CN110291336B - 热泵系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

热泵系统包括彼此流体连通的两个单元，每个单元均包括容纳空气/盐水热交换器的壳体，空气/盐水热交换器包括直接接触空气/盐水热交换器垫。壳体中的盐水入口将液体盐水供应至空气/盐水热交换器的上端，使得盐水向下流过热交换器垫。壳体中的空气入口将环境空气沿横向于通过垫的盐水流的方向引导到热交换器垫中，以及空气出口将空气从壳体排出。盐水储存器接收穿过空气/盐水热交换器的盐水。一对盐水/制冷剂热交换器联接至盐水储存器，以从储存器接收盐水，并且联接至不同壳体的盐水入口，并且制冷剂供应装置向盐水/制冷剂热交换器供应制冷剂。

Description

热泵系统及其方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月8日提交的第15/346,216号美国专利申请的优先权，其通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本发明总体涉及热泵系统，更具体地，涉及利用盐水、制冷剂和环境空气的热泵系统。本发明还涉及一种利用热泵系统的空气调节的方法。
背景技术
空间加热和冷却系统通常包括制冷剂，该制冷剂由压缩机通过位于建筑物内部和外部的翅片管进行循环。在冬季，压缩机使压缩和加热的制冷剂进入到发生冷凝的房屋内的翅片管部分。释放的热量通常通过风扇散布到房屋中。然后，冷凝的制冷剂穿过节流阀到达蒸发器。蒸发的热量由较冷的外部空气提供。在夏季，制冷剂的循环感是相反的。外部的翅片管构成冷凝器，而内部的翅片管作为蒸发器运转。
发明内容
在一个实施方式中，热泵系统包括彼此流体连通的两个单元，每个单元均包括容纳空气/盐水热交换器的壳体，该空气/盐水热交换器包括直接接触空气/盐水热交换器垫。壳体中的盐水入口将液体盐水供应至空气/盐水热交换器的上端，使得盐水向下流过热交换器垫。壳体中的空气入口将环境空气沿横向于通过垫的盐水流的方向引导到热交换器垫中，以及空气出口接收穿过热交换器垫的空气并将空气从壳体排出。盐水储存器接收穿过空气/盐水热交换器的盐水，以及两个盐水/制冷剂热交换器联接至盐水储存器，以从储存器接收盐水。盐水/制冷剂热交换器联接至不同壳体的盐水入口，以及制冷剂供应装置联接至盐水/制冷剂热交换器，以向盐水/制冷剂热交换器供应制冷剂。
在优选实施方式中，壳体中的每个均包括排气扇，用于通过该壳体中的直接接触空气/盐水热交换器吸入环境空气，制冷剂供应管线联接至盐水/制冷剂热交换器，以向这些盐水/制冷剂热交换器供应制冷剂，以及一对盐水泵联接至不同的盐水储存器，以向盐水/制冷剂热交换器供应盐水。直接接触空气/盐水热交换器垫优选为多孔垫，该多孔垫被流过垫的盐水润湿，并且可透过吸入或强制通过垫的空气，以提供盐水与空气之间的紧密接触。
本发明还提供一种用于控制外壳中的空气的温度和湿度的热泵方法。该方法将液体盐水供应至位于外壳中的第一壳体内的第一直接接触空气/盐水热交换器的上端，使得盐水向下流过第一热交换器垫。将外壳中的环境空气沿横向于通过垫的盐水流的方向引导到第一热交换器垫中，将穿过热交换器垫的空气从壳体排出到外壳内的空间中，以及接收通过第一壳体内的第一盐水储存器中的第一空气/盐水热交换器的盐水。该方法还将液体盐水供应至位于外壳外部的第二壳体内的第二直接接触空气/盐水热交换器的上端，使得盐水向下流过第二热交换器垫，将来自外壳外部的环境空气沿横向于通过垫的盐水流的方向引导到第二热交换器垫中，将穿过第二热交换器垫的空气从壳体排出到外壳外部的空间中，以及接收穿过第二壳体内的第二盐水储存器中的第二空气/盐水热交换器的盐水。
可有利地使用吸湿性盐水，诸如LiBr、MgCl2、CaCl2及其混合物。这些盐水的浓度使得在热泵的整个工作温度范围内不会发生盐或冰的沉淀。
附图说明
在附图中：
图1是利用盐水和制冷剂的热泵系统的示意图。
图2是示出图1所示系统的一种操作模式的湿度图。
具体实施方式
在图1所示的示例性实施方式中，热泵系统包括分别用作蒸发器和冷凝器的两个基本相似的单元10和10'。单元10位于待制冷的外壳E内部，单元10'位于外壳E的外部。热交换器12降低单元10中进入空气的温度和水分含量，使得从单元10排出的空气比被制冷的外壳E内部的环境空气更冷。
第二单元10'中的热交换器12'提高了从单元10'排出的空气的温度，因此当需要加热而不是冷却外壳E内部的空气时，外壳E的空气供应可切换到单元12'。即，来自单元10的空气可在夏天供应到外壳E，以及来自单元10'的空气可在冬天供应到外壳E。
单元10和10'中的每个均包括壳体12或12'，壳体12或12'容纳空气/盐水热交换器13或13'。分别设置在壳体12和12'上部的盐水入口10和10'将来自盐水/制冷剂热交换器24和24'的盐水供应到位于空气/盐水热交换器正上方的一组滴注或喷射喷嘴或孔11和11'，使得进入的盐水被引导到垫的上端。单元10和10'的下部分别容纳盐水储存器14和14'，用于接收离开空气/盐水热交换器的盐水。
每个空气/盐水热交换器13和13'优选地包括一对直接接触空气/盐水热交换器垫13a和13b，或13'a和13'b，它们彼此略微间隔开。垫13a和13b可以是诸如第2003/0003274号美国专利公开中描述的垫。优选在每个空气/盐水热交换器中使用至少两个这样的多孔垫，在两个垫之间具有竖直间隙。来自盐水/制冷剂热交换器24的冷盐水润湿垫13a和13b，并在空气通过透气垫13a、13b时，沿在重力作用下盐水向下流过垫的方向横向的方向冷却空气。两个垫13a、13b之间的间隙可以是约5-10mm，以防止液体盐水从一个垫流到另一个垫。因此，内垫13b中的液体盐水比外垫13a中的液体盐水更冷，并且通过两个垫的空气交叉流使得通过内垫13b的较冷空气与较冷的盐水相互作用。
进入的环境空气通过排气扇20或20'或通过任何其他自然或强制装置被吸入壳体12或12'中。进入的空气通过壳体12和12'的宽侧壁之一中的开口进入热交换器13和13'。开口分别与热交换器13和13'中的外垫13a和13'a对齐，并且通过排气扇20和20'将空气吸入热交换器13或13'。直接接触空气/盐水热交换器垫13a和13b在空气流过垫的方向上彼此间隔开。空气被流过热交换器12或12'的盐水冷却，使得从壳体排出的空气处于比进入热交换器的环境空气更低的温度和更低的湿度水平。
每个盐水入口10和10'均通过导管22或22'连接至盐水/制冷剂热交换器24和24'中的一个。导管26和26'分别经由循环泵28和28'从相应的盐水储存器14和14'将盐水输送至盐水/制冷剂热交换器24或24'。盐水储存器14和14'还经由导管30和32以及盐水热交换器34与彼此液体连通。
盐水/制冷剂热交换器24和24'分别由容纳线圈38和38'的封闭容器36和36'组成。线圈38和38'通过导管40和42以闭合环路相互连接。导管40中的压缩机44迫使制冷剂通过包括线圈38和38'、导管40和42以及节流阀46的闭合环路。
为了避免在泵28与28'之间需要同步和控制，积聚在储存器14'中的盐水优选地通过重力流动经由导管32返回到储存器14。这通过将储存器14'定位在比储存器14更高的海拔来实现。经由导管30和32在储存器14与14'之间的盐水交换流动速率小于通过空气/盐水热交换器13和13'的盐水的循环速率。对于在某些条件下的操作，如有需要，还可以停止两个单元之间的盐水循环。
图2是空气调节系统的湿度图表，旨在将空气温度和湿度保持在设计点DP，其中：
·干球温度为24℃。(竖直坐标与图表底部的水平刻度)，
·蒸气浓度为8.5克水分/每千克干燥空气(水平坐标与图表右侧的竖直刻度)，以及
·空气焓为46千焦/千克(kJ/kg)干燥空气(对角线坐标与图表左侧的对角线刻度)。
图2中的合理负载SL为矢量DP-SL(24℃至29℃，51kJ/kg)。潜在负载LL为矢量DP-LL(24℃，51kJ/kg)。总负载TL为矢量DP-SL和DP-LL的总和。TL的温度为29℃，蒸气浓度为10.5g/kg，焓为56kJ/kg。在没有空气调节的情况下，在1000秒的时间间隔内，空气质量为1000kg的外壳的空气焓将从46kJ/kg的DP变为56kJ/kg的TL。外壳负载相当于(56-46)kJ/kg*1000kg/1000s＝10kJ/s＝10kW。为了使外壳保持在设计点DP，在湿度和温度处于稳定状态时，DP-TL矢量必须由DP-BTL矢量进行平衡，DP-BTL矢量对应于(SL+LL)。当将设计点DP处的干燥空气引入常规空气调节系统时，空气冷却至露点(图2中的DewP)而不冷凝，这使蒸气浓度保持在8.5g/kg。
在图2中，(DP-DewP)+(DP-TL)的矢量和＝(Dew-BSL)，出口空气温度为17℃和相对湿度(RH)为88％。因此，50％RH和24℃的设计点DP将被BSL取代，BSL为88％RH和17℃。
为了平衡外壳负载与常规空气调节，空气应进一步冷却至饱和点SP，即7.5℃，蒸气浓度为6.5g/kg，然后在退出前加热至BTL点。
液体界面处的蒸气压力遵循制冷剂的相对湿度曲线，例如，盐度为25％的LiCl将遵循图2中的50％相对湿度线。当外壳空气温度为24℃而蒸气浓度为8.5g/kg时，交换热量和蒸气，以及LiCl在S＝25％以及温度为15℃，界面蒸气浓度为5.5g/kg时，空气蒸气将在液体盐水上冷凝，以及空气将遵循矢量DP-BTL，其容量为10kW，与之相比，当遵循矢量DP-DewP-SP时，焓差为46-24＝22kJ/kg，容量为22kW，其代表外壳气候(温度为24℃，蒸气浓度为8.5g/kg，以及焓为46kJ/kg)的设计点(DP)。外壳合理负载SL为矢量DP-SL，外壳潜在负载LL为矢量DP-L，其蒸气浓度在DP下的8.5g/kg与LL下的10.5g/kg之间变化。总负载TL为矢量DP-TL(其中TL的蒸气浓度为10.5g/kg，温度为29℃)，如图2中所示示出为DP-SL和DP-LL的矢量和。为了保持DP，空气调节应平衡矢量DP-TL，焓梯度为(56-46)＝10kJ/kg。
图2显示了平衡TL的三个矢量：
1.DP-DewP，温度从24℃降低到12℃时，蒸气浓度保持在8.5g/kg，以及焓从46到34k J/kg不等。
2.DewP-SP，温度为8.5℃，蒸气浓度为6.5g/kg，以及焓为24kJ/kg。
3.SP-BTL，温度为18℃，蒸气浓度为6.5g/kg，以及焓为35kJ/kg。
DP至DewP与干冷却相关。合理负载SL的平衡将DP带到温度为17℃以及相对湿度为88％的BSL。
对于具有1000kg空气的外壳，其中DP温度在DP下在1000s内变化到TL，在HAC下空气流量为1kg/s，冷却负载如下：
(56-46)kJ/kg*1000kg/(1000s)＝10kW
在图1中的空气/盐水热交换器13中，空气将热量损失到垫13a和13b中的冷盐水，然后盐水流入储存器14中。加热的盐水通过泵28从储存器14泵送，以在制冷剂/盐水热交换器24处冷却。等式(1)表明，空气流量Ca由外壳上的总负载TL和给定外壳的空气调节的设计点DP确定：
(1)Ca＝TL(kW)/[En(TL)-En(DP)]kg/s
这里，Ca为空气流量(kg/s)，TL为总负载(kW)，En(TL)为TL处的空气焓，以及En(DP)为设计点DP处的焓。空气冷却能力Qa等于制冷剂/盐水热交换器24处的盐水冷却。因此，冷却能力Qa为：
(2)Qa＝[Ca*(En(Tl)-En(DP)]kw，盐水流量Mb与等式(3)中的冷却能力Qa有关
(3)Mb＝Ca*[En(Tl)-En(Dp)]/[Cpb*(Tbr-Tbc)]kg/s，其中Cpb是盐水的比热。
等式(3)可写成：
(4)Mb/Ca＝ΔEn/(CpbΔTb)
盐水-空气流量Mb/Ca与温度梯度ΔTb有关，因为ΔEn由负载确定，设计点DP在(等式1)中给定，
对于具有给定负载的给定外壳，等式(4)显示大质量比Mb/Ca与小盐水温度梯度相关联。
大的Mb与大型泵(图1中的28)和在盐水入口10或直接接触热交换器12处的喷射分布的增强的液体漂移相关联。测试证实对于Mb/Ca>4，泵28的功率超过在蒸发器4的实际极限和摩擦耗散。这增强了盐水入口10和热交换器12的盐水漂移。因此，等式(5)将数字4限定为盐水/空气质量比流量的上限：
(5)Mb/Ca<4
另一方面，小的盐水流动速率Mb与大的液体温度梯度Tbr-Tbc相关联，大的液体温度梯度Tbr-Tbc与盐水界面处的大的焓梯度相关联。储存器14处的盐水焓必须小于进入热交换器12的空气的空气外壳焓。否则外壳空气将在热交换器12中被加热。此外，储存器14中的盐水将比蒸发器24中的制冷剂更热。
因此，盐水-空气流量比的下限在等式(6)的右侧给定，如下：
(6)Mb/Ca>(En(DP)-En(BTL)/(cpb)*(Ta(enc)-T(Ref))
在等式(6)中：
Ca在等式(1)中给定，以及
En(DP)由设计点确定。
给定负载TL＝-BTL，因此可从图2中的湿度图确定En(BTL)：
Ta(外壳)在设计点给定。
T(制冷剂)通常是热泵和蒸发器设计的一部分。
测试和等式(5)的极限表明：
(7)0.1<Mb/Ca<4
虽然已经说明和描述了本发明的具体实施方式、方面和应用，但是应理解，本发明不限于本文公开的精确构造和组成，并且在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，各种修改、改变和变化可从前面的描述中显而易见。

Claims (16)

1.一种热泵系统，包括：
彼此流体连通的第一单元和第二单元，其中，所述第一单元和所述第二单元中的每个单元包括：
壳体，具有空气/盐水热交换器，所述空气/盐水热交换器包括直接接触空气/盐水热交换器垫；
盐水入口，用于将液体盐水供应至所述空气/盐水热交换器的上端，使得所述液体盐水向下流过所述直接接触空气/盐水热交换器垫；
空气入口，用于沿横向于通过所述直接接触空气/盐水热交换器垫的液体盐水流的方向将环境空气引导至所述直接接触空气/盐水热交换器垫中；
空气出口，接收穿行通过所述直接接触空气/盐水热交换器垫的空气，并将所述空气从所述壳体排出；以及
盐水储存器，接收穿行通过所述空气/盐水热交换器的盐水；
第一盐水/制冷剂热交换器，配置成从所述第一单元的所述盐水储存器接收液体盐水，并将所述液体盐水提供至所述第一单元的所述盐水入口；
第二盐水/制冷剂热交换器，配置成从所述第二单元的所述盐水储存器接收液体盐水，并将所述液体盐水提供至所述第二单元的所述盐水入口；以及
制冷剂供应管线，联接至所述第一盐水/制冷剂热交换器和所述第二盐水/制冷剂热交换器，用于向所述第一盐水/制冷剂热交换器和所述第二盐水/制冷剂热交换器供应制冷剂，
其中，所述第一单元配置为使得(a)通过所述直接接触空气/盐水热交换器垫的盐水流动速率Mb与(b)通过所述直接接触空气/盐水热交换器垫的空气流动速率Ca的比率Mb/Ca在0.1和4之间。
2.如权利要求1所述的热泵系统，其中，所述第一单元和所述第二单元中的每个的所述壳体包括排气扇，以有助于通过所述壳体中的所述空气/盐水热交换器吸入环境空气。
3.如权利要求1所述的热泵系统，还包括第一盐水泵和第二盐水泵，所述第一盐水泵联接至所述第一单元的所述盐水储存器，所述第一盐水泵配置成有助于从所述第一单元的所述盐水储存器向所述第一盐水/制冷剂热交换器供应液体盐水，所述第二盐水泵联接至所述第二单元的所述盐水储存器，所述第二盐水泵配置成有助于从所述第二单元的所述盐水储存器向所述第二盐水/制冷剂热交换器供应液体盐水。
4.如权利要求1所述的热泵系统，其中，所述第一单元和所述第二单元中的每个的所述直接接触空气/盐水热交换器垫是多孔垫，所述多孔垫配置成(a)通过流过所述垫的液体盐水而润湿，并且(b)能够使吸入或被迫通过所述垫的环境空气透过，以有助于交换热量，提供所述液体盐水与所述环境空气之间的紧密接触。
5.如权利要求1所述的热泵系统，其中，所述第一单元的所述盐水入口配置成将液体盐水喷射至所述第一单元的所述直接接触空气/盐水热交换器垫的上端。
6.如权利要求1所述的热泵系统，其中，所述第一单元和所述第二单元中的每一个的所述空气/盐水热交换器包括一对直接接触空气/盐水热交换器垫，所述一对直接接触空气/盐水热交换器垫在空气流动通过所述垫的方向上彼此间隔开。
7.如权利要求1所述的热泵系统，还包括盐水热交换器，所述盐水热交换器包括第一导管和第二导管，其中，所述第一导管配置成将液体盐水从所述第一单元的所述盐水储存器引导至所述第二单元的所述盐水储存器，所述第二导管配置成将液体盐水从所述第二单元的所述盐水储存器引导至所述第一单元的所述盐水储存器。
8.一种热泵送方法，包括：
将液体盐水供应至第一单元的空气/盐水热交换器垫的上端，使得所述液体盐水向下流过所述空气/盐水热交换器垫；
沿横向于通过所述空气/盐水热交换器垫的液体盐水流的方向，将环境空气引导至所述空气/盐水热交换器垫中；
接收穿行通过所述空气/盐水热交换器垫的空气，并将所述空气从壳体排出；
在盐水储存器中接收穿行通过所述空气/盐水热交换器垫的液体盐水；
将来自所述盐水储存器的液体盐水供应至盐水/制冷剂热交换器；以及
向所述盐水/制冷剂热交换器供应制冷剂，
其中，所述第一单元配置成使得(a)通过所述空气/盐水热交换器垫的盐水流动速率Mb与(b)通过所述空气/盐水热交换器垫的空气流动速率Ca的比率Mb/Ca在0.1和4之间。
9.一种用于控制外壳中的空气的温度和湿度的热泵送方法，所述方法包括：
将液体盐水供应至位于所述外壳中的第一壳体内的第一直接接触空气/盐水热交换器的上端，使得所述液体盐水向下流过所述第一直接接触空气/盐水热交换器；
沿横向于通过所述第一直接接触空气/盐水热交换器的液体盐水流的方向，将所述外壳中的环境空气引导至所述第一直接接触空气/盐水热交换器中，其中，(a)通过所述第一直接接触空气/盐水热交换器的盐水流动速率Mb与(b)通过所述第一直接接触空气/盐水热交换器的空气流动速率Ca的比率Mb/Ca在0.1和4之间；
将穿行通过所述第一直接接触空气/盐水热交换器的空气从所述第一壳体排出至所述外壳内的空间中；
在所述第一壳体内的第一盐水储存器中接收穿行通过所述第一直接接触空气/盐水热交换器的液体盐水；
将液体盐水供应至位于所述外壳外部的第二壳体内的第二直接接触空气/盐水热交换器的上端，使得所述液体盐水向下流过所述第二直接接触空气/盐水热交换器；
沿横向于通过所述第二直接接触空气/盐水热交换器的液体盐水流的方向，将来自所述外壳外部的环境空气引导至所述第二直接接触空气/盐水热交换器中；
将穿行通过所述第二直接接触空气/盐水热交换器的空气从所述第二壳体排出至所述外壳外部的空间中；
在所述第二壳体内的第二盐水储存器中接收穿行通过所述第二直接接触空气/盐水热交换器的液体盐水；
将来自所述第一壳体的所述第一盐水储存器的液体盐水供应至直接联接至所述第一壳体的第一盐水/制冷剂热交换器；
将来自所述第二壳体的所述第二盐水储存器的液体盐水供应至直接联接至所述第二壳体的第二盐水/制冷剂热交换器；以及
向所述第一盐水/制冷剂热交换器和所述第二盐水/制冷剂热交换器供应制冷剂。
10.如权利要求9所述的热泵送方法，其中，所述第一壳体和所述第二壳体中的每个包括排气扇，以有助于通过所述壳体中的所述第一直接接触空气/盐水热交换器和所述第二直接接触空气/盐水热交换器吸入环境空气。
11.如权利要求9所述的热泵送方法，其中，包括制冷剂供应管线，所述制冷剂供应管线联接至所述第一盐水/制冷剂热交换器和所述第二盐水/制冷剂热交换器，以向所述第一盐水/制冷剂热交换器和所述第二盐水/制冷剂热交换器供应制冷剂。
12.如权利要求9所述的热泵送方法，其中，还包括第一盐水泵和第二盐水泵，所述第一盐水泵联接至所述第一壳体的所述第一盐水储存器，所述第一盐水泵配置成将液体盐水从所述第一盐水储存器供应至所述第一盐水/制冷剂热交换器，所述第二盐水泵联接至所述第二壳体的所述第二盐水储存器，所述第二盐水泵配置成将液体盐水从所述第二盐水储存器供应至所述第二盐水/制冷剂热交换器。
13.如权利要求9所述的热泵送方法，其中，所述第一直接接触空气/盐水热交换器和所述第二直接接触空气/盐水热交换器中的每一个包括热交换器垫，所述热交换器垫是多孔垫，使得所述垫能够通过流过所述垫的液体盐水而润湿，并且能够使吸入或被迫通过所述垫的空气透过，以有助于热交换，提供所述液体盐水与所述空气之间的紧密接触。
14.如权利要求9所述的热泵送方法，其中，所述第一壳体的第一盐水入口将液体盐水喷射至所述第一直接接触空气/盐水热交换器的上端，并且所述第二壳体的第二盐水入口将液体盐水喷射至所述第二直接接触空气/盐水热交换器的上端。
15.如权利要求9所述的热泵送方法，其中，所述第一直接接触空气/盐水热交换器和所述第二直接接触空气/盐水热交换器中的每个包括一对直接接触空气/盐水热交换器垫，所述一对直接接触空气/盐水热交换器垫在空气流动通过所述直接接触空气/盐水热交换器垫的方向上彼此间隔开。
16.如权利要求9所述的热泵送方法，其中，还包括将来自所述第一壳体的所述第一盐水储存器的液体盐水通过盐水热交换器引导至所述第二壳体的所述第二盐水储存器，以及将来自所述第二壳体的所述第二盐水储存器的液体盐水通过所述盐水热交换器引导至所述第一壳体的所述第一盐水储存器。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2269053A (en) * 1939-10-17 1942-01-06 Robert B P Crawford Air conditioning system
US4941324A (en) * 1989-09-12 1990-07-17 Peterson John L Hybrid vapor-compression/liquid desiccant air conditioner
US5297398A (en) * 1991-07-05 1994-03-29 Milton Meckler Polymer desiccant and system for dehumidified air conditioning
CN1182475A (zh) * 1995-04-20 1998-05-20 加德·阿萨夫 用于空调的热泵系统和方法
CN1278322A (zh) * 1997-10-29 2000-12-27 Agam能源系统有限公司 热泵/热机系统及其使用方法
CN1865788A (zh) * 2006-06-15 2006-11-22 清华大学 利用冷却水作为冷源的热驱动溶液新风处理机组

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4259849A (en) 1979-02-15 1981-04-07 Midland-Ross Corporation Chemical dehumidification system which utilizes a refrigeration unit for supplying energy to the system
USRE39288E1 (en) 1995-04-20 2006-09-19 Gad Assaf Heat pump system and method for air-conditioning
IT1306959B1 (it) 1999-01-15 2001-10-11 Antonio Gigola Procedimento e pressa per l'ottenimento di pannelli oscuranti eumidificanti,in particolare per allevamenti avicoli o serre,e pannello
IL215720A (en) 2011-10-11 2016-04-21 Agam Energy Systems Ltd Air dryer and its method of use

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2269053A (en) * 1939-10-17 1942-01-06 Robert B P Crawford Air conditioning system
US4941324A (en) * 1989-09-12 1990-07-17 Peterson John L Hybrid vapor-compression/liquid desiccant air conditioner
US5297398A (en) * 1991-07-05 1994-03-29 Milton Meckler Polymer desiccant and system for dehumidified air conditioning
CN1182475A (zh) * 1995-04-20 1998-05-20 加德·阿萨夫 用于空调的热泵系统和方法
CN1278322A (zh) * 1997-10-29 2000-12-27 Agam能源系统有限公司 热泵/热机系统及其使用方法
CN1865788A (zh) * 2006-06-15 2006-11-22 清华大学 利用冷却水作为冷源的热驱动溶液新风处理机组

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