CN116848360A - 除湿空气处理单元及其干燥剂转轮 - Google Patents

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Abstract

一种用于HVACR系统的除湿空气处理单元，包括壳体、干燥剂转轮和冷却热交换器。主气流路径从进气口延伸穿过壳体到壳体的排气出口。干燥剂转轮包括分别设置在主气流路径中的第一端和第二端，以及在第一端和第二端之间移动的金属有机框架干燥剂。干燥剂转轮包括设置在干燥剂转轮的表面上的金属有机框架干燥剂。干燥剂转轮的旋转使表面的位置在干燥剂转轮的第一端和第二端之间移动。该金属有机框架干燥剂具有25％或更低的相对湿度的大部分吸收‑解吸操作带。

Description

除湿空气处理单元及其干燥剂转轮
技术领域
本公开总体上涉及加热通风空调和制冷(heating,ventilation,airconditioning,and refrigeration，HVACR)系统。更具体地，本公开涉及在HVACR系统中使用的除湿空气处理单元(air handling unit，AHU)。
背景技术
HVACR系统通常用于加热、冷却和/或通风封闭空间(例如，商业建筑物或住宅建筑物的内部空间、制冷运输单元的内部空间等)。AHU是用于调节和循环空气的HVACR系统的一部分。管道通风系统可连接到AHU，并且将经调节空气从AHU引导至封闭空间以及将空气从调节空间引导至AHU。AHU可以包括壳体、一个或多个风扇和一个或多个热交换器。AHU可以是包括用于对空气除湿的干燥剂转轮的除湿AHU。
发明内容
加热通风空调和制冷(HVACR)系统可用于加热和/或冷却调节空间。该HVACR系统可利用空气处理单元(AHU)调节和循环空气。该空气处理单元接收空气(例如，来自调节空间的空气、环境空气等)，并且排出供应到调节空间的经调节空气(例如，加热的、冷却的、除湿的、过滤的空气等)。空气处理单元可以是除湿空气处理单元，其中对空气的调节包括除湿。
在一个实施例中，一种用于HVACR系统的除湿空气处理单元，包括壳体、干燥剂转轮和冷却热交换器。所述壳体包括进气口和排气出口。主气流路径从进气口延伸穿过壳体到排气出口。所述干燥剂转轮包括设置在主气流路径中的第一端、设置在第一端下游的主气流路径中的第二端和金属有机框架(MOF)干燥剂。该干燥剂转轮配置成旋转以使MOF干燥剂在干燥剂转轮的第一端和第二端之间移动。冷却热交换器设置在干燥剂转轮的第一端的下游和干燥剂转轮的第二端的上游的主气流路径中。所述MOF干燥剂具有25％或更低的相对湿度的大部分吸收-解吸操作带。
在一个实施例中，一种干燥剂转轮，其配置成在HVACR系统的空气交换单元内旋转。干燥剂转轮包括第一端、第二端和MOF干燥剂。MOF干燥剂设置在干燥剂转轮的表面上。干燥剂转轮的旋转使表面的位置在第一端和第二端之间移动。所述MOF干燥剂具有25％或更低的相对湿度的大部分吸收-解吸操作带。
附图说明
利用以下附图将更好地理解空气处理单元和干燥剂转轮的描述和其他特征、方面和优点：
图1是包括具有干燥剂转轮的空气处理单元的HVACR系统的实施例的示意图。
图2A是干燥剂转轮的实施例中的通道的局部示意性前视图。
图2B是根据实施例的图2A中的干燥剂转轮的一个通道的截面。
图3是用于干燥剂转轮的MOF干燥剂的实施例的等温线图。
图4是用于干燥剂转轮的MOF干燥剂的另一实施例的等温线图。
附图中的相似标号指示相似特征。
具体实施方式
图1是加热通风空调和制冷(HVACR)系统1的实施例的示意图。HVACR系统1配置成通过向调节空间3供应经调节空气来调节(例如，加热、冷却、除湿等)调节空间3。HVACR系统可以包括管道通风系统5和空气处理单元(AHU)10。AHU 10配置成提供用于调节空间3的经调节空气。例如，AHU 10配置成排放特定温度(例如，在预定温度、在预定温度范围内等)和特定湿度(例如，在预定湿度、在预定湿度范围内、在特定相对湿度、在预定相对湿度范围内等)的经调节空气。例如，针对排出的经调节空气的特定温度和湿度可以基于调节空间3的当前温度和/或当前湿度与针对调节空间3的期望温度和/或期望湿度之间的差。
AHU 10通过管道通风系统5连接到调节空间3。从AHU 10排出的经调节空气经由管道通风系统5引导到调节空间3。管道通风系统5配置成将从AHU 10排出的经调节空气分配到调节空间3。
AHU 10包括具有排气出口14和进气口16的壳体12。空气经由进气口16进入AHU10，在空气流过AHU 10时被调节，并且经调节空气从排气出口14排放。当空气从进气口16经由壳体12流到排气出口14时，AHU 10调节空气。经调节空气从排气出口14流入调节空间3。如图1所示，管道通风系统5可以分别连接到AHU 10的进气口16和排气出口14。在一个实施例中，HVACR系统1可以包括一个或多个空气过滤器(未示出)。所述一个或多个空气过滤器可以位于AHU 10和/或管道通风系统5内。例如，空气过滤器可以位于壳体12内靠近进气口16的位置。
空气经由进气口16进入AHU 10。进入空气处理单元的空气包括来自调节空间3的返回空气FR流和环境空气FA流(例如，来自外部环境的空气、室外空气等)。如图1所示，进气口16可以包括第一进气口16A和第二进气口16B。例如，进气口16可以是包括AHU 10的进气口16A、16B的AHU 10的进气口部分。第一进气口16A是与调节空间3流体连接的返回进气口。来自调节空间3的返回空气FR经由第一进气口16A流入AHU 10的壳体12。例如，管道通风系统5连接到第一进气口16A。在一个实施例中，第二进气口16B是壳体12的开口、通风口或入口，其流体连接到周围外部环境(例如，建筑物的外部、外部室外环境等)。环境空气FA经由第二进气口16B流入AHU 10。
AHU 10包括设置在壳体12内的冷却热交换器30和干燥剂转轮40。当空气从进气口16在壳体12内流到排气出口14时，空气流过干燥剂转轮40和冷却热交换器30。AHU 10还可以包括一个或多个风扇80，其吹送并引导空气通过壳体12。如图1所示，风扇80可以设置在壳体12内。
在一个实施例中，AHU 10具有冷却模式。在冷却模式中，空气进入AHU的壳体12，在AHU 10内被冷却和除湿，并且被冷却和除湿的空气随后从壳体12排出并被排放到调节空间3。在冷却模式中，热交换器30是冷却空气的冷却热交换器，并且干燥剂转轮40对空气进行除湿。在一个实施例中，AHU 10可以包括加热器65(例如，电加热器、燃烧加热器等)，用于在空气通过干燥剂转轮40之前加热空气。加热器65设置在干燥剂转轮40的第一端46A的上游。加热器65可用于提高水从干燥剂解吸到空气中的效率。相对于先前的干燥剂，干燥剂转轮40中的干燥剂相对于传统干燥剂至少减少由加热器65提供的加热量。这可以有利地减少AHU 10和HVACR系统1用于调节调节空间3的功率量。在一些实施例中，干燥剂能够在没有加热器65的情况下提供除湿。干燥剂转轮40中的干燥剂是
在一个实施例中，AHU 10具有对流过AHU 10的空气加热的加热模式。在一个实施例中，AHU可以配置成将热交换器30作为热泵来操作，以在空气穿过热交换器30/沿着热交换器30行进时加热空气。在一个实施例中，AHU 10还可以包括加热器60(例如，电加热器、燃烧加热器等)，用于在加热模式下加热空气。加热器可以设置在干燥剂转轮40的第一端46A的下游。
在一个实施例中，空气处理单元10可以具有无空气再循环配置，在该配置中空气处理单元10不利用任何返回空气FR(例如，空气处理单元10利用100％环境空气FA)。无空气再循环配置可由AHU 10在其各种模式(例如，加热模式、冷却模式等)中的任何一者中使用。例如，无空气再循环配置可以阻塞用于返回空气FR的第一进气口16A。在这样的实施例中，AHU 10可以包括设置在第二进气口16B和干燥剂转轮40的第一端46A之间的空气到空气热交换器(未示出)和/或冷却器(未示出)(例如，冷却热交换器)。在一个实施例中，空气到空气热交换器和冷却器可以设置在加热器65的上游。空气到空气热交换器具有热交换关系的第一路径和流体分离的第二路径(例如，壳侧路径和管侧路径等)。空气从第二入口16A流过热交换器的第一路径，流过冷却器，然后流过热交换器的第二路径。
AHU 10具有从进气口16延伸经过壳体12到排气出口14的主气流路径18。进入AHU18的空气(例如，将被调节的返回空气FR和环境空气FA)通过行进通过主气流路径18从进气口16流到排气出口14。在针对冷却模式的实施例中，当空气流过主气流路径18时，空气被除湿和冷却。
主气流路径18包括多个气流部分。特别地，主气流路径18包括第一气流部分20A、第二气流部分20B和第三气流部分20C。第一气流部分20A、第二气流部分20B和第三气流部分20C以该顺序布置在主气流路径18内。关于通过主气流路径18的空气流(例如，从进气口16流到排气出口14的空气)：第二气流部分20B和第三气流部分20C分别位于第一气流部分20A的下游，第三气流部分20C位于第二气流部分20B的下游。第二气流部分20B沿着主气流路径18并在主气流路径18内设置在第一气流部分20A和第三气流部分20C之间。空气从进气口16流入第一气流部分20A。然后，空气从第一气流部分20A流向第二气流部分20B。随后，空气从第二气流部分20B流向第三气流部分20C。然后，空气从第三气流部分20C流向排气出口14。
干燥剂转轮40可在壳体12内旋转。AHU 10包括马达44，马达44配置成使干燥剂转轮40相对于壳体12旋转。干燥剂转轮40可以支撑在轴42上。在一个实施例中，干燥剂转轮可以具有轮子形状。HVACR系统中干燥剂转轮的总体形状和旋转总体上在本领域是已知的。例如，轴42在其中心点处或附近延伸穿过干燥剂转轮40。在一个实施例中，干燥剂转轮40可以固定到轴42，并且马达44配置成使轴42旋转。在另一实施例中，干燥剂转轮40可配置成可旋转地支撑在轴42上，并且马达44可配置成在轴42上施加使干燥剂转轮40旋转的力。例如，马达44可以使与干燥剂转轮40的圆周表面接触的辊、齿轮等旋转。
在操作期间，干燥剂转轮40在第一气流部分20A和第三气流部分20C内旋转。干燥剂转轮40具有第一端46A和第二端46B，第一端46A和第二端46B是相对于气流部分20A和20C的相对端部。第一端46A和第二端46B沿着干燥剂转轮40的直径彼此相对。第一端46A设置在第一气流部分20A中，第二端46B设置在第三气流部分20C中。干燥剂转轮40具有多个扇形。例如，扇形总体上呈楔形。当干燥剂转轮40旋转时，每个扇形从第一气流部分20A循环移动到第三气流部分20C，然后回到第一气流部分20A。
当干燥剂转轮40旋转时，其从第三气流部分20C中的空气中吸附水分，并且将水分释放到第一气流部分20A中的空气中。在第三气流部分20C中设置的同时被干燥剂吸附的水分被去吸附/释放到流过第一气流部分20A的空气中。
热交换器30设置在第二气流部分20B。当空气流过第二气流部分20B时，空气跨越流过热交换器30(例如，穿过冷却热交换器30中的通道，沿着冷却热交换器30的外管表面等)。在一个实施例中，当空气跨越流过热交换器30时，热交换器30从空气中吸收热量并冷却空气。较冷的流体FCF分别流过热交换器30并且吸收来自流过热交换器30的空气的热量。在一个实施例中，较冷的流体FCF可以是例如但不限于制冷流体、膨胀制冷剂等。热交换器30可以是制冷剂线路中的蒸发器。在一个实施例中，加热器65和/或加热器60可以是用于制冷剂线路的冷凝器，该制冷剂线路包括作为蒸发器的热交换器30或者在用于冷却较冷流体FCF的制冷剂线路中的蒸发器。
如上所述，AHU 10调节作为返回空气FR和环境空气FA的混合物的空气F1。环境空气FA总体上比返回空气FR具有更高的水分含量。环境空气FA的温度和相对湿度可以根据例如采用HVACR系统1的位置处的地理位置、季节和当前天气而变化。在更潮湿的气候(例如，更靠近赤道的位置、靠近海洋的位置、岛屿位置等)中，环境空气FA具有明显更高的水分含量。AHU 10可用于对例如温度为或约20℃至温度为或约40℃且相对湿度(relative humidity，RH)为或约30％至相对湿度为或约80％的环境空气FA进行除湿。例如，环境空气FA可以为大约32℃和大约55％相对湿度(RH)。
流过第三气流部分20C的空气的温度比流过第一气流部分20A的空气的温度低。温差增加了空气的相对湿度。流入第三气流部分20C的冷却空气具有较高的相对湿度。在一个实施例中，从第二部分20B流入第三气流部分20C的冷却空气具有约80％或更高的相对湿度。
干燥剂转轮40包括延伸穿过干燥剂转轮40的厚度的通道48。空气通过流过干燥剂转轮40的通道48而流过干燥剂转轮40。干燥剂转轮40包括大量通道48。例如，干燥剂转轮40可以包括至少100条通道48。在一些实施例中，干燥剂转轮40可以包括数千条(即，至少1000条)通道48。通道48随着干燥剂转轮40的旋转而旋转。例如，旋转使通道48从设置在第一气流部分20A中到设置在第三气流部分20C中，然后设置回第一气流部分20A中。
干燥剂转轮40包括干燥剂。干燥剂涂覆在通道48的表面/侧面上。当空气流过干燥剂转轮40的通道48时空气跨越流过干燥剂。下面更详细地讨论干燥剂的涂层。当干燥剂在干燥剂转轮40上旋转时，干燥剂配置成在吸附水和解吸水之间切换。暴露于气流导致水解吸到空气中(例如，空气保持来自干燥剂的水)的干燥剂转轮40上的干燥剂也可称为再生干燥剂。下面更详细地描述干燥剂的性质。
当空气沿着主气流路径18流动时，空气流过干燥剂转轮40的第一端46A，然后沿着冷却热交换器30流动，然后流过干燥剂转轮40的第二端46B。流入第一气流部分20A的空气F1具有至少约50％的相对湿度，并且处于至少25℃的温度。在一个实施例中，流入第一气流部分20A的空气F1具有约50％至约75％的相对湿度RH1和约25℃至约27℃的温度T1。
在一个实施例中，当第二气流部分20B中的空气跨越流过/流过热交换器30时，空气被冷却。当空气跨越流过/流过热交换器30时，空气中的一些湿气可能冷凝。冷凝的湿气可以流入热交换器30的滴盘。从第二气流部分20B流入第三气流部分20C的冷却空气F3可以具有约10℃至约14℃的温度T3，以及约80％至约95％的相对湿度RH3。
然后，空气跨越流过/流过干燥剂转轮40的第二端46B。第二端46B中的干燥剂在空气流过第三气流部分20C时从空气吸附水分。跨越流过/流过干燥剂转轮40的第二端46B的除湿的空气F4具有约14℃至约19℃的温度T4，以及约65％的相对湿度RH3。然后，空气流向排气出口14。从AHU 10排出的经调节空气FD具有14℃至19℃的温度TD，以及65％或更低的相对湿度TD。干燥剂转轮40包括金属-有机框架(metal-organic framework，MOF)干燥剂。MOF干燥剂包括与有机连接体结合在一起的金属离子和/或金属离子簇。在一个实施例中，有机连接体可以是配体(ligand)。在一个实施例中，以施加到干燥剂转轮40的至少一个表面上的涂层的形式来施加MOF干燥剂。如图1所示，干燥剂转轮40可以包括框架50，并且涂层可以施加到干燥剂转轮40的框架50上。例如，涂层施加到形成在干燥剂转轮40的框架50中的通道48。涂层是包括MOF干燥剂和粘合剂的干燥剂组合物。在一个实施例中，表面是干燥剂转轮40的金属表面。
图2A是根据实施例的干燥剂转轮40中的多个通道48的局部示意性正视图。通道48延伸到图2A中页面中，框架50包括形成通道48的多个基底49A、49B。例如，如图2A所示，沟槽型衬底49B可以堆叠在一对平坦衬底49A之间以形成通道48。基底49A可以是涂覆有干燥剂的金属板。图2A中的通道48具有三角形截面。然而，应当理解，在其它实施例中，通道48可以具有不同的形状。干燥剂转轮40的通道48包括涂覆有干燥剂的多个表面52中的一个表面。当气流流过干燥剂转轮的通道48时，气流接触并跨越流过表面52。
图2B是根据实施例的如图2A所示的干燥剂转轮40的通道48的截面。如图2B所示，干燥剂组合物的涂层54被施加到干燥剂转轮40的一个或多个表面52上。例如，涂层54被施加到干燥剂转轮40的框架50(例如，形成框架50的通道48的金属板/基底)。在一个实施例中，一个或多个表面52是干燥剂转轮40的框架50的一个或多个金属表面。可以通过将包括干燥剂组合物和溶剂的涂覆混合物施加(例如，涂覆、喷涂等)到干燥剂转轮40的一个或多个表面52来形成涂层54。然后，涂覆混合物在一个或多个表面52上干燥以形成涂层54。在一个实施例中，涂覆混合物含有少于10wt％(重量％)的溶剂。在一个实施例中，溶剂是非芳族溶剂。在一个实施例中，溶剂是非芳族酒精或水。
粘合剂用于将MOF干燥剂粘附到干燥剂转轮40的框架50的一个或多个表面52。粘合剂还为涂层54提供与框架50的一个或多个表面52的粘结力。粘合剂配置成提供能够承受由于干燥剂转轮40的旋转而发生的连续振动的粘结力。涂层54还具有在AHU 10内可能出现的温度和湿度范围内的温度和湿度稳定性。
在一个实施例中，干燥剂组合物中的粘合剂是聚乙烯醇缩丁醛(polyvinylbutyral)。例如，已发现聚乙烯醇缩丁醛粘合剂与干燥剂转轮40的相对窄的RH带MOF干燥剂具有有利的相容性。例如，已经发现聚乙烯醇缩丁醛粘合剂提供良好的粘结力，同时对相对窄的RH带MOF干燥剂的吸水率具有较低影响。在一个实施例中，涂层54含有10wt％或更少的粘合剂。已经发现含有大于10wt％的粘合剂的涂层导致涂层54从框架50剥落和/或对MOF干燥剂的吸收容量具有显著影响。在一个实施例中，发现含有AL-MIL-68-Mes MOF和10％或更少的聚乙烯醇缩丁醛粘合剂的涂层具有良好的吸水性和粘附性。
在一个实施例中，干燥剂组合物包括少于8.0wt％的粘合剂。在一个实施例中，干燥剂组合物包括7.8wt％或更少的粘合剂。在一个实施例中，干燥剂组合物包括5.5wt％的粘合剂。在一个实施例中，干燥剂组合物包括为或约2.7wt％的粘合剂。
MOF干燥剂是具有吸附等温线和解吸等温线的干燥剂，每种等温线具有“S”形。这种“S”形等温线称为V型等温线。因此，具有“S”形吸附和解吸等温线的干燥剂可称为V型干燥剂。干燥剂具有描述干燥剂可吸附多少水的吸收容量。吸收容量随流入/沿干燥剂流动的空气的湿度而变化。吸附等温线例示了当干燥的MOF干燥剂从空气中吸附水时，吸收容量和相对湿度之间的关系。解吸等温线例示了当含有MOF干燥剂的水解吸水时，吸收容量和相对湿度之间的关系。特别地，MOF干燥剂的S形等温线各自包括陡峭的中间部分。
吸收拐点是吸附等温线中的这样的点，其中吸水容量增加并且从陡峭的中间部分过渡。例如，吸附等温线中的吸水容量不再呈指数级增加的点。解吸拐点是解吸等温线中这样的过渡点，其中吸水容量降低并过渡出陡峭的中间段。例如，解吸等温线中吸水容量不再呈指数级下降的点。
干燥剂具有吸收-解吸操作带，该吸收-解吸操作带是由干燥剂配置成操作以吸附水分的上端点和干燥剂配置成将水分解吸到空气中的下端点限定的相对湿度范围。V型干燥剂可以具有大部分吸收-解吸操作带，该操作带是由吸附等温线和解吸等温线的陡峭中间部分限定的湿度范围。大部分吸收-解吸操作带是由解吸等温线的指数级下降的端部和吸附等温线的指数级上升的端部限定的湿度范围(例如，具有解吸拐点的下端点和吸附拐点的上端点的湿度范围)。大部分吸收-解吸操作带包括至少50％的干燥剂的最大吸收容量的吸收容量变化。在一个实施例中，干燥剂转轮40包含具有大部分吸收-解吸操作带的MOF干燥剂，其中吸收容量按MOF干燥剂的最大吸收容量的至少60％变化。
干燥剂转轮40中的MOF干燥剂具有在相对较窄的吸收-解吸相对湿度操作带中操作的吸附等温线和解吸等温线。在一个实施例中，MOF干燥剂具有相对湿度小于等于25％的大部分操作带。例如，MOF干燥剂在25％相对湿度或更低湿度下的吸收容量变化了其最大吸收容量的至少50％。在另一个实施例中，MOF干燥剂具有20％或更小的相对湿度的操作带。在一个实施例中，MOF干燥剂具有15％或更小的相对湿度的指数级操作带。
吸附等温线具有陡峭的中间部分。在一个实施例中，吸附等温线部分具有相对于水平方向倾斜至少80度的至少一部分。在一个实施例中，陡峭的中间部分具有相对于水平方向倾斜至少85度的至少一部分。在一个实施例中，吸附等温线的该部分是沿着至少2％相对湿度的范围。
MOF干燥剂可具有发生在50％和80％相对湿度之间的吸附拐点。在一个实施例中，MOF干燥剂具有发生在65％和75％相对湿度之间的吸附拐点。
MOF干燥剂可具有发生在40％和60％相对湿度之间的解吸拐点。在一个实施例中，MOF干燥剂具有在40％和55％相对湿度之间的解吸拐点。
干燥剂转轮40中的MOF干燥剂是具有吸收-解吸操作带的V型MOF干燥剂，该吸收-解吸操作带具有一种或多种上述性质(例如，较窄的大部分吸收-解吸操作带、吸附拐点、解吸拐点位置、操作带上的最小变化)。在一个实施例中，MOF干燥剂是具有吸收-解吸操作带的V型MOF干燥剂，该吸收-解吸操作带至少具有如上所述的较窄的大部分相对湿度操作带。在一个实施例中，MOF干燥剂是具有大部分吸收-解吸操作带的V型MOF干燥剂，该大部分吸收-解吸操作带至少具有如上所述的较窄的大部分相对湿度操作带和在其大部分操作带内的吸收容量变化。在一个实施例中，MOF干燥剂是具有大部分吸收-解吸操作带的V型MOF干燥剂，该大部分吸收-解吸操作带至少具有如上所述的较窄的大部分相对湿度操作带、吸附拐点和解吸拐点。
干燥剂转轮40中的MOF干燥剂可以是例如但不限于AL-MIL-68-Mes MOF和/或CAU-3-BDC(AL)MOF。仅作为示例提供Al-MIL-68-Mes MOF和CAU-3-BDC(AL)MOF。应当理解，MOF干燥剂可以是本文所述的具有吸收-解吸性质的其它V型MOF。
图3是示出了针对AL-MIL-68-Mes MOF(称为“AL-68MOF”)的吸附和解吸附的曲线图。图3中的曲线图示出了针对AL-68MOF的吸附等温线202和解吸等温线212。吸附等温线202示出了AL-68MOF在不同相对湿度下的吸水容量。AL-68MOF是具有S形吸附等温线202和S形解吸等温线212的V型干燥剂。
以一系列增加的相对湿度测试AL-68MOF的吸水容量。例如，通过/向AL-68MOF粉末样品供应特定相对湿度的空气，然后使用一定质量的AL-68MOF粉末样品(及其吸附的水)来确定由粉末吸附的水量。将该测试数据绘制在吸收与相对湿度的曲线图上(例如，图3中的曲线图)，并将曲线趋势线拟合到数据点以产生吸附等温线202。在达到样品AL-68MOF的最大吸水量之后，以一系列降低的相对湿度反向进行测试过程，以确定解吸等温线212。AL-68MOF的吸水量是在25℃和标准压力(1atm)下的测量。
S形等温线202、212中的每一者包括陡峭的中间部分204、214。吸附等温线202包括陡峭的中间部分204和吸附拐点206。陡峭的中间部分204是设置在S形的两个尾部部分之间的S形的中间部分。陡峭的中间部分204是吸附等温线202指数级增加的部分(例如AL-68MOF的吸水率指数级增加的部分)。吸收拐点206是吸附等温线202中吸附等温线不再呈指数级增加的点。例如，拐点206是吸附等温线中停止指数级增加并开始平缓的点。
解吸等温线212包括陡峭的中间部分214和解吸拐点216。陡峭的中间部分214是设置在S形的两个尾部部分之间的S形的中间部分。陡峭的中间部分204是解吸等温线212的吸收指数级减少的部分(例如，AL-68MOF的吸水指数级减少的部分)。解吸拐点216是吸附等温线202中解吸等温线212不再呈指数级下降的点。例如，解吸拐点216是解吸等温线212中停止指数级下降的点。
如图3所示，吸附拐点206出现在相对湿度为55％或约55％的条件下，在该条件下，AL-68MOF具有每克MOF 330毫克水的吸收容量。解吸拐点216出现在相对湿度为43％或大约43％的条件下，在该条件下，AL-68MOF具有每克AL-68MOF 67mg水的吸收容量。AL-68MOF具有12％相对湿度(例如55％-43％)的指数级吸收-解吸操作带220。AL-68MOF的最大吸收容量222为每克AL-68MOF 375毫克水(例如，375毫克水/1克MOF)。AL-68MOF的吸收容量在其大部分操作带内按其最大吸收容量222的约70％(例如，[330mg/g–67mg/g]/[375mg/g]＝70％)变化。AL-68MOF的吸收容量在其较小的大部分吸收-解吸操作带内降低约80％。这是有利的，因为它允许使用具有较高湿度的空气(例如，图中的空气F1)来提供大量再生的干燥剂。
图4是示出了针对CAU-3-BDC(AL)MOF(在此称为第二MOF干燥剂)的吸附和解吸的曲线图。图4中的曲线图示出了针对第二MOF干燥剂的吸附等温线302和解吸等温线312。吸附等温线302示出了第二MOF干燥剂在不同相对湿度下的吸水容量。第二MOF干燥剂是具有S形吸附等温线302和S形解吸等温线312的V型干燥剂。以与上述MIL-68-Mes MOF相同的方式来确定针对第二MOF干燥剂的吸附等温线302和解吸等温线312。
S形等温线302、312中的每一者具有与上述图3中的S形等温线202、212相同的总体结构。例如，吸附等温线302包括陡峭的中间部分304和吸附拐点306，解吸等温线312包括陡峭的中间部分314和解吸拐点316。
如图4所示，吸附拐点306出现在相对湿度为67％或约67％的条件下，在该条件下，第二干燥剂MOF具有每克MOF 550毫克水的吸收容量。解吸拐点316出现在相对湿度为53％或大约53％的条件下，在该条件下第二干燥剂MOF具有每克MOF 158毫克水的吸收容量。第二干燥剂MOF具有14％相对湿度(例如，67％-54％)的大部分吸收-解吸操作带。第二干燥剂MOF的最大吸收容量322为每克MOF 633毫克水(例如，633毫克水/1克MOF)。第二干燥剂MOF的吸收容量在其大部分吸收-解吸操作带内按其最大吸收容量的约62％(例如，[550mg/g–158mg/g]/[633mg/g]＝62％)变化。MIL-68-Mes MOF的吸收容量在其较小的大部分吸收-解吸操作带内降低约72％。
在常规的除湿AHU中，入口空气的温度和相对湿度不足以使常规干燥剂再生。常规的AHU将包括干燥剂转轮40的第一端46A上游的加热器，使得能够充分再生常规干燥剂的加热的入口空气流过第一端46A。如图1所示，在一个实施例中，AHU 10不包括在进气口16和干燥剂转轮40的第一端46A之间的加热器，并且不对提供到干燥剂转轮40的第一端46A的返回空气或环境空气加热。
有利地干，燥剂转轮40中的MOF干燥剂在不需要提供加热的空气(例如，提供加热元件、加热热交换器等)的情况下允许冷却和除湿空气以再生干燥剂。这有利地允许AHU 10具有减小的潜在载荷。MOF干燥剂也具有比先前干燥剂更高的效率，其有利地允许使用更少的干燥剂并且允许干燥剂转轮更轻。
各个方面：
方面1至11中的任一者可以与方面12至17中的任一者结合。
方面1、一种用于HVACR系统的除湿空气处理单元，包括：包括进气口和排气出口的壳体，主气流路径从进气口延伸穿过壳体到排气出口；干燥剂转轮，其包括设置在主气流路径中的第一端、设置在所述第一端的下游的所述主气流路径中的第二端和金属有机框架(MOF)干燥剂，所述干燥剂转轮可旋转以使MOF干燥剂在干燥剂转轮的第一端和第二端之间移动，所述MOF干燥剂具有25％或更低的相对湿度的大部分吸收-解吸操作带；以及冷却热交换器。其设置在干燥剂转轮的第一端的下游和干燥剂转轮的第二端的上游的主流路中。
方面2、根据方面1的除湿空气处理单元，其中，位于干燥剂转轮的第二端的MOF干燥剂配置成从流过主气流路径的空气吸附水，并且位于干燥剂转轮的第一端的MOF干燥剂配置成将水解吸到流过主气流路径的空气中。
方面3、根据方面1或2中任一项所述的除湿空气处理单元，其中，流过主气流路径的空气沿着干燥剂转轮的第一端流动。
方面4、根据方面1至3中任一项所述的除湿空气处理单元，其中，位于第一端的MOF干燥剂配置成将水解吸到具有40℃或更低温度的空气中。
方面5、根据方面1至4中任一项所述的除湿空气处理单元，其中，所述AHU不具有设置在进气口下游和干燥剂转轮的第一端上游的主气流路径中的加热器。
方面6、根据方面1至5中任一项所述的除湿空气处理单元，其中，所述MOF干燥剂具有吸附等温线，所述吸附等温线具有发生在50％和80％相对湿度之间的吸附拐点。
方面7、根据方面1至6中任一项所述的除湿空气处理单元，其中，所述MOF干燥剂具有解吸等温线，所述解吸等温线具有发生在40％至60％相对湿度之间的解吸拐点。
方面8、根据方面1至7中任一项所述的除湿空气处理单元，其中，MOF干燥剂具有最大吸收容量，并且MOF干燥剂的吸收容量在MOF干燥剂的大部分吸收-解吸操作带内按至少为MOF干燥剂的最大吸收容量的50％变化。
方面9、根据方面1至8中任一项所述的除湿空气处理单元，其中，MOF干燥剂具有“S”形吸附等温线。
方面10、根据方面1至9中任一项所述的除湿空气处理单元，其中，所述干燥剂转轮包括在干燥剂转轮的表面上的涂层，所述涂层包括所述MOF干燥剂和粘合剂，所述涂层包含10wt％或更少的粘合剂。
方面11、根据方面1至10中任一项所述的除湿空气处理单元，还包括：设置在壳体中的马达，所述马达配置成使干燥剂转轮旋转。
方面12、一种用于HVACR系统的空气交换单元的干燥剂转轮，所述干燥剂转轮配置成在空气交换单元内旋转，所述干燥剂转轮包括：第一端和第二端；设置在干燥剂转轮的表面上的金属有机框架(MOF)干燥剂，干燥剂转轮的旋转配置成使所述表面的位置在第一端和第二端之间移动，所述MOF干燥剂具有25％或更低的相对湿度的大部分吸收-解吸操作带。
方面13、根据方面12所述的干燥剂转轮，其中，所述MOF干燥剂具有吸附等温线，所述吸附等温线具有发生在50％和80％相对湿度之间的吸附拐点。
方面14、根据方面12或13中任一项所述的干燥剂转轮，其中，MOF干燥剂具有解吸等温线，解吸等温线具有发生在40％和60％相对湿度之间的解吸拐点。
方面15、根据方面12至14中任一项所述的干燥剂转轮，其中，MOF干燥剂具有最大吸收容量，并且MOF干燥剂的吸收容量在MOF干燥剂的大部分吸收-解吸操作带内按所述MOF干燥剂的最大吸收容量的至少50％变化。
方面16、根据方面12至15中任一项所述的干燥剂转轮，其中，MOF干燥剂具有“S”形吸附等温线。
方面17、根据方面12至16中任一项所述的干燥剂转轮，包括：包括表面的框架；以及设置在框架表面上的涂层，该涂层包括MOF干燥剂和粘合剂，并且该涂层包含10wt％或更少的粘合剂。
在本申请中公开的示例在所有方面均认为是说明性的而不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求而不是由前面的描述来指示；并且在权利要求的等同性的含义和范围内的所有变化都将包含在所附权利要求中。

Claims (17)

1.一种用于HVACR系统的除湿空气处理单元，包括：
壳体，其包括进气口和排气出口，主气流路径从所述进气口延伸穿过所述壳体到所述排气出口；
干燥剂转轮，其包括设置在所述主气流路径中的第一端、设置在所述第一端的下游的所述主气流路径中的第二端、和金属有机框架(MOF)干燥剂，所述干燥剂转轮可旋转以使所述MOF干燥剂在所述干燥剂转轮的所述第一端和所述第二端之间移动，所述MOF干燥剂具有25％或更低的相对湿度的大部分吸收-解吸操作带；和
冷却热交换器，其设置在所述干燥剂转轮的所述第一端的下游和所述干燥剂转轮的所述第二端的上游的所述主气流路径中。
2.根据权利要求1所述的除湿空气处理单元，其中，
位于所述干燥剂转轮的所述第二端的所述MOF干燥剂配置成从流过所述主气流路径的空气中吸附水，以及
位于所述干燥剂转轮的所述第一端的所述MOF干燥剂配置成将水解吸到流过所述主气流路径的空气中。
3.根据权利要求1所述的除湿空气处理单元，其中，流过所述主气流路径的空气沿着所述干燥剂转轮的所述第一端流动。
4.根据权利要求1所述的除湿空气处理单元，其中，位于所述第一端的所述MOF干燥剂配置成将水解吸到具有40°或更低温度的空气中。
5.根据权利要求1所述的除湿空气处理单元，其中，所述AHU不具有设置在所述进气口下游和所述干燥剂转轮的所述第一端上游的所述主气流路径中的加热器。
6.根据权利要求1所述的除湿空气处理单元，其中，所述MOF干燥剂具有吸附等温线，所述吸附等温线具有发生在50％至80％相对湿度之间的吸附拐点。
7.根据权利要求1所述的除湿空气处理单元，其中，所述MOF干燥剂具有解吸等温线，所述解吸等温线具有发生在40％至60％相对湿度之间的解吸拐点。
8.根据权利要求1所述的除湿空气处理单元，其中，所述MOF干燥剂具有最大吸收容量，并且所述MOF干燥剂的吸收容量在所述MOF干燥剂的所述大部分吸收-解吸操作带内按所述MOF干燥剂的所述最大吸收容量的至少50％变化。
9.根据权利要求1所述的除湿空气处理单元，其中，所述MOF干燥剂具有“S”形吸附等温线。
10.根据权利要求1所述的除湿空气处理单元，其中，所述干燥剂转轮包括在所述干燥剂转轮的表面上的涂层，所述涂层包括所述MOF干燥剂和粘合剂，所述涂层包含10wt％或更少的所述粘合剂。
11.根据权利要求1所述的除湿空气处理单元，还包括：
设置在所述壳体中的马达，所述马达配置成使所述干燥剂转轮旋转。
12.一种用于HVACR系统的空气交换单元的干燥剂转轮，所述干燥剂转轮配置成在所述空气交换单元内旋转，所述干燥剂转轮包括：
第一端和第二端；
设置在所述干燥剂转轮的表面上的金属有机框架(MOF)干燥剂，所述干燥剂转轮的旋转配置成使所述表面的位置在所述第一端和所述第二端之间移动，所述MOF干燥剂具有25％或更低的相对湿度的大部分吸收-解吸操作带。
13.根据权利要求12所述的干燥剂转轮，其中，所述MOF干燥剂具有吸附等温线，所述吸附等温线具有发生在50％至80％相对湿度之间的吸附拐点。
14.根据权利要求12所述的干燥剂转轮，其中，所述MOF干燥剂具有解吸等温线，所述解吸等温线具有发生在40％至60％相对湿度之间的解吸拐点。
15.根据权利要求12所述的干燥剂转轮，其中，所述MOF干燥剂具有最大吸收容量，并且所述MOF干燥剂的吸收容量在所述MOF干燥剂的所述大部分吸收-解吸操作带内按所述MOF干燥剂的最大吸收容量的至少50％变化。
16.根据权利要求12所述的干燥剂转轮，其中，所述MOF干燥剂具有“S”形吸附等温线。
17.根据权利要求12所述的干燥剂转轮，包括：
包括所述表面的框架；和
设置在所述框架的所述表面上的涂层，所述涂层包括所述MOF干燥剂和粘合剂，并且所述涂层包含10wt％或更少的所述粘合剂。
CN202280014746.0A 2021-02-12 2022-02-11 除湿空气处理单元及其干燥剂转轮 Pending CN116848360A (zh)

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