KR20100121602A - 에너지회복이 강화된 냉각기가 재가동된 건조냉동제습기 - Google Patents

에너지회복이 강화된 냉각기가 재가동된 건조냉동제습기 Download PDF

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Abstract

주변공급에어스트림을 감지할 수 있는 에너지회복장치에서 냉각시키거나 주변공급에어스트림을 엔탈피에너지회복장치에서 냉각시키고 제습하는 공간에서 사용하기 위해 주변에어를 조절하는 방법 및 수단이 개시된다. 이후 냉각된 에어는 냉동냉동시스템의 냉각코일에 의해 냉각되어 온도 및 습도가 감소된다. 냉각되고 제습된 에어는 이후 회전하는 건조휠의 일 부분을 통과하거나 수분함유량을 감소시키고 온도를 증가시키는 조건 하에서 건조제습장치의 다른 유형을 통과한다. 이후 공급에어는 건조휠로부터 공간으로 전달된다. 건조휠은 공간으로부터의 배출에어에 의해 제공된, 분리된 재생에어스트림을 가열하고 냉동시스템의 냉각기코일을 사용하여 재생되어 재생에어스트림온도를 증가시킨다. 가열된 재생에어스트림은 이후 회전하는 건조휠의 다른 부분을 통과하여 휠을 재생하고 대기로 배출된다.

Description

에너지회복이 강화된 냉각기가 재가동된 건조냉동제습기{Energy recovery enhanced condenser reactivated desiccant refrigerant dehumidifier}
본 출원은 2008년2월 14일자로 출원된 미국의 가출원 No.61/028,693의 이익을 주장하고 이의 전체 내용은 참조로 여기에 통합된다.
본 발명은 에어컨디셔닝 및 제습장치에 관한 것이고 보다 상세하게는 건조제습기술을 사용하는 에어컨디셔닝방법 및 장치에 관한 것이다.
에어컨디셔닝시스템에 기초한 전통적인 냉각코일은 제습의 충분한 수단을 제공하지 못한다고 잘 알려져 있다. 이런 시스템은 제습을 위해 냉각되어야 하기 때문에 많은 경우에 있어서, 냉각이 요구되는 것보다 과도하게 되고 소망의 장소나 공간이 과도하게 냉각된다. 불충분한 냉각이 제공되면, 냉각될 공간은 제습되게 될 것이다. 이런 문제를 극복하기 위해, 재가열코일이 제습냉각코일의 다운스트림에 사용된다. 이것은 냉각코일이 요구되는 대로 제습되고 재가열코일이 이후 공급에어온도를 상승시켜 냉각된 공기가 공간에 공급되는 것을 방지하게 한다. 이런 방법은 에어온도를 낮추는데 에너지가 사용되고 이후 더 많은 에너지가 온도를 다시 상승시키는데 사용되기 때문에 비능률적이다.
이런 비능률로 인해, ASHRAE표준 62-1989는 열이 그 장소에서 회복되지 않는다면 에어컨디셔닝시스템에서 재가열장치의 사용을 금지했다. 추가로, ASHRAE표준 62-1989는 큰 에어플로우를 가진 시스템이 일정 형태의 배기에너지회복을 사용하여 공간으로 도입되는 외부에어를 조절하는데 사용되는 에너지의 양을 최소화할 것을 요구했다.
많은 상업적으로 유용한 시스템은 에너지회복, 전처리를 냉각코일제습 및 현장회복재가열과 결합하도록 개발되었다. 이런 시스템 중 하나가 패키징된 DX냉각 및 냉각기재가열시스템을 구비한 에너지회복통풍구가 도시된 도 1에서 보여진다. 에너지회복통풍구는 2개의 에어스트림사이에서 열과 합리적인 에너지를 전달하는 공지구성인 엔탈피휠(enthalpy wheel)로 일반적으로 구성된다. 엔탈피휠은 흔히 외부온도 및 습도(에너지)를 들어오는 주변 에어로 전달하는데 사용된다. 이들 에너지교환은 에너지전달에 도음을 주는 표면 면적을 증가시키기 위해 일반적으로 다공성재료로 이루어진다. 열파이프와 같은 에너지전달시스템의 다른 형태가 사용될 수도 있다.
도 1에 보인 시스템에 있어서, 신선하거나 실외의 에어의 공급(주변 에어)은 에너지회복장치의 일 부분(이 경우에 있어서는 엔탈피휠)을 통과해 공급된 에어의 습도와 온도를 감소시킨다. 이후 공급된 에어는 종래 냉동시스템의 증발기/냉각기코일을 통과하여 습도 및 온도를 더욱 감소시킨다. 제습되고 냉각된 에어는 이후 냉동시스템의 냉각기코일을 통과하여 공급에어온도를 상승시킨다. 따라서 이 제습되고 데워진 에어는 이후 덕트시스템을 통해 직접 소망의 공간으로 공급된다.
도 1의 시스템에 있어서, 배출에어가 팬이나 블로어(미도시)로 공간으로부터 빼내지고 엔탈피휠에너지회복장치의 분리된 부분을 통과한다. 그 결과 배출에어스트림의 온도 및 습도가 증가되고 이후 배출에어스트림은 대기로 배기된다. 이런 유형의 종래기술장치는 공급에어에서 습도를 감소시키는데 효과적이고 에너지회복을 사용하지만 소망의 제습효능을 얻기 위해서 상당한 냉각을 요구한다. 에어를 냉각시켜 이런 제습을 얻는데 사용된 많은 에너지는 가열코일을 통해 반전되어 공간의 냉각을 제거한다.
도 2는 도 1의 시스템의 공기선도이고 공급에어에 대한 시스템의 각 성분의 효과의 습공기해석을 제공한다.
이 도시된 시스템에 있어서, 주변 또는 외부에어(OA)는 약 100gr/lb의 습도비 및 약 94℉의 온도를 가진다; 에너지회복휠을 떠난 후에는 약 80gr/lb의 습도비 및 약 83℉의 온도를 가진다; 증발기코일을 통과한 후에는 약 59gr/lb의 습도비 및 약 53℉의 온도를 가지고, 냉각기코일을 떠난 후에는 동일한 습도비, 약 59gr/lb 및 72℉의 온도를 가진다.
냉각기가 재생된 컨디셔닝시스템의 다른 형태는 도 3 및 미국특허 US Pat.No.6,557,365 B2인 도 7에서 보여진다. 이 시스템은 DX냉각코일을 사용해 건조휠에 들어가기 전에 주변/외부에어를 냉각하고 제습한다. 이후 이 에어는 공간으로 공급되기 전에 제습휠로 더욱 제습되고 가열된다. 분리된 주변에어스트림은 재생에어스트림으로 사용되고 DX냉동사이클로부터 냉각기열을 사용해 먼저 가열된다. 이렇게 가열된 에어스트림은 이후 제습휠의 수분을 제거하는데 사용된다. 재생에어스트림은 수분을 모으고 이를 대기로 보낸다. 건조휠을 재생하기 위해 다른 가열원을 사용하여 공급에어에 제습 및 가열사이클을 제공하는 많은 다른 건조제습시스템이상업적으로 유용하다. 대다수의 이런 장치들을 건조제를 재생하기 위해 높은 재생온도를 요구한다.
도 4는 도 3의 시스템을 위한 공기선도를 보여주고 공급에어시스템에 대한 시스템 성분의 효과를 보여준다. 여기서 보이는 바와 같이, 증발기코일에 공급된 외부에어는 약 93℉의 온도 및 약 100gr/lb의 습도비를 가진다. 증발기코일을 떠난 후에는 약 62℉의 온도 및 약 78gr/lb의 습도비를 가진다. 건조휠을 떠날 때에는 약 72℉의 온도 및 약 58gr/lb의 습도비를 가진다.
도 5는 다른 종래기술인 에어컨디셔닝시스템을 보여주는데 이 경우에 있어서는 공급에어의 엔탈피회복전처리를 구비한 냉각기재생건조시스템을 사용한다. 여기서 보이는 바와 같이, 신선한 외부의 주변공급공기는 엔탈피재생장치의 일 부분을 통과하고 제습되고 냉각된 후 종래 DX냉동시스템의 냉각코일을 통과하여 더욱 습도와 온도가 감소된다. 이렇게 냉각되고 건조된 공급에어스트림은 건조장치를 통과하여 제습, 가열되고 이후 덕트시스템을 통해 공간으로 공급된다. 배출에어는 팬 또는 블로어(미도시)를 구비한 공간으로부터 배출되고 배출에어가 가열되고 수분이 공급되는 엔탈피회복장치의 다른 부분을 통과한 후 대기로 배출된다. 이런 시스템에 있어서, 주변로부터 분리된 에어스트림은 냉동시스템으로부터의 냉각기코일을 사용해 가열된 후 냉동에어스트림으로 사용된다. 냉동에어스트림은 제습장치의 다른 부분을 통과하고 냉각되고 수분이 공급된 후 대기로 배출된다.
도 6은 도 5의 시스템의 공기선도이고 공급에어에 대한 시스템의 각 성분의 효과를 보여준다. 여기에 보이는 바와 같이, 외부공급에어는 초기에 약 100gr/lb의 습도비 및 약 93℉의 온도를 가진다; 엔탈피휠을 통과한 후에는 공급에어는 약 84gr/lb의 습도비 및 약 84℉의 온도를 가진다. 증발기코일을 통과한 후에는 약 78gr/lb의 습도비 및 약 62℉의 온도를 가진다. 건조휠을 통과한 후에는 공간으로 공급될 때처럼 약 58gr/lb의 습도비 및 약 72℉의 온도를 가진다.
본 발명의 목적은 외부 또는 신선한 주변공급에어를 처리하고 제습하고 이 에어를 외부주변조건으로부터 소망의 공간에어조건으로 냉각시키는 것이다. ASHRAE는 73℉와 78℉ 사이의 온도에 있고 약 50%의 상대습도 또는 에어의 5gr/lb 내지 에어의 71gr/lb에 있는 건물에 대해 쾌적조건이라 규정했다. 특히, 본 발명은 미국의 북동쪽에서의 뜨겁고 습한 에어, 및 60℉ 내지 105℉ 이상의 주변 에어조건 및 70 내지 180gr/lb의 수분함유를 가진 전 세계의 다른 뜨겁고 습한 기후를 처리하고, 이 처리된 에어를 실내온도 그리고 실내습도 이하, 일반적으로 약 70℉ 내지 85℉ 및 약 45 내지 71gr/lb의 습도레벨로 전달하는데 매우 적합하다. 설계공간조건이 ASHRAE조건으로부터 변경되는 경우, ASHRAE에 의해 제안된 것보다 다소 낮거나 높은 범위가 본 발명에 의해 이루어질 수도 있다.
본 발명의 다른 목적은 현재 유용한 대부분의 처리시스템보다 적은 에너지를 투입하여 매우 효과적으로 야외의 신선한 주변에어에 대한 이런 처리를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 신선하거나 야외의 공급에어 및/또는 건물 자체의 다양한 냉각 및 제습로드에 반응하고 극복하기 위해 제습 및 냉각의 다양한 용량을 제공할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 추운 날씨 동안 에너지재생장치의 사용으로 야외 또는 신선한 공급에어를 가열하여 가열된 공기에 대한 가열요구를 공간온도조건으로 낮추는 것이다. 보다 상세하게는 시스템은 에너지회복열교환기로 신선한 또는 야외공급공기로 전달된 열을 가진 배출에어를 사용하여 가열장치에 의해 가열된 이전의 에어의 온도 및/습도를 실질적으로 증가시키는 것이다. 따라서, -10℉와 같은 온도는 대략 50℉의 온도로 필요하다면 그 이상으로 가열될 것이다.
본 발명의 일면에 따르면, 에어컨디셔닝시스템은 배출에어스트림을 엔탈피휠과 같은 에너지회복장치로 통과시킴으로써 배출에어스트림으로부터 에너지를 회복하는 수단을 구비한다. 신선한 외부의 주변공급에어는 에너지회복장치의 다른 "측"으로 통과된다. 에너지회복장치는 장치를 가로지르는 에어전달 없이 하나의 에어스트림으로부터 다른 에어스트림으로 에너지를 전달한다. 이는 주변조건이 실내조건보다 덥거나 더 습한 경우, 어떤 장치에서 공급에어에서 습기를 제거하고 온도를 감소시키게 한다. 이는 또한 주변조건이 공간조건보다 춥거나 건조한 경우 어떤 장치에서 공급에어에 습도와 온도를 증가시키게 한다.
본 발명의 다른 면에 있어서, 본 발명의 시스템은 요구되는 공간에 공급에어를 공급하기 전에 공급에어의 온도 및 습도를 낮추는 냉각코일을 사용한다. 냉동시스템으로부터의 재활성열을 사용하는 건조제습장치는 공급에어의 온도를 증가시키면서 추가적인 제습을 제공한다. 에어의 추가적인 냉각은 낮은 온도공급에어를 제공하고 요망되는 경우 내부건물의 합리적인 로드를 극복하기 위한 선택사항이다.
본 발명에 따른 시스템은 건조제습사이클을 위한 재활성화에어소스를 제공하는 에너지재생장치를 통과한 배출에어를 사용할 수도 있다. 종래 냉동시스템으로부터의 냉각기코일은 배출에어의 온도를 증가시킨 후 이 에어가 건조장치의 다른 부분을 통과하여 건조장치의 재활성을 제공하는데 사용된다. 배출에어스트림은 이 재생과정 동안 냉각되고 수분이 공급되며, 이는 냉동시스템으로부터 배출된 추가열을 수용하는 추가적인 냉각기코일을 통과하도록 한다. 증발냉각장치는 제2냉각코일로 들어오는 배출에어를 낮추어 냉각기의 열배출용량을 향상시키고 냉동시스템효율을 개선하도록 하기 위해 제2냉각코일 앞에 추가될 수도 있다.
본 발명의 상술한 그리고 다른 목적, 특징 및 이점이 첨부도면과 함께 기술될 예시적인 실시예의 상세한 설명으로 분명해질 것이다.
상술한 바와 같이 종래 에어컨디셔닝시스템 및 과정에 비교하면, 본 발명은 신선하거나 외부의 에어를 공간온도 및 공간습도 이하에서 에어를 공급하도록 처리하는데 현저한 이점을 가진다. 가장 큰 이점은 적은 에너지 소비이다. 보다 상세하게는 본 발명은 다른 유용한 기술과 비교할 때 30 내지 75%까지 요구되는 에너지를 감소시킨다.
본 발명의 추가적인 현저한 이점은 어떤 다른 기술보다 낮은 공급에어습도조건(이슬점 또는 gr/lb(절대습도비))을 제공하는 능력이다. 보다 상세하게는 제습기시스템에 기초한 코일은 낮은 습도조건을 제공하기 위해 낮은 코일온도를 제공하기 때문에 증발기코일에 얼음을 형성한다는 문제를 가진다. 다른 한편, 본 발명은 냉각코일 이후 제습사이클에 기초한 제습제를 사용함으로써 낮은 공급에어습도조건(이슬점 또는 gr/lb)을 제공하는 능력을 제공한다.
도 1은 DX냉각 및 냉각기재가열시스템을 사용하는 종래 기술인 에너지회복에어컨디셔닝 또는 통풍구의 개략도이다.
도 2는 도 1에 보인 시스템의 공급에어스트림에 관한 시스템의 성분의 효과를 설명하는 공기선도이다.
도 3은 종래기술인 냉각기가 재활성된 건조시스템의 개략도이다.
도 4는 도 3에 보인 시스템의 공급에어스트림에 관한 시스템 성분의 효과를 설명하는 공기선도이다.
도 5는 엔탈피에너지회복전처리시스템을 사용하는 종래 냉각기가 재활성된 건조시스템의 개략도이다.
도 6은 도 5에 보인 공급에어스트림에 관한 시스템성분의 효과를 설명하는 공기선도이다.
도 7은 본 발명에 따른 에어컨디셔닝시스템의 개략도이다 .
도 8은 도 7에 보인 시스템에서의 공급에어스트림에 관한 성분의 효과를 보여주는 공기선도이다.
도 9는 도 7에 보인 시스템의 배출에어스트림에 관한 성분의 효과를 보여주는 공기선도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예의 개략도이다.
도 11은 도 10에 보인 시스템에서의 배출에어스트림에 관한 성분의 효과를 보여주는 공기선도이다.
도 12는 본 발명의 제3실시예의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 제4실시예의 개략도이다.
도 14는 본 발명의 제5실시예의 개략도이다 .
도 15는 본 발명의 제6실시예의 개략도이다 .
도 16은 본 발명의 제7실시예의 개략도이다 .
도 17은 본 발명의 제8실시예의 개략도이다.
도면, 먼저 도 7을 상세히 참조하여, 주변에어스트림(12)이 실내, 주변, 또는 공간(14)에서 사용하기 위해 바람직한 온도 및 습도조건으로 처리된 본 발명의 일 실시예에 따른 에어컨디셔닝시스템(10)이 설명된다. 실시예에 있어서, 시스템은 주변외부에어가 상술한 바와 같이 높은 온도 및 높은 습도함유 또는 비율을 가진 영역에서 사용된다. 도 7은 개략도이고, 설명된 에어스트림이 도시되지는 않았지만 적절한 덕트부품에 포함하고 적절한 팬으로 이동된다는 것이 본 기술분야의 숙련자에 의해 이해될 것이다.
도 7에 보이는 바와 같이, 신선한 실외 주변공급에어(12)가 먼저 에너지회복장치(16)의 섹션(13)을 통해 통과된다. 에어는 에너지회복장치(16)를 통과할 때 냉각되고 건조된다. 상술한 바와 같이, 이 장치는 공급에어스트림(12)과 공간(14)으로부터의 배출에어스트림(18) 사이에서 열을 교환하기 위해 종래 회전하는 엔탈피휠이거나 열파이프와 같은 열교환기의 다른 형태일 수 있다. 열파이프를 사용하는 경우에 있어서, 주변에어는 냉각되지만 건조되지는 않는다.
냉각되고 건조된 공급에어스트림은 이후 압축기(23)를 구비한 종래 DX냉동유닛(22)의 냉각 또는 증발기코일(20)을 통과하여 온도 및 습도가 더욱 감소된다. 다음으로 공급에어는 종래 실리카가 코팅된 회전하는 골이진 건조휠과 같은 건조장치(26)의 일 부분을 통과하여 온도를 증가시키면서 습도를 더욱 감소시킨다. 이 지점에서 공급에어는 공간(14)에서의 바람직한 온도이거나 그와 가깝게 되고 그 공간에서 바라는 습도이상이 된다.
남아있는 건조휠(26)의 공급에어가 공간(14)에서 요망되는 것보다 적은 습도비를 가지는 경우, 공급에어는 내부의 잠재하는 로드(laod)를 극복하기 위해 공간에 건조용량을 제공할 것이다. 공급에어가 직접 그 지점에서의 공간에 공급되거나, 건조휠과 공간(14) 사이에서 선택적으로 냉각이나 증발기코일(28)을 사용하여 더욱 냉각시켜 공간에 냉각효과를 제공하고 내부의 감지될 수 있는 로드를 극복할 수 있다.
배출에어스트림(18)은 팬이나 블로워(미도시)로 공간(14)으로부터 끌어 내어지고 이후 에너지회복장치(16)의 다른 섹션(30)을 통과한다. 배출에어는 섹션(13)에서 흡수된 열에 의해 가열되고 섹션(30)을 통과할 때 건조된 후 냉동시스템(22)의 냉각기코일(32)을 통과하여 온도가 증가한다. 냉각기(32)를 떠나는 배출에어는 들어갈 때보다 높은 온도이고, 이후 건조장치의 분리섹션(34)을 배출에어가 통과하는 것에 의해 휠(26)의 건조제를 재생하는데 사용된다. 배출에어스트림은 이 재생과정을 통해 냉각되고 건조된다. 이제 냉각배출에어는 시스템(22)에서 제2냉각기코일(36)을 통과하는데 사용되어 냉동시스템으로부터 더욱 회복된 후 대기로 보내진다.
본 기술의 숙련자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 시스템은 배출에어스트림을 사용해 주변공급에어스트림으로부터 열을 회복하고 건조휠을 재생한다. 또한, 냉각기(32 및/또는 36)를 통해 냉동시스템으로부터 열을 회복하거나 흡수하는데 사용된다. 배출에어스트림의 이런 열방출포텐셜은 건조재생과정에서의 증발냉각효과에 의해 증가된다. 이런 배출/재생에어스트림(18)은 적절한 제어를 사용하여 원하는 만큼, 부피에 있어서 공급에어스트림 이하가 될 수 있다. 이는 신중한 에어컨디셔닝설계가 빌딩에서 양의 에어압력을 요구한다는 것이 공지되어 있기 때문에 중요한 면이다. 양의 에어압력을 얻기 위해, 신선하거나 실외의 공급에어량은 배출에어량 이상이 되어야 한다.
도 8은 공금에어스트림(12)에 관한 도 7에 도시된 본 발명의 성분의 효과를 보여주는 공기선도이다. 보여지는 바와 같이 본 발명은 건조휠(26)을 떠난 후 공급에어스트림을 처리하기 위한 추가적인 냉각코일(28)을 포함하지만 도 5의 종래 장치에서 달성된 효과와 유사하다. 그러나, 도 5 시스템과는 달리, 본 발명은 도 5시스템의 배출에어스트림에서 낭비되는 열을 되찾는다. 따라서, 엔탈피휠(16)의 섹션(30)으로 들어가고 공간(14)을 떠나는 배출에어스트림은 약 72℉의 온도 및 약 64gr/lb의 습도를 가지고, 엔탈피휠을 떠날 때는 약 83℉ 및 80gr/lb의 습도비를 가진다. 냉각기코일(32)을 통과할 때, 배출에어스트림이 코일로부터 방출된 열을 흡수하여, 코일을 떠나 건조휠의 재생부분(34)으로 들어갈 때에는 약 108℉의 온도 및 80gr/lb의 습도비를 가진다. 건조휠부분(34)을 통과한 후 냉각기코일(36)을 들어가기 전에 배출에어스트림은 약 80℉의 온도 및 약 122gr/lb의 습도비를 가진다. 냉각기코일(36)을 통과하는 경우에는 코일에 의해 방출된 열을 흡수하고, 대기로 방출되기 전에는 온도가 약 108℉ 이상으로 상승한다.
도 10은 도 7에 보인 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 동일한 참조부호가 동일한 부분을 나타내기 위해 사용된다. 본 실시예에 있어서, 증발냉각장치(38)가 배출에어스트림에서 건조휠(26)과 제2냉각기코일(36) 사이에 추가된다. 증발냉각장치는 에어스트림을 냉각시키기 위해 에어스트림을 가로지르거나 반대반향으로 수분이 공급되는 공지의 구성인, 예를 들어, 골이진 횡단시트재료를 사용하는 종래 구성일 수 있다. 배출에어스트림의 이 추가적인 증발냉각은 배출에어스트림의 온도를 더욱 낮춘다. 낮은 온도의 배출스트림은 냉각기코일(36)로 들어갈 때 추가적인 열방출용량을 가지고 따라서 냉각기온도를 저하시키고 더욱 효율적이게 하며 냉동헤드압력을 낮추게 한다.
도 11은 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 효과를 보이는 공기선도이다. 건조휠(26)과 제2냉각기(36) 사이에 추가된 증발냉각장치의 사용 결과, 배출에어스트림온도는 약 77℉로 감소되고 습도비는 약 130gr/lb로 증가되어 제2냉각기로 들어갈 때 추가적인 냉각을 제공하고 온도를 낮춘다.
본 발명은 종래 기술에 대해 현저한 이점을 제공한다. 배출, 재생 및 냉각기 열방출을 위한 단일의 에어스트림의 사용은 요구되는(다양한 에어스트림을 이동시키기 위해) 팬마력을 현저히 낮추어 3개의 이런 과제를 달성하게 한다. 시스템이 다른 열교환기를 극복하기 위해 증가된 총 정지압력을 요구하지 않는 반면, 전체 기류는 실질적으로 감소된다. 팬마력이 정지압력의 제곱과 기류의 체적에 비례하기 때문에, 감소된 기류가 팬마력의 요구를 감소시키는데 보다 중요한 요소이다.
추가적으로, 이런 기능을 제공하기 위한 단일의 에어스트림의 사용은 재활성화과정을 위해 건조휠에 낮은 습도레벨을 제공한다. 빌딩의 배출에어는 공간습도에서 공간으로부터 꺼내진다. 이후 에너지회복장치로 들어간다. 이 장치는 (감지할 수 있는 열회복장치를 사용하는 경우) 습도를 증가시키지 않고 또는 엔탈피회복장치의 효율성에 기초해 외부조건과 내부조건 사이의 비율로 증가한다. 어떤 경우에도 에너지회복장치를 떠나 건조휠로 들어오는 습도는 외부조건보다 낮다. 배출에어의 온도는 습도에도 불구하고 동일한 온도이다. 온도는 온도변화가 습도레벨 및 추가된 냉각기열에 독립적이고 습도에 독립적인 배출회복과정에 의해 결정된다. 건조휠이 상대습도교환기와 같이 작용하는 한, 결정된 온도의 에어스트림에서의 낮은 습도조건은 낮은 상대습도를 제공한다. 따라서, 에어에서의 낮은 습도는 건조장치에게 향상된 재생을 통해 증가된 능력을 제공한다.
종래 기술에 대한 본 발명의 다른 이점은 재생사이클냉각기열방출용량 및 온도에 관련된다. 냉각기열은 대기로 방출되어야 한다. 본 발명의 배출에어스트림의 온도는 주변온도보다 낮다. 습도관계와 같이, 배출에어는 공간으로부터 꺼내지고 에너지회복장치를 통과한다. 이 온도는 공간온도와 외부온도 사이에서의 차이의 어떤 부분에서 증가된다. 남아있는 온도는 외부 주변보다 낮은 온도이다. 이는 2개의 이점을 제공한다. 먼저, 에어스트림에 대한 냉각기코일로부터 열을 방출하는데 요구되는 기류비는 낮은 온도와 냉각기로 들어오는 냉각온도와 냉각기로 들어가는 에어온도 사이의 큰 차이로 인해 감소된다. 감소된 기류요구는 또한 팬마력요구를 낮춘다. 이는 상술된 감소된 기류요구에 어느정도 포함된다. 또한, 냉각기로 들어오는 에어의 낮은 온도는 냉각기에 남아있는 냉각온도를 낮추고 낮은 헤드압력을 제공한다. 헤드압력을 낮추기 때문에 압축기의 작업량은 냉각제의 압력을 상승시켜야 하고 압축기가 적은 전력요구로 동작할 수 있게 감소된다.
그러나 본 발명의 다른 이점은 제2냉각기에서 많은 열을 방출하는 배출에어스트림의 능력 및 효용성이다. 건조휠의 증발냉각효과는 동일한 에어스트림이 많은 열을 방출하도록 하는 온도로 다시 온도를 낮춘다. 이는 다시 전체 기류를 감소시키고 감소된 팬마력을 제공한다. 이 제2냉각기 앞의 추가의 증발냉각장치는 제1냉각기에 대해 상술한 바와 같이 제2냉각기에 대해 동일한 효용을 제공하기 위해 온도를 더욱 낮춘다. 이는 제2냉각기에게 적은 에어스트림으로 많은 열을 방출하고 팬마력을 세이브하는 능력을 제공한다. 이는 또한 압축기의 전력을 감소시키는 냉각회로에서 온도를 낮추고 헤드압력을 감소시킨다.
상술한 것 이외에 건조휠이 건조장치(26)로 사용되는 경우 휠의 회전속도가 가열 및 건조를 증가시키거나 감소시키도록 제어되어 공급에어스트림의 온도 및 습도를 제어할 수 있기 때문에 더욱 효율이 좋아질 수 있다.
도 12 내지 14는 대응되는 부분에 대해 동일한 참조번호를 다시 사용하면서 도 10에 보이는 바와 같이 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 각 실시예에 있어서, 1이상의 에어스트림 바이패스는 건조휠 주변의 에어스트림 중 하나 또는 양쪽 모두의 부분을 선택적으로 바이패스하도록 하는 종래의 덕트작업, 칸막이, 및 제어를 사용하여 제공된다.
도 12는 건조휠(26)의 건조부분 주변의 공급에어스트림의 일 부분을 지시하는 바이패스(42)의 사용을 도시한다.
도 13은 건조휠의 재생부(34) 주변의 배출에어스트림의 일 부분을 바이패스하는 바이패스(44)에 따른 바이패스(42)의 사용을 도시한다.
도 14는 건조휠의 재생부(34)에서 단일바이패스(44)의 사용을 도시한다.
건조휠 주변의 이런 바이패스를 1이상 제공하는 것은 몇 가지의 이점을 제공한다. 공급 또는 재생측의 바이패스를 조정하는 것은 공급에어스트림에 건조효과의 용량조절을 제공한다. 추가적으로, 건조휠의 압력강하는 건조가 요구되지 않는 시간 동안 피해질 수 있고, 팬전력요구를 감소시키고 더욱 효율적으로 동작하게 한다. 이는 또한 유닛설계에 있어서, 유닛이 건조휠이 수용할 수 있는 것보다 많은 에어를 공급하도록 하는 능력을 제공하는 유연성을 제공할 수 있다. 이런 유연성은 장비의 비용을 낮추어 특정유닛의 성능요구를 충족시킨다.
도 15는 도 10에 보이는 바와 같이 본 발명의 다른 실시예이고, 유사한 부분은 동일한 참조부호로 다시 나타내어진다.
본 실시예에 있어서, 증발기코일(20)로부터의 응축액은 섬프(sump, 50) 등에서 회복되고 펌프(52)에 의해 증발쿨러로 공급된다. 증발냉각요구를 위한 응축액의 회복은 수분을 만들 필요없이 효율을 증가시킨다. 이는 또한 수분사용비용 및 설비비용을 낮춘다.
도 16은 도 7에 대해 상기한 바와 같이 본 발명의 다른 변형예이다. 본 실시예에 있어서, 건조휠과 관련된 덕트부품의 구성은 주변/공급에어스트림이 도 7에 보인 동일한 방향 대신에 배출/재생에어스트림의 흐름에 반대되는 방향으로 건조휠을 통해 흐르도록 하기 위해 재배치된다. 이런 배치의 물리적인 레이아웃은 다른 실시예 보다 만들기가 어렵고 잠재적으로 많은 비용을 요구한다. 다른 도면에서 보인 모든 다른 이전에 나타낸 실시예들은 본 발명의 많은 선택 및 변형을 제공하기 위해 본 실시예에 추가될 수도 있다.
본 발명의 설명적인 실시예들이 첨부도면을 참조로 여기에 기술되었지만, 본 발명은 이런 정확한 실시예에 제한되는 것은 아니고 본 발명의 범위나 사상으로부터 벗어남이 없이 본 기술분야의 숙련자에 의해 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
10 : 에어컨디셔닝시스템 13 : 섹션
14 : 공간 16 : 에너지회복장치
20 : 증발기코일 26 : 건조휠

Claims (42)

  1. 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법에 있어서,
    ⅰ) 제1감소온도로 주변공급에어스트림을 냉각시키는 단계;
    ⅱ) 냉각된 주변공급에어스트림을 냉동시스템냉각코일로 통과시켜 제2감소온도로 온도를 감소시키는 단계;
    ⅲ) 냉각된 주변공급에어스트림을 건조제습장치에서 제습시키는 단계; 및
    ⅳ) 냉각되고 건조된 에어를 공간으로 전달하는 단계;에 의해, 주변에어스트림을 조절하는 단계(a), 및
    ⅰ) 배출에어스트림의 온도를 증가시키는 단계;
    ⅱ) 상기 증가된 온도에서의 배출에어스트림을 냉동시스템의 냉각기코일로 통과시켜 온도를 상승시키고 상대습도를 감소시키는 단계;
    ⅲ) 가열된 배출에어스트림을 건조제습장치의 재생부로 통과시켜 건조장치를 재생하고 배출에어스트림의 온도를 낮추고 수분함유량을 증가시키는 단계;
    ⅳ) 건조장치로부터의 배출에어스트림을 제2냉각기코일로 통과시켜 온도를 더욱 증가시키는 단계; 및
    ⅴ) 배출에어스트림을 대기로 배출하는 단계;에 의해, 공간으로부터의 배출에어스트림을 조절하고 사용하는 단계(b)를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 주변에어스트림을 조절하는 단계는 제1감소온도로 주변에어스트림을 냉각시키면서 주변에어스트림의 수분함유량을 감소시키는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 주변에어스트림을 조절하는 단계는 냉동냉각코일을 통과하면서 주변에어스트림의 수분함유량을 감소시키는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 배출에어스트림을 조절하는 단계는 냉동시스템의 냉각기코일을 통과하기 전에 온도를 증가시키면서 배출에어스트림의 수분함유량을 감소시키는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 건조장치와 제2냉각기코일 사이의 배출에어스트림에서 추가적인 증발냉각을 제공하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 건조휠제습장치를 사용하고 선택적으로 건조휠장치의 회전속도를 변경해 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하여 용량제어를 제공하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 건조장치 주변의 공급에어스트림의 일 부분을 선택적으로 바이패싱하여 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 건조장치 주변의 배출에어스트림의 일 부분을 선택적으로 바이패싱하여 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 건조장치 주변의 공급 및 배출에어스트림 모두의 일부분을 선택적으로 바이패싱하여 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  10. 제5항에 있어서, 냉각코일로부터의 응축액을 회복하고 상기 응축액을 증발기코일장치로 펌핑하여 증발냉각효과를 가능하게 하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 건조제습장치를 통과한 후 공급에어에 대해 추가적인 냉각을 제공하여 공간에 대해 냉각용량을 제공하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 주변 및 배출에어스트림이 건조장치를 반대방향으로 통과하도록 하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  13. 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법에 있어서,
    ⅰ) 에너지회복장치에서 주변공급에어스트림을 냉각시켜 온도 및 수분함유량을 감소시키는 단계;
    ⅱ) 냉각되고 건조된 주변에어를 냉동시스템냉각코일로 통과시켜 주변에어의 온도 및 수분함유량을 기설정된 조건으로 더욱 감소시키는 단계;
    ⅲ) 에어를 건조제습장치의 일 부분으로 통과시켜 온도를 증가시키고 수분함유량을 감소시키는 단계;
    ⅳ) 처리된 주변에어를 공간으로 전달하는 단계;에 의해 주변에어스트림을 조절하는 단계(a), 및
    ⅰ) 배출에어스트림을 에너지회복장치로 통과시켜 온도 및 수분함유량을 증가시키는 단계;
    ⅱ) 배출에어를 냉동시스템에서의 냉각기코일로 통과시켜 상대습도를 감소시키면서 온도를 상승시키는 단계;
    ⅲ) 가열된 배출에어를 건조제습장치의 다른 부분으로 통과시켜 건조장치를 재생하고 배출에어스트림의 온도를 낮추고 수분함유량을 증가시키는 단계;
    ⅳ) 배출에어스트림을 제2냉각기코일로 통과시켜 온도를 더욱 증가시키는 단계; 및
    ⅴ) 배출에어스트림을 대기로 배출하는 단계;에 의해 공간으로부터의 배출에어스트림을 조절하고 사용하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 건조장치와 제2냉각기코일 사이의 배출에어스트림에서의 추가적인 증발냉각을 제공하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 건조휠제습장치를 사용하고 선택적으로 건조휠장치의 회전속도를 변경해 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하여 용량제어를 제공하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 건조장치 주변의 공급에어스트림의 일 부분을 선택적으로 바이패싱하여 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  17. 제13항에 있어서, 건조장치에 대한 배출에어스트림의 일 부분을 선택적으로 바이패스하여 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  18. 제13항에 있어서, 건조장치 주변의 공급 및 배출에어스트림 모두의 일 부분을 선택적으로 바이패싱하여 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  19. 제14항에 있어서, 냉각코일로부터 응축액을 회복하고 상기 응축액을 증발냉각장치로 펌핑하여 증발냉각효과를 가능하게 하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  20. 제13항에 있어서, 제습건조장치를 통과한 후 공급에어에 추가적인 냉각을 제공하여 공간에 대해 냉각용량을 제공하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  21. 제13항에 있어서, 주변 및 배출에어스트림이 반대방향으로 건조장치를 통과하도록 하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  22. 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법에 있어서,
    ⅰ) 주변에어스트림을 에너지회복장치로 공급하여 주변에어스트림의 온도 및 수분함유량을 감소시키는 단계;
    ⅱ) 냉각되고 건조된 주변에어를 냉동시스템냉각코일로 통과시켜 주변에어의 온도 및 수분함유량을 기설정된 조건으로 더욱 감소시키는 단계;
    ⅲ) 에어를 건조제습장치의 일 부분으로 통과시켜 온도를 약 70℉ 내지 약 85℉의 기설정된 온도범위로 증가시키고 수분함유량을 약 45 내지 65gr/lb로 감소시키는 단계; 및
    ⅳ) 처리된 에어를 공간으로 전달하는 단계;에 의해 약 60℉ 내지 약 105℉의 범위의 온도 및 70 내지 180gr/lb의 수분함유량을 가지는 주변에어를 조절하는 단계(a), 및
    ⅰ) 에어를 공간으로 배출하는 단계;
    ⅱ) 배출된 에어를 에너지회복장치로 통과시켜 온도 및 수분함유량을 증가시키는 단계;
    ⅲ) 배출에어를 냉동시스템의 냉각기코일로 통과시켜 상대습도를 감소시키면서 온도를 증가시키는 단계;
    ⅳ) 가열된 배출에어를 건조제습장치의 다른 부분으로 통과시켜 건조장치를 냉동하고 배출에어스트림의 온도를 낮추고 수분함유량을 증가시키는 단계;
    ⅴ) 배출에어스트림을 제2냉각기코일로 통과시켜 온도를 더욱 증가시키는 단계; 및
    ⅵ) 배출된 에어스트림을 대기로 배출하는 단계에 의해, 공간으로부터의 배출에어스트림을 조절하고 사용하는 단계(b)를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 건조장치와 제2냉각기코일 사이의 배출에어스트림에서 추가적인 증발냉각을 제공하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  24. 제22항에 있어서, 건조휠제습장치를 사용하고 선택적으로 건조장치의 회전속도를 변경해 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하여 용량제어를 제공하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  25. 제22항에 있어서, 건조장치 주변의 공급에어스트림의 일 부분을 선택적으로 바이패싱하여 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  26. 제22항에 있어서, 건조장치 주변의 배출에어스트림의 일 부분을 선택적으로 바이패싱하여 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  27. 제22항에 있어서, 건조장치 주변의 공급 및 배출에어스트림 모두의 일 부분을 선택적으로 바이패싱하여 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  28. 제2항에 있어서, 냉각코일로부터의 응축액을 회복하고 응축액을 증발냉각장치로 펌핑하여 증발냉각효과를 가능하게 하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  29. 제22항에 있어서, 제습건조장치를 통과한 후 공급에어에 추가적인 냉각을 제공하여 공간에 대해 냉각용량을 제공하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  30. 제22항에 있어서, 주변 및 배출에어스트림이 반대방향으로 건조장치를 통과하도록 하는 단계를 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 방법.
  31. 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치에 있어서,
    주변공급에어스트림으로부터의 열에너지를 회복하여 공급에어스트림을 제1감소온도로 냉각시키는 수단;
    열에너지회복수단으로부터 공급에어스트림을 받아 공급에어스트림의 온도를 제2감소온도로 감소시키는 증발기코일을 구비하는 냉동시스템;
    증발기코일로부터의 냉각된 주변공급에어스트림을 건조시키기 위한 건조수단; 및
    냉각되고 건조된 에어를 공간으로 전달하기 위한 수단을 포함하고,
    주변에어스트림으로부터의 열에너지를 회복하기 위한 상기 수단은 공간으로부터 배출에어스트림을 받아 이의 온도를 증가시키기 위해 사용되며,
    상기 냉동시스템은 상기 열에너지회복수단으로부터 배출에어스트림을 받고 이의 온도를 상승시키고 상대습도를 감소시키기 위한 냉각기코일을 구비하고,
    상기 건조제습수단은 건조장치를 재생하기 위한 냉각기코일로부터 배출에어를 회복하고 배출에어스트림의 수분함유량을 증가시키고 온도를 낮추기 위한 재생부를 포함하며,
    상기 냉동시스템은 건조제습수단으로부터의 배출에어스트림을 회복하여 온도를 더욱 증가시키기 위한 제2냉각기코일을 구비하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치.
  32. 제31항에 있어서, 열에너지를 회복하기 위한 상기 수단은 상기 제1감소온도로 주변에어스트림을 냉각시키면서 주변에어스트림의 수분함유량을 감소시키는 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치.
  33. 제31항에 있어서, 냉동시스템의 상기 증발기코일은 공급에어스트림에서의 수분을 응축하여 주변에어스트림의 수분함유량을 감소시키는 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치.
  34. 제31항에 있어서, 열에너지를 회복시키는 상기 수단은 온도를 증가시키면서 배출에어스트림의 수분함유량을 감소시키는 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치.
  35. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 건조제습수단과 제2냉각기코일 사이에 배출에어스트림의 증발냉각수단을 구비하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치.
  36. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조제습수단은 건조휠제습장치인 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치.
  37. 제36항에 있어서, 건조휠장치의 회전속도를 선택적으로 변경해 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하여 용량제어를 제공하는 수단을 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치.
  38. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 건조장치 주변의 공급에어스트림의 일 부분을 선택적으로 바이패싱하여 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하는 수단을 구비하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치.
  39. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 건조장치 주변의 배출에어스트림의 일 부분을 선택적으로 바이패싱하여 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하는 수단을 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치.
  40. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 건조장치 주변의 공급 및 배출에어스트림 모두의 일 부분을 선택적으로 바이패싱하여 에어스트림에 대한 건조효과를 조절하는 수단을 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치.
  41. 제35항에 있어서, 냉각코일로부터의 응축액을 회복하고 상기 응축액을 증발냉각장치로 펌핑하여 증발냉각효과를 가능하게 하는 수단을 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치.
  42. 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 건조제습장치를 통과한 후 공급에어에 추가적인 냉각을 제공하여 공간에 대해 냉각용량을 제공하는 수단을 포함하는 조절된 에어를 공간에 공급하는 장치.
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