CN110715390A - 在顶式液体干燥剂空气调节系统 - Google Patents

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Abstract

一种空气调节系统包括多个液体干燥剂在顶式单元，每一个安装在建筑物中用于处理建筑物的空间中的空气。还公开了用于向建筑物提供经处理的外部空气流的专用外部空气系统(DOAS)。

Description

在顶式液体干燥剂空气调节系统
本专利申请是申请号为201480028901X、申请日为2014年6月12日、发明名称为“在顶式液体干燥剂空气调节系统”的专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年6月12日提交的标题为“用于除湿的在顶式(in-ceiling)液体干燥剂系统”的美国临时专利申请No.60/834,081的优先权，通过引用将其内容结合于此。
背景技术
一般来说，本申请涉及使用液体干燥剂薄膜组件对进入一个空间的空气流进行除湿和冷却。更具体地说，本申请涉及使用微孔薄膜分离液体干燥剂与空气流，其中，使液流(空气、传热流体及液体干燥剂)汹涌流动以使得液体之间可出现高热量和水分传输速率。本申请还涉及应用这种薄膜组件在外部冷却和加热源的支持下对建筑物中的空间进行本地除湿，方法是将薄膜组件置于悬挂的天花板中或附近。
液体干燥剂与传统蒸汽压缩HVAC设备并行使用，以帮助降低空间中的湿度，特别是在需要大量室外空气或建筑物空间本身含大量温负荷的空间中。潮湿气候，例如佛罗里达州迈阿密的气候，需要大量能量正确处理(除湿和冷却)空间占用者舒适所需的新鲜空气。传统蒸汽压缩系统只有有限的除湿能力并趋向于使空气过冷却，通常要求极耗能量的再加热系统，这会大大增加整体能量成本，因为再加热会向冷却盘管增加额外热负荷或减少向空间提供的净冷却。液体干燥剂系统已使用多年并且在从空气流去除水分方面一般相当有效。然而，液体干燥剂系统一般使用浓缩盐溶液如LiCl、LiBr或CaCl2溶液和水。这种盐水即使量很小也具有强腐蚀性，因此为了防止将干燥剂携带到要处理的空气流中，多年来进行了大量的尝试。一种方法–通常分类为封闭式干燥剂系统–通常用于称为吸收式冷冻机的设备中，将盐水放在随后容纳干燥剂的真空容器中。由于空气不是直接暴露于干燥剂，这种系统不存在将干燥剂颗粒携带到供应空气流中的任何风险。但是，从最初成本和维护成本来看，吸收式冷冻机通常花费不菲。开放式干燥剂系统允许空气流与干燥剂之间的直接接触，一般是通过使干燥剂流经类似于冷却塔中所用的填充层。除仍有携带风险之外，这种填充层系统还具有其他缺点：填充层对空气流的高阻力导致更大的风扇功率和填充层压降，因此需要更多能量。此外，除湿过程是绝热的，由于在水蒸汽吸收到干燥剂中期间释放的冷凝热量无处可去。因此，干燥剂和空气流会因冷凝热量的释放而被加热。这导致在需要干冷空气流的地方出现暖和、干燥的空气流，从而需要后除湿冷却盘管。更暖和的干燥剂在吸收水蒸汽时效率也非常低下，迫使系统向填充层供应更大量的干燥剂，而这又需要更大的干燥剂泵机功率，因为干燥剂起到干燥剂和传热流体的双重作用。更大的干燥剂溢流速度还导致增大的干燥剂带出风险。一般来说，开放式干燥剂系统中的空气流速度需要保持在湍流区之下(雷诺数低于～2,400)以防止干燥剂带出到空气流。
现代多层建筑物一般将占用者舒适和空气质量事宜所需的外部空气供应与保持空间处于要求温度所需的等湿冷却或加热分离开来。在此类建筑物中，外部空气通常由悬挂天花中的管道系统从中央外部空气处理单元提供到每一个空间。外部空气处理单元对空气进行除湿和冷却，通常到稍低于室内中性温度(65-70F)的温度和约50％的相对湿度水平，并将经过处理的外部空气传递到每一个空间。此外，在每一个空间中，安装从空间移除一些空气，使其通过水冷却或加热盘管，再将其带回空间的一个或多个风机盘管(通常称为变风量单元)。
在外部空气处理单元与风机盘管单元之间，空间条件一般可维持于适当的水平。但是，在某些条件下，例如，如果外部空气湿度高，或如果空间内产生大量湿气或如果窗户打开让过量空气进入空间，空间中的湿度很可能上升到悬挂天花板中的风机盘管开始在盘管冷表面凝结水的程度，导致潜在的水害和长霉。为此，天花板安装风机盘管中出现冷凝一般是有害的。
因此，仍需要提供节省成本、可制造且高热效的方法在天花板位置中捕获空气流中的水分，同时冷却空气流并还消除空气流在冷表面上冷凝的风险。此外，这种系统需要与现有建筑物基础设施兼容，并且实际尺寸需要与现有风机盘管单元相当。
发明内容
本文所提供的是使用液体干燥剂对空气流进行有效除湿的方法和系统。根据一个或多个实施例，液体干燥剂沿薄支承板表面向下流作为降膜，并且液体干燥剂由薄膜覆盖，而空气流从该薄膜上吹过。在一些实施例中，将传热流体引导到支承板与液体干燥剂相反的一面。在一些实施例中，冷却传热流体以使得支承板得到冷却，这又使支承板反面的液体干燥剂得到冷却。在一些实施例中，冷的传热流体由中央冷水设施提供。在一些实施例中，这样冷却的液体干燥剂冷却空气流。在一些实施例中，液体干燥剂是一种卤盐溶液。在一些实施例中，液体干燥剂是氯化锂和水。在一些实施例中，液体干燥剂是氯化钙和水。在一些实施例中，液体干燥剂是氯化锂、氯化钙和水的混合物。在一些实施例中，薄膜是微孔聚合物薄膜。在一些实施例中，加热传热流体以使得支承板得到加热，这又使液体干燥剂得到加热。在一些实施例中，这样加热的液体干燥剂加热空气流。在一些实施例中，热的传热流体由中央热水设施如锅炉或组合热电设施提供。在一些实施例中，液体干燥剂冷凝被控制为恒定。在一些实施例中，冷凝保持于薄膜上的空气流与液体干燥剂交换水蒸汽以使得空气流具有恒定相对湿度的水平。在一些实施例中，冷凝液体干燥剂以使得空气流得以除湿。在一些实施例中，稀释液体干燥剂以使得空气流得以加湿。在一些实施例中，薄膜、液体干燥剂板组件置于某个天花板高度位置。在一些实施例中，该天花板高度位置为悬挂天花板。在一些实施例中，空气流从该天花板高度位置移除、引导到薄膜/液体干燥剂板组件上，在这里按情况加热或冷却空气流并按情况进行加湿或除湿，然后引导回该天花板高度位置之下的空间。
根据一个或多个实施例，液体干燥剂由液体干燥剂排吸线圈进行循环。在一些实施例中，在支承板底部附近将液体干燥剂收集到收集箱中。在一些实施例中，收集箱中的液体干燥剂由液体干燥剂分配系统进行翻新。在一些实施例中，传热流体通过热交换器热耦合到主建筑物传热流体系统。在一些实施例中，传热流体系统是冷水回路系统。在一些实施例中，传热流体系统是热水回路系统或蒸汽回路系统。
根据一个或多个实施例，安装于天花板高度的液体干燥剂薄膜板组件从中央再生设施接收冷凝或稀释的液体干燥剂。在一些实施例中，再生设施是为安装于天花板高度的多个液体干燥剂薄膜板组件服务的中央设施。在一些实施例中，中央再生设施还为液体干燥剂专用外部空气系统(DOAS)服务。在一些实施例中，DOAS提供外部空气到建筑物中的各个空间。在一些实施例中，DOAS是不使用液体干燥剂的传统DOAS。
根据一个或多个实施例，液体干燥剂DOAS向建筑物中的管道分配系统提供经处理的外部空气流。在一些实施例中，液体干燥剂DOAS包含具有用于给液体干燥剂去除或增加热量的传热流体的几组液体干燥剂薄膜板组件。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板接收外部空气流。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板还接收冷的传热流体。在一些实施例中，离开第一组液体干燥剂薄膜板的空气流被引导到还接收冷的传热流体的第二组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第二组板接收冷凝的液体干燥剂。在一些实施例中，冷凝的液体干燥剂由中央液体干燥剂再生设施提供。在一些实施例中，由第二组液体干燥剂薄膜板处理的空气被导向建筑物并分配到其中的各个空间。在一些实施例中，从所述空间移除一定量的空气并送回液体干燥剂DOAS。在一些实施例中，回流空气被引导到第三组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第三组液体干燥剂薄膜板接收热的传热流体。在一些实施例中，热的传热流体由中央热水设施提供。在一些实施例中，中央热水设施是锅炉房或中央热电设施。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板通过热交换器从第三组液体干燥剂薄膜板接收液体干燥剂。在一些实施例中，液体干燥剂由液体干燥剂排吸系统进行循环，并使用一个或多个液体干燥剂收集箱。
根据一个或多个实施例，液体干燥剂DOAS向建筑物中的管道分配系统提供经处理的外部空气流。在一些实施例中，液体干燥剂DOAS包含具有用于给液体干燥剂去除或增加热量的传热流体的几组液体干燥剂薄膜板组件。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板接收外部空气流。在一些实施例中，离开第一组液体干燥剂薄膜板的空气流被引导到接收冷的传热流体的第二组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第二组板接收冷凝的液体干燥剂。在一些实施例中，冷凝的液体干燥剂由中央液体干燥剂再生设施提供。在一些实施例中，由第二组液体干燥剂薄膜板处理的空气被导向建筑物并分配到其中的各个空间。在一些实施例中，从所述空间移除一定量的空气并送回液体干燥剂DOAS。在一些实施例中，回流空气被引导到第三组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板从第三组液体干燥剂薄膜板接收液体干燥剂。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板还从第三组板接收传热流体。在一些实施例中，系统从进入第三组液体干燥剂薄膜板的回流空气流回收显能和潜能。在一些实施例中，液体干燥剂由液体干燥剂排吸系统进行循环，并使用一个或多个液体干燥剂收集箱。在一些实施例中，传热流体在第一组液体干燥剂薄膜板与第三组液体干燥剂薄膜板之间循环。
根据一个或多个实施例，液体干燥剂DOAS向建筑物中的管道分配系统提供经处理的外部空气流。在一些实施例中，液体干燥剂DOAS包含具有用于给液体干燥剂去除或增加热量的传热流体的几组液体干燥剂薄膜板组件。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板接收外部空气流。在一些实施例中，离开第一组液体干燥剂薄膜板的空气流被引导到接收冷的传热流体的第二组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第二组板接收冷凝的液体干燥剂。在一些实施例中，冷凝的液体干燥剂由中央液体干燥剂再生设施提供。在一些实施例中，由第二组液体干燥剂薄膜板处理的空气被导向建筑物并分配到其中的各个空间。在一些实施例中，从所述空间移除一定量的空气并送回液体干燥剂DOAS。在一些实施例中，这种回流空气被引导到第三组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板从第三组液体干燥剂薄膜接收液体干燥剂。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板还从第三组板接收传热流体。在一些实施例中，系统从进入第三组液体干燥剂薄膜板的回流空气流回收显能和潜能。在一些实施例中，离开第三组液体干燥剂薄膜板的空气被引导到第四组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第四组液体干燥剂薄膜板从中央热水设施接收热的传热流体。在一些实施例中，第四组液体干燥剂薄膜板接收的传热流体用于再生存在于第四组液体干燥剂薄膜板中的液体干燥剂。在一些实施例中，来自第四组液体干燥剂薄膜板的冷凝液体干燥剂由液体干燥剂排吸系统通过热交换器引导到第二组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第一和第三组液体干燥剂薄膜板之间的液体干燥剂由液体干燥剂排吸系统进行循环，并使用一个或多个液体干燥剂收集箱。在一些实施例中，传热流体在第一组与第三组液体干燥剂薄膜板之间循环以在第一组与第三组液体干燥剂薄膜板之间传递显能。
根据一个或多个实施例，液体干燥剂DOAS向建筑物中的管道分配系统提供经处理的外部空气流。在一些实施例中，液体干燥剂DOAS包含具有用于给液体干燥剂以及加热和冷却盘管去除或增加热量的传热流体的几组液体干燥剂薄膜板组件和传统冷却或加热盘管。在一些实施例中，第一冷却盘管接收外部空气流。在一些实施例中，第一冷却盘管还以冷凝外部空气流中的水分的方式接收冷的传热流体。在一些实施例中，离开第一组冷却盘管的空气流被引导到还接收冷的传热流体的第一组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第一组液体干燥剂薄膜板接收冷凝的液体干燥剂。在一些实施例中，由第一组液体干燥剂薄膜板处理的空气被导向建筑物并分配到其中的各个空间。在一些实施例中，从所述空间移除一定量的空气并送回液体干燥剂DOAS。在一些实施例中，这种回流空气被引导到第一热水盘管。在一些实施例中，第一热水盘管从中央热水设施接收热水。在一些实施例中，热水设施是中央锅炉系统。在一些实施例中，中央热水系统是组合热电设施。在一些实施例中，离开第一热水盘管的空气被引导到第二组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第二组液体干燥剂薄膜板还从中央热水设施接收热的传热流体。在一些实施例中，第二组液体干燥剂薄膜板接收的传热流体用于再生存在于第二组液体干燥剂薄膜板中的液体干燥剂。在一些实施例中，来自第二组液体干燥剂薄膜板的冷凝液体干燥剂由液体干燥剂排吸系统通过热交换器引导到第一组液体干燥剂薄膜板。在一些实施例中，第一和第二组液体干燥剂薄膜板之间的液体干燥剂由液体干燥剂排吸系统进行循环，并使用一个或多个液体干燥剂收集箱。
根据一个或多个实施例，液体干燥剂DOAS向建筑物中的管道分配系统提供经处理的外部空气流。在一些实施例中，液体干燥剂DOAS包含第一和第二组液体干燥剂薄膜模块组件以及传统的水-水热泵系统。在一些实施例中，水-水热泵系统热耦合到建筑物的冷水回路。在一些实施例中，暴露于外部空气的第一组薄膜模块之一还热耦合到建筑物的冷水回路。在一些实施例中，水-水热泵耦合以在建筑物冷却水到达第一组薄膜模块之前对其进行冷却，导致来自薄膜模块的供应空气温度更低。在一些实施例中，水-水热泵耦合以在建筑物冷却水与第一组薄膜模块交互之后对其进行冷却，导致到建筑物的供应空气温度更高。在一些实施例中，设置系统通过控制来自建筑物的水如何流到水-水热泵和第一组薄膜模块来控制建筑物供应空气的温度。根据一个或多个实施例，水-水热泵提供热水或热的传热流体到第二组薄膜模块。在一些实施例中，来自热的传热流体的热量用于再生薄膜模块中的液体干燥剂。在一些实施例中，第二组薄膜模块从建筑物接收回流空气。在一些实施例中，第二组薄膜模块从建筑物接收外部空气。在一些实施例中，第二组薄膜模块接收回流空气和外部空气的混合。在一些实施例中，引导到第一组薄膜模块的外部空气由能量回收系统的第一部分进行预处理，并且引导到第二组薄膜模块的空气由能量回收系统的第二部分进行预处理。在一些实施例中，能量回收系统是干燥剂转轮、焓轮、转轮式换热器等等。在一些实施例中，能量回收系统包含一组热管或空气-空气热交换器或任何传统能量回收装置。在一些实施例中，能量回收使用第三和第四组薄膜模块完成，其中，在第三和第四组薄膜模块之间回收和传递显能和/或潜能。
申请描述无意以任何方式限制这些申请的公开。可以设想许多构造变化以结合上述各种元件，并各有其优点和缺点。本公开不以任何方式局限于此类元件的特定集合或组合。
附图说明
图1示出多层建筑物，其中，中央外部空气处理单元提供新鲜空气到空间，并且中央制冷设备提供冷水或热水以冷却或加热空间。
图2示出图1中所用天花板安装风机盘管单元的详细示意图。
图3示出能够对横向空气流进行除湿和冷却的3路液体干燥剂薄膜模块。
图4示出图3的液体干燥剂薄膜模块中的单一薄膜板结构的概念。
图5示出能够处理100％外部空气的现有技术液体干燥剂薄膜除湿和冷却系统。
图6示出根据一个或多个实施例能够对天花板安装位置中的空气流进行冷却和除湿的天花板安装薄膜除湿模块。
图7示出根据一个或多个实施例如何简单地通过更换现有风机盘管单元将图6的系统安装在多层建筑物中。
图8示出根据一个或多个实施例使用一组薄膜液体干燥剂模块用于能量回收，以及单独模块用于处理空间调节所需的外部空气的中同空气处理单元。
图9示出根据一个或多个实施例的图8的系统的备选实现，其中只需要提供冷水或热水而不是同时提供两者。
图10示出根据一个或多个实施例的图8的系统的备选实现，其中同时使用冷水和热水。
图11示出根据一个或多个实施例的图8的系统的备选实现，其中冷水回路用于预冷却前往调节装置的空气，而热水回路用于预加热前往再生装置的空气。
图12示出根据一个或多个实施例的使用3路液体干燥剂模块的能量回收流程的示例流程(湿度计算)图。
图13示出根据一个或多个实施例提供图8-10的中央空气处理单元与现有建筑物冷水系统的整合的方式，其中，中央空气处理单元使用本地压缩机系统仅生成热量用于液体干燥剂的再生。
图14示出根据一个或多个实施例图13的系统对在建筑物和空气处理单元中的水温的影响。
具体实施方式
图1示出现代建筑物的空气调节系统的典型实现，其中，外部空气和空间冷却及加热由单独的系统提供。此类实现在行业中被称为专用外部空气系统或DOAS。示例建筑物有两层，建筑物的屋顶105上有一个中央空气处理单元100。中央空气处理单元100向建筑物提供温度一般略低于室内中性条件(65-70F)且相对湿度约为50％的经处理新鲜空气流101。管道系统103给各个空间提供空气，并可直接输送到空间或安装在悬挂天花板孔洞106中的风机盘管单元107中。风机盘管单元107从空间110抽取空气109并使其穿过安装在风机盘管单元107内的冷却或加热盘管115。然后，将冷却或加热的空气108引导回空间中，为占用者提供舒适的环境。为了保持空气质量，空气109中的一部分被从空间移除并通过管道104排出并引导回中央空气处理单元100。由于到空气处理单元100的回流空气102仍相对冷却和干燥(在夏天或温暖而潮湿的冬天，视情况而定)，可建造中央空气处理单元100以回收或使用回流空气流中存在的部分能量。这通常使用总能量转轮、焓轮、干燥剂转轮、空气-空气能量回收单元、热管、热交换器等来实现。
图1中的风机盘管115还需要冷水(用于冷却操作)或温水(用于加热操作)。在建筑物中安装输水管线成本高昂并且经常只安装了一条水回路。这可能导致在一些空间需要冷却而其他空间需要加热的某些情况下出现问题。在热水和冷水回路同时可用的建筑物中，可通过让部分风机盘管单元115提供冷却而其他则提供加热到分别的空间来解决这个问题。空间110通常可由实体墙111或风机盘管单元的实体隔离分成多个区域。
因此，风机盘管单元107使用一些形式的热水和冷水供应系统112以及回流系统113。中央锅炉和/或制冷设备114一般可用于向风机盘管单元提供所需的热水和/或冷水。
图2示出风机盘管单元107的更详细视图。该单元包括从下方空间移除空气109的风机201。风机使空气穿过具有供水管204和回水管203的盘管202。空气109中的热量被排到冷水204，由此产生较冷的空气108和较热的水203。如果进入盘管的空气109已经相对潮湿，可能会在盘管上出现冷凝，因为冷却水通常以50F或以下的温度提供。然后，需要安装排水盘205并且需要排掉冷凝水以避免引发可能导致真菌、细菌及其他潜在致病因素如军团菌的死水问题。现代建筑物通常比老建筑物更不透气，而这可能加剧湿度控制问题。此外，在现代建筑物中，内部生成的热量被更好地保留，导致提早出现对冷却的更大需求。这两个效果相结合以增大空间中的湿度并导致比预计更大的能量消耗。
图3示出美国专利申请发布No.20140150662公开的用于从空气流中捕获水蒸汽同时冷却或加热空气流的灵活、薄膜保护、逆流3路热量和质量交换器。例如，高温、高湿空气流401进入对空气流进行冷却和除湿的一系列薄膜板303。冷却、干燥的离开空气402供应到空间，如建筑物中的空间。通过供应端口304供应干燥剂。板块结构300的每一侧上提供两个端口304以确保薄膜板303上均匀的干燥剂分布。在重力作用下，干燥剂膜落下并在板303的底部被收集并通过排出端口305退出。通过端口405和306供应冷却液(或加热液，视情况而定)冷却液供应端口以在薄膜板303内提供均匀冷却液流的方式间隔开。冷却液以与空气流方向401相反的方向在薄膜板303内流动并通过端口307和404离开薄膜板303。前/后盖308和顶/底盖403提供结构支承和热隔离，并确保空气不通过热量和质量交换器两侧离开。
图4示出图3的一个板结构的示意细节。空气流251以与冷却液流254相反的方向流动。薄膜252包含沿包含传热流体254的壁255落下的液体干燥剂253。空气流中携带的水蒸汽256能够转变薄膜252并被吸收到液体干燥剂253中。吸收期间释放的水258的冷凝热量通过壁255传导到传热流体254中。来自空气流的显热257也通过薄膜252、液体干燥剂253和壁255传导到传热流体254中。
图5示出美国专利申请发布No.20120125020中所示的新型液体干燥剂系统。调节装置451包含一组内部空心的板结构。冷的传热流体在冷源457中生成并进入板。464的液体干燥剂溶液带到板的外表面并在每块板的外表面流下。在下文所述的一些实施例中，液体干燥剂在位于空气流与板表面之间的薄膜后流过。外部空气453现在吹过一组波面板。板上的液体干燥剂吸引空气流中的水蒸汽，并且板内的冷却水帮助阻止空气温度上升。板结构以在每块板底部附近收集干燥剂的方式构建。经处理的空气454现在直接放入建筑物而无需任何额外处理。
液体干燥剂在461的波面板底部收集并通过热交换器463传输到再生装置顶部的点465，从这里将液体干燥剂分配到再生装置的板。回流空气或可选地外部空气455吹过再生装置板，并且水蒸汽从液体干燥剂传输到离开的空气流456中。可选的热源458为再生提供驱动力。来自热源的传热流体460可放入再生装置的板内，类似于调节装置上的冷传热流体。再次在板452的底部收集液体干燥剂而无需收集盘或盆以使得在再生装置上空气也可以是纵向的。可选的热泵466可用于提供液体干燥剂的冷却和加热，但也可用于提供热和冷作为冷却器457和加热器458的替代。
图6示出根据一个或多个实施例使用3路薄膜液体干燥剂模块502对空间中的空气除湿的在顶式(in-ceiling)风机盘管单元501。来自空间的空气109由风机503推送穿过3路薄膜模块502，在其中对空气进行冷却和除湿。然后，将经除湿和冷却的空气108输送到空间以提供冷却和舒适。在薄膜模块502中进行除湿和冷却期间释放的热量被排到从薄膜模块502循环到热交换器509和水泵510的循环水回路511。热交换器509从建筑物冷水回路204接收冷收，这最终排掉冷却和除湿的热量。为了实现除湿功能，向薄膜模块502提供干燥剂506。干燥剂排入小存储箱508中。来自箱508的干燥剂由液体干燥剂泵机507泵送到薄膜模块502上。由于最终液体干燥剂会在除湿过程中变得越来越稀，由液体干燥剂回路504添加浓缩的干燥剂。将稀释的液体干燥剂从箱508移除并通过管路505泵送到中央再生设施(未示出)。
图7示出图6的在顶式液体干燥剂薄膜风机盘管单元如何在图1的建筑物中部署以取代传统风机盘管单元。如图中可见，包含薄膜模块502的风机盘管单元501现在取代了传统风机盘管单元。液体干燥剂分配管线504和505从中央再生系统601接收液体干燥剂。中央液体干燥剂供应管线602和603可用于将液体干燥剂引导到多个楼层以及屋顶上的液体干燥剂DOAS。空气处理单元604也可以是传统非液体干燥剂DOAS。
图8示出图7的DOAS 604的备选实施例，其中，系统使用类似于图6所示板452的液体干燥剂薄膜板。图8的DOAS 701取得外部空气706并引导其穿过在内部由冷水回路704冷却并由回路717中的液体干燥剂除湿的第一组液体干燥剂薄膜板703。然后，空气前进到也在内部由冷水回路704冷却的第二组液体干燥剂薄膜板702。这样，空气流706被除湿和冷却两次并作为供应空气101前进到建筑物中的空间，如图7所示。由冷却和除湿过程释放的热量释放到冷水704中，因此到中央制冷设备的回流水705比输入的冷水热。
来自建筑物空间的回流空气102被引导到第三组液体干燥剂薄膜板720上。这些板在内部由热水回路708加热。加热的空气被引导到外部作为空气流707排出。在薄膜板720上流动的液体干燥剂收集在小存储箱715中，然后由泵机716通过回路717和液体-液体热交换器718泵送到第一组板703。板组720内的热水帮助在板组704的表面上流动的干燥剂浓缩。然后，浓缩的干燥剂可用于对板组703上的空气流706进行预除湿，本质上用作潜能回收装置。第二干燥剂回路714用于对第二板组702上的空气流706进行进一步除湿。干燥剂收集在第二存储箱712中，并由泵机713通过回路714泵送到板702。通过干燥剂回路711移除稀释的干燥剂，并由供应管线710将浓缩的液体干燥剂添加到箱712。
图9示出类似于图8的系统的另一个实施例，其中，省略了热水回路708-709。而是使用由环行泵机801提供的循环水回路802传输来自输入空气流的显热。这样设置的系统能够通过液体干燥剂回路717在薄膜板组703中从输入空气流706中移除水分并在薄膜板组704中将此水分添加到回流空气102中。同时，输入空气706的热量由环行回路802移动并排到回流空气流102中。通过这种方式，系统能够从回流空气流102回收显热和潜热并使用它对输入空气流706进行预冷却和预除湿。然后，由薄膜板组702提供额外冷却，并如前所述由供应管线710提供新鲜的液体干燥剂。
图示10示出类似于图8和图9的系统的又一个实施例，其中，能量如图9所示从输入空气流706回收并应用到回流空气流102。如图8所示，在内部由冷水回路704冷却的薄膜板组702提供其余冷却和除湿。但是，在这个实施例中，部署从热水回路708接收热水的第三组薄膜板903。液体干燥剂由泵机901和回路902提供，并且浓缩的液体干燥剂回流到干燥剂箱712。这种配置消除了对外部液体干燥剂供应和回流管线(图8中的710和711)的需要，因为薄膜板903用作液体干燥剂的整合再生系统。
图11示出先前讨论的系统的另一个实施例。在图中，预冷却盘管1002由供应管线1001连接到冷水回路704。通常湿度较高的输入外部空气706将在盘管1002上冷凝并且水将从盘管流出。然后，其余冷却和除湿再次由液体干燥剂薄膜模块702进行。这种配置的优点是盘管上冷凝的水不会进入干燥剂并由此不需要再生。图中还示出由管线1004从热水回路708供应的预加热盘管1003。预加热盘管1003提高回流空气流102的温度，这增强了再生薄膜模块903的效率，因为液体干燥剂902没有被空气流102冷却得像原本那么多。
图12示出通常涉及先前附图中所示能量回收方法的湿度计算过程。水平轴示出干球温度(以摄氏度为单位)，垂直轴示出湿度比(以g/kg为单位)。35C和18g/kg的外部空气1101(OA)进入系统，通常为26C、11g/kg的来自空间的回流空气1102(RA)也进入系统。如图8所示的潜能回收在1105(OA’)将外部空气的湿度降至更低湿度(且略微更低的温度)。同时，回流空气在1104(RA’)吸收湿度(和部分热量)。显能回收系统会导致点1107(OA”’)和1108(RA”’)。同时，如图9和10所示的潜能和显能回收导致从输入空气流传输热量和水分到回流空气流，点1106(OA”)和1103(RA”)。
在许多建筑物中，仅中央冷水系统可用并且可能没有简单的热水源可用于液体干燥剂的再生。这可通过使用类似于图8-10的中央空气处理系统的图13所示系统来解决，但其中，主要薄膜模块组702如前所述耦合到建筑物冷水回路，但是再生由专门为薄膜模块1215中的液体干燥剂再生提供热量的内部压缩机系统提供。应当清楚，像图8-10，可提供另一组薄膜模块703和720以从建筑物的离开空气102提供潜能或显能回收或两者。这没有在图中示出以避免使附图过于复杂。还应当清楚，这种能量回收可通过例如干燥剂-(焓-)或转轮式换热器或热管系统等其他更传统的方式或例如环行水回路和空气-空气热交换器等其他传统的能量回收方法来提供。一般来说，这种能量回收系统的一部分会在空气流102进入薄膜模块1215之前在其中实现，并且能量回收系统的其他部分会在空气流706进入薄膜模块702之前在其中实现。在很少或没有回流空气102的建筑物中，空气流102可简单地就是外部空气。
在图13中，外部空气流706进入一组3路薄膜板或薄膜模块702。薄膜模块702接收由液体泵机1204通过水-水热交换器1205提供的传热流体1216.热交换器1205是提供一般较高的(60-90psi)建筑物水回路704与一般仅为0.5-2psi的低压传热流体回路1216/1217之间的压力隔离的传统方式。传热流体1216由热交换器1205中的建筑物水704冷却。离开建筑物冷却水1206还被引导通过耦合到传统水-水热泵的水-制冷剂热交换器1207。冷的传热流体1216为还接收浓缩液体干燥剂714的薄膜模块702提供冷却。液体干燥剂714由泵机713泵送并从空气流706吸收水蒸汽，空气如美国专利申请发布No.2014-0150662中所述同时被冷却和除湿，并且作为供应空气101供应到建筑物。离开薄膜模块702的稀释液体干燥剂1218收集在干燥剂箱712中并且现在需要再生。传统的压缩机系统(在HVAC行业中被称为水-水热泵)包括压缩机1209、水-制冷剂冷凝器热交换机1201、膨胀装置1212及液体-制冷剂蒸发器热交换器1207。气体制冷剂1208离开蒸发器1207并进入压缩制冷剂所在的压缩机1209，而这会释放热量。热的气体制冷剂1210进入冷凝器热交换机1201，在这里热量被移除并传输到传热流体1214中，并且制冷剂冷凝为液体。然后，液体制冷剂1211进入膨胀装置1212，在这里快速冷却。然后，冷的液体制冷剂1213进入蒸发器热交换器1207，在这里从建筑物水回路704接收热量，由此降低建筑物水的温度。这样加热的传热流体1214产生热的液体传热流体1202，被引导到在性质上类似于调节装置薄膜模块702但可能尺寸不同以考虑空气流和温度差异的再生装置薄膜模块1215。热的传热流体1202现在导致稀释的液体干燥剂902将其多余水分释放到薄膜模块1215，它排放到空气流102中，产生热的、潮湿的空气流707离开所述薄膜模块1215。可部署节能热交换器1219以减少从再生装置热的液体干燥剂1220到干燥剂箱712中的冷的液体干燥剂的热负荷。
热的传热流体由泵机1203泵送到再生装置薄膜模块1215，而较冷的传热流体1214被引导回冷凝器热交换器1201，在这里再次接收热量。上述设置的优点很明确：仅在液体干燥剂需要再生的情况下使用本地水-水热泵，因此可在电力便宜时使用，因为浓缩的液体干燥剂可存储在箱712中供需要时使用。此外，当水-水热泵运转时，它实际上会冷却建筑物水回路704，由此减少中央冷水设备的热负荷。还有，当建筑物只有一个冷水回路时(经常是这样)，不需要安装中央热水系统。最后，可使再生系统在即使没有回流空气可用时工作，并且如果有回流空气，可添加能量转轮或传统的能量回收系统，或可添加如图8-10所示的单独的一组液体干燥剂能量回收模块。
图14示出图13的系统的输水管线中的传热流体(通常为淡水)的温度。建筑物水704在Twater,in的温度下进入蒸发器热交换器1207。传热流体如上所述由蒸发器1207中的制冷剂冷却，导致液体在Twater,after evap.hx 1206的温度下离开。然后，传热流体进入调节装置热交换器1205，在这里从液体回路1216/1217接收热量。环行传热回路1216/1217(由热交换器1205中的温度廓线1301和1302表示)一般在逆流方向实现，导致略高的水温Twater,in cond.hmx提供给薄膜模块702。然后，传热流体在705离开系统并回流到中央制冷设备(未示出)，在这里冷却。显然，热交换器1205和1207还可以颠倒顺序或并行操作。热交换器的顺序对操作能量影响很小，但将影响供应空气701的出口温度：一般来说，如果建筑物水先进入热交换器1207(如图所示)，供应空气701将较冷。如果建筑物水先进入热交换器1205(在从704到705的流向被逆转时会发生)，则提供较暖的空气。这显然也可用于提供供应空气的温度控制机制。
图14中还示出了再生传热流体回路。进入冷凝器热交换器1201的温度为Twater,in 1214的传热流体(通常是水)先由制冷剂加热，导致1202中的温度Twater,aftercond.hx。然后，热的传热流体1202被引导到再生装置薄膜模块，导致1214中的Twater,after regenerator。由于这也是一个封闭的回路，水温与图形开头由箭头1303表示的相同。为简单起见，附图中省略了例如那些由泵机导致的少量寄生温度升高以及例如那些由管道损失导致的少量损失。
这样描述几个说明性实施例之后，应当理解，本领域的技术人员易于想到各种变更、修改和改进。此类变更、修改和改进意在形成此公开的一部分，并且意在处于本公开的精神和范围之内。虽然本文中的一些示例涉及功能或结构元件的特定组合，应当理解，那些功能和元件可根据本公开以其他方式组合以实现相同或不同的目标。具体地说，结合一个实施例所述的行动、元件和功能并非意在为其他实施例中的相似或其他角色所排除。此外，本文中所述的元件和组件可进一步分成额外组件或联合在一起以形成更少的元件来执行相同功能。相应地，前面的描述和附图仅作为举例，而不是要进行限制。

Claims (14)

1.一种用于具有冷流体回路的建筑物的空气调节系统，包括：
用于处理空气流的调节装置，所述调节装置使用液体干燥剂和传热流体对所述空气流进行除湿和冷却，其中，所述调节装置包括多个结构，每一个所述结构具有液体干燥剂可流动的至少一个表面以及传热流体可流经的内部通道，其中，从建筑物外部接收的空气流在所述结构之间流动以使得所述液体干燥剂对所述空气流进行除湿和冷却，所述结构还包括位于所述结构的所述至少一个表面的一端的干燥剂收集器用于收集流过所述结构的所述至少一个表面的液体干燥剂，所述干燥剂收集器互相间隔开以允许其间的空气流动；
连接到所述调节装置以接收所述调节装置中使用的液体干燥剂、浓缩所述液体干燥剂并将浓缩的液体干燥剂送回所述调节装置的再生装置，所述再生装置通过使用传热流体对所述液体干燥剂进行加热，其中，所述再生装置包括多个结构，每一个所述结构具有液体干燥剂可流动的至少一个表面以及传热流体可流经的内部通道，其中，空气流在所述结构之间流动以使得所述液体干燥剂对所述空气流进行加湿和加热，所述结构还包括位于所述结构的所述至少一个表面的一端的干燥剂收集器用于收集流过所述结构的所述至少一个表面的液体干燥剂，所述干燥剂收集器互相间隔开以允许其间的空气流动；以及
耦合到所述冷流体回路和本地热传热流体回路在所述再生装置中循环所述传热流体的热泵，所述热泵将来自冷流体回路的液体的热量泵入所述本地热传热流体回路中的传热流体中。
2.如权利要求1所述的用于具有冷流体回路的建筑物的空气调节系统，其中，使用由所述热泵冷却的所述冷流体回路中的液体来冷却所述调节装置中的传热流体。
3.如权利要求2所述的用于具有冷流体回路的建筑物的空气调节系统，其中，所述热泵在通过所述冷流体回路中的液体对所述调节装置中的传热流体进行冷却之前、之后或同时冷却所述冷流体回路中的液体。
4.如权利要求1所述的用于具有冷流体回路的建筑物的空气调节系统，还包括定位于接近所述调节装置中的每一个结构的至少一个表面、在所述液体干燥剂与流经所述调节装置的空气流之间的片状材料，所述片状材料引导所述液体干燥剂进入干燥剂收集器并允许所述液体干燥剂与所述空气流之间的水蒸汽传输。
5.如权利要求4所述的用于具有冷流体回路的建筑物的空气调节系统，其中，所述片状材料包括薄膜、亲水材料或亲水微孔薄膜。
6.如权利要求1所述的用于具有冷流体回路的建筑物的空气调节系统，还包括定位于接近所述调节装置中的每一个结构的至少一个表面、在所述液体干燥剂与流经所述调节装置的空气流之间的片状材料，所述片状材料引导所述液体干燥剂进入干燥剂收集器并允许所述液体干燥剂与所述空气流之间的水蒸汽传输。
7.如权利要求6所述的用于具有冷流体回路的建筑物的空气调节系统，其中，所述片状材料包括薄膜、亲水材料或亲水微孔薄膜。
8.如权利要求1所述的用于具有冷流体回路的建筑物的空气调节系统，其中，所述系统还可在寒冷天气操作模式中操作，其中，所述冷流体回路包括热液体，并且热泵中的制冷剂流的方向被逆转以加热所述调节装置中的传热流体和冷却所述再生装置中的传热流体。
9.如权利要求1所述的用于具有冷流体回路的建筑物的空气调节系统，其中，所述系统还可在寒冷天气操作模式中操作，其中，所述冷流体回路包括热液体，并且热泵闲置。
10.根据权利要求1所述的用于具有冷流体回路的建筑物的空气调节系统，其中，所述调节器中的所述多个结构和所述再生装置中的所述多个结构以基本垂直的方向配制。
11.一种用于对提供给建筑物的外部空气流进行冷却和除湿并从来自所述建筑物的回流空气流回收显热和潜热的专用外部空气系统(DOAS)，包括：
用于处理从建筑物外部接收的空气流的第一调节装置，所述第一调节装置包括多个结构，每一个所述结构具有液体干燥剂可流动的至少一个表面以及传热流体可流经的内部通道，其中，从所述建筑物外部接收的空气流在所述结构之间流动以使得所述液体干燥剂对所述空气流进行除湿和冷却，所述结构还包括处于所述结构的所述至少一个表面的一端的干燥剂收集器用于收集流过所述结构的所述至少一个表面的液体干燥剂；以及
连接到所述第一调节装置以接收所述第一调节装置中使用的液体干燥剂、浓缩所述液体干燥剂以及将浓缩的液体干燥剂送回所述第一调节装置的第一再生装置，所述第一再生装置包括多个结构，每一个所述结构具有液体干燥剂可流动的至少一个表面以及传热流体可流经的内部通道，其中，从所述建筑物内的空间接收的回流空气流在所述结构之间流动以使得所述液体干燥剂对所述空气流进行加湿和加热，所述结构还包括处于所述结构的所述至少一个表面的一端的干燥剂收集器用于收集流过所述结构的所述至少一个表面的液体干燥剂；
预冷却盘管，用于在通过第一调节装置进行处理之前对外部空气流进行冷却和除湿，其中，所述预冷却盘管和第一调节装置连接至冷却水回路并由冷却水回路冷却；以及
预加热盘管，用于在由所述第一再生装置处理之前对回流空气流进行加热，其中，所述预加热盘管和第一再生装置连接到热水回路并由热水回路加热。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第一调节装置中的所述多个结构和所述第一再生装置中的所述多个结构以基本垂直的方向配置。
13.如权利要求11所述的系统，还包括定位于接近所述第一调节装置和所述第一再生装置中的每一个结构的至少一个表面、在所述液体干燥剂与流经所述调节装置和所述第一再生装置的空气流之间的片状材料，所述片状材料引导所述液体干燥剂进入干燥剂收集器并允许所述液体干燥剂与所述空气流之间的水蒸汽传输。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述片状材料包括薄膜、亲水材料或亲水微孔薄膜。
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