KR102107636B1 - 공조 및 다른 프로세스들을 위해 액체 흡습제들을 이용하는 방법들 및 시스템들 - Google Patents

공조 및 다른 프로세스들을 위해 액체 흡습제들을 이용하는 방법들 및 시스템들 Download PDF

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피터 에프. 밴더뮬런
젝 아이. 하노카
마크 앨런
아서 레플랭
제이 윌리스
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7에이씨 테크놀로지스, 아이엔씨.
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Abstract

액체 흡습제들을 이용하는 공조, 연소 오염물질들의 포획, 담수 처리, 및 다른 프로세스들을 위한 방법들 및 시스템들이 제공된다.

Description

공조 및 다른 프로세스들을 위해 액체 흡습제들을 이용하는 방법들 및 시스템들{METHODS AND SYSTEMS USING LIQUID DESICCANTS FOR AIR-CONDITIONING AND OTHER PROCESSES}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 발명의 명칭이 태양 공조 및 가열 시스템들인 2010년 5월 25일자 출원된 미국 가출원 특허 제61/348,076호, 및 발명의 명칭이 흡습제를 이용한 공조를 위한 방법들 및 시스템들인 2011년 1월 7일자로 출원된 미국 가출원 특허 제61/430,692의 우선권을 주장하고, 그 문헌은 본 출원에 참고 문헌으로 포함되어 있다.
본 출원은 일반적으로 액체 흡습제들을 이용하는 공조, 연소 오염물질들의 포획, 담수 처리, 및 다른 프로세스들에 관한 것이다.
"공조"란 용어는 공간을 진입하거나 나오는 공기의 정화를 포함하는 빌딩 공간 내부에서 나가는 공기의 처리를 전체적으로 칭한다. 공조가 막대한 에너지 소스를 사용하고 특히 여름 냉각이 전기 그리드 문제들을 발생시킬 수 있다는 것은 공지되어 있다. 공조는 빌딩 내에서 가장 큰 운용 비용을 발생시킨다.
냉각을 위한 현재 공조 시스템들은 일반적으로 프레온과 같은 가스의 압축 및 밸브 어셈블리를 통해 압축된 가스의 팽창을 기초로 한다. 그러나, 빌딩 내부로 진입하는 공기의 요구되는 습도 레벨들에 이르도록, 공기는 일반적으로 액체 물 내부에 수증기를 응축하기 위해서 과냉각이 필요하다. 이러한 제습(잠열 냉각)은 일반적으로 공기 온도(현열 냉각)를 물리적으로 낮게 하는 것보다 공조 시스템 내에서 보다 많은 에너지를 사용한다. 종종 재-가열기들은 공조기 내부에 채용되어 훨씬 큰 에너지를 요구한다.
가열 공기를 위한 공조는 천연 가스 또는 몇몇 다른 연료의 연소에 의해 일반적으로 행해진다. 연소는 종종 진입하는 공기가 가열되는 팬 코일 유닛으로 그 후 지향된 열 전달 유체를 가열한다. 많은 빌딩들에서, 그러한 현열 가열만은 쾌적을 위해 너무 낮은 습도 레벨들을 발생시킨다. 때때로 가습기들은 가열 시스템과 통합된다. 그러나 그러한 가습은 공기의 냉각을 발생시키고, 그것은 부가적인 가열이 가습기의 냉각 효과를 중화하도록 적용되어야 한다는 것을 의미한다.
고체 흡습제 시스템들은 주로 여름 냉각을 위해 오랜 세월 동안 사용되어 왔다. 그러나, 공기가 단열 방식으로 제습되는 경우(어떠한 열도 추가되거나 제거되지 않음) 발생되는 가열 효과는 대량의 현열 냉각 사후-제습을 요구하고 그 결과 달성될 수 있는 에너지 절약들을 제한한다.
야자키 에너지 시스템사에 의해 제조된 유닛들과 같은 흡수식 냉각기들은 흡습제 재료가 포함된(야자키'의 경우에서 LiBr2 및 물, 그러나 실리카 겔을 사용하는 시스템들도 개발되어 있음) 낮은 압력 진공 용기를 일반적으로 이용한다. 그러나, 낮은 압력 진공 시스템들의 사용은 장비의 비용 및 복잡성을 현저하게 증가시키고 보수 유지를 위한 요구 조건을 증가시킨다. 또한, 각각의 전이(공기로부터 열 전달 유체로 흡습제로)는 열교환기들, 팬들, 및 펌프들을 이용하고 따라서 보다 고비용들을 발생시킨다. 그리고 중요하게는, 그러한 전이들은 각각의 전이가 완전히 효율적이지 않으므로 보다 큰 온도 요구 조건을 발생시킨다. 그 결과, 흡수식 냉각기들은 보다 높은 온도에서 작동될 것을 요구하므로 폐열 또는 낮은 등급의 열을 채용하는 시스템과 통합하기 어렵게 만든다.
보다 최근의 시스템들은 공기의 제습을 위해 다른 방법을 사용하는 것을 도입하고 있다. DuCool and Agam에 의해 제조된 시스템들과 같은 액체 흡습제 시스템들은 공기 내에서 수증기를 흡수하도록 CaCl2 및 물 또는 LiCl2 및 물 용액과 같은 강한 흡습제 재료를 사용한다. 액체 흡습제는 흡습제에 대해 공기와 직접 접촉을 갖지 않는 앞서 설명된 흡수식 냉각기들과 달리 공기에 직접 노출된다. 흡습제가 공기 스트림으로부터 습기를 흡수한 후, 과잉수를 배출하도록 가열된다. 겨울에, 그러한 흡습제들은 출구 공기로부터 열 및 습기를 회수하도록 사용될 수 있고 유입 공기에 그것을 전달할 수 있다.
그러나, 액체 흡습제 시스템들은 사용되는 흡습제들이 금속들에 대해 일반적으로 강한 부식성을 가지므로 빌딩 내에 때때로 심각한 부식 문제를 발생시키는 공기 스트림 내부로 전달되는 흡습제의 위험을 전통적으로 겪어왔다.
더욱이, 액체 흡습제 시스템들은 일반적으로 공기에 노출되는 흡습제의 표면 영역을 증가시키도록 필터 매체 상에 액체 흡습제를 분사한다. 흡습제의 분사는 공기 스트림 내부의 흡습제 기수 공발 현상(汽水共發現像)의 위험성을 증가시킨다. 종종 부가적인 미스트 제거기 필터들이 임의의 공기중으로 운반되는 흡습제 입자들을 포획하도록 이용된다. 그러나, 이러한 미스트 제거기들은 종종 보수 유지 및 교체를 요구한다. 더욱이, 필터 매체를 사용하는 프로세스는 본질적으로 에너지 비효율적이다. 필터 매체는 공기 흐름에서 방해물이 되고 따라서 일반적으로 큰 팬 전력을 요구한다. 또한, 필터 매체는 일반적으로 제습 과정을 공기의 바람직하지 않은 가열을 발생시키는 단열로 만드는 열적으로 비전도성이다. 가열 효과를 중화하도록, 흡습제의 유동률을 증가시키는 것이 가능하고 필터 매체 내에 제습 스테이지에서 현열 냉각의 몇몇 레벨을 달성하도록 흡습제를 사전 냉각하는 것이 가능하다. 유동률의 코스를 증가시키는 것은 흡습제 기수 공발 현상의 위험성을 증가시켜 보다 큰 액체 펌프 전력을 요구한다. 액체 흡습제는 일반적으로 필터 매체로부터 액체 흡습제 수집 팬 내부로 "비처럼" 흘러 내린다. 이는 일반적으로 액체 흡습제 시스템을 수직 공기 흐름으로 사용하는 것을 방지하고 빌딩들 루프 상에 시스템의 설치 중 사용되는 덕트 작업을 보다 고비용으로 요구하고, 그곳에서 공기는 일반적으로 수직으로 핸들링된다. 더욱이, 드레인 팬들은 시스템이 "분할" 시스템으로서 용이하게 설치되도록 허용하지 않고 여기서 컨디셔너 및 재생기는 물리적으로 분리된 위치들 내에 위치된다. 또한, 드레인 팬들은 시스템이 용이하게 확장될 수 있는 것을 허용하지 않는다: 확장성 있는 디자인을 통해 용량을 추가시키기 보다는 새로운 설계를 의미하는 팬의 크기를 증가시켜야만 한다.
AIL 리서치는 상술된 몇몇 장애들을 극복하기 위한 저유동 흡습제 시스템을 개발하였다. 흡습제가 공기를 제습하는 제 위치에서 열 전달 유체의 사용은 보다 양호한 열성능 및 보다 낮은 팬 및 펌프 전력을 발생시킨다. 그러나 이러한 접근법은 지붕 설치에 통합하는 것을 보다 어렵게 만드는 수평 공기 흐름 및 하단에서 흡습제 드레인 팬을 갖는 매우 복잡한 컨디셔너 디자인을 여전히 이용하지만, 공기와 액체들 사이의 역유동을 허용하지 않는다. 흡습제가 공기 흐름에 여전히 직접 노출되므로 이러한 시스템도 여전히 흡습제 기수 공발 현상의 위험성을 갖는다.
흡습제의 재생을 위해 요구되는 열원(heat source) 및 온도도 태양광 공조 시스템의 설계 중에서 중요하게 고려될 수 있다. 흡습제의 재생 온도를 보다 낮게 하면 할수록, 그러한 (폐)열원을 찾는 것이 용이하다는 것은 명백할 것이다. 보다 높은 재생 온도들을 위해 보다 높은 질(온도)의 열원들이 필요하므로 보다 덜 용이하게 사용된다. 최악의 경우에, 시스템은 온수 로와 같은 비폐열 열원에 의해 동력 공급되어야 한다. 야자키 흡수 유닛들은 100 ℃와 동일한 높은 열을 발생시킬 수 있는 진공관 태양열 모듈들에 의해 동력 공급된다. 집광형 태양열 모듈들은 훨씬 높은 온도들을 달성할 수 있지만 그렇게 하면 종종 고비용들을 발생시킨다. 광택 평판 플레이트 태양열 수집기들은 일반적으로 70-80 ℃의 다소 낮은 온도들에서 작동하지만, 또한 보다 높은 온도에서 그 효율의 현저한 부분을 상실하고, 그것은 어레이 사이즈가 적당한 동력을 발생시키도록 증가될 필요가 있다는 것을 의미한다. 비광택 평판 플레이트 태양열 수집기들은 보다 낮은 온도들에서 보다 높은 효율을 갖지만, 일반적으로 높은 온도들에서 그 효율의 많은 부분을 상실하고 일반적으로 60 ℃보다 높은 온도들에서 달성될 수 없어, 그것들을 흡수식 냉각기들과의 통합하기에 부적절하게 만든다.
상기 언급된(집광형 태양열, 진공관 수집기들 및 광택 및 비광택 평판 플레이트 수집기들) 태양 열원들 중 어느 것도 열을 발생시킴과 동시에 전기를 발생시키지 못한다. 그러나, 모든 공조 시스템들은 여전히 팬들 및 액체 펌프들을 위한 전기를 요구한다. 전기는 열을 위해 사용되는 연료들보다 에너지 유닛당 보다 비싸다. 따라서 전기 뿐만 아니라 열을 제공할 수 있는 에너지 소스를 갖는 것이 바람직하다.
태양 광전지 모듈들(PV 모듈들)이 70-80 ℃에 근접하는 온도로써 현저하게 직접 태양 노출에 의해 가열된다는 것은 공지되어 있다. 그러한 온도들은 모듈 성능이 온도에서 증가함으로써 저하하므로 모듈의 성능에 악영향을 준다. 열 전달 유체를 PV 모듈(PVT(PV-열적) 모듈로 공지된 바와 같은 모듈) 후방에 인가하는 것은 모듈로부터의 열을 효과적으로 인출하여, 그 온도를 낮게 하고 그 효율을 증가시킨다. 열 전달 유체(일반적인 물 또는 물 및 프로필렌 또는 에틸렌 글리콜)는 광택 및 비광택 태양열 모듈의 그것 사이에서 일반적인 온도들 및 열 효율들에 도달할 수 있다 .
비용의 관점으로부터, 통상적인 PV 모듈들로써 증강된 태양열 시스템들 PVT 모듈들보다 비용 효율이 떨어지고 PVT 모듈들보다 공간 점유율이 크다. 그러나, PVT 모듈들은 순수 태양열 시스템들보다 보다 낮은 온도들 및 효율들을 일반적으로 제공한다. 그러나 유리하게 그들은 통상적인 PV 모듈들보다 많은 전기를 발생시킨다.
이하 더 상세히 논의되는 바와 같이, 본 출원에서 개시된 각종 실시예들은 액체 흡습제들을 이용하는 공조, 연소 오염물질들의 포획, 담수 처리, 및 다른 프로세스들을 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 태양광-열(PVT) 모듈들은 흡습제들을 가열하기 위해 흡습제를 이용한 공조 시스템에 연결된다. PVT 모듈들은 여름 냉방 및 겨울 난방을 위한 각종 장치들에 연결될 수 있다. 공조 시스템들은 스프레이 헤드 흡습제 시스템들을 포함하여, 수평 및 수직 공기 흐름 흡습제 시스템들 둘 다를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, PVT 모듈들은 여름 냉방의 흡습제 시스템을 위해 냉수를 제공하는데 이용될 수 있다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, PVT 모듈들은 흡습제를 이용한 공조 시스템 내의 공기 가습기로 가는 물을 위해 열을 제공하는데 이용될 수 있다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 공조 시스템들은 흡습제를 공기 흐름에 노출시키는데 이용되는 중공 플레이트 구조들 세트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에 따르면, 플레이트 구조들은 그들에 대한 파형(wavy) 형상을 갖는다. 중공 파형 플레이트 구조들은 액체 흡습제의 표면 장력이 드레인 채널로 액체 흡습제를 인출하는데 이용되는 방식으로 구성된다. 하나 이상의 추가 실시예들에 따르면, 멤브레인 또는 습윤 재료와 같은 시트 재료는 액체 흡습제를 드레인 채널로 안내하기 위해 파형 플레이트들 상에 배열될 수 있다. 멤브레인은 전형적으로 사이즈가 0.01 ㎛에서 1 ㎛까지의 범위에 있는 다공들을 갖는 미세 다공 멤브레인일 수 있다. 그러한 멤브레인의 예는 타입 명칭 EZ2090 하에 노스캐롤라이나주 샬럿의 Celgard 및 division of Polypore Corporation에 의해 제조된 멤브레인이다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 멤브레인은 액체를 균일하게 분포시키도록 의도된 재료에 의해 뒷받침되는 미세 다공 멤브레인이다. 실시예들에 있어서, 멤브레인은 소수성 미세 다공 멤브레인이다. 실시예들에 있어서, 백킹(backing) 재료는 심지(wicking)재와 같은 친수성 재료이다. 그러한 심지재의 예는 뉴욕주 뉴욕시의 Pellon Company에 의해 제조된 심재(interfacing material)이다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 파형 플레이트 구조들은 공조 시스템에 배열되어 액체 흡습제는 공기 흐름을 실질적으로 방해하지 않고 수직 공기 흐름에 노출된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 다수의 파형 플레이트 구조 세트들은 흡습제의 건조 또는 습윤 용량이 추가 파형 플레이트들을 간단히 추가함으로써 용이하게 확장될 수 있는 확장 가능한 특성을 갖는 적층 구조로 배열될 수 있다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 멤브레인 흡습제 시스템은 수직 공기 흐름 시스템에서 액체들 및 공기의 역류를 이용하는 공조 시스템을 위해 제공된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 멤브레인 또는 다른 소수성 재료가 멤브레인 뒤에 액체의 적절한 분포를 제공하는 방식으로 습윤 또는 다른 친수성 재료에 접합되는 멤브레인 흡습제 시스템이 제공된다. 실시예들에 있어서, 이중 층은 플라스틱 냉각 채널 또는 지지 플레이트와 같은 (열 전도성) 소수성 구조에 접합된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 플레이트 구성은 플레이트 상부에 액체 흡습제를 확산시키고 플레이트의 하부에 그러한 흡습제를 수집하는 것을 가능하게 한다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 파형 플레이트들의 수직 공기 흐름 흡습제 세트로 가는 공기 흐름이 예열되고, 플레이트 구조들 세트를 떠나는 공기가 후 냉각된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 플레이트 구조들은 플레이트들이 열을 열적으로 전도할 수 있는 방식으로 구성 및 조립되지만, 열 전도성 플라스틱 재료를 이용하기 때문에 여전히 내부식성이다. 실시예들에 있어서, 그러한 플라스틱은 약 5 내지 10 W/mK의 열 전도성을 갖는다. 예로서 표준 플라스틱들에 대한 열 전도성들은 0.1 내지 0.5 W/mK의 범위인 반면에, 구리, 알루미늄, 스테인레스강 및 티탄은 약 400, 250, 16 및 18 W/mK의 전도성을 각각 갖는다. 이 재료들 중에서 티탄만이 흡습제들의 부식 특성으로 인해 CaCl2 또는 LiCl2와 같은 흡습제와의 이용에 상당히 적절하다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 플레이트 구조들은 파형 플레이트들이 서로 평행하게 뿐만 아니라 서로의 상부에도 적층될 수 있는 방식으로 수직으로뿐만 아니라 수직으로 적층될 수 있는 헤더를 이용하여 조립된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 플레이트 구조들은 파형 플레이트의 하부에서 액체 흡습제를 헤더로 안내하기 위해 멤브레인 각 플레이트 상에 장착되는 방식으로 조립된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 플레이트 구조들에 대한 공기 입구는 파형 플레이트들에 진입하는 공기에서 난류 공기 이동을 생성하는 방식으로 메쉬 또는 차단 플레이트 세트에 의해 차단된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 태양광 인버터는 공조 시스템에 대한 전기 연결부들이 태양광 모듈들 세트를 위한 빌딩에 전기적 연결을 제공하는 방식으로 공조 시스템에 통합된다. 일부 실시예들에 있어서, 공조 유닛은 흡습제를 이용한 공조 시스템이다. 일부 실시예들에 있어서, 흡습제를 이용한 공조 시스템은 수직 공기 흐름들을 이용한다. 일부 실시예들에 있어서, 태양광 모듈들은 PVT 모듈들이다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 액체 흡습제를 이용한 수직 공기 흐름 시스템은 냉수 소스로서의 냉각기 및 온수 소스로서의 가스 온수기를 이용하며, 가스 온수기는 태양광 모듈들에 의해 발생되는 열에 의해 보충된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, PVT 모듈은 흡습제를 이용한 공조 시스템에 전력 및 열을 제공하고 물 저장 탱크에 열을 제공한다. 온수는 PVT 모듈들 아래의 탱크들에 점차 저장될 수 있고, 전력은 공조 시스템을 작동시키는데 이용될 수 있다. 임의의 초과 전력은 다른 장치들에 제공될 수 있다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, PVT 모듈들은 밤 동안 열을 방사하는 방식으로 설치되고, 따라서 물의 냉각을 제공한다. 그렇게 냉각된 물은 그것이 낮 동안 흡습제를 이용한 공조 시스템의 콜드 측에 이용가능해질 수 있도록 물 저장 탱크들에 저장될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 그러한 냉수는 PVT 모듈들과 조합하여 증발기를 이용하여 밤에 발생될 수도 있다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, PVT 모듈은 탱크에 진입하거나 매니폴드에 직접 흐르게 하기 위해 자동 온도 조절 스위치에 의해 조정되는 온수를 발생시킨다. 일부 실시예들에 있어서, 자동 온도 조절 스위치는 온수의 온도에 의해 구동된다. 일부 실시예들에 있어서, 스위치는 원격 제어에 의해 작동된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 물은 탱크가 PVT 모듈을 위해 밸러스트 및 지지 시스템으로서 기능하기 위해 적절히 균일하게 분포된 중량을 제공하는 방식으로 PVT 모듈 아래의 탱크에 저장된다. 일부 실시예들에 있어서, 탱크는 제거가 가능한 리드를 가진다. 일부 실시예들에 있어서, 탱크는 또한 모듈용 운송 컨테이너로서 기능할 수 있다.
하나 이상의 실시예들에 있어서, PVT 모듈들은 플레이트 구조 흡습제 시스템에 연결된다. 일부 실시예들에 있어서, 파형 플레이트 시스템은 빌딩에 차가운 공기를 제공하기 위해 설치된다. 일부 실시예들에 있어서, 파형 플레이트 시스템은 빌딩 공간에 따뜻한 습한 공기를 제공하기 위해 설치된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, PVT 모듈들은 빌딩 공간에 예정된 공기 가습기로 들어가게 되어 있는 물을 예열하기 위해 연결된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 흡습제는 용기(vessel) 내의 각종 층들로 분리되며, 여기서 흡습제의 농축은 용기의 높이에 따른다. 일부 실시예들에 있어서, 용기는 흡습제를 이용한 공조 시스템에 흡습제를 제공하고 수집하는데 이용된다. 일부 실시예들에 있어서, 용기의 출구들 중 적어도 하나는 상이한 흡습제 농축들을 갖는 상이한 층들이 용기로부터 선택적으로 인출될 수 있도록 조정가능하다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 습도가 감소되는 방식으로 플레이트 컨디셔너에 의해 처리되는 공기 흐름의 일부는 수증기의 증발을 통해 공기의 냉각을 제공하는 추가 플레이트들 세트로 우회한다. 일부 실시예들에 있어서, 그러한 시스템은 플레이트들의 표면 상에 멤브레인들을 이용한다. 일부 실시예들에 있어서, 제 2 플레이트들 세트를 가로지르는 공기 흐름은 전환될 수 있고 증발을 위한 물은 겨울철에 작동하는 동안 그것이 빌딩에 진입하는 공기의 추가 가열 용량을 제공하는 방식으로 흡습제에 의해 대체된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 플레이트 구조들 세트는 증발 냉각 효과를 제공하고 그렇게 생성된 냉각 액체는 컨디셔너뿐만 아니라 하나 이상의 액체 대 공기 열교환기들에도 지향된다. 실시예들에 있어서, 그러한 액체 대 공기 열교환기들은 천장 패널들이다. 실시예들에 있어서, 그러한 액체 대 공기 열교환기들은 팬 코일들이다. 실시예들에 있어서, 그러한 팬 코일들은 덕트 배관 내부에 위치된다. 실시예들에 있어서, 그러한 액체 대 공기 열교환기들은 바닥 아래에 배치된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 일련의 구멍들은 진공 로크(vacuum lock)를 억제하기 위해 및 플레이트 구조를 커버하는 멤브레인 뒤로부터 흡습제의 용이한 배수를 가능하게 하기 위해 멤브레인의 상부에 제공된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 플레이트 구조는 구멍들을 비대칭 패턴 상에 제공함으로써 상기 플레이트들의 표면 상의 물 및 액체 흡습제에 번갈아 접근하는 방식으로 구성된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 열교환기는 부식성 유체들 사이에 열 전달을 제공하기 위해 열 전도성 플라스틱 플레이트들을 이용하여 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 그러한 플레이트 열교환기는 수평 및 수직 역류들을 이용한다. 일부 실시예들에 있어서, 열 전도성 플레이트들은 열 교환을 증진하는 리지(ridge)들 및 특징들을 갖는 방식으로 형성되고 그들이 적층 및 밀봉될 수 있도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 열 전도성 플라스틱 플레이트들은 형성되는 것이 아니라, 오히려 접착 재료는 플라스틱 플레이트들의 상부 및/또는 하부에 리지들을 생성 및 부착하는데 이용된다. 일부 실시예들에 있어서, 접착 재료는 또한 플레이트들 사이에서 액체들에 시일을 제공하는데 이용된다. 실시예들에 있어서, 접착제 리지들은 하단 플레이트 상의 리지들이 상단 플레이트의 상부에서 리지들을 지지하고 있는 방식으로 형성되는 한편, 시일 접착제는 2개의 플레이트들 사이에서 틈 전체를 연결한다. 실시예들에서 있어서, 접착제 재료는 미네소타주 세인트 폴의 3M Corporation에 의해 제조된 Marine 5200이다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 제 1 플레이트 구조들 세트는 기밀하게 밀봉된 컨테이너 내에 포함되고 제 2 플레이트들 세트는 컨테이너의 대향 측 상에 포함된다. 제 1 플레이트들 세트는 그의 표면 또는 습윤 재료에 걸쳐서 선택적 멤브레인을 포함한다. 제 1 플레이트들 세트는 흡습제 소스로부터 희석된 흡습제를 수용한다. 제 1 플레이트들 세트는 또한 소스로부터 가열된 열 전달 유체를 수용한다. 팬은 수증기가 제 1 플레이트들 세트로부터 취해지는 방식으로 기밀하게 밀봉된 컨테이너 내부에 공기 이동을 제공한다. 제 2 플레이트들 세트는 그의 표면들 상에 물의 응축을 야기시키는 방식으로 공기 환경 및 인클로저에 비해서 비교적 냉각된다. 물은 밀봉된 인클로저로부터 회수될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제 2 플레이트들 세트는 외부 콜드 소스에 의해 냉각된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 액체 흡습제가 표면에 노출된 플레이트 구조들 세트는 공기 스트림으로부터 습기를 수집하고 희석된 흡습제를 기밀하게 밀봉된 컨테이너로 지향시키며, 여기서 흡습제가 재생되고 수증기는 액체 물의 형태로 회수된다. 일부 실시예들에 있어서, 시스템에 대한 가열은 태양열 모듈들에 의해 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 시스템에 대한 가열은 PVT 모듈들에 의해 제공된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 액체 흡습제는 먼저 기밀하게 밀봉된 컨테이너에서 재생되고 그 후에 플레이트 구조들의 개방 어레이에서 재생된다. 일부 실시예들에 있어서, 기밀하게 밀봉된 컨테이너에서 회수된 물은 플레이트 구조들 세트로 우회하여 증발 냉각 효과를 제공한다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 연료 연소는 배출 가스들이 그의 표면들 상에 액체 흡습제를 갖는 플레이트 구조들 세트를 통해 지향되는 방식으로 발생한다. 배출 가스들은 이산화탄소, 수증기 및 오염물질들 예컨대 SOx 및 NOx와 같은 물질들을 포함하며, 이는 흡습제로 포획될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 흡습제는 농축된 흡습제 및 액체 물로 재생된다. 일부 실시예들에 있어서, 흡습제는 SOx 및 NOx에 의해 생성되는 산성 및 연료 연소 프로세스로부터 흡수되는 다른 가스들을 제거하는 방식으로 필터링된다.
하나 이상의 실시예들에 따르면, 흡습제는 해수와 같은 수원(water source)으로부터 멤브레인을 통해서 물을 인출한다. 농축된 흡습제는 그러한 멤브레인을 통한 물의 전이의 결과로서 희석된다. 희석된 흡습제는 기밀하게 밀봉된 인클로저로 수송되며, 여기서 흡습제는 농축된 흡습제 및 액체 물이 생성되는 방식으로 재생된다. 일부 실시예들에 있어서, 재생에 대한 가열은 태양열 모듈들에 의해 제공된다. 일부 실시예들에 있어서, 재생에 대한 가열은 PVT 모듈들에 의해 제공된다.
많은 구성 변화들은 그 자체의 장점들 및 단점들을 각각 갖는 상술된 각종 요소들을 조합하는 것으로 상정(想定)될 수 있다. 본 발명은 어떤 방식으로도 그러한 요소들의 특정 세트 또는 조합에 제한되지 않는다.
도 1a는 종래 기술에 따라 샤워 헤드 설계를 이용하는 흡습제를 이용한 공조 시스템을 예시한다.
도 1b는 종래 기술에 따라 플레이트 설계 및 수평 공기 흐름을 이용하는 흡습제를 이용한 공조 시스템을 예시한다.
도 2a는 하나 이상의 실시예들에 따라 콜드 소스(cold source) 및 PV/열 모듈 결합을 갖는 혹서기 작동을 위한 흡습제를 이용한 공조 시스템 설치를 도시한다.
도 2b는 하나 이상의 실시예들에 따라 콜드 소스 및 PV/열 모듈 결합을 갖는 비 혹서기 작동을 위한 흡습제를 이용한 공조 시스템 설치를 도시한다.
도 3a는 하나 이상의 실시예들에 따라 콜드 소스 및 PV/열 모듈 결합을 갖는 혹한기 작동을 위한 흡습제를 이용한 공조 시스템 설치를 도시한다.
도 3b는 하나 이상의 실시예들에 따라 콜드 소스 및 PV/열 모듈 결합을 갖는 비 혹한기 작동을 위한 흡습제를 이용한 공조 시스템 설치를 도시한다.
도 4는 하나 이상의 실시예들에 따라 빌딩의 기존 공조 시스템, 흡습제를 이용한 공조 시스템 및 PVT 모듈들 사이에서 통합을 도시한다.
도 5는 하나 이상의 실시예들에 따라 수직 공기 흐름을 이용하는 흡습제 시스템을 도시한다.
도 6a는 하나 이상의 실시예들에 따라 도 5의 시스템의 3차원도를 도시한다.
도 6b는 플레이트 구조들 세트에 진입하는 공기에서 난기류를 생성하는 하나 이상의 난류 플레이트들을 도시한다.
도 7은 하나 이상의 실시예들에 따라 선택적 선 및 후 공기 처리 코일들 및 히트 펌프 시스템을 갖는 수직 공기 흐름 흡습제 시스템을 도시한다.
도 8은 하나 이상의 실시예들에 따라 파형 플레이트 구조들 주위의 상세를 도시한다.
도 9는 하나 이상의 실시예들에 따라 파형 플레이트 구조들에 대한 가능한 구성을 도시한다.
도 10a는 하나 이상의 실시예들에 따라 멤브레인 또는 심지재의 장착을 포함하는 파형 플레이트 구조 어셈블리에 대한 대안 방법을 도시한다.
도 10b는 하나 이상의 실시예들에 따라 친수성 심지재가 2개의 소수성 멤브레인들 사이에 배치된 상태에서 2개의 멤브레인들의 단면을 도시하며, 여기서 심지재는 2개의 멤브레인들 사이에서 액체를 균일하게 확산시킨다.
도 10c는 하나 이상의 실시예들에 따라 소수성 멤브레인, 친수성 심지재 및 (열 전도성) 지지 벽의 단면을 도시한다.
도 10d는 하나 이상의 실시예들에 따라 2개의 심지재 및 내부(열 전도성) 지지 벽과 2개의 멤브레인들의 단면을 도시한다.
도 10e은 하나 이상의 실시예들에 따라 2개의 심지재들 및 내부 중공(열 전도성) 지지 벽과 2개의 멤브레인들의 단면을 도시한다.
도 11a는 하나 이상의 실시예들에 따라 플레이트 구조들이 더 큰 배열로 적층될 수 있는지를 도시하고 구성 상세를 도시한다.
도 11b는 하나 이상의 실시예들에 따라 2개의 컨디셔너들을 통해 수평 공기 흐름을 이용하는 흡습제 시스템을 예시하며, 여기서 공기는 공기 흐름에 대하여 경사를 이루는 플레이트들에 의해 2회 처리된다.
도 11c는 도 11b의 실시예의 평면도를 도시한다.
도 11d는 하나 이상의 실시예들에 따라 공간으로의 유입 공기를 처리하고 제 2 컨디셔너들 세트에서 복귀 공기로부터 에너지를 회수하는 그러한 방식으로 2회 반복된 도 11b의 배치를 도시한다.
도 11e는 하나 이상의 실시예들에 따라 간접 증발 냉각을 위해 제습 공기의 일부를 이용하는 종래 기술에서의 흡습제 멤브레인 플레이트 적층 구조를 도시한다.
도 11f는 간접 증발 냉각을 제어가능 방식으로 제공하기 위해 제습 공기의 일부를 이용하는 흡습제 멤브레인 플레이트 적층 구조의 단면을 예시한다.
도 11g는 도 11f에서의 플레이트 적층 구조의 하부에 대한 클로즈업 부분 절개 상세를 도시한다.
도 11h는 도 11f에 도시된 구성요소들 중 일부의 추가 상세를 예시한다.
도 11i 및 도 11j는 하나 이상의 실시예들에 따라 동시 가열 또는 냉각 기능들을 제공하는 동안 공기 스트림들에 액체 흡습제를 노출시키기 위한 튜브 구조를 이용하는 실시예의 3차원도 및 평면도를 각각 도시한다.
도 11k 및 도 11l은 하나 이상의 실시예들에 따라 가열 또는 냉각 기능들을 제공하는 동안 공기 스트림에 액체 흡습제를 노출시키기 위한 6각형 구조의 3차원도 및 평면도를 각각 예시한다.
도 12는 하나 이상의 실시예들에 따라 태양광 PV/열 어레이를 포함하는 완전한 태양광 공조 시스템을 도시한다.
도 13a는 하나 이상의 실시예들에 따라 저장 및 PVT 모듈들이 낮 동안 흡습제를 이용한 공조 시스템에 대한 온/냉 상쇄(offset) 사이클을 생성하는데 이용될 수 있는지를 증명한다.
도 13b는 하나 이상의 실시예들에 따라 저장 및 PVT 모듈들이 밤 동안 흡습제를 이용한 공조 시스템에 대한 온/냉 상쇄 사이클을 생성하는데 이용될 수 있는지를 증명한다.
도 14a 및 도 14b는 하나 이상의 실시예들에 따라 PV/열 모듈과 통합된 온수 저장/밸러스팅 시스템을 도시한다.
도 15a 및 도 15b는 하나 이상의 실시예들에 따라 밸러스트 탱크 및 저장 시스템이 PVT 모듈을 위한 운송 컨테이너로서 겸용될 수 있는지를 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 하나 이상의 실시예들에 따라 PVT 모듈들 및 콜드 소스들이 하절기 작동을 위해 파형 플레이트 흡습제 시스템으로 통합될 수 있는지를 증명한다.
도 17a 및 도 17b는 하나 이상의 실시예들에 따라 PVT 모듈들이 동절기 작동을 위해 파형 플레이트 흡습제 시스템 및 가습기들로 통합될 수 있는지를 증명한다.
도 18a 및 도 18b는 하나 이상의 실시예들에 따라 저장 또는 PVT 모듈들로부터의 열이 공조 작동을 위해 낮 동안 및 밤 동안 이용될 수 있는지를 도시한다.
도 19a는 하나 이상의 실시예들에 따라 흡습제 농축 분리기 및 증발기가 하절기에 작동하는 동안 파형 플레이트 시스템으로 통합될 수 있는지를 도시한다.
도 19b는 빌딩 공간에 통합된 도 19a의 시스템을 도시하며, 여기서 증발기에 의해 생성되는 냉각수는 컨디셔너를 냉각시키는데 이용될뿐만 아니라 천장 패널들 또는 바닥 패널들을 냉각시키는데에도 이용된다.
도 20a는 하나 이상의 실시예들에 따라 도 19a에서의 추가 파형 플레이트들이 동절기에 작동하는 동안 가열 용량을 증가시키는데 이용될 수 있는지를 도시한다.
도 20b는 컨디셔너에 진입하는 공기의 일부가 동절기에 작동하는 동안 컨디셔너로부터 인출되어 제 3 파형 플레이트들 세트로 우회할 수 있는지를 도시한다.
도 21a는 하나 이상의 실시예들에 따라 열 전도성 플라스틱 플레이트들을 갖는 내부식성 열교환기를 도시한다.
도 21b는 하나 이상의 실시예들에 따라 열 전도성 플라스틱 플레이트들을 갖는 내부식성 열교환기의 상이한 실시예를 도시한다.
도 21c는 하나 이상의 실시예들에 따라 유체 열교환기에 유체를 구성하기 위해 접착제 구조들을 이용할 시에 수반되는 주요 제조 단계들을 도시한다.
도 22는 하나 이상의 실시예들에 따라 플레이트 구조들을 이용하는 물 회수 시스템을 도시한다.
도 23은 하나 이상의 실시예들에 따라 가열 및 제습을 위한 흡습제 시스템을 도시한다.
도 24a는 하나 이상의 실시예들에 따라 파형 플레이트들 및 물 회수 시스템을 이용하는 가열 및 제습 시스템을 도시한다.
도 24b는 간접 증발 냉각을 위해 회수된 액체 물을 이용하는 이중 효율 흡습제 재생 시스템을 도시한다.
도 25는 하나 이상의 실시예들에 따라 연소 가스들을 포획 및 응축하고 물을 회수하는 흡습제를 이용한 공조 시스템을 도시한다.
도 26은 하나 이상의 실시예들에 따라 또한 수증기를 응축하고 연소 프로세스로부터 오염물질들을 포획하는 겨울 난방을 위한 흡습제를 이용한 공조 시스템을 도시한다.
도 27a 및 도 27b는 하나 이상의 실시예들에 따라 도 24a의 시스템의 3차원 모델을 도시한다.
도 28은 하나 이상의 실시예들에 따라 정수를 위해 담수 처리 시스템에 통합되는 도 22의 물 회수 시스템을 도시한다.
유사한 참조 문자들은 일반적으로 도면들에서 동일한 부분들을 나타낸다.
도 1a는 종래 기술에 알려져 있는 액체 흡습제 공조 시스템을 도시한다. 흡습제 컨디셔너(102)는 배스(104) 내의 액체 흡습제를 포함한다. 액체 흡습제(104)는 컨디셔너(102)로 블로잉되는 옥외 공기(110)로부터 수증기를 끌어당기는 임의의 적절한 용액일 수 있다. 공기는 공기 스트림에 흡습제를 용이하게 유지 및 노출시키는 나선형 표면(convoluted surface)을 통상 포함하는 필터 매체(106)를 통해 이동한다. 흡습제들의 예들은 CaCl2 및 LiCl2를 포함한다. 필터 매체는 셀룰로오스 냉각탑 충전 재료일 수 있다. 물을 흡수한 희석된 흡습제(105)는 필터 매체(106)로부터 흡습제 배스(104)로 떨어진다. 스프레이 헤드(107)는 농축된 흡습제를 필터 매체(106)에 걸쳐서 균일하게 분포시킨다. 제습된 및 냉각된 공기(111)는 빌딩으로 지향된다. 희석된 흡습제(112)의 일부(통상 약 10%)는 열교환기(103)를 통해서 재생기(101)로 보내진다. 대부분의 흡습제(112)는 선택적 콜드 소스(113)를 통해서 컨디셔너(102)의 상부에 있는 스프레이 헤드(107)로 돌아온다. 재생기(101)로 전환되는 흡습제는 선택적 히터(114)에서 가열되어 컨디셔너 측 상의 스프레이 헤드와 유사한 스프레이 헤드(107')로 펌핑된다. 가열된 흡습제는 필터 매체(106') 상에 낙하되고(105') 아래의 흡습제 배스(104')로 떨어진다. 빌딩 또는 옥외 공기(108)로부터의 복귀 공기는 필터 매체를 통해서 보내지고 흡습제로부터 물을 흡수해서 습한 열기(109)는 재생기로부터 소모된다. 초기에 논의된 바와 같이, 이 시스템의 결점은 흡습제로 수증기의 흡수가 냉각되기로 되어 있는 공기를 가열하는 거의 단열 프로세스라는 것이다. 더욱이, 스프레이 헤드는 일부 흡습제가 떠나는 공기 스트림들(111 및 109)로 운반되는 것을 초래할 수 있다. 그리고 마지막으로, 배스들(104 및 104')은 공기 흐름들(110 및 108)이 필터 매체를 통해서 수평 및 수직이 되도록 강요한다. 이것은 나가는 공기(111)가 아래 방향으로 덕트로 보내질 필요가 있고 빌딩으로부터의 복귀 공기(108)가 수평 각도로 덕트로 보내질 필요가 있으므로 빌딩 지붕 상의 설치를 더 복잡하게 한다.
도 1b는 종래 기술에 공지되어 있는 대체 시스템이다. 컨디셔너(121)는 수직 플레이트들(118) 세트(중공 내부가 되도록 구성됨) 및 흡습제 수집기(120)를 포함한다. 콜드 소스(113, cold source)로부터의 냉각된 열 전달 유체는 플레이트들(118) 내부로 보내지고 플레이트의 내부에 U 형상 루프(116)를 형성한다. 농축된 흡습제(119)는 플레이트들(118)의 표면을 넘친다. 옥외 공기(110)는 흡습제(119)에 걸쳐서 수평 방향으로 지향된다. 흡습제는 공기로부터 수증기를 흡수하고 플레이트들(118)의 표면 아래의 흡습제 수집기(120)에 합류된다. 희석된 흡습제(121)는 열교환기(103)를 통해서 재생기(122)로 펌핑된다. 재생기는 또한 중공이고 그들 내에 U 형상 채널들(116')을 갖는 플레이트들(117) 세트를 포함한다. 희석된 흡습제(119')는 열 전달 유체 소스(114)에 의해 가열되는 플레이트들(117)의 표면을 통해서 다시 진행된다. 빌딩(108)으로부터의 옥외 공기 또는 복귀 공기는 흡습제(119')로부터 수증기를 흡수하는데 이용된다. 흡습제는 그것이 재생기의 표면 아래로 진행되어 흡습제 수집기(115)로 수집되므로 더 농축된다. 이전 예에서와 같이, 흡습제 시스템 내의 공기 흐름은 주로 수평이 되어 지붕 상의 설치에 이용되는 추가 덕트들이 필요해진다. 수평 공기 흐름은 어떤 덕트 작업도 필요하지 않았기 때문에 바람직했지만, 흡습제 수집기들(115 및 120)은 일반적으로 공기가 수직으로 흐르는 것을 차단한다. 더욱이, U 형상 채널들은 공기, 흡습제, 및 냉각 또는 가열 유체들 사이에서 향류 설계를 불가능하게 해서 컨디셔너 및 재생기 둘 다의 열 효율을 낮춘다. 도 1a 내의 시스템과 비교되는 바와 같이, 도 1b 내의 액체 흡습제 시스템은 낮은 팬 전력 및 낮은 흡습제 펌프 전력을 이용한다.
도 2a는 하나 이상의 실시예들에 따라 혹서기의 작동을 위해 및 선택적 히트 펌프(201)와 통합하기 위해 구성된 액체 흡습제 시스템을 도시한다. 컨디셔너(102) 내의 흡습제의 일부는 PVT 모듈 어레이에 결합될 수 있는 열교환기(202)를 통해서 보내진다. 이용되는 전형적인 흡습제 재료들이 금속들에 부식되므로, 열교환기의 이용이 바람직하다. 이것은 또한 히트 펌프(201)의 통합을 복잡하게 하며; 흡습제가 임의의 금속 부분들과 접촉하지 않아야 하므로, 열 전달은 특수 설계된 열교환기를 통해 간접적으로 이루어진다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 흡습제는 컨디셔너로부터 취해지고, PVT 모듈들(202)에서 또는 히트 펌프(201)에 의해 가열되며 재생기(101)로 스프레이된다. 반대로, 농축된 흡습제는 재생기(101)로부터 취해지고, 선택적 콜드 소스(203)를 통해 또는 히트 펌프(201)의 콜드(cold) 측을 통해 및 컨디셔너로 진행된다.
도 2b에서, 유사한 설치가 극심하지는 않은 작동을 위해 도시된다. 주된 차이는 컨디셔너로부터의 흡습제가 냉각되고, 또한 재생기에 수송되기보다는 오히려 컨디셔너 측으로 되돌아간다는 것이다. 흡습제는 단지 열교환기(103)를 통해서 재생기에 전달된다. 유사하게, 재생기 내의 흡습제는 단지 가열되고 컨디셔너로 되돌아가기보다는 오히려 재생기 자체로 되돌아간다.
도 3a 내의 혹한기 작동에서, 열원들(201 및 202)은 그것이 컨디셔너(102)에 수송됨에 따라 현재 액체 흡습제를 가열하고 있다. 겨울 설치에서의 컨디셔너는 수증기 및 열을 유입 공기 스트림(110)에 추가하는데 이용되고 그것이 111에서 빌딩에 진입함에 따라 고온 및 습기를 갖는 공기를 조절하는 것이 주목된다. 다른 PVT 모듈 어레이(302)에 의해 또는 다른 열 에너지 소스에 의해 예열될 수 있는 가습기(301)를 추가하는 것이 또한 가능하다. 가습기(301)로 보내지는 물이 금속들에 부식되지 않으므로, 302에서 열 교환기를 이용하는 것이 본질적으로 필요하지 않으며; 물은 PVT 모듈들에 의해 직접 가열될 수 있다. 빌딩으로부터의 복귀 공기(108)는 일반적으로 옥외 공기(110)보다 온도 및 습도가 높다는 것을 주목할 가치가 더 있다. 이 설치에서의 재생기(101)는 실제로 복귀 공기로부터 열 및 습기를 포획하고 그것을 옥외 공기로 수송해서, 가열 비용들을 훨씬 낮추고 흡습제 시스템은 이 설치에서 엔탈피 회수 시스템으로서 효과적으로 기능하고 있다.
도 3b에서, 유사한 설치는 현재 열원들(201 및 202)이 시스템의 측 컨디셔너(102) 상의 흡습제를 직접 가열하는데 현재 이용되는 것을 제외하고, 도 3a에서와 같이 도시된다. 유사하게, 히트 펌프(201)의 콜드 측은 재생기 내의 흡습제로부터 열을 직접 인출할 수 있다.
도 3a 및 도 3b 내의 콜드 소스(203)는 대부분의 경우에 시스템이 겨울철에 작동하는 동안 필요하지 않을 것이다. 겨울 모드 내의 흡습제는 희석될 필요가 있을 것이며 이는 소량의 물이 흡습제의 과농축을 방지하기 위해 정기적으로 추가될 필요가 있는 것을 의미하는 것이 또한 주목된다. 이 물은 빌딩으로부터의 복귀 공기에서 나올 수 있지만, 여전히 다른 소스들로부터 보충될 필요가 있을 수 있다.
도 4는 도 3a로부터의 엔탈피 회수 시스템이 기존 빌딩 공조기 시설로 통합될 수 있는지를 도시한다. 빌딩 공간(401)은 덕트들(402)에 의해 도 3a로부터의 흡습제 시스템에 연결된다. 압축기(403)를 포함하는 기존 공조기 히트 펌프는 팬 코일(405)을 통해서 열을 방출하고 유입 공기는 PVT 모듈들(406) 및 추가 팬 코일에 의해 보충적으로 가열될 수 있다. 압축된 가스는 밸브(407)에서 팽창하고 압축기(403)로 복귀되기 전에 팬 코일(404) 내의 복귀 공기(도 4의 '환기')에 의해 가열된다. 상술된 설치는 열 및 수증기 둘 다를 다시 회수함으로써 공조 시스템 상에서 부하를 상당히 감소시킨다.
도 5에서, 새로운 타입의 액체 흡습제 시스템이 도시된다. 컨디셔너(501)는 내부 중공인 플레이트 구조들 세트를 포함한다. 선택적으로, 플레이트 구조들은 그들에 적용되는 파형(wavy) 형상을 가질 수 있다. 본 출원에서 이용되는 파형이라는 용어는 사형 또는 파동형을 포함하는 각종 나선형 구조들을 광범위하게 지칭한다. 콜드 열 전달 유체는 콜드 소스(507)에서 발생되어 플레이트들로 진입한다. 514에서의 액체 흡습제 용액은 플레이트들의 외부 표면 상에 보내지고 플레이트들 각각의 외부 표면 아래로 진행된다. 일부 실시예들에 있어서, 액체 흡습제는 공기 스트림(503)에 노출되는 흡습제의 영역을 상당히 증가시키는 심재(wicking) 표면에서 진행된다. 다른 실시예들에 있어서 -이하 더 설명됨- 액체 흡습제는 공기 흐름과 플레이트들의 표면 사이에 위치되는 얇은 멤브레인의 뒤를 진행한다. 옥외 공기(503)는 현재 파형 플레이트들 세트를 통해 블로잉된다. 플레이트들의 표면 상의 액체 흡습제는 공기 흐름에서 수증기를 끌어당기고 플레이트들 내부의 냉각수는 공기 온도가 상승하는 것을 방지하는데 도움이 된다. 플레이트 구조들은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 각 플레이트의 하부 근방의 흡습제를 수집하는 그러한 방식으로 구성됨으로써 흡습제 수집기 또는 배스(bath)에 대한 요구를 제거한다. 처리된 공기(504)는 현재 임의의 추가 덕트들에 대한 요구 없이 직접 빌딩에 넣어진다. 더욱이, 공기, 열 전달 유체들 및 흡습제의 모든 흐름이 수직이므로, 시스템은 열적으로 더 효율적이다. 플레이트들의 파형 형상은 2개의 주요 장점을 가진다: 파형 형상은 직선 플레이트가 제공되는 것보다 오히려 나선형 경로를 구성하므로 공기는 플레이트들의 표면과 더 용이하게 접촉된다. 그러나 중요하게도, 파형 형상은 플레이트들의 상부 및 하부에서 열 전달 유체들 및 흡습제들을 위한 연결들을 최소 응력을 가하지 않고 플레이트들이 사이드웨이들을 확장시키는 것을 가능하게 한다. 이것은 파형 플레이트들 예를 들어 열적으로 도핑된 폴리머 압출형재와 같은 (열 전도성) 플라스틱 재료로부터 이용되는 흡습제와 융화되는 재료로 구성되어야 하므로 특히 중요하다. 전형적으로 그러한 플라스틱은 약 5 내지 10 W/mK의 열 전도성을 갖는다. 예로서 표준 플라스틱들의 열 전도성들은 0.1 내지 0.5 W/m의 범위에 있는 반면에, 구리, 알루미늄, 스테인레스강 및 티탄은 약 400, 250, 16 및 18 W/mK의 전도성을 각각 갖는다. 이 재료들 중에서 티탄만이 흡습제들의 부식 성질로 인해 CaCl2 또는 LiCl2와 같은 흡습제들과의 이용에 합리적으로 적절하다. 재생기(502) 내의 파형 플레이트들은 흡습제를 재생하기 위해 고온 하에 확장될 것이다. 이것은 어셈블리 상에서 열 응력을 생성할 수 있다. 파형 형상은 플레이트들이 수직 방향으로라기 보다는 오히려 사이드웨이들을 확장시키는 것을 가능하게 함으로써 이 응력들을 감소시키는데 도움이 된다.
액체 흡습제는 511에서의 파형 플레이트들의 하부에서 수집되고 액체 흡습제가 재생기의 파형 플레이트들에 걸쳐 분포되는 지점(515)의 재생기의 상부까지 열교환기(513)를 통해서 수송된다. 복귀 공기 또는 선택적으로 옥외 공기(505)는 재생기 플레이트에 걸쳐서 블로잉되고 수증기는 액체 흡습제로부터 떠나는 공기 스트림(506)으로 수송된다. 선택적 열원(508)는 재생을 위해 구동력을 제공한다. 열원로부터의 열 전달 유체(510)는 컨디셔너 상의 콜드 열 전달 유체와 유사한 재생기의 파형 플레이트들 내부에 놓여질 수 있다. 다시, 액체 흡습제는 또한 재생기 상에 공기가 수직일 수 있도록 수직 팬 또는 배스에 대한 요구 없이 파형 플레이트들(502)의 하부에서 수집된다. 파형 플레이트들은 추가 냉각 또는 가열 용량을 추가하기 위해 용이하게 확장될 수 있고, 이 플레이트들은 더 좋은 열 전달을 제공하며 임의의 배스 또는 수집 팬의 제거는 시스템이 추가 덕트 작업에 대한 요구 없이 개방되는 지붕 상에 직접 장착되는 것을 가능하게 하는 것이 당업자들에게 명백해져야 한다. 선택적 히트 펌프(516)는 도 1a에서 이용된 방법과 유사한 액체 흡습제의 냉각 및 가열을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 액체 배스 또는 수집 팬의 부재는 예컨대 "분할" 공조 시스템들로서 공지된 것에 통상 이용되는 시스템 내의 다른 구성요소들로부터의 원격 위치에 컨디셔너(501)의 용이한 설치를 가능하게 할 수도 있는 것이 당업자들에게 명백해질 것이다.
도 5의 시스템은 자동차 또는 다른 차량으로 통합될 수 있는 그러한 방식으로 사이즈가 비교적 작아질 수 있는 것이 당업자들에게 더욱 명백해질 것이다. 그러한 자동차에서, 열원(508)는 잠재적으로 엔진으로부터의 열일 수 있으며 냉각은 펠티에 냉각 시스템에 의해 제공될 수 있다.
도 6a에서, 도 5의 시스템은 3차원 투사로 도시된다. 흡습제 유체 펌프들(601)은 컨디셔너와 재생기 사이에 흡습제의 수송을 제공한다. 파형 플레이트들(501 및 502)의 상부에 있는 구멍들(602)은 파형 플레이트들의 표면에 걸쳐서 흡습제의 균일한 분포를 보증한다. 파형 플레이트들(501 및 502)의 하부에 있는 집합체들(603, groves)은 흡습제를 집합체로 축적하기 위해 파형 플레이트들의 플라스틱에 흡습제의 자연스런 표면 접착을 이용함으로써 또는 흡습제를 오목부(groove)로 수집하는데 도움이 되도록 일부 멤브레인 또는 다른 습윤 재료를 이용함으로써 흡습제를 수집한다. 열 전달 유체는 연결들(604, 605, 606 및 607)에서 파형 플레이트들에 연결될 수 있다.
도 6b는 파형 플레이트들(502) 세트의 흡입 공기(652)가 플레이트들(651) 세트에 의해 교란될 수 있는지를 도시한다. 플레이트들(651)은 파형 플레이트들(502)에 진입하는 공기에 난기류를 주는 그러한 방식으로 구성된다. 최종 난류 공기는 층류 방식으로 파형 플레이트들을 흐르는 공기에 비해서 열 및 습기를 파형 플레이트들의 표면과 더 좋게 교환할 것이다.
도 7은 재생기에 후 컨디셔너 냉각 코일(702) 및 예열 코일(701)을 추가하고 도 5와 유사한 시스템을 도시한다. 히트 펌프(705)의 대체 구성은 도 5에서와 같이 흡습제를 가열하는 대신에, 열 전달 유체를 열교환기 코일들(703 및 704)로 가열하는 것이다. 열교환기를 갖는 요구의 제거는 내부식성 구성요소들을 이용해서 더 많은 표준 열교환기가 이용되는 것을 가능하게 한다.
도 8은 파형 플레이트 어셈블리의 일 실시예의 클로즈업 도면을 도시하며, 여기서 플레이트들의 하부에서의 흡습제 드레인(801)은 오목부(811)로 진행되는 흡습제를 수집한다. 열 전달 유체는 802 및 805에서 플레이트들에 연결된다. 파형 플레이트들(803)의 본체는 양호한 열 전도율뿐만 아니라 내부식성을 나타내는 적절한 재료, 예를 들어 열 전도성 플라스틱 압출형재로 제조될 수 있다. 액체 흡습제는 플레이트들(807)의 상부에 있는 분포 채널(806)로 진입되고 동일한 플레이트들의 상부에 있는 구멍들(810)을 나가고 표면(804)을 넘친다. 열 전달 유체(808)는 파형 플레이트들 내의 개구부들(809) 내부에서 진행한다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 오목부들(811)의 구성은 공기 흐름을 방해하는 것 없이 및 분리 공통 수집 팬에 대한 요구 없이 흡습제가 각 개별 플레이트의 하부에서 수집되는 것을 가능하게 한다. 진입하는 공기 스트림(812) 및 나가는 공기 스트림(813)은 반대일 수 있고 또한 802와 805 사이의 열 전달 유체의 방향은 상향 또는 하향일 수 있는 것이 당업자들에게 명백해져야 한다. 흡습제 자체는 통상 흡습제에 작용하는 중력 때문에 표면 아래로 진행된다.
도 9는 그러한 파형 플레이트들의 구성의 일 실시예의 다른 상세를 도시한다. 사출 성형 플라스틱 구성요소인 것이 바람직한 구성요소(901)는 열 전도성 압출형재(902)에 접합된다. 기계 가공, 열성형, 용접과 같은 다른 제조 방법들 및 다른 적절한 방법들이 이용될 수 있는 것이 당업자들에게 명백해져야 한다. 구성요소들의 다른 재료들, 예를 들어 티탄 및 다른 값비싼 재료는 전형적 흡습제 용액들의 부식 성질과 융화되기 위해 적절히 선택될 수 있다. 또한 바람직하게는 사출 성형된 유사한 구성요소(903)는 구성요소(902)의 상부에 접합된다. 흡습제는 입구(905)를 통해 도입되고 구멍들(904)을 통해 일반적으로 균일하게 확산된다. 열 전달 유체는 개구부들(905)을 통해 전달되고 개구부들(907)을 통해 존재한다. 파형 플레이트들의 하부로 진행된 흡습제는 오목부(811)로 액체의 표면 장력을 이용함으로써 수집되고 드레인 출구(906)를 빠져 나간다.
도 10a는 바람직하게는 사출 성형 구성요소들(1001 및 1002)이 파형 플레이트(1003)의 상부에 연결되는 파형 플레이트 구성의 대안 실시예를 도시한다. 스프레더 플레이트들(1013)은 흡습제 및 열 전달 유체가 일반적으로 균일하게 분포되게 한다. 일 실시예에 있어서, 추가 사출 성형 구성요소(1004)는 파형 플레이트(1003) 내부에 열 전달 유체의 수집을 제공한다. 심지재(1005)와 같은 멤브레인 또는 다른 적절한 재료는 어셈블리의 상부에 걸쳐서 도포된다. 그러한 멤브레인의 예는 상표명 EZ2090 하에 Celgard에 의해 제조된 소수성 폴리 프로필렌이다. 심재(wicking) 표면의 예는 커피 여과지와 유사한 친수성 카드보드 시트 재료이다. 완전히 장착된 어셈블리(1007)는 멤브레인 또는 심지재가 흡습제를 구성요소(1006)로 안내하는 그러한 방식으로 최종 사출 성형 구성요소(1006)에 연결된다. 최종 어셈블리(1008)에서, 흡습제(1009 및 1012)에 대한 액체 채널들은 열 전달 유체(1010 및 1011)에 대한 채널들과 같이 도시된다. 재료(1005)가 멤브레인을 포함하면, 파형 플레이트들로부터 액체 흡습제를 드레인하는 것은 어셈블리의 상부가 흡습제를 적소에 "로크"(진공 로크로도 공지됨)할 수 있으므로 새로운 실험이 될 수 있다. 구멍들(1014)은 공기가 멤브레인의 뒤에 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 일부로 제공되어 액체 흡습제가 멤브레인의 뒤를 용이하게 충전 및 드레인될 수 있다. 이 구멍들은 또한 멤브레인이 우연히 가압화되는 것을 억제하고, 이 가압화는 멤브레인을 손상 또는 변형시킬 수 있다. 유리하게는, 구멍들은 도 11a에서 더 잘 보여질 수 있는 바와 같이 흡습제의 출구보다 약간 위에 위치된다. 2개의 파형 플레이트 어셈블리들은 플레이트들의 작은 적층 구조를 형성하기 위해 함께 결합된 것이 1008에서 보여질 수도 있다. 파형 플레이트들의 어셈블리는 추가 플레이트들을 적층 구조에 간단히 추가함으로써 공기 처리량을 원하는대로 발생시키도록 적층될 수 있는 것이 당업자에게 명백해져야 한다.
도 10b는 멤브레인들(1051)과 같은 2개의 소수성 재료들과 친수성 심지재(1052)의 상세한 단면을 도시한다. 미세 다공 멤브레인들 또는 유사한 재료들은 통상 소수성인 것으로 되므로, 멤브레인의 적용은 멤브레인에 의해 반발되는 액체(-예로서- 염 용액 또는 물과 같은)에 의해 야기되는 불균일한 습윤을 가질 수 있다. 반발력들은 멤브레인의 배면 상에서 액체의 흐름을 불균일하게 한다. 친수성 재료(1052)를 이용함으로써, 친수성 재료의 심재 효과는 액체가 멤브레인의 뒤에 균일하게 분포되게 하여 멤브레인을 통해 증발을 상당히 증가시키고 활성 영역을 상당히 증가시킨다. 심지재 내부에 진행되는 액체는 2개의 멤브레인들 사이에서 균일하게 확산될 것이다.
도 10c는 열 전도성 지지 벽(1053)(예를 들어, 파형 플레이트일 수 있음)에 부착된 멤브레인(1051)과 같은 소수성 재료의 뒤에 친수성 재료(1052)를 도시한다. 지지 벽이 또한 소수성이면 플라스틱들 등에는 그러한 것이 종종 있는 경우이지만, 이 때 심지재는 액체의 균일한 흐름 분포를 보증할 것이다. 지지 벽은 심지재 내에서 액체의 온도를 조정함으로써 멤브레인을 통해 흡수의 증발을 제어하는 것을 가능하게 하는 열 전도성이 될 수 있다.
도 10d는 심지재가 (열 전도성) 지지 벽(1053)의 양측 상에 도포되는 도 10c와 유사한 구조를 도시한다. 벽의 각 측 상의 습윤 재료들(1052) 내부의 액체들은 현재 상이한 것으로 될 수 있다. 예를 들어, 가장 좌측 심지재는 염 용액으로 습윤될 수 있고 가장 우측 워킹 재료는 물 또는 일부 다른 열 전달 유체로 습윤될 수 있다.
도 10e는 지지 벽(1053)이 현재 중공인 것으로 되어 열 전달 액체(1054)가 지지 벽 내부에 이용될 수 있는 도 10d와 유사한 구조를 도시한다. 그러한 구조는 열 전달을 열 전달 유체(1054)로부터 벽들을 통해서 벽(1054)의 어느 한 측 상의 심지재들(1052)로 가능하게 한다. 소수성 및 친수성 재료들의 다른 조합들이 안출될 수 있는 것이 당업자들에게 명백해져야 한다.
도 11a는 파형 플레이트들의 적층 구조과 같은 구성의 추가 상세를 도시한다. 파형 플레이트들(1101)의 적층 구조는 플레이트들을 수직으로뿐만 아니라 수평으로 적층함으로써 공기를 다수 회 처리하기 위해 설치될 수 있다. 수직 적층은 공기가 예를 들어 제습을 증가시키기 위해 처리되는 것을 가능하게 하는 반면, 수평 적층은 처리된 공기의 전체 용량을 증가시킨다. 상세(1102)는 멤브레인 또는 심재 표면(1005)이 흡습제를 하부 드레인(1006)으로 안내하기 위해 이용되는 파형 플레이트 구성의 하부의 상세를 도시한다. 멤브레인 또는 심지재의 하단 가장자리(1111)는 멤브레인 또는 심재 표면의 손상을 초래할 수 있는 흡습제의 잠재적 압력 증진을 회피하기 위해 고정 연결되지 않는다. 상세(1107)는 멤브레인(1005)이 제거된 것을 제외하고 상세(1102)와 동일한 영역을 도시한다. 구성요소들(1004, 1006 및 1003)에서 생성되는 채널들(1109 및 1110)은 멤브레인(1005)이 접합되는 것을 가능하게 하지만, 여전히 흡습제가 채널들을 통과하는 것을 가능하게 한다. 유사하게, 파형 플레이트 어셈블리의 상부의 상세(1103)는 흡습제가 공급 채널(1012)을 통해 진입하고 구성요소들(1002) 내의 채널들을 통해서 및 파형 플레이트 구성요소(1003)의 표면에 걸쳐서 진행될 수 있는지를 도시한다. 구멍들(1014) 및 하부에 있는 비연결된 가장자리(1111)는 1) 어셈블리의 상부에서 베이퍼 로크(vapor lock)를 억제하고 2) 어셈블리의 상부 또는 하부에서의 멤브레인 또는 심재 표면에 압력 손실을 회피하는 기능을 유리하게 하는 것이 상세로부터 명백해져야 한다. 또한, 상세(1108)는 멤브레인(1005)이 제거된 동일한 상부 어셈블리를 도시한다. 파형 플레이트 어셈블리(1101)의 표면적이 시스템의 전체 공기 처리 용량에 중요하므로, 앞서 논의된 바와 같이 수평 및 수직 방향 둘 다로 다수의 파형 플레이트들을 적층하는 것이 용이해져야 한다. 특징들(1104, 1105 및 1106)은 플레이트들을 함께 정렬 및 로킹함으로써 플레이트들의 적층을 가능하게 한다. 그러한 특징들은 많은 형상들 및 사이즈들을 가질 수 있는 것이 당업자들에게 명백해져야 한다.
도 11b는 파형 플레이트들이 수평 공기 흐름을 수락하는 도 5와 유사한 시스템 설치를 도시한다. 도면에서, 파형 플레이트들은 2회 통과하는 공기를 처리하는 그러한 방식으로 2개의 적층 구조를 형성한다. 파형 플레이트들을 입사 공기에 대하여 작은 각도로 배치함으로써, 공기는 파형 플레이트의 표면 상의 액체 흡습제와 더 용이하게 상호작용할 것이다. 그러한 액체 흡습제는 전술된 바와 같이 멤브레인의 뒤에 또는 습윤 재료 내에 위치될 수 있다. 파형 양상을 수직 방향으로 유지함으로써, 파형 플레이트들의 열 팽창 및 수축에 의해 야기되는 임의의 열 응력은 상당히 감소된다.
도 11c는 도 11b로부터의 설치를 톱다운 도면으로 예시한다.
도 11d는 2회 구현된 도 11b로부터의 이중 파형 플레이트들 세트를 도시한다. 제 1 세트는 옥외로부터 들어오는 공기를 처리하고 유입 공기의 이중 처리를 수행한다. 제 2 세트는 공간으로부터의 복귀 공기를 수용하고 또한 그것을 2회 처리한다. 그러한 설치에서, 에너지(수증기 및 열 에너지)의 회수가 거의 완료될 수 있다. 이 설치는 열 에너지가 추가 또는 제거되고 물이 흡습제를 통해 플레이트 시스템에서 나오는 공기에 추가되는 것을 여전히 가능하게 하는 동안 에너지 회수를 가능하게 하고, 그것에 의해 유입 공기의 가열 또는 냉각을 증대시킨다. 종래의 에너지 회수 시스템들은 전형적으로 열 에너지 또는 물의 추가 또는 제거를 불가능하게 한다.
도 11e는 종래 기술의 흡습제 냉각 시스템을 예시한다. 플레이트들(1134)의 적층 구조가 배치되고(전형적으로 약 0.25 인치 떨어져서) 물(1133)을 그 뒤에 흐르게 하는 멤브레인(1131)에 의해 커버된다. 플레이트의 반대 장소는 액체 흡습제가 흐르는 제 2 멤브레인(1135)을 포함한다. 유입 공기(1136)는 공기 내의 수증기가 멤브레인(1135)을 통해서 액체 흡습제로 흡수되기 때문에 제습된다. 플레이트들의 출구에서, 제습 공기(1137)는 냉각되는 공간을 향해 부분적으로 지향되고 일부는 역 방향(1138)으로 지향된다. 이 2차 공기 흐름(1138)은 비교적 건조되고 물(1132)로부터의 수증기를 멤브레인(1135) 뒤에서 효과적으로 흡수할 수 있다. 멤브레인을 통해서 공기로 수증기의 흡수는 전환된 공기의 냉각 효과를 초래한다. 냉각 공기는 차례로 물(1133)을 냉각시킨다. 그 다음, 냉각수는 플레이트들뿐만 아니라 냉각되는 주요 공기 스트림을 궁극적으로 초래하는 액체 흡습제도 열적으로 냉각시킨다. 이 접근법은 증발 냉각이 플로리다주 마이애미와 같은 기후들에서 발생하는 것을 가능하게 하며, 여기서 습도 레벨들 및 온도들은 냉각탑들이 통상 기능도 하지 않도록 비교적 높다. 우선 유입 공기를 건조시키고 그 후에 멤브레인을 통해서 간접 증발 냉각을 이용함으로써, 시스템은 냉각 효과를 생성하기 위해 증발을 이용할 수 있다. 2차 공기가 옥외 공기와 혼합되는 것을 억제하기 위해, 그것은 도면과 수직인 방향(1140)으로 플레이트 적층 구조의 단부 근방의 다이버터(1139, diverter)에 의해 전환된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 멤브레인/액체 층들은 미러링(mirroring)되고 - 물은 물을 향하고 있고 흡습제는 플레이트들 각각에 대한 흡습제를 향할 필요가 있다. 이것은 그러한 플레이트 적층 구조를 제조하기 위한 도전을 야기한다.
도 11f는 도 11e의 개념의 실시예를 예시하며, 여기서 파형 플레이트들(1147)은 액체 흡습제 및 물을 위해 교호 구조를 제공하는데 이용된다. 일부 실시예들에 있어서, 파형 플레이트들은 열 전도성 플라스틱들을 이용하여 제조된다. 파형 플레이트들은 멤브레인들(1131 및 1135)을 지지하기 위해 리지들(1146, ridges)을 포함한다. 액체 흡습제는 채널(1141)을 통해 파형 플레이트 세트에 진입하고 채널(1144)을 통해 존재한다. 물은 채널(1142)을 통해 진입하고 채널(1143)을 통해 나간다. 조정가능하게 연결된 공기 다이버터(1145)는 제어가능한 공기량을 취해서 그것을 역 방향(1138)으로 지향시킨다. 전환된 공기(1138)는 물을 멤브레인(1135) 뒤로부터 흡수한다. 다이버터(1139)는 플레이트들 사이에서 개구부의 상부를 폐쇄하고 공기 흐름(1140)을 수직 방향으로 지향시킨다. 파형 플레이트들(1147)의 하부들 및 상부들은 도 10a의 설계와 유사한 사출 성형 구성요소(1006)로 삽입된다.
도 11g는 파형 플레이트들 상의 리지들(1146)에 장착된 멤브레인들(1131 및 1135)을 갖는 파형 플레이트들(1147)의 클로즈업인 도 11f의 상세를 도시한다. 파형 플레이트들의 대향 면들에 액체를 제공하기 위해, 구멍들(1150 및 1151)은 파형 플레이트들(1147)의 교호 측들(alternating sides)에 접근할 수 있도록 하는 그러한 방식으로 제공된다. 액체 흡습제는 구멍들(1152)을 통해 드레인 채널(1144)에 진입한다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 파형 플레이트들(1147)은 파형 플레이트들이 교호 방식으로 거꾸로 뒤집혀지는 것을 제외하고, 일반적으로 동일하게 될 수 있다.
도 11h는 파형 플레이트들(1147)의 상세를 도시한다. 파형 플레이트들은 대안으로 물 및 흡습제 공급 라인들에 반대 연결들을 제공하기 위해 거꾸로 뒤집힌다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 리지들(1146)은 멤브레인을 위해 지지를 제공하고 열 전도성 표면(1134)은 파형 플레이트의 대향 측에 열 전도성 경로를 제공한다. 구멍들(1153)은 도 10a 내의 구성요소(1013)의 구멍들과 유사한 액체들의 균일한 분포를 제공한다.
본 출원에서 설명된 각종 실시예들에 있어서, 파형 플레이트 구조들은 액체 흡습제를 멤브레인을 통해 공기 스트림에 노출시킴과 동시에 액체 흡습제를 열 전달 유체에 노출시키는데 이용된다. 각종 대체 구조들은 이 기능들을 수행하는데 이용될 수도 있다. 예를 들어, 도 11i 및 도 11j는 액체 흡습제를 멤브레인을 통해 공기 스트림에 노출시킴과 동시에 액체 흡습제를 열 전달 유체에 노출시키기 위한 관형 구조를 예시한다. 구조는 임의의 적절한 열 전도성 재료, 예를 들어 열적으로 도핑된 폴리머 압출형재로 제조될 수 있는 복수의 튜브들(1181)을 포함한다. 튜브의 내부 벽은 액체 흡습제가 그렇게 생성된 채널(1183)에서 도면의 평면과 수직인 멤브레인과 벽 사이를 통과할 수 있도록 멤브레인이 튜브에 대해 짧은 거리에서 유지되는 그러한 방식으로 멤브레인(1182)이 리지들의 상부에 접합되는 것을 가능하게 하기 위해 리지들(1184)의 특징을 이룰 수 있다. 따라서, 공기는 튜브들(1186)의 중심에서 통과될 수 있는 한편, 열 전달 액체는 튜브들 사이에서 전체적으로 삼각형부들(1185)을 통과할 수 있다. 따라서, 열 전달 유체는 열 전도성 벽들을 통해서 흡습제 용액을 가열할 수 있다. 관형 구조들의 다른 형상들 및 배치들이 안출될 수도 있는 것이 이해되어야 한다. 도 11i 및 도 11j는 또한 이전 실시예에서와 같이 구조의 수직 방향으로의 열 팽창으로 인해 응력들을 감소시킴과 동시에 에어와 흡습제 사이에서 더 좋은 상호작용을 달성하는 기능을 하는 튜브에 일부 웨이브 형상을 적용하는 것이 가능하다는 것을 도시한다.
도 11l은 하나 이상의 실시예들에 따라 열 전도성 표면들(1192)의 번갈아 형성된 6각형 구조의 평면도이다. 도 11k는 6각형 구조를 형성하는 6각형 요소들 중 하나의 3차원도이다. 구조 내의 각 6각형 요소는 열 전도성 표면들(1192)을 포함한다. 리지들(1194)은 멤브레인들(1191)이 열 전도성 표면들과 실질적으로 평행하게 장착되는 것을 가능하게 한다. 요소들 중 일부에서 멤브레인(1191)과 벽들(1192) 사이의 채널들은 도 11e에 설명된 시스템과 유사한 방식으로 증발 냉각 기능을 수행하기 위해 열 전달 액체의 통과에 이용되거나 차례로 물의 통과에 이용될 수 있다. 도 11l에 도시된 예에서, 회색으로 음영된 멤브레인(1191)과 벽들(1192) 사이에 채널들을 갖는 6각형 요소들은 물을 포함하고, 다른 6각형 요소들 내의 채널들은 액체 흡습제를 포함한다. 따라서, 채널들(1195) 내의 공기는 멤브레인들을 통해서 액체 흡습제에 노출될 수 있는 한편, 이미 처리된 공기(1196)는 멤브레인들을 통해서 물에 노출될 수 있다.
도 12는 앞서 논의된 파형 플레이트 어셈블리들이 전체 태양광 공조 시스템으로 통합될 수 있는지를 도시한다. 인클로저(1201)는 날씨로부터 흡습제 공기 구성요소들의 보호를 제공한다. 시스템은 컨디셔너(501) 및 재생기(502)를 포함한다. 펌프들(601)은 컨디셔너 및 재생기에 흡습제 흐름을 제공한다. 블로어들(1209)은 공기를 빌딩으로 및 빌딩으로부터 이동시킨다. 옥외 공기(503)는 파형 플레이트들에 의해 처리되고 처리된 공기(504)로서 빌딩으로 이동된다. 빌딩으로부터의 복귀 공기(505)는 열 및 수증기를 흡수하고 506에서 소모될 수 있다. 작은 선택적 냉각기(1203)는 필요하면 현열 냉각을 제공한다. 태양광 인버터(1202)는 일련의 태양광 모듈들(1205)로부터 오는 전기를 반전시킬 수 있다. 태양광 인버터를 공조 시스템(그것이 종래의 공조기이든지 흡습제를 이용한 공조기이든지)에 통합하기 위한 중요한 장점이 있다: 지붕 공조 유닛은 그것에 이르는 상당한 전기 공급 라인을 이미 갖는다. 인버터를 교체 공조 유닛으로 통합함으로써, PV 또는 PVT 모듈들의 설치가 현저히 단순화된다. 통상 태양광 인버터는 빌딩 내의 어딘가에 배치되고 전기 라인들은 지붕에서 상당량의 비용 및 노동을 생성하는 인버터까지 이어진다. 공조기 내에 태양광 인버터를 배치함으로써, 빌딩에 전력을 공급하기 위해 공조기의 기존 전기 라인들이 인버터에 의해 백피드되므로, 임의의 전기 케이블링을 빌딩으로 넣을 필요는 없다. 또한, PV-열 모듈들이 적절한 온도들 또는 전력을 제공할 때 이용될 수 있는 보충수 히터(1204)가 도면에 도시되어 있다. 게다가, 태양광 모듈들(1205)은 접근 온수가 용이하게 저장될 수 있는 그러한 방식으로 물 저장 탱크(1206)를 가질 수 있다. 이 시스템에서, 온수 탱크(1206)는 PVT 모듈에 밸러스트를 제공하는 기능을 한다. 통상 콘크리트 블록 또는 유사한 밸러스트는 평평한 지붕 상에서 태양광 모듈들을 유지하기 위해 제공될 것이다. 그러나, 1206과 같은 얇은 평평한 탱크를 이용함으로써, 2개의 목적을 달성한다: 온수 저장뿐만 아니라 밸러스트. 각 태양광 모듈은 그 자체의 저장 탱크를 가질 수 있는 것이 더 주목되어야 한다. PVT 모듈들(1205) 아래에 탱크들(1206)을 통합함으로써, 모든 전기 라인들(1207) 및 열 전달 유체 라인들(1208)은 빌딩에 진입하는 임의의 라인들을 필요로 하지 않거나 빌딩 내의 어딘가에 탱크들 또는 인버터들을 설치하지 않고 흡습제 시스템(1200)에 통합할 수 있음으로써 시스템에 대한 설치 시간을 상당히 개선한다.
도 13a는 이전 도면에 도시된 그러한 저장 시스템이 이용될 수 있는지를 예시한다. 낮의 시작(1301)에서, PVT 모듈들(1304)은 태양광 방사(1306)를 수용하기 시작한다. PVT 모듈들 아래의 저장 탱크들(1305)은 일반적으로 냉수(또는 어떤 다른 열 전달 유체)로 채워진다. PVT 모듈들은 태양광 공조 시스템(1200)으로, 특히 재생기(1310)로 지향되는 온수를 발생시키기 시작한다. 현열 냉각이 또한 제공될 필요가 있으므로, 냉수 탱크들 중 하나는 컨디셔너(1309)에 연결된다. 낮이 진행됨에 따라(1302), PVT 모듈들은 탱크들 중 일부를 가득 채우기 시작하는데 이용될 수 있는 초과 온수를 발생시킬 수 있다. 연결(1307 및 1308)은 정확한 수의 탱크들이 공조기(1200)에 연결되는 그러한 방식으로 이루어진다. 낮의 끝(1303)에서, 탱크들 대부분 또는 모두는 온수를 포함할 것이다. 이 온수는 현재 도 13b에 도시된 바와 같이 온수 탱크들을 라인들(1316)을 통해서 재생기에 연결함으로써 저녁 및 밤 동안 재생기를 계속 운전시키는데 이용될 수 있다. PVT 모듈들은 또한 방사(1314)에 의해 열을 발산할 시에 비교적 효율적이므로, PVT 모듈들은 현재 라인들(1315)에 의해 컨디셔너에 직접 연결될 수 있다. 한밤중(1312)에서, PVT 모듈들로부터의 방사는 밤의 끝까지 모든 온수가 이용되고 냉수가 모듈들 아래의 탱크들에 채워지는 그러한 방식으로 냉수를 탱크들에 저장하기 시작하는데 이용될 수 있다. 이것은 사이클이 다시 시작하는 것을 가능하게 한다. 실제로 이 배치는 냉수 및 온수 발생의 낮과 밤을 바꾸는 것이 가능하도록 하여, 이는 도 12 내의 작은 냉각기(1203)와 같은 임의의 현열 냉각 시스템에 대한 요구를 제거할 수 있다.
도 14a는 일부 상세 레벨에서 도 12로부터 태양광 PVT 모듈들의 실시예를 도시한다. 실리콘 또는 박막 베이스일 수 있는 PV 라미네이트(1401)는 전력을 발생시킨다. 저장 탱크(1402)는 뜨거운 액체 저장 컨테이너뿐만 아니라 밸러스팅 시스템으로도 겸용이 된다. 도 14b는 시스템의 부분 절개 클로즈업을 도시한다. 라미네이트(1401) 뒤의 일련의 얇은 채널들(1405)은 라미네이트로부터 열을 수집하고 전달 유체를 가열한다. 주된 온수 채널(1404)은 물을 자동 온도 조절 밸브 어셈블리(1403) 아래로 가져온다. 자동 온도 조절 밸브는 온수를 주된 매니폴드(1406)로 또는 저장 탱크(1402)로 직접 지향시킬 수 있다. 자동 온도 조절 밸브는 자동으로 또는 소프트웨어 제어를 통해 작동될 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 PVT 모듈 아래의 저장 탱크의 다른 이용을 증명한다. 이 경우의 저장 탱크는 제거가능 리드(1501, lid) 및 본체(1502)를 갖는다. PV 라미네이트(1503)의 측면 및 배면 지지부(1504)는 탱크 및 PV 라미네이트에 제거가능하게 연결된다. 리드(1501)를 제거한 후에, 전체 태양광 모듈 및 지지 구조는 탱크 본체 내부에 배치될 수 있으므로 선적하는 동안 태양광 모듈을 보호한다. 운송 컨테이너로서 탱크의 이러한 대체 이용은 예를 들어 원격 군사 기반을 위해 생각될 수 있으므로 태양광 모듈들이 정기적으로 설치 및 분해되어야 할 때 매우 유용할 수 있다. 실제로, 탱크는 현재 운송 컨테이너, 저장 탱크 및 밸러스트 시스템 등 3개의 기능을 제공한다.
도 16a는 혹서기 작동을 위한 흡습제 시스템에 통합된 태양열 공조의 개략적인 설치를 나타낸다. 컨디셔너(501)로부터의 모든 흡습제는 재생기(502)로 보내진다. 플레이트 구조들의 이점은 실질적으로 플레이트 세트들(501 및 502)이 공기, 액체 흡습제 및 열 전달 유체 사이에 3방향 열교환기들이라는 점이다. 이는 PVT 모듈들이 1601에서 열 전달 유체를 직접 가열하거나, 1602에서 열교환기를 통해 흡습제를 가열하는 두 위치에서 결합되게 한다. 유사하게 현열 냉각을 위한 저온 연결들은 각각 흡습제 측면(1604) 상에서 또는 열 전달 유체 측면(1603) 상에서 행해질 수 있다.
도 16b는 비 혹서기 작동의 설치를 도시한다. 앞선 경우와의 주요한 차이점은 흡습제의 일부만이 열교환기(513)를 통해 보내진다는 점이다. 1609 및 1610에서 흡습제의 유동들은 흡습제의 일부만이 재생기로 보내지도록 조정될 수 있다. 앞선 경우에서와 같이, PVT 모듈들은 두 위치에서: 흡습제 측면(1606)에서 및 열 전달 유체 측면(1605)에서 결합될 수 있다. 또한 저온 연결은 각각 흡습제(1608) 또는 열 전달 유체(1607) 상에서 행해질 수 있다. 모든 열원들 및 콜드 소스들은 도면들에서 PVT 모듈들 또는 콜드 소스들과 병렬로 또는 직렬로 동일한 라인들로 결합된 다른 소스에 의해 보충될 수 있다는 것은 당업자에게 명백해질 것이다.
도 17a는 극심한 조건에서 겨울 난방을 위한 액체 흡습제 시스템을 도시한다. 출구 공기의 능동 냉각(active cooling)이 필수적이지 않으므로, 콜드 소스들은 도면들로부터 생략된다. 또한 PVT 모듈들은 흡습제 측면(1705) 또는 열 전달 유체 측면(1706) 내부에 결합될 수 있다. 가열된 흡습제도 수증기를 방출하므로 부가적인 물이 흡습제의 고농축 및 흡습제 솔트들의 잠재적인 결정화를 방지하도록 1707에 추가되어야 할 수 있다. 또한 처리된 공기(504)가 PVT 모듈들 또는 다른 열원을 갖는 1704에서 물을 사전 가열함으로써 재차 보다 효과적으로 행해질 수 있는 부가적인 가습(1703)을 요구할 수 있다.
도 17b는 흡습제가 일부만이 1708 및 1709에서 열교환기를 통해 보내지는 비혹한기 조건을 제외하고는 도 17a과 유사한 설치를 도시한다.
도 18a는 도 13a으로부터 PVT 모듈 어레이가 어떻게 액체 흡습제 시스템에 연결될 수 있는 지를 도시한다. PVT 모듈들(1804)은 열을 수용하고 고온 열 전달 유체는 흡습제 재생기(502)와 고온 저장 시스템(1803) 모두에 보내진다. 저온 측면은 저온 저장 탱크들(1805)로부터 냉수를 인출할 수 있다. 밤에, 도 18b는 재생기가 어떻게 고온 저장 탱크들(1803)로부터 현실적으로 인출하는 지를 도시하는 반면, 컨디셔너는 PVT 모듈들(1804)을 통해 열을 복사하고, 그것은 동일한 탱크에서 저온 저장 탱크들(1805) 내로 냉각수를 제공한다
도 18a 및 도 18b으로부터의 설치는 예를 들어, 캘리포니아의 사막에서 또는 센트럴 밸리에서의 경우와 같이 낮과 밤 온도들 사이에 큰 온도 차이가 존재하는 경우에 최적으로 작용한다. 그러나 다른 기후들에서 온도는 그와 동일하게 차이가 발생하지 않을 수 있고 부가적인 현열 냉각이 여전히 요구될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 그러한 현열 냉각에는 작은 냉각기 또는 히트 펌프가 제공될 수 있다. 펠티에 냉각 또는 증발 냉각과 같은 다른 냉각 수단이 채용될 수 있다는 것은 당업자에게 명백해질 것이다. 플로리다주 마이애미와 같은 기후에서 증발 냉각은 이미 고 습도 레벨들로 인해 여름에서 만큼 효과적이지 않다.
도 19a는 제습 공기(504)의 일부를 이용하여 냉각하기 위한 대안 방법을 도시하고 제 3 플레이트 구조들(1904) 세트로 그것을 지향한다. 전환된 공기 흐름(1903)은 이미 처리되어 습도가 낮다. 흡습제 대신에, 제 3 플레이트 구조들 세트는 그 표면상으로 및 멤브레인 또는 심재 표면 뒤로 진행하는 물을 갖고, 플레이트들(1907)에 대해 내부에 열 전달 유체를 갖는다. 전환된 공기는 파형 플레이트들를 사용하는 증발기로서 공지된 것을 생성하는 실질적으로 파형 플레이트들 사이로 현실적으로 지향된다. 물은 1905에서 제 3 세트의 플레이트 구조들로 공급되고 증발되지 않은 물은 라인(1909)을 통해 플레이트들의 상단으로 복귀된다. 전환된 공기(1903)의 일부는 공기의 양이 가변적인 그러한 방식으로 루버(louver)들 또는 배플(baffle)들 또는 몇몇 다른 적절한 메커니즘과 조정될 수 있다. 공기의 양을 변화시키는 것은 진입하는 공기(504)에 의해 빌딩 내에 달성되는 온도를 조절한다. 도 18b에서와 같이, PVT 모듈들(1807)은 냉각 효과를 강화하도록 밤에 사용될 수 있고 냉수는 탱크들(1805) 내에 저장될 수 있다. 컨디셔너(501)의 아래에 제 3 세트의 플레이트 구조들(1904)(부분적으로)을 위치시키는 것도 가능하다. 이는 전체 적층 구조의 높이를 증가시키지만, 대향 방향으로 공기(504)를 재지향할 필요를 제거한다. 반대로 도면에서 평면의 외부로 및 수평 유동 패턴으로 제 3 파형 플레이트들 세트 내부로 공기(504)를 전환시키는 것도 가능하다. 컨디셔너 플레이트들(501) 아래에 제 3 파형 플레이트들 세트를 위치시키는 것은 도 20a에 도시된 것과 같이 겨울 작동을 위한 공기 흐름을 역으로 하는 것이 불가능한 단점을 갖는다. 그러나, 도면의 평면에 수직하게 외부로 공기(504)의 일부를 인출하고 수평 방식으로 제 3 파형 플레이트들 세트(1904)를 통해 그것을 보내는 것은 또한 제 3 세트의 플레이트들 내의 공기가 도 20b에 도시된 바와 같이 겨울 난방을 위해 사용될 수 있게 한다.
제3 플레이트들 세트뿐만 아니라, 도 19a는 흡습제 시스템의 다른 개선을 도시한다. 흡습제 저장 시스템(1902)은 유동률들이 낮고 흡습제가 안정될 충분한 시간을 갖는다면 희석된 흡습제가 농축된 흡습제와 물리적으로 분리된다는 점을 이용한다. 환언하면 방치한다면 탱크(1902) 내에 농도는 최고에서 최저까지 치닫도록 증가하는 경향이 있다. 탱크의 측면들을 따라 적절한 높이들로 흡습제 라인들을 연결함으로서 이러한 효과를 이용할 수 있다. 수직으로 조정 가능한 드레인(1908)을 사용하여 탱크 내에 가변 높이로부터 흡습제를 인출하는 것도 가능하다. 드레인(1908)을 위로 이동시킴으로써, 시스템은 보다 낮은 농도 흡습제를 인출하여 보다 적은 제습에 이른다. 실질적으로 이는 시스템에 빌딩 내에서 습도의 제어능을 제공한다. 드레인(1908)을 낮게하는 것은 빌딩 내의 습도를 감소시키지만 재생을 위해 보다 높은 비용들을 발생시킨다. 실질적으로 이는 시스템에 보충 가열 시스템(1901)을 조정함으로써 공기의 온도를 독립적인 제어를 제공하여 PVT 모듈들(1804)이 충분한 열을 발생시키지 못할 경우에 사용된다.
구체적인 실시예와 관련하여 설명된 각종 특징들 및 요소들(예를 들어, 탱크(1902)와 같은)들은 명시적으로 설명하지 않았지만 다른 실시예들에도 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 19b는 도 19a의 시스템을 도시하고 여기서 또한 컨디셔너(501)로 냉각수를 제공하는 기능을 하는 제 3 파형 플레이트들 세트(1904)는 하나 이상의 천장 패널들(1955), 소위 "냉각된 천장"으로 냉각수(1956)를 현실적으로 제공하고 있다. 이러한 접근법은 제 3 세트의 플레이트들 내에서 생성된 냉각수도 통합된 접근법으로 현열 공간 냉각을 제공하게 한다. 냉각된 그리고 건조된 공기(504) 및 1952는 일련의 덕트들(1953)을 통해 일반적으로 안내되고 빌딩(1951) 내의 공간(1954)으로 운반된다. 이러한 접근법은 플레이트 세트들 내에 플레이트들의 수를 변화시키고 공간 내에 습도에 차례로 영향을 주는 흡습제 농도를 조정함으로써 빌딩들의 용이한 밸런싱을 가능하게 한다. 냉각된 천장 플레이트들 대신에 일련의 팬 코일들 또는 공기 열교환기들에 대한 다른 적절한 액체가 배치될 수 있다는 것이 당업자에게 명백해질 것이다.
도 20a는 도 19a로부터의 시스템을 도시하지만 겨울 난방을 위한 설치이다. 종종 겨울에 가열 용량이 여름의 냉각 용량보다 클 것이 요구되므로, 유입 공기의 가열부의 일부로서 제 3 파형 플레이트들 세트를 사용하는 것이 현실적으로 가능하다. 상기 시스템은 제 3 세트의 플레이트들의 표면 상에 물을 유동시키는 대신에, 공기를 처리하도록 액체 흡습제를 현실적으로 사용하고 있다. 겨울 모드에서 보충 히터(1901)는 사용될 필요가 없고 열이 루프(2001) 내의 열 전달 유체에 인가될 필요도 없다. 대신에 보충 히터(2003)가 컨디셔너 파형 플레이트 세트들(501 및 1904) 내에 열 전달 유체를 가열하도록 사용될 수 있다. 부가적인 프리 히터 코일들(2006)은 진입하는 공기(503 및 1906)를 가열하도록 사용될 수 있다. 재생기(502)로 진입하는 흡습제(2002)는 떠나는 공기(505)로부터 열과 수증기를 픽업하고 있다. 도 17a에서 설명된 바와 같이, 이는 배관(2004)을 통해 흡습제가 컨디셔너들로 이러한 열과 물을 수송하므로 컨디셔너를 위한 가열 요구 조건을 감소시키는 역할을 한다. 배관들(2005)은 제 3 파형 플레이트들 세트에도 도달하도록 흡습제를 현실적으로 연결한다. 종종 겨울 조건들이 가습의 발생을 요구하므로, 부가적인 물이 여름 모드에서 증발 냉각을 위해 사용되는 동일한 시스템(1905)을 통해 또는 부가적인 가습기들(1703)에 의해 추가될 수 있다.
도 20b는 어떻게 공기(2051)가 팬(2053)에 의해 푸싱되는 겨울 난방 중 제 3 플레이트들(1904) 세트를 통해 실질적으로 수직 방향으로 유동되는 지를 도시한다. 여름 중 공기(504)의 냉각은 화살표(2052)를 따라 도면의 평면 외부로 지향되고 도면의 평면 뒤 및 제 3 파형 플레이트들 세트(1904)의 뒤에 실질적으로 위치된 팬(2054)에 의해 실질적으로 수평 유동 방향으로 지향된다. 도 20a에 설명된 접근번보다 우수한 이러한 접근법의 이점은 가역 공기 팬에 대한 필요가 없다는 점이다: 대신에 겨울 팬(2503)이 가열 시즌 중 사용되고 여름 팬(2504)이 냉각 시즌 중 사용된다. 컨디셔너 상의 팬(2505)은 항상 동일한 수직 유동으로 공기를 지향하고 있다. 겨울 가열 용량에서 증가 이외에도 이러한 접근법의 또 다른 이점은 제 3 세트의 플레이트들의 전체 영역이 겨울 및 여름 모두에서 능동적으로 사용된다는 점이다. 도 11e에 설명된 접근법은 1) 겨울 난방 지원을 위해 가역될 수 없고, 2) 유효 영역, 공기가 증발 채널(1138)을 통해 유동하는 방식으로 인해 특히 물 채널들(1138)을 위한 유효 영역이 감소되고, 및 3) 흡습제 채널들(1137)에 대한 증발 채널들(1138)의 비가 고정되어, 아마도 보다 적은 증발 작용을 필요로 하고(현열 냉각) 추가의 제습(잠열 냉각)을 필요로 하는 기후들에 시스템을 적용할 수 있는 유연성을 보다 적게 제공한다는 점과 같은 단점을 갖는다. 제 3 세트의 플레이트들과 증발 채널들을 분리시킴으로써, 유연성은 각종 기후 조건들에 시스템에 대한 적용에 대해 증가된다.
도 21a는 하나 이상의 실시예들에 따른 플레이트 열교환기를 도시한다. 공조 시스템들 내에 사용된 흡습제들이 금속들에 대해 일반적으로 부식성을 가지므로, 금속으로써 일반적으로 구성되는 보통의 열교환기는 재료들이 부식 듀티에 대해 구체적으로 선택되지 않는 한 용이하게 사용될 수 없고, 그것은 비용에 대해 일반적으로 부정적인 영향을 준다. 평판 플레이트 구성을 사용함으로써 여기서 전체 유닛들은 플라스틱들로 만들어져, 비용들이 일반적으로 감소될 수 있다. 흡습제는 두 위치들에서 열교환기로 진입하고, 예를 들어, 고온 흡습제는 2101에서 진입하고 저온 흡습제로서 2103에서 배출되고, 저온 흡습제는 2102에서 진입하고 고온 흡습제로서 2104에서 나온다. 하우징(2105)은 열 전도성 표면들(2110)을 갖는 플레이트(2106) 어셈블리를 포함한다. 플레이트들(2106) 내부에 방해물들(2109)은 흡습제를 위한 긴 나선형 경로를 생성한다. 수직 분리기들(2107)은 유체를 위해 긴 나선형 경로를 생성하여 유체가 플레이트들 내부로 대향 방향으로 유동하게 한다. 수직 분리기들(2107) 내의 절결부들(2108, cutouts)은 대향 유체를 상하 및 좌우 방향으로 강제한다. 열 전도성 평판 플라스틱 플레이트들의 다른 구성 접근법들이 열교환기로서 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 명백해질 것이다.
도 21b는 열교환기를 위한 열 전도성 플라스틱 플레이트들의 대안 배열을 도시한다. 열교환기(2150)는 형성된 열 전도성 플라스틱 플레이트들(2155 및 2157)의 적층 구조를 포함함다. 저온 액체는 2151로 진입하고 플레이트 어셈블리를 통해 가열되고 2152에서 뜨거운 액체로서 배출된다. 뜨거운 액체는 2153으로 진입하고 2154에서 저온으로 배출된다. 플레이트들의 각각은 평판 플레이트들(2155)이 플레이트들(2155)의 하단 좌측으로부터 상단 우측으로의 유동을 가능하게 하고 홀수의 플레이트들(2157)이 하부 우측으로부터 상단 좌측으로 유동을 가능하게 하는 거울상 시일(2156')을 갖는 방식으로 배향되는 시일(2156)을 포함한다. 난류 리지들(2158, turbulence ridges)은 액체 유체가 입구로부터 출구로 이동하는 경우 상하로 진행하게 함으로써 다음의 채널 내에서 액체와 보다 양호한 열 교환을 행하게 한다. 난류 리지들은 플라스틱 플레이트(2155 및 2157) 내부에 그것들을 형성함으로써, 예를 들어 플라스틱을 열 성형 또는 캐스팅함으로써 그와 같이 생성될 수 있다. 대안으로, 플라스틱들 플레이트들을 형성하는 몰딩 비용이 상당하므로 접착 시스템을 사용하여 플레이트들(2155 및 2157)에 대해 접착 라인들(2158)을 부착하는 것이 가능하다. 그러한 접착 라인들은 간단한 XY 로봇식 접착 시스템에 의해 예를 들어 3M Corporation's Marine 5200 Polyurethane glue를 사용하여 형성될 수 있다. 플레이트들이 적층되는 경우 접착 라인들이 서로 지지하고 시일 라인들이 상단과 하단 플레이트들 사이의 거리를 커버하는 그러한 방식으로 실란트 라인들의 높이가 난류 라인들(2155 및 2157)의 높이의 2배로 만들어지는 점을 제외하고는, 밀봉 라인들(2156 및 2156')도 동일한 접착 시스템을 사용하여 형성될 수 있다.
도 21c는 플레이트 구조의 개략적인 단면도이고 도 21b에 도시된 바와 같은 유체 열교환기에 유체를 포함하도록 접착제 구조들을 사용하는 것을 포함하는 예시적인 제조 단계들이다. 도 21c에 도시된 바와 같이, 단계 A에서, 플레이트(2155)는 바람직하게 열 전도성으로 만들어지고, 비부식성 재료가 플레이트의 하나의 측면 상에 사전 설정된 패턴으로 접착 리지들(2158)을 고르게 인가할 수 있는 머신 내에 처음으로 위치된다. 접착 리지들이 경화된(단계 B) 후, 플레이트는 뒤집히고 제 2 세트의 접착 리지들(2158)이 유사하거나 또는 상이한 패턴으로 플레이트(단계 C)의 대향 측면으로 인가된다. 따라서 다수의 유사한 플레이트들은 이러한 방식으로 구성된다. 다수의 플레이트들이 경화된(단계 D) 후, 열교환기의 베이스(2161)는 위치 설정되고 베이스에 대해 밀봉을 위해 의도된 접착 패턴(2156)이 인가된다. 경화되기 전, 제 1 플레이트(2155)는 제 1 플레이트(단계 E)의 하부측에 부착되는 방식으로 시일 상에 위치된다. 이러한 프로세스 단계는 다른 플레이트들(단계 F)과 반복된다. 마지막으로, 상단 플레이트(2162)는 접착 시일(2156')(단계 G)과 함께 배치된다. 이러한 구성 프로세스의 이점은 실질적으로 어떠한 설치 또는 툴링 비용들 없이 상이한 재료들 금속들 뿐만 아니라 플라스틱들을 갖는 열교환기 유닛들을 매우 용이하게 만든다는 점이다. 더욱이, 플레이트들을 간단히 확장하고 접착 기계를 사전 프로그래밍함으로써 열교환기의 크기를 용이하게 변경할 수 있다. 종래의 열교환기들은 형성된 금속 플레이트들을 일반적으로 사용함으로써 모든 사이즈 변경은 금속을 형성하기 위한 새로운 다이를 요구할 수 있다. 이들 열교환기들도 종종 캐스트 우레탄 개스킷을 채용하므로 사이즈를 변경하는 것도 새로운 캐스팅 몰드를 종종 요구한다.
어떤 상황들에서는 옥외 공기 내에 수증기를 캡춰하고 액체 물로 바꾸는 것, 예를 들어, 식수를 만드는 것이 바람직할 수 있다. 도 22는 두개의 세트들의 파형 플레이트들이 인클로저(2201) 내부에 통합된 배열을 도시한다. 제 1 파형 플레이트 세트(2202)는 앞서와 같이 열원(2211)에 의해 발생된 고온 열 전달 액체를 갖는다. 소스(2203)로부터의 흡습제는 파형 플레이트들(2201)의 표면으로 지향된다. 소스(2203)로부터의 열은 수증기가 파형 플레이트들의 표면 상의 흡습제로부터 전개하게 만든다. 팬(2206)에 의해 플레이트들 사이로 드라이빙된 공기(2205)는 수증기를 흡수하고 시스템의 우측 측면으로 이동된다. 시스템이 완전히 인클로징하여 공기가 탈출할 수 없으므로, 인클로저(2201) 내의 상대적인 습도는 거의 100%에 도달한다. 가열될 때, 습한 공기(2205)는 제 1 파형 플레이트들 세트로부터 배출되고, 포화 상태에 가까워진다. 동일한 공기가 제 2 파형 플레이트들(2207) 세트에 도달할 때, 냉수 루프(2208)는 수증기가 파형 플레이트들(2207)의 표면 상에 응축되게 하고 그 후 2210에서 시스템의 외부로 유동하는 액체 물의 형태로 파형 플레이트들(2207)의 하부에서 수집된다. 냉각된 공기(2204)는 파형 플레이트들(2207)의 하부로 배출되고 제 1 파형 플레이트들(2202) 세트 후방으로 수송되고, 그곳에서 재차 가열되고 그곳에서 흡습제로부터 수증기를 흡수하고, 그것은 처음부터 다시 사이클을 시작한다. 감소된 압력에서 도 22의 시스템을 작동시키도록 진공 펌프(2209)를 추가하는 것이 가능하다. 이는 제 1 파형 플레이트(2202) 세트 상의 흡습제로부터 수증기를 전개시키는 요구된 온도를 낮게 하지만, 시스템을 보다 복잡하게 만들고, 예를 들어 출구(2210)에서 시스템으로부터 응축된 물을 복귀시키고 제 1 파형 플레이트들(2202) 세트 상의 흡습제의 역류를 방지하도록 펌프 메커니즘도 추가해야 한다. 공기 열교환기(2212)로의 선택적 공기가 추가될 수 있지만, 열교환기 내의 응축을 발생시키고, 그것은 회수를 보다 어렵게 한다. 파형 플레이트들(2207) 내의 응축이 파형 플레이트들(2202)와 비교된 바와 같이 상대적으로 냉각된 금속 플레이트들의 세트와 같은 다른 방식으로 수행될 수 있다는 것이 당업자에게 명백해질 것이다. 응축 프로세스 내에서 포함된 흡습제가 존재하지 않으므로, 금속 플레이트들과 같은 임의의 적절한 재료가 응축 구성요소를 위해 사용될 수 있다.
도 23은 온실들의 제습을 위한 액체 흡습제를 사용하는 시스템을 도시한다. 컨디셔너들(2322 및 2323)은 도 1a 및 도 1b에도 도시된 바와 같은 액체 흡습제 컨디셔너들를 포함한다. 스프레이 헤드들(2314)는 냉각탑 필터(2315) 내부로 흡습제를 스프레이하고, 그것은 온실 공기(2317)를 제습한다. 희석된 흡습제(2316)는 수집 배스(2318) 내부로 비처럼 흘러내린다. 흡습제(2324)의 일부는 열교환기(2320)를 통해 펌핑되고 재생기(2301)에 이른다. 흡습제는 재생기의 일부인 흡습제 수집기(2304)에 이르기 전 PVT 모듈 열원(2319)에 의해 선택적으로 가열될 수 있다. 수집기(2304) 내에 농축된 흡습제의 일부는 필터 재료(2303) 내부로 스프레이되기 전 열교환기(2306)로 그리고/또는 선택적 PVT 모듈 가열 시스템(2305)을 통해 펌핑된다. 필터 재료(2303)는 공기를 통과시키면서 큰 영역에 걸쳐 흡습제를 확산시킬 수 있다. 공기(2302)는 필터 재료를 통해 팬(2309)에 의해 펌핑되고 고온 흡습제로부터 수증기를 픽업한다. 그 후 고온 습윤 공기는 냉수가 2321에서 공기 내부로 스프레이되는 재생기의 다른 측면으로 수송된다. 물은 공기로부터 응축되고 수집 배스(2310) 내부에서 수집된다. 물의 일부는 물이 컨디셔너들(2322 및 2323)를 통해 들어오는 공기 스트림에 의해 냉각되는 열교환기들(2313)로 배관들(2312)을 통해 펌핑된다. 과잉의 물은 2311에서 드레인된다. 시스템을 위한 열은 물 히터(2308)에 의해 또는 PVT 모듈들(2307)에 의해 선택적으로 제공된다. 열교환기(2306)는 흡습제로 인한 부식 때문에 물 히터에 의한 직접 가열을 허용하지 않으므로 필요하게 된다.
도 24a는 현저하게 보다 효과적인 물 발생 시스템을 도시한다. 파형 플레이트 컨디셔너(2405)는 진입하는 공기(2406)를 처리하고 파형 플레이트들의 표면 상으로 진행하는 흡습제 내에서 앞서와 같이 습기를 흡수한다. 떠나는 공기(2407)는 진입하는 공기(2406)보다 따뜻하고 건조하다. 희석된 흡습제는 열교환기(2404)를 통해 그리고 상기 설명된 물 회수 시스템(2200)으로 선택적 PVT 모듈 히터(2403)를 통해 펌핑된다. 파형 플레이트들이 실질적으로 3방향 열교환기를 포함하므로, 시스템(2400)은 보다 간단화할 수 있다. 물 히터(2402) 및 선택적 PVT 모듈들(2401)은 열교환기에 대한 필요없이 물 회수 시스템(2200) 내부로 파형 플레이트들을 통해 진행하는 열 전달 유체(2409)를 가열한다. 유사하게, 2408에의 냉각 액체는 부가적인 열교환기 없이 컨디셔너 파형 플레이트들(2405)을 통해 직접 진행할 수 있다. 이러한 보다 간단한 시스템도 컨디셔너 내의 공기 흐름이 방해받지 않고 파형 플레이트들 내의 가열 및 냉각이 제 위치에서 행해지므로 보다 에너지 효율적이다. 그 결과 PVT 모듈들과 같은 낮은 온도 열원이 사용될 수 있다. 물은 2410에서 재차 회수된다.
희석된 액체 흡습제의 재생은 낮은 온도에서 뿐만 아니라 높은 효율로 바람직하게 수행되어야 한다. 다중 효용 재생들은 고효율을 갖는다고 본 기술 분야에 공지되어 있지만, 일반적으로 높은 온도를 요구한다. 높은 재생 온도들은 "폐" 에너지 소스들 또는 태양 에너지 소스들을 사용하는 것을 어렵게 하거나 불가능하게 한다. 일반적으로 보다 낮은 온도의 폐 에너지는 높은 온도 폐 에너지보다 보다 용이하고 보다 값싸게 이용 가능하다. 도 24b는 도 22로부터 물 회수 시스템 및 도 19a의 간접 냉각 시스템의 조합을 도시한다. 재생기 플레이트(502) 세트 내부에 물 회수 시스템(2200)을 조합함으로써, 흡습제의 재생은 다중 효용 재생기로서 공지된 것으로 된다. 희석된 흡습제(511)는 물 회수 시스템(2200) 내부에 플레이트들에 처음으로 지향된다. 파형 플레이트들 내부에는 온수(2409)가 액체 흡습제로부터의 액체를 증발시키도록 제공된다. 액체 흡습제는 보다 높은 농도로 물 발생기로 배출되고 515에서 플레이트들로 지향된다. 물 발생기(2200) 내부의 고온 수증기는 재생기의 파형 플레이트들(502)을 차례로 가열하는 물 루프(2408)를 가열한다. 그 후 농축된 흡습제(512)는 컨디셔너 내에서 재사용되도록 열교환기(513)를 통해 복귀된다. 이러한 시스템의 하나의 이점은 여전히 보다 낮은 온도에서 작동하는 한편, 단일한 효능 재생기보다 보다 높은 효율들을 재발생시킬 수 있다는 점이다. 또한 회수된 물(2410)은 도 19a로부터의 간접 냉각 시스템의 증발 섹션으로 물 라인(2451) 및 선택적 냉각기(2452)를 통해 지향됨으로써, 물 공급 소스를 제공할 필요를 감소시키거나 오히려 제거할 수 있다.
도 25는 몇몇 부가적인 개선을 갖는 도 24a의 시스템을 도시한다. 재생기(2200)로 모든 흡습제를 보내는 것보다, 분리기(2501)는 분리기의 상부 근처에 적어도 농축된 흡습제가 재생을 위해 보내지게 하고 대부분의 농축된 흡습제가 컨디셔너 내에서 재차 사용되게 한다. 화석 연료들의 연소는 일반적으로 이사화탄소 및 수증기를 생성하게 한다. 다른 연소 부산물들은 NOx 및 SOx 및 생성물들에 의한 다른 잔여물과 같은 오염물질들이다. 가스 버너(2502)는 온실 내부에서와 같이 처리될 공간 내에서 사용된다면 이러한 가스들을 생성한다. 온수 코일들(2503)은 버너에 의해 발생된 열의 대부분을 흡수한다. 온수는 재생기(2200) 내에서 사용된다. 수증기, C02 및 NOx 및 SOx와 같은 오염물질들은 온수 코일들을 통해 나가고 파형 플레이트들(2405)에 진입한다. C02는 온실 내에서 바람직하지만, 수증기 및 다른 오염물질들은 그렇지 않다. 실질적으로 파형 플레이트들은 연소 배기에서 물을 흡수함으로써 응축된 보일러로서 공지된 것과 같은 기능을 하고, 그것은 부가적인 열을 배출하고 전체 연소 프로세스를 보다 효과적으로 만든다. 그러나 응축 보일러와 달리 흡습제도 버너 폐수들 내에 몇몇 오염물을 흡수할 수 있다. 흡습제는 보충 필터들(2411)이 재생기 내에서 흡습제의 외부로 또는 공기 스트림의 외부로 이들 오염물질들을 필터링하도록 채용될 수 있는 재생기(2200)로 물과 함께 오염물질들을 수송한다. 도 25의 배열은 천연 가스와 같이 클린 버닝을 하지 않는 바이오 가스와 같은 연료의 연소의 버닝을 가능하게 한다. 또한 물의 응축에 도움을 주도록 추가될 수 있는 부가적인 외부 냉각기(2504)가 도면에 도시된다.
도 26은 앞선 도면 내에 설명된 몇몇 개념들이 어떻게 도 17에 설명된 바와 같은 겨울 난방 시스템 내부에 통합될 수도 있는지를 도시한다. 물 히터(2602)는 가스 버너(2601)를 사용한다. 가열된 물(2604)도 컨디셔너(501)를 가열하도록 PVT 모듈들(1706)에 의해 가열될 수 있다. 재생기(501)의 표면 상에 흡습제는 수증기 및 NOx 및 SOx 및 생성물들에 의한 다른 잔여물과 같은 다른 오염 물질을 흡수한다. 흡습제는 흡습제 내에 몇몇 오염물질들을 캡춰링할 수 있는 선택적 필터들(2603)을 통해 물 회수 시스템(2200)으로 수송된다. 2608에서 회수된 물은 배출될 수 있거나 또는 라인들(2609)을 통해 가습기(1703)로 전환될 수 있고, 그것은 PVT 모듈들(1704) 또는 몇몇 다른 열원에 의해 선택적으로 사전 가열될 수 있다. 재생기(2200) 내에 물의 응축을 위한 저온 루프는 외부 냉각 코일(2607)에 의해 냉각될 수 있지만, 라인들(2606)에 의해 파형 플레이트들(502)로 물을 진행시킴으로써 냉각될 수도 있다.
도 27a 및 도 27b는 온실 가열을 위해 설치된 도 24a로부터의 시스템의 흡습제의 3차원도를 도시한다. 도 27a는 흡습제 컨디셔너 파형 플레이트들(2405)를 포함하는 인클로저(2701)를 도시한다. 팬들(2701)은 흡습제 컨디셔너를 통해 공기를 이동시킬 수 있다. 도 27b는 내부 구성요소들을 예시하도록 제공된 몇몇 개구부들을 갖는 동일한 시스템의 후면도를 도시한다. 재생기 플레이트들(2202)은 물 히터(2402)로부터 온수를 수용한다. 열교환기(2404)는 고온 및 저온 흡습제들을 분리한다. 응축기 플레이트들(2207)은 시스템으로부터 물을 수집한다.
도 28은 물 발생기(2200)가 어떻게 담수 처리 시스템 내에서 사용될 수 있는지를 도시한다. 바다물(2803)은 대향 측면 상에 농축된 흡습제(2804)를 갖는 멤브레인들(2801)의 세트 사이로 안내된다. 흡습제는 흡습제 내부로 멤브레인을 통해 물(2802)을 끌어오는 인출(draw) 유체로서 기능함으로써 흡습제를 희석시킨다. PVT 모듈들(2806)의 선택적인 세트는 몇몇 흡습제를 사전 가열할 수 있다. 희석된 흡습제는 재생기(2200)로 열교환기(2811)를 통해 현실적으로 안내된다. 가열 시스템(2807)은 재생기 파형 플레이트들(2813) 내부에서 사용되는 열 전달 유체를 가열한다. 열 전달 유체도 PVT 모듈들(2812)에 의해 가열될 수 있다. 흡습제도 PVT 모듈들(2810)에 의해 가열될 수 있다. 외부 냉각 루프(2808)가 응축기 플레이트들(2814)를 냉각하도록 채용될 수 있다. 순수 물은 지점(2809)에서 회수된다. 설명된 시스템이 삼투 현상을 사용하는 담수 처리 시스템들보다 현저하게 보다 낮은 동력 레벨들로 작동될 수 있는 것이라면 용액 펌프 전력이 매우 낮게 유지되므로 이점을 갖는다.
따라서, 몇몇 예시적인 실시예들을 설명했지만, 각종 대안들, 변형들, 및 개선들이 당업자가 용이하게 실시할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러한 대안들, 변경들, 및 개선들은 본 개시의 일부를 형성하도록 의도된 것이며, 본 개시의 사상과 범위 내에 있도록 의도된 것이다. 몇몇 예들이 기능들 또는 구조적 요소들의 구체적인 조합들을 포함하도록 본원에서 제공되는 한편, 그들 기능들 및 요소들이 동일한 또는 상이한 목적들을 수행하도록 다른 방법들로 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 구체적으로, 일 실시예와 관련되어 설명된 작용들, 요소들, 및 특징들은 다른 실시예들에서 유사한 또는 다른 역할들로부터 배제되도록 의도되지 않는다. 부가적으로, 본원에 설명된 요소들 및 구성요소들은 부가적인 구성요소들로 더 분할되거나 동일한 기능들을 수행하기 위한 보다 작은 구성요소들을 형성하도록 함께 결합될 수 있다. 따라서, 앞선 설명 및 첨부된 도면들은 예시만을 위한 것이고, 제한으로 의도된 것은 아니다.

Claims (40)

  1. 빌딩 공간에 진입하는 공기 스트림을 처리하기 위한 흡습제를 이용한 공조 시스템으로서,
    (a) (i) 실질적으로 평행 방향으로 배열되고 상기 공기 스트림의 통과를 위해 구조들 사이에서 또는 구조들을 통해서 흐름 경로들을 정의하는 복수의 구조들로서, 각 구조는 액체 흡습제 또는 물이 흐를 수 있는 적어도 하나의 외부 표면을 가져서 상기 공기 스트림은 일부 흐름 경로들에 있을 때 상기 액체 흡습제에 노출되어 제습되고 다른 흐름 경로들에 있을 때 물에 노출되어 가습되며, 각 구조는 상기 구조의 상기 적어도 하나의 표면에 걸쳐서 흐르는 상기 액체 흡습제 또는 물을 수집하기 위한 수집기를 그 구조의 상기 적어도 하나의 표면의 하단부에 더 포함하는 상기 복수의 구조들; 및
    (ii) 제습된 상기 공기 스트림의 일부를, 물의 일부는 흡수되고 냉각되는 물이 노출되는 흐름 경로로 전환하기 위한 하나 이상의 다이버터(diverter)들을 포함하는 컨디셔너;
    (b) 상기 컨디셔너에 연결되어 상기 컨디셔너 내의 흡습제 수집기들로부터 액체 흡습제를 수용하기 위한 재생기로서, 상기 액체 흡습제가 물을 탈착(desorb)하게 하고, 상기 액체 흡습제를 상기 컨디셔너로 복귀시키는 상기 재생기;
    (c) 상기 컨디셔너를 통해서 상기 공기 스트림을 이동시키기 위한 장치; 및
    (d) 상기 컨디셔너 및 재생기를 통해서 상기 액체 흡습제를 순환시키기 위한 장치를 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 구조들 각각은 열 전달 유체가 흐를 수 있는 통로를 포함하고, 상기 열 전달 유체를 냉각하기 위한 콜드 소스(cold source)를 더 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 구조들은 상기 공기 스트림이 교호 흐름 경로들 내의 액체 흡습제 및 물에 노출되게 구성되어 있는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 공기 다이버터는 상기 전환된 공기 스트림의 양을 선택적으로 제어할 수 있는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 액체 흡습제와 상기 공기 스트림 사이에서 또는 상기 물과 상기 공기 스트림 사이에서 각 구조의 상기 적어도 하나의 표면에 근접하여 위치된 재료 시트를 더 포함하고, 상기 재료 시트는 상기 액체 흡습제를 흡습제 수집기로 안내하고 상기 액체 흡습제와 상기 공기 스트림 사이에서 또는 상기 물과 상기 공기 스트림 사이에서 수증기의 전달을 가능하게 하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 액체 흡습제 또는 물의 표면 장력 및 상기 재료 시트의 특성들은 수집기에 상기 액체 흡습제 또는 물의 전달을 용이하게 하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서, 각 구조에 대해 상기 재료 시트의 하단 가장자리는 액체 흡습제 또는 물의 압력 증진을 감소시키기 위해 상기 구조의 하단 부분에 고정 연결되지 않는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 재료 시트는 멤브레인 또는 친수성 재료를 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 재료 시트는 소수성 미세 다공 멤브레인을 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  10. 청구항 5에 있어서, 상기 재료 시트는 소수성 재료 층 및 상기 소수성 재료와 상기 구조의 상기 적어도 하나의 표면 사이의 친수성 재료 층을 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 구조들은 실질적으로 수직 방향으로 배열된 복수의 관형 부재들을 포함하고, 그 중 적어도 일부는 상기 액체 흡습제가 흐를 수 있는 환상 통로 및 상기 공기 스트림이 흐를 수 있는 상기 환상 통로에 의해 둘러싸여지는 중심 통로를 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 재생기는 실질적으로 평행 방향으로 배열된 복수의 구조들을 포함하고, 각 구조는 상기 액체 흡습제가 흐를 수 있는 적어도 하나의 표면을 갖고, 상기 공기 스트림은 상기 구조들을 통해서 또는 상기 구조들 사이에서 흘러서 상기 액체 흡습제가 물을 탈착하게 하며, 각 구조는 상기 구조의 상기 적어도 하나의 표면에 걸쳐서 흐르는 액체 흡습제를 수집하기 위한 흡습제 수집기를 상기 구조의 하단부에 더 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
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  18. 빌딩 공간에 진입하는 공기 스트림을 처리하기 위한 흡습제를 이용한 공조 시스템으로서,
    실질적으로 평행 방향으로 배열된 복수의 구조들을 포함하는 컨디셔너로서, 각 구조는 액체 흡습제가 흐를 수 있는 적어도 하나의 표면을 갖고, 상기 공기 스트림은 상기 구조들을 통해서 또는 상기 구조들 사이에서 흘러서 상기 액체 흡습제는 따뜻한 날씨 작동 모드에서 상기 공기 스트림을 제습하고, 각 구조는 상기 구조의 적어도 하나의 표면에 걸쳐서 흐르는 액체 흡습제를 수집하기 위한 흡습제 수집기를 적어도 하나의 표면의 하단부에 더 포함하는 상기 컨디셔너;
    상기 컨디셔너에 연결되고 상기 따뜻한 날씨 작동 모드에서 증발기의 역할을 하도록 구성되는 공기 처리 유닛으로서, 상기 증발기는 열 전달 유체를 수용 및 냉각하고, 상기 증발기는 상기 컨디셔너를 나가는 제습된 공기 스트림의 적어도 일부 및 상기 컨디셔너로부터의 상기 열 전달 유체를 수용하고, 상기 증발기는 상기 제습된 공기 스트림의 일부가 수원(water source)으로부터 물을 흡수함으로써 상기 열 전달 유체를 냉각하게 하도록 구성되는 상기 공기 처리 유닛;
    상기 컨디셔너에 연결되어 상기 컨디셔너 내의 흡습제 수집기들로부터 액체 흡습제를 수용하고 상기 따뜻한 날씨 작동 모드에서 상기 액체 흡습제로부터 물을 흡수하기 위한 재생기;
    상기 따뜻한 날씨 작동 모드에서 상기 컨디셔너 및 상기 증발기를 통해서 상기 공기 스트림을 이동시키기 위한 장치;
    상기 따뜻한 날씨 작동 모드에서 상기 컨디셔너 및 증발기를 통해서 상기 열 전달 유체를 순환시키기 위한 장치; 및
    상기 컨디셔너 및 재생기를 통해서 상기 액체 흡습제를 순환시키기 위한 장치를 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 빌딩 공간으로부터 복귀하는 공기는 상기 액체 흡습제로부터 물을 흡수하기 위해 상기 재생기를 통해서 흐르는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  20. 청구항 18에 있어서, 상기 공기 스트림을 이동시키기 위한 장치는 상기 빌딩 공간에 진입하는 상기 공기 스트림의 온도를 조정하기 위해 상기 컨디셔너로부터 상기 증발기로 전환된 상기 공기 스트림의 양을 제어하기 위한 메커니즘을 더 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  21. 청구항 18에 있어서, 상기 컨디셔너에 연결되어 상기 컨디셔너에서 이용되는 상기 액체 흡습제를 저장하기 위한 탱크를 더 포함하고, 상기 액체 흡습제는 상기 탱크의 높이에 따라 농축이 달라지고, 주어진 농축을 갖는 액체 흡습제를 획득하기 위해 상기 탱크의 상이하게 선택된 높이들에서 상기 탱크로부터 액체 흡습제를 인출하기 위한 메커니즘을 더 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  22. 청구항 18에 있어서, 상기 컨디셔너 및 상기 공기 처리 유닛은 추운 날씨 작동 모드에서 공기 스트림을 가열 및 가습하도록 구성되고, 상기 재생기는 상기 추운 날씨 작동 모드에서 상기 물을 가열해서 상기 액체 흡습제에 추가하도록 구성되는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 추운 날씨 작동 모드에서 상기 컨디셔너에서 상기 열 전달 유체를 가열하기 위한 히터를 더 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  24. 청구항 22에 있어서, 상기 추운 날씨 작동 모드에서 상기 컨디셔너 또는 상기 공기 처리 유닛에 진입하는 공기 스트림들을 가열하기 위한 하나 이상의 프리 히터들을 더 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  25. 청구항 18에 있어서, 상기 공기 처리 유닛은 실질적으로 평행 방향으로 배열된 복수의 구조들을 포함하고, 각 구조는 상기 액체 흡습제가 흐를 수 있는 적어도 하나의 표면을 갖고, 상기 공기 스트림은 상기 구조들을 통해서 또는 상기 구조들 사이에서 흘러서 상기 액체 흡습제는 상기 공기 스트림을 가열 및 가습하고, 각 구조는 상기 구조의 상기 적어도 하나의 표면에 걸쳐서 흐르는 액체 흡습제를 수집하기 위한 흡습제 수집기를 상기 적어도 하나의 표면의 하단부에 더 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  26. 청구항 18에 있어서, 상기 복수의 구조들 각각은 열 전달 유체가 흐를 수 있는 통로를 포함하고, 상기 열 전달 유체를 냉각하기 위한 콜드 소스(cold source)를 더 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  27. 청구항 26에 있어서, 상기 액체 흡습제 및 상기 열 전달 유체는 상기 컨디셔너에서 전체적으로 대향 방향들로 흐르는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  28. 청구항 18에 있어서, 상기 액체 흡습제와 상기 공기 스트림 사이에서 각 구조의 상기 적어도 하나의 표면에 근접하여 위치된 재료 시트를 더 포함하고, 상기 재료 시트는 상기 액체 흡습제를 흡습제 수집기로 안내하고 상기 액체 흡습제와 상기 공기 스트림 사이에서 수증기의 전달을 가능하게 하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  29. 청구항 18에 있어서, 상기 복수의 구조들은 실질적으로 수직 방향으로 배열된 복수의 관형 부재들을 포함하고, 그 중 적어도 일부는 상기 액체 흡습제가 흐를 수 있는 환상 통로 및 상기 공기 스트림이 흐를 수 있는 상기 환상 통로에 의해 둘러싸여지는 중심 통로를 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  30. 청구항 18에 있어서, 각 구조는 열 전도성 플라스틱 재료를 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  31. 청구항 18에 있어서, 상기 재생기는 실질적으로 평행 방향으로 배열된 복수의 구조들을 포함하고, 각 구조는 상기 액체 흡습제가 흐를 수 있는 적어도 하나의 표면을 갖고, 상기 공기 스트림은 상기 구조들을 통해서 또는 상기 구조들 사이에서 흘러서 상기 액체 흡습제가 물을 탈착하게 하며, 각 구조는 상기 구조의 상기 적어도 하나의 표면에 걸쳐서 흐르는 액체 흡습제를 수집하기 위한 흡습제 수집기를 상기 구조의 하단부에 더 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  32. 청구항 31에 있어서, 상기 복수의 구조들은 상기 구조들 상에서 열 유도 응력을 완화하기 위해 상기 구조들이 열 경사도와 전체적으로 평행한 방향으로 자유롭게 팽창 또는 수축되는 것을 가능하게 하는 방향으로 상기 컨디셔너 내에 고정되는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  33. 청구항 31에 있어서, 상기 재생기 내의 상기 복수의 구조들은 실질적으로 수직 방향으로 배열된 복수의 관형 부재들을 포함하고, 그 중 적어도 일부는 상기 액체 흡습제가 흐를 수 있는 환상 통로 및 상기 공기 스트림이 흐를 수 있는 상기 환상 통로에 의해 둘러싸여지는 중심 통로를 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  34. 청구항 18에 있어서, 상기 증발기는 실질적으로 수직 방향으로 배열되고 구조들을 통해서 또는 구조들 사이에서 상기 제습된 공기 스트림의 흐름을 가능하게 하도록 구성된 복수의 구조들을 포함하고, 각 구조는 상기 열 전달 유체가 흐를 수 있는 내부 유로를 갖고, 각 구조는 상기 수원(water source)으로부터의 물이 흐를 수 있는 외부 표면을 또한 포함해서 상기 제습된 공기 스트림은 물을 흡수함으로써 상기 열 전달 유체를 냉각하고, 각 구조는 상기 구조의 상기 외부 표면에 걸쳐서 흐르는 물을 수집하기 위한 물 수집기를 상기 구조의 하단부에 더 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  35. 청구항 18에 있어서, 상기 재생기 및 상기 컨디셔너는 분할 공조 시스템을 형성하기 위해 물리적으로 분리되는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  36. 청구항 18에 있어서, 상기 빌딩 공간 내에 하나 이상의 액체 대 공기 열교환기들을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 액체 대 공기 열교환기들은 현열 공간 냉각을 제공하기 위해 상기 증발기로부터 냉각된 열 전달 유체를 수용하도록 구성되는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
  37. 청구항 18에 있어서, 액체 대 공기 열교환기들은 천장 패널들 또는 팬 코일들을 포함하는 흡습제를 이용한 공조 시스템.
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KR1020197007070A 2010-05-25 2011-05-25 공조 및 다른 프로세스들을 위해 액체 흡습제들을 이용하는 방법들 및 시스템들 KR102107636B1 (ko)

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