfriar a corrente de ar a jusante da membrana; uma segunda unidade de resfriamento por evaporação configurada para resfriar a corrente de ar a montante da membrana; um dispositivo de aumento de pressão configurado para criar uma pressão parcial inferior de vapor de água dentro do segundo canal do que no primeiro canal, de modo que H2O mova através da membrana para o segundo canal, onde o dispositivo de aumento de pressão também é configurado para aumentar a pressão do vapor de água em uma saída do dispositivo de aumento de pressão para uma pressão parcial do vapor de água em uma faixa adequada para condensação subsequente em água em estado líquido, e um controlador configurado para controlar as operações do sistema de desumidificação, em que o controlador é configurado para controlar o dispositivo de aumento de pressão para aumentar a pressão do vapor de água em uma saída do dispositivo de aumento de pressão a uma pressão parcial de vapor de água próxima a uma pressão de saturação de vapor de água mínima em um dispositivo de condensação apropriado para condensação subsequente em água líquida.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar uma primeira fase de resfriamento por evaporação fornecida pelo primeiro res- friador por evaporação, uma primeira fase de desumidificação fornecida pela membrana, e uma segunda fase de resfriamento por evaporação fornecida pelo segundo resfriador por evaporação durante as operações.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar as operações do sistema de desumidificação de modo a resultar em um controle de gráfico psicrométrico de uma razão de temperatura e umidade da corrente de ar fluindo através da membrana, o controle de gráfico psi- crométrico compreendendo uma primeira linha angulada resultando da primeira fase de resfriamento por evaporação e uma primeira linha descendente resultando da primeira fase de desumidificação.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de condensação configurado para receber vapor de água a partir do dispositivo de aumento de pressão e condensar o vapor de água para água em estado líquido.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de transporte de água configurado para transportar a água em estado líquido a partir do dispositivo de condensação.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a membrana compreende zeolito.

7. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende: uma unidade de desumidificação para remover o vapor de H2O a partir de uma corrente de ar compreendendo: um canal de ar configurado para receber uma corrente de ar de entrada e descarregar uma corrente de ar de saída; e um material permeável a H2O adjacente ao canal de ar, onde o material permeável a H2O é configurado para permitir seletivamente a passagem de H2O do vapor de H2O na corrente de ar de entrada através do material permeável a H2O para um lado de sucção do material permeável a H2O e bloquear substancialmente a passagem de outros componentes na corrente de ar de entrada através do material permeável a H2O para o lado de sucção do material permeável a H2O; uma unidade de resfriamento por evaporação configurada para resfriar a corrente de ar; um dispositivo de aumento de pressão configurado para criar uma pressão parcial inferior de vapor de H2O no lado de sucção do material permeável a H2O do que a pressão parcial do vapor de H2O na corrente de ar de entrada para acionar a passagem de H2O do vapor de H2O na corrente de ar de entrada através do material permeável a H2O, e para aumentar a pressão em uma saída do dispositivo de aumento de pressão para uma pressão parcial de vapor de H2O adequado para condensar o vapor de H2O em H2O líquido; e um controlador configurado para controlar uma primeira fase de desumidificação fornecida pelo material permeável a H2O durante as operações, em que o controlador é configurado para controlar o dispositivo de aumento de pressão para aumentar a pressão do vapor de H2O em uma saída do dispositivo de aumento de pressão a uma pressão parcial de vapor de H2O próxima a uma pressão de saturação de vapor de H2O mínima em um dispositivo de condensação apropriado para condensação subsequente em H2O líquido.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende uma segunda unidade de resfriamento por evaporação disposta a montante da unidade de desumidificação.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar uma primeira fase de resfriamento por evaporação fornecida pelo primeiro res- friador por evaporação, e a primeira fase de desumidificação fornecida pelo material permeável a H2O durante as operações de modo a resultar em um controle de gráfico psicrométrico de uma razão de temperatura e umidade da corrente de ar fluindo através da membrana, o controle de gráfico psicrométrico compreendendo uma primeira linha angulada resultando da primeira fase de resfriamento por evaporação e uma primeira linha descendente resultando da primeira fase de desu- midificação.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de condensação configurado para receber vapor de H2O da saída do dispositivo de aumento de pressão, e para condensar o vapor de H2O em H2O líquido.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende uma bomba de líquido configurada para transportar o H2O líquido do dispositivo de condensação.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o material permeável a H2O compreende uma membrana permeável a H2O.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o material permeável a H2O compreende zeolito.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a unidade de desumidificação é uma unidade de desumidificação de velocidade variável, e a unidade de resfriamento por evaporação é uma unidade de resfriamento por evaporação de velocidade variável.

15. Método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: receber uma corrente de ar incluindo vapor de H2O dentro de um canal de ar de uma unidade de desumidificação, em que a corrente de ar possui uma primeira pressão parcial de vapor de H2O; resfriar a corrente de ar através de uma unidade de resfriamento por evaporação; sugar H2O para dentro de um canal de vapor de H2O da unidade de desumidificação através de um material permeável a H2O da unidade de desumidificação utilizando um diferencial de pressão através do material permeável a H2O, onde o material permeável a H2O compreende zeolito e o canal de vapor de H2O possui uma segunda pressão parcial de vapor de H2O inferior à primeira pressão parcial de vapor de H2O da corrente de ar; e receber vapor de H2O do canal de vapor de H2O dentro do dispositivo de aumento de pressão e aumentar a pressão do vapor de H2O a partir do dispositivo de aumento de pressão para uma terceira pressão parcial de vapor de H2O que é maior do que a segunda pressão parcial de vapor de H2O; e monitorar continuamente as condições de pressão e temperatura do vapor de H2O a montante do dispositivo de aumento de pressão e vapor de H2O a jusante do dispositivo de aumento de pressão para garantir que a terceira pressão parcial do vapor de H2O está próxima a uma pressão de saturação de vapor e H2O mínima no dispositivo de condensação e é apropriada para condensação subsequente em H2O líquido.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de resfriar a corrente de ar através da unidade de resfriamento por evaporação antes do direcionamento da corrente de ar para dentro da unidade de desumidificação.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de resfriar a corrente de ar através da unidade de resfriamento por evaporação depois do recebimento da corrente de ar a partir da unidade de desumidificação.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de resfriar a corrente de ar através de uma primeira unidade de resfriamento por evaporação antes do direcionamento da corrente de ar para dentro da unidade de desumidificação, e resfriar a corrente de ar através de uma segunda unidade de resfriamento por evaporação depois do recebimento da corrente de ar a partir da unidade de desumidificação.

19. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de receber vapor de H2O a partir do dispositivo de aumento de pressão em um dispositivo de condensação e condensar o vapor de H2O em H2O líquido.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a corrente de ar possui uma primeira pressão parcial de vapor de H2O em uma faixa de aproximadamente 1,38 a 6,89 kPa abs (0,2 a 1,0 psia), a segunda pressão parcial de vapor de H2O estando em uma faixa de aproximadamente 0,69 a 6,89 kPa abs (0,1 a 1,0 psia), e a terceira pressão parcial de vapor de H2O estando em uma faixa de aproximadamente 1,72 a 7,58 kPa abs (0,25 a 1,1 psia).

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o controle do gráfico psicrométrico compreende uma segunda linha angulada resultando da segunda fase de resfriamento por evaporação.