CN108472580A - 作为建筑物中的通风系统的热回收吸附器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有热回收吸附器的通风系统(10)，所述通风系统(10)安装在建筑物中，其中所述通风系统(10)还包含至少一个用于来自建筑物外部的空气料流的外部进气/排气口(11)和至少一个用于来自建筑物内部的空气料流的内部进气/排气口(23)、至少一个风机单元(14)和至少一个过滤器单元(12、22)，其中所述热回收吸附器包括用于从空气料流中吸收和释放热的热交换材料(16)和用于至少从空气料流中吸附和解吸至少一种被吸附物的吸附材料(18)，其中所述至少一种被吸附物是水蒸气，所述吸附材料(18)包含至少一种在室温(25℃+/‑10℃)下表现出s形水吸附等温线和在窄相对湿度范围内的陡增的水蒸气吸附剂，其中所述水蒸气吸附剂的主要荷载提升出现在0.1至0.5的相对湿度范围内并且所述水蒸气吸附剂的饱和容量位于0.25至1.2kg水/kg吸附剂的范围内。本发明还涉及用于建筑物空气料流的联合热回收、冷却/加热和除湿/加湿的方法和用途以及这样的建筑物。

Description

作为建筑物中的通风系统的热回收吸附器
本发明涉及安装在建筑物中的通风系统，其包含用于热回收、加湿和/或除湿、加热和/或冷却建筑物，如住宅、商业和工业建筑物中的空气的热回收吸附器。此外，本发明涉及用于建筑物的联合热回收、冷却/加热和除湿/加湿的方法和用途以及这样的建筑物。
住宅和商业建筑对能源消耗的全球贡献稳步增加，在发达国家达到20％至40％的数值。可以节省估计高达50％的建筑物能源消耗。但由于使建筑围护结构气密，必须提供通风系统以生成宜人的室内气候。由于许多建筑物被加热到高于室外温度的温度，通风系统会是显著热损失的来源。当通过机械送排风系统提供通风系统时，必须通过从排气中回收热、取决于居住率(occupancy)、湿度和空气质量因素的按需控制通风进一步改进通风的能量效率。
建筑标准越来越重视实现舒适健康的室内居住条件，其需要空气过滤以净化进入的室外空气的灰尘、污染物、甚至异味，并控制湿度以保持健康舒适的环境。通风旨在除去或稀释污染物和控制建筑物中的热环境和湿度。一个目的是除去室内生成的污染物和湿度或将它们的浓度稀释到可接受的水平。另外进气的加热和冷却容易与通风组合，但仍然难以从排气中回收热以利用回收的热加热进入的通风空气。
在已知的通风系统中，排气在排出室外之前流经被设计为交叉流式或逆流式热交换器的空气-空气热交换器。所述热交换器由金属和由某些陶瓷，如氧化铝和碳化硅构成。此类材料尽管结构合理，但昂贵并且没有或几乎没有储存和释放湿度的能力并需要高维护。此外，必须小心布置进气和排气口以使旁流(bypass)最小化。其它已知的通风系统包括用于在排气和供气之间传递热和湿的装置，其中热和/或湿被吸附和解吸到至少一个吸附结构中。
US 4,952,283涉及用于空气的通风、热回收、除湿和冷却的装置，其中该装置尤其用于comfort-to-comfort湿和/或热传递用途，其中在排气和供气料流之间传递热和/或湿。通过首先在第一(即吸附)期间将热和/或湿从第一热和/或湿空气料流吸收到合适固体材料的多孔基质中、然后在第二(即解吸)期间将热和/或湿从该基质释放到另一相对较冷和/或干燥的空气料流中，在这两个空气料流之间传递湿和/或热。此外，该申请提供无阀周期流动型装置，其中通过换向风扇(reversing air fan)实现这两个空气料流的逆流。
US 4,708,000 A描述用于空调用途的循环逆流热和质量传递装置。该小型装置包含两个处理容器，各自含有固体吸附剂材料的紧凑填充床、加热器和相连的固体热交换材料，其中提供对释放的吸附热的回收和利用该吸附热再活化吸附剂材料。该热交换材料是陶瓷、石材或烧制粘土砂砾或卵石或烧制丸粒。该固体吸附剂材料是任何市售吸附剂，如氯化锂或溴化锂，以提高在这两个空气料流之间传递显热和潜热和湿度的效率。
Aristov,Yu.A.,Mezentsev,I.V.和Mukhin,V.A.2006,ANew Approch to Heatand Moisture Regeneration in the Ventilation System of Rooms.II.Prototype ofthe Real Device,J.of Eng.Physics and Thermodynamics,Vol.79,No.3,577-584描述了具有热和湿再生的室内通风系统，其中通过选择吸附剂和蓄热介质的量在宽范围内调节热和湿回收系数。根据作者所述，发现吸附剂充当附加蓄热介质并且吸附剂的量(size)影响工作周期的持续时间。
EP 1 840 486 A1涉及吸附型热交换模块，其中通过使用有机聚合物类型的吸附剂吸附和解吸水蒸气而进行湿度控制并经由具有优异热导率的金属(在其上形成吸湿层)利用由这种吸附和解吸造成的生热和冷却。以吸附剂为基本组分的吸湿层表现出分别不小于20重量％和不小于40重量％的在20℃和65％RH(相对湿度)和90％RH下的饱和吸湿率并且在这种条件下的饱和吸湿率差异不小于20重量％。
在建筑物中，具有机械送排风系统的通风系统可以是集中式或分散式。在分散式通风系统中，更多组件需要维护并且广泛分散，但通风更容易按需要控制。在分散式系统中，周期性运行模式优选包含进气期，接着排气期，进气期的持续时间等于排气期的持续时间。该持续时间为60至120s。
在集中式通风系统中，进气口和出口或排气口更容易布置在建筑围护结构处，但管道系统非常复杂。一般而言，由该通风系统提供的通风率应该高效节能并设置为不降低室内空气质量或气候。
对现有技术通风系统的调查表明，具有热回收吸附器的现有通风系统不能同时回收热、控制湿度、过滤异味、净化空气和降低噪音。尽管在现有技术中已知的通风系统中提供许多吸附冷却/加热模块，还需要替代性的具有热回收吸附器的通风系统，其中除热回收外，通过使用至少吸附材料吸附和解吸水蒸气以借助除湿和加湿进行湿度调节并且其中提供吸音和过滤工具。
因此本发明的一个目的是提供至少部分防止上述缺点的通风系统。
通过一种用于建筑物的具有热回收吸附器的通风系统实现该目的，其中所述通风系统安装在建筑物中并且其中所述通风系统还包含至少一个用于来自建筑物外部的空气料流的外部进气/排气口和至少一个用于来自建筑物内部的空气料流的内部进气/排气口、至少一个风机单元和至少一个过滤器单元。所述热回收吸附器包括用于从空气料流中吸收和释放热的热交换材料。例如在进气料流和排气料流之间，从温暖排气向冷进气传递热。此外，所述热回收吸附器包括用于至少从空气料流中吸附和解吸至少一种被吸附物的吸附材料，其中所述至少一种被吸附物是水蒸气。所述吸附材料包含至少一种在室温(25℃+/-10℃)下表现出s形水吸附等温线和在窄相对湿度范围内的陡增的水蒸气吸附剂，其中所述水蒸气吸附剂的主要荷载提升出现在0.1至0.5的相对湿度范围内并且所述水蒸气吸附剂的饱和容量位于0.25至1.2kg水/kg吸附剂的范围内。
在一个优选实施方案中，所述水蒸气吸附剂表现出在0.15至0.4的相对湿度范围内的陡增。荷载提升为总荷载的至少65％，优选80％至95％。所述水蒸气吸附剂的饱和容量优选位于0.3至0.6kg水/kg吸附剂的范围内。
该通风系统包含至少一个风机单元以使空气料流，即所述进气料流和所述排气料流流入通风系统、至少一个用于从所述空气料流除去颗粒物和各种气体的过滤器单元，其中将供通风的空气清除室外空气污染物和异味。优选可提供用于减轻所述至少一个空气过滤器单元的噪音和/或室外噪音的吸音吸附剂。将所述组件组合到通风系统中并根据通风系统调整，即其是集中式还是分散式系统。
节能建筑需要通过保持最佳相对湿度水平等因素小心维持良好室内空气质量。这些最佳相对湿度水平随一年四季轻微改变，但应该保持在30％至40％以上和不大于60％。建筑物外的空气湿度与气候条件，即温度、大气压等有关。但建筑物内的空气湿度具有不同来源，如人类和动物的呼吸、植物蒸腾、来自与衣物烘干和烹饪相关的其它来源的水蒸发。为了解决与湿度调节相关的问题，已知方法基于众所周知和有据可查的吸附单元操作的工程原理并且该操作有效用于涉及溶剂回收、石油化学产品的分离、从空气中分离氧气和氮气、从蒸汽中除去有毒气体和从液体和气体产物中除去水分的许多用途。
吸着(sorption)，涵盖吸附(adsorption)和吸收(absorption)，是一种放热过程。吸附描述气态或液态流体的原子或分子附着到固体材料(其也被描述为吸附剂介质、吸附剂、吸附器、吸收器或吸着剂)的表面上。反过来，解吸是一种吸热过程。通过吸附从空气中除去的水分量取决于吸附剂的性质、在吸附过程中的吸附剂温度、处理的空气的温度、压力和湿度和处理的空气与吸附剂的接触时间。
根据影响(effecting)室内空气的湿度或水分的本发明，该吸附材料包含至少一种水蒸气吸附剂，其也被称作吸着剂或吸收剂，其中所述至少一种水蒸气吸附剂表现出合适的平衡吸附特性。根据由该用途给出的边界条件，吸附-解吸必须在适当的相对压力p/p0(也表示为相对湿度)下进行。因此，根据本发明的水蒸气吸附剂以表现出有利的s形以及在窄相对压力范围或窄相对湿度范围内的陡增的水吸附等温线为特征。
水蒸气吸附剂在室温25℃+/-10℃的温度范围下的吸附等温线在大约<0.1，优选<0.15的相对湿度范围内表现出零或低吸附(优选小于0.10kg水/kg吸附剂)。对于0.1至0.5，优选0.15至0.4的相对湿度，吸附等温线的陡增表明该水蒸气吸附剂的主要荷载提升，其中水吸附等温线到达第二区段，在此吸附不显著得多。在大约>0.5至1.0，优选>0.4的相对湿度范围内开始的第二区段表现出较低吸附(0.05至0.15kg水/kg吸附剂)。水蒸气吸收，也被描述为饱和容量或总荷载，在100％湿度下在0.25至甚至1.2kg水/kg吸附剂的范围内，优选在0.3至0.6kg水/kg吸附剂的范围内，更优选在0.45至0.55kg水/kg吸附剂的范围内。
优选地，优选水蒸气吸附剂的吸附等温线在较高温度下表现出相当的s形，具有在窄湿度范围内的吸附陡增。该吸附陡增朝较高的相对湿度范围移动，例如在333K下，MOF型水蒸气吸附剂可能表现出在大约0.3至0.5的相对湿度范围内的吸附陡增，其中饱和容量保持几乎不变。
此外，关于作为通风系统中的热回收吸附器的用途(其中不受阻碍的热和质量传递对快速吸附/解吸循环至关重要)，除水吸附等温线和饱和吸附容量外，动力学对快速循环吸附过程具有重要意义。该循环的持续时间，即在空气流方向反转之间的时间，取决于动力学、吸附材料和热交换材料的量以及热和湿再生的程度。
优选的水蒸气吸附剂表现出从气体中吸附极性蒸气分子，如水和在较低程度上，例如CO2的高选择性。通过如硅胶、活性氧化铝、活性铝土矿、分子筛和金属有机骨架(MOF)之类的材料提供吸附湿空气的水蒸气的能力。MOF在饱和容量方面胜过经典材料，如硅胶或沸石。MOF由于它们的高孔隙率、可调节疏水性和固有的窄孔径分布(这造成明显的荷载台阶)而越来越多地被研究用于水蒸气的吸附。MOF可被形象化为一系列接点(金属簇)和支柱(有机接头)，它们形成扩展的多孔网络。不同于其它水蒸气吸附剂，MOF通常表现出s形水吸附等温线。MOF可定制，包括配位到多个有机间隔分子上的多个金属原子，其中MOF耦合到基底的至少一个表面上并且其中MOF适合吸附和解吸空气中的水分、污染物和异味并可另外充当过滤器。可作为A520购得的微孔富马酸铝MOF尤其表现出出色的吸水性质，容易由廉价的试剂制备并具有足够的水稳定性。
金属有机骨架(MOF)是现有技术中已知的并描述在US 5,648,508中。
该通风系统的热回收吸附器的核心组分是吸附材料。该吸附材料可作为粉状材料、颗粒物、成型体或整料提供并可作为基质或填料，如填充床或移动床布置在例如外壳中。优选的是整料，其中当用作填料或基质时，整料结构可以是例如块或圆柱体。成型体或整料体可以更方便，尤其以更安全的方式操作，因为磨损降低并且机械稳定性更高。选择填料或基质在外壳中的长度/高度以为空气料流流动提供最低压降。
该吸附材料可以是单功能或多功能的。该吸附材料可以除水蒸气吸附剂外还包含其它吸附剂，例如吸音材料/其它组分，如有毒组分、污染物等的吸附剂。
吸附材料通常不作为粉末使用，但优选成型或制成装置。优选地，有机金属骨架(MOF)以具有高渗透率的整料形式提供，其中空气料流流道具有1至3mm的直径，以提供总横截面积的70％至90％的该整料形式的自由横截面积。
该通风系统可作为分散式单元安装，优选安装在建筑物的分开的房间中，或作为集中式单元安装在建筑物中，其中将来自建筑物内部的空气导向内部进气/排气口并在建筑物的围护结构上设置外部进气/排气口。该通风系统中的水蒸气吸附剂的量取决于其用于集中式还是分散式通风系统。在用于大约30平方米空间的通风的分散式通风系统中，每个运行期的质量流量为最多1千克空气，由此在夏季进入的空气的湿度从80％降至35％，这意味着必须吸附8至12g水/m3。借助这一数据，计算出水蒸气吸附剂MOF，即A520的质量为大约0.1至0.2千克，在适当外壳中提供大约50至100毫米的填充高度。关于用于有15个房间的建筑物的集中式通风系统，水蒸气吸附剂MOF，即A520的质量为大约3千克，在外壳中提供大约300至700毫米的填充高度。
在本发明的一个优选实施方案中，该吸附材料作为涂层沉积在基底上。该吸附材料可以用或不用粘合剂涂布。该基底优选由陶瓷、金属、塑料、基于聚氨酯的泡沫、聚丙烯、聚酯、金属或陶瓷、纤维素、塑料的机织或非织纤维或其混合物制成。如果该基底可充当热吸附器，其可以是膜、由陶瓷、金属或优选吸附剂制成的整料结构。该基底可作为整料结构提供或作为尺寸1至3mm的球形、圆柱形或立方丸粒提供。如果该基底可充当减震器，其可以由塑料、基于聚氨酯的泡沫、聚丙烯、聚酯、金属或陶瓷、塑料的机织或非织纤维或纤维素制成，其中该基底可作为整料结构、粉末或尺寸1至3mm的球形、圆柱形或立方丸粒的填料提供。
在本发明的一个优选实施方案中，该吸附材料是金属有机骨架(MOF)，优选作为富马酸铝MOF。
具有热回收吸附器的通风系统的另一核心组件是热交换材料。该热交换材料优选包含至少一个蓄热器或热吸收器，空气流过其中并适合交替储存/吸收和释放热能。在该热交换材料中，回收大部分热并由其用于加热用于通风的室外空气。该热交换材料优选选自陶瓷或砖块、石材或烧制粘土砂砾或卵石、铁或其它合适的高热容制丸材料的烧制丸粒、不同形状的常规陶瓷、金属或塑料填料、波纹金属或丝网。该热交换材料可作为固体如整料或优选蜂窝结构、泡沫或纤维材料提供。
在本发明的一个优选实施方案中，将吸附材料富马酸铝MOF涂布在表现出热交换材料的特征的基底，优选陶瓷基底上。此外，该热回收吸附器可包括用水蒸气吸附剂和其它吸附剂浸渍的固体。其它吸附剂可以是吸音吸附剂。因此，提供吸附型联合热交换器模块。优选在基底，例如陶瓷或金属基底上沉积微孔富马酸铝MOF的厚、充分热耦合和高度可及的涂层。
为了进一步增强两个空气料流之间的湿传递，可以包括加热器。该加热器可以周期性运行和/或在解吸期间运行。可以在热回收吸附器中提供加热器，其中加热丝或加热网可集成在填充的吸附材料中，即集成在整料结构中。此外，可以将大量各种形状的水蒸气吸附剂和/或其它吸附剂包装在由金属组织制成的袋中，其可以电加热。可以利用在至少一个风机单元中加热的空气加热该吸附剂。
在具有热回收吸附器的通风系统中，采用至少一个风机单元以使其交替提取和供给空气以供建筑物或其房间的通风。所述至少一个风机单元优选包含可逆风机单元，其中可以提供通过可逆电机运行的叶片并固定到外壳上。当叶片以一个方向旋转时，其从室外吸取空气经过该通风系统的组件，其中推动供气经过过滤器和吸音吸附剂/减震单元。当其以相反方向旋转时，其将排气从室内经过该装置推出室外。使用可逆风机单元，控制器可以以等时间间隔反转风机的旋转，其中这两个空气料流的流动是周期性的、对流的和平衡的。
该通风系统提供至少一个进气过滤器单元以从进气中清除烟雾、灰尘和/或花粉形式的颗粒物、异味和污染。为了过滤环境空气，应该使用具有大表面积的精细过滤器以实现在低压降下的长过滤器使用寿命。建筑过滤器通常使用活性浸渍碳除去污染物。此外，含有聚酯或合成材料或玻璃纤维或棉/纤维素或金属网的过滤器材料是已知的。
此外，该通风系统优选包含吸引吸附剂，如闭孔或开孔塑料泡沫、非织造物等。优选材料可以是以整料形式提供的热塑性泡沫，包括直径5至10mm的小通道和总横截面积的70％至90％的自由流动横截面积。该吸音吸附剂可以以优选50至100mm的厚度提供在分散式通风系统中或以300至700mm的厚度提供在集中式通风单元中。此外，由于所述至少一个风机单元的噪音明显，该风机单元可以安装在软泡沫中以避免固载传音。
本发明的另一方面涉及通风系统用于建筑物空气料流的联合热回收、冷却/加热和除湿/加湿的用途。
本发明的另一方面是一种联合热回收、冷却/加热和除湿/加湿方法，其包括将室内和/或室外空气料流传送经过通风系统的步骤，其中通过热回收吸附器调节来自该空气料流的热和水蒸气。
本发明的再一方面是具有如本文所述的通风系统的建筑物。
具有热回收吸附器的通风系统优选安装在建筑物中以使热回收吸附器靠近内侧，其中该热回收吸附器具有大致室温。在冬季，吸入冷和干燥室外空气并经过热回收吸附器加热，然后通过水蒸气吸附剂加湿并在接近室内空气值的温度和湿度下进入房间。因此供入室内的进气不会显著降低通风房间中的湿度。
在夏季，温暖潮湿的室外空气经过热回收吸附器时至少部分通过将水分转移至水蒸气吸附剂而除湿，并通过该加热的除湿空气将释放的解吸热传送到热交换材料中，其通过之前的解吸期冷却并具有低于室外温度的大致室温。随着温暖潮湿的室外空气被冷却和除湿，释放的解吸热暂时被热交换材料吸收；温度降至接近室内空气的温度。在解吸期间，来自室内的空气在经过热回收吸附器时由于从水蒸气吸附剂中释放的水分而变湿并通过与热回收吸附器的热交换材料传热而被加热。随着排气被加热，其从水蒸气吸附剂中除湿的能力提高，因此排气中的湿度提高，而水蒸气吸附剂中的湿度降低。
本发明的示例性实施方案显示在附图中并且在下列说明书中更详细解释。
在附图中：
图1显示根据本发明的具有热回收吸附器的通风系统的一个实施方案；
图2显示根据本发明的具有热回收吸附器的通风系统的另一实施方案；
图3显示根据本发明的联合通风系统的一个实施方案中所用的优选水蒸气吸附剂A520的水吸附等温线298K。
参照附图，图1显示旨在用于建筑物，即工业、商业和住宅建筑物、房屋和活动房屋的本发明的一个优选实施方案中的具有热回收吸附器的通风系统10。如图1中示意性显示，通风系统10包含从建筑物的外部到内部，下列组件：外部进气/排气口11、第一过滤器单元12，即滤尘器，风机单元14，例如可逆风机单元，热交换材料16、吸附材料18、吸音吸附剂20、第二过滤器单元22和内部进气/排气口23。在图1中，没有显示控制运行可逆风机单元的电机的旋转和方向的控制器单元。
可逆风机单元14包括与下列组件相连的外壳、轴向型叶片和固定到外壳上的可逆电机。
当风机叶片朝一个方向旋转时，吸入来自外部的新鲜空气并流经第一过滤器单元12、后续热交换材料16、吸附材料18、在所示实施方案中吸音吸附剂20和第二过滤器单元22，当其以相反方向旋转时，其将排气从室内经通风系统推出室外。与可逆风机单元14一起使用控制器，可以以等时间间隔反转风机的旋转，因此这两个空气料流经过通风系统10的流动是周期性的、对流的和平衡的。
通风系统10在图1中所示的实施方案中包含第一过滤器单元12和第二过滤器单元22。根据一个优选实施方案，第一过滤器单元12随后用于从进气中清除污染物、灰尘、颗粒物和异味等的传统过滤器。第二过滤器单元22可包含过滤材料以从空气料流中清除花粉。建筑过滤器通常使用活性浸渍碳除去污染物。即毒性化学品。在过滤器单元中，将吸附剂装在结构中以使有毒气体料流经过填充床、整料或volume以使有毒气体接触吸附剂并通过物理吸附和/或化学反应除去。
根据图1中所示的实施方案，热交换材料16、吸附材料18和吸音吸附剂20布置在分开的组件中，它们以适当方式互相连接。热交换材料16作为在具有排气入口和室外新鲜空气入口和排气出口和新鲜空气出口的外壳中的基质提供。该基质可包括单个固体床或优选整料结构。根据用途，该基质可包括热交换材料16，如陶瓷。
吸附材料18包括至少适用于从进入的新鲜室外空气中吸湿的水蒸气吸附剂，其中该吸附剂的水吸附等温线30表现出特有的s形形状。在吸附期间吸附来自进入的新鲜室外空气的水分并在解吸期间转移到排气中。来自排气的水分也可能吸附在水蒸气吸附剂上并可解吸到进入的冷空气中。所述水蒸气吸附剂可以以不同形式独自或与吸附材料18的其它吸附剂一起提供。吸附材料18可作为松散材料或作为成型体使用。优选的金属有机骨架(MOF)可以以颗粒物、成型体或整料形式使用。同样可以使用金属有机骨架(MOF)和其它吸附剂如活性炭的混合物，其中也可以使用成型体的混合物。成型体的几何不受任何限制。例如，可能的成型体尤其是球团、丸粒、球体、颗粒和挤出物，如杆、蜂窝、网格或中空体。吸附材料18可作为整料或以附着到基底，例如透气膜上的颗粒形式提供。吸附材料18可作为基底或载体上的涂层提供。吸附材料18也可作为基质提供，包括例如加热丝形式的加热器。
吸音吸附剂20可包括吸音材料，例如以整料热塑性泡沫的形式。
由于热交换材料16、吸附材料18和吸音吸附剂20可包括结构或固体，优选的总压降必须在1毫巴至100毫巴的范围内。
参照图2，显示具有热回收吸附器的通风系统10的另一实施方案。在这一实施方案中，通过将通风系统10的不同功能集成在联合组件24中减少包含的组件数。根据图2，组合热交换材料16、吸附材料18和吸音吸附剂20。所述联合组件24可包括作为陶瓷基质提供并被吸附材料18，例如水蒸气吸附剂和/或吸音吸附剂20涂布的热交换材料16。此外，所述联合组件24可包括整料，其中一部分被吸音吸附剂20涂布，另一部分被水蒸气吸附剂，如MOF，即A520涂布。
参照图3，显示优选水蒸气吸附剂A520的水吸附等温线。x坐标26代表相对湿度，其通过水蒸气的分压与在相同温度下的水蒸气饱和压力的比率确定。y坐标28代表以kg水/kg吸附剂表示的水蒸气吸附剂的excess-uptake。基于富马酸铝MOF的优选吸附剂A520通常表现出在298K下记录的s-形水吸附等温线30。等温线30显示在相对湿度范围<0.15中的较少吸附，即优选小于大约0.10kg水/kg吸附剂，和在0.15至0.4的窄相对湿度区中的有利的陡增。在这一相对湿度范围内的吸水为总荷载的大约80％。等温线30在相对湿度范围>0.4中达到较不显著吸附的饱和平台，其中额外的吸水量为0.05至0.15kg水/kg吸附剂。优选水蒸气吸附剂A520在100％湿度下的总吸水量为大约0.55kg水/kg吸附剂。

Claims (16)

1.具有热回收吸附器的通风系统(10)，所述通风系统(10)安装在建筑物中，其中所述通风系统(10)还包含至少一个用于来自建筑物外部的空气料流的外部进气/排气口(11)和至少一个用于来自建筑物内部的空气料流的内部进气/排气口(23)、至少一个风机单元(14)和至少一个过滤器单元(12、22)，其中所述热回收吸附器包括用于从空气料流中吸收和释放热的热交换材料(16)和用于至少从空气料流中吸附和解吸至少一种被吸附物的吸附材料(18)，其中所述至少一种被吸附物是水蒸气，所述吸附材料(18)包含至少一种在室温(25℃+/-10℃)下表现出s形水吸附等温线和在窄相对湿度范围内的陡增的水蒸气吸附剂，其中所述水蒸气吸附剂的主要荷载提升出现在0.1至0.5的相对湿度范围内并且饱和容量位于0.25至1.2kg水/kg吸附剂的范围内。
2.根据权利要求1的通风系统(10)，其中水吸附等温线(30)的陡增在0.15至0.4的相对湿度范围内。
3.根据权利要求1或2的通风系统(10)，其中所述水蒸气吸附剂的饱和容量在0.3至0.6kg水/kg吸附剂的范围内。
4.根据权利要求1至3任一项的通风系统(10)，其中所述荷载提升为总荷载的至少65％。
5.根据权利要求1至4任一项的通风系统(10)，其中所述水蒸气吸附剂选自硅胶、活性氧化铝、活性铝土矿、分子筛和金属有机骨架(MOF)。
6.根据权利要求1至5任一项的通风系统(10)，其中所述吸附材料(18)作为粉状材料、颗粒物、成型体或整料提供和作为基质或填料，如填充床或移动床布置在外壳中，优选作为整料。
7.根据权利要求1至6任一项的通风系统(10)，其中所述吸附材料(18)作为涂层沉积在优选由陶瓷、金属、塑料、基于聚氨酯的泡沫、聚丙烯、聚酯、金属或陶瓷、纤维素、塑料的机织或非织纤维或其混合物制成的基底上。
8.根据权利要求1至7任一项的通风系统(10)，其中所述吸附材料(18)是金属有机骨架(MOF)，优选作为富马酸铝MOF。
9.根据权利要求1至8任一项的通风系统(10)，其中所述热交换材料(16)选自陶瓷或砖块、石材或烧制粘土砂砾或卵石、铁或其它合适的高热容制丸材料的烧制丸粒、不同形状的常规陶瓷、金属或塑料填料、波纹金属和丝网。
10.根据权利要求1至9任一项的通风系统(10)，其中所述热交换材料(16)作为蜂窝结构提供。
11.根据权利要求7的通风系统(10)，其中所述涂层包含沉积在陶瓷基底上的富马酸铝MOF。
12.根据权利要求1至11任一项的通风系统(10)，其中所述吸附材料(18)进一步包含吸音吸附剂(20)。
13.根据权利要求1至12任一项的通风系统(10)，其中所述通风系统(10)作为分散式单元提供，优选安装在建筑物的分开的房间中，或作为集中式单元安装在建筑物中，其中将来自建筑物内部的空气导向内部进气/排气口(23)并在建筑物的围护结构上设置外部进气/排气口(11)。
14.一种用于建筑物空气料流的联合热回收、冷却/加热和除湿/加湿的方法，其包含以下步骤
-将室内和/或室外空气料流传送经过根据权利要求1至13任一项的通风系统(10)，其中通过热回收吸附器调节来自所述空气料流的热和水蒸气。
15.具有根据权利要求1至13任一项的通风系统(10)的建筑物。
16.根据权利要求1至13任一项的通风系统(10)的用途，用于建筑物空气料流的联合热回收、冷却/加热和除湿/加湿。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2765740T3 (es) 2015-11-27 2020-06-10 Basf Se Síntesis ultrarápida de elevado rendimiento-espacio-tiempo de armazones orgánicos-metal
EP3386919B1 (en) 2015-12-08 2021-10-20 Basf Se A tin-containing zeolitic material having a bea framework structure
EP3178788A1 (en) 2015-12-08 2017-06-14 Basf Se A tin-containing zeolitic material having a bea framework structure
ES2847749T3 (es) 2016-08-23 2021-08-03 Basf Se Materiales compuestos
EP3544730A1 (en) 2016-11-28 2019-10-02 Basf Se Catalyst composite comprising an alkaline earth metal containing cha zeolite and use thereof in a process for the conversion of oxygenates to olefins
WO2018099964A1 (en) 2016-11-30 2018-06-07 Basf Se Process for the conversion of monoethanolamine to ethylenediamine employing a copper-modified zeolite of the mor framework structure
WO2018099967A1 (en) 2016-11-30 2018-06-07 Basf Se Process for the conversion of ethylene glycol to ethylenediamine employing a zeolite catalyst
US10774034B2 (en) 2017-05-03 2020-09-15 Basf Se Process for the conversion of ethylene oxide to monoethanolamine and ethylenediamine employing a zeolite
BR112019024204A2 (pt) 2017-06-02 2020-06-02 Basf Se Processo para condicionar um fluido, aparelho de condicionamento de ar, uso do aparelho de condicionamento de ar, trocador de calor e elemento externo de parede
SE542427C2 (sv) * 2018-07-04 2020-04-28 Kabe Ab Mobil boendeenhet med luftväxlingssystem
AU2019321697C1 (en) * 2018-08-16 2021-06-24 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Metal organic framework based water capture apparatus
DE102019110563B3 (de) * 2019-04-24 2020-08-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kfz-Klimaleitungs-Ventilanordnung
US11859863B2 (en) * 2019-08-16 2024-01-02 Battelle Memorial Institute Method and system for dehumidification and atmospheric water extraction with minimal energy consumption
JP7104339B2 (ja) * 2020-03-31 2022-07-21 ダイキン工業株式会社 空気質の調整システム
JP7515821B2 (ja) 2020-07-06 2024-07-16 冨士色素株式会社 水分の吸脱着器及び脱着方法、水採取システム並びに水採取方法
US20230280051A1 (en) * 2020-08-05 2023-09-07 Termotera Ltd. Evaporative-cooling and absorption-heating in air gaps insulation powered by humidity fluctuations
US11592195B2 (en) * 2021-02-12 2023-02-28 Trane International Inc. Dehumidifying air handling unit and desiccant wheel therefor
US11491298B1 (en) * 2021-06-16 2022-11-08 Telesair, Inc. Air humidification device and humidification system
WO2023112567A1 (ja) * 2021-12-13 2023-06-22 ダイキン工業株式会社 調湿装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999036733A1 (en) * 1998-01-14 1999-07-22 Ebara Corporation Desiccant assisted air conditioning system
US20110315922A1 (en) * 2008-11-04 2011-12-29 Donaldson Company Inc. Custom water adsorption material

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0131869B1 (en) * 1983-07-08 1988-09-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Thermal system based on thermally coupled intermittent absorption heat pump cycles
US5653115A (en) * 1995-04-12 1997-08-05 Munters Corporation Air-conditioning system using a desiccant core
US6612365B1 (en) * 1999-09-17 2003-09-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Heating-element accommodating-box cooling apparatus and method of controlling the same
JP4896110B2 (ja) * 2001-06-25 2012-03-14 三菱樹脂株式会社 ゼオライト及び吸着材
US20070040290A1 (en) * 2005-08-17 2007-02-22 Wen-Feng Lin Fixed moisture siphon-infiltration type honeycomb dehumidifying device
JP5261875B2 (ja) * 2006-01-10 2013-08-14 東ソー株式会社 酸素６員環からなるアルミノホスフェート系ゼオライト吸着剤及びその製造方法並びにその用途
JP5158305B2 (ja) * 2006-06-02 2013-03-06 東ソー株式会社 高純度アルミノホスフェート系ゼオライト及びその製造方法並びにその用途
US9182160B2 (en) * 2012-05-24 2015-11-10 Mark PLATT Two stage dedicated heat recovery chiller
US20150094202A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 Basf Corporation Processes for activating adsorbent materials in adsorbed gas systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999036733A1 (en) * 1998-01-14 1999-07-22 Ebara Corporation Desiccant assisted air conditioning system
US20110315922A1 (en) * 2008-11-04 2011-12-29 Donaldson Company Inc. Custom water adsorption material

Also Published As

Publication number Publication date
EP3377197A1 (en) 2018-09-26
WO2017085049A1 (en) 2017-05-26
US20180328601A1 (en) 2018-11-15
JP2019504271A (ja) 2019-02-14
KR20180083403A (ko) 2018-07-20

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