KR20160033644A

KR20160033644A - 흡착 냉각/가열 시스템에서 mof의 사용

Info

Publication number: KR20160033644A
Application number: KR1020150132682A
Authority: KR
Inventors: 소니아 시에라 아구아도; 베른드 위스크만
Original assignee: 모프 어플리케이션 서비시즈
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2016-03-28

Abstract

본 발명은 고형 흡착제로서 MOF에 기반하고 MOF의 용도에 따라 어떤 특정 구동 범위의 냉동 장치용 삼중열 흡착(trithermal adsorption) 냉각/가열 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 냉 바닥형(cooling floor-type) 또는 냉 천정형(cooling ceiling-type) 에어-컨디셔닝 시스템뿐만 아니라, 본 발명에 따른 시스템을 포함하거나 그 방법을 시행하는 탈습 시스템에 관한 것이다.

Description

흡착 냉각/가열 시스템에서 MOF의 사용{USES OF MOF IN AN ADSORPTION COOLING/HEATING SYSTEM}

본 발명은 사용된 MOF에 따라, 특정 작동 범위에서, MOF 고체 흡착제를 이용한, 냉동기용 삼중열(trithermal) 흡착 냉/난방 방법 또는 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 방법 또는 상기 시스템을 포함하는 방법을 이용한, 제습 시스템(dehumidification systems) 뿐만 아니라, 팬 코일형 에어컨 시스템(air conditioning system) 또는 냉방 바닥형(floor-type) 또는 냉방 천장형 (ceiling-type) 에어컨 시스템에 관한 것이다.

삼중열 (폐쇄된) 시스템에서 고체 흡착질(solid adsorbates)을 이용한 냉동기의 작동 원리는 알려져 있다. 예를 들어, 바일란트(Vaillant), 비스만(Viesman), 소르텍(Sortech) 및 마이콘(Mycon) 회사들이 이런 유형의 냉동기를 판매한다.

삼중열 흡착형 시스템에서, T₀는 차가운 Q₀가 생성되는 곳의 내부 증발 온도를 나타내고, T_c는 Q_c (응축 및 흡착)의 중간열 배출 온도를 나타내며, 마지막으로 T_A는 흡착제를 재생하기 위해 Q_g를 공급하는 열원의 내부 온도를 나타낸다.

상기 방법의 효율성은 흡착과 탈착 사이에서 가역적으로 교환될 수 있는 냉동 유체의 수증기 양 (성능 계수(coefficient of performance): COP) 및 흡착 시간 (특정 냉방 전력(specific cooling power): SCP)에 의해 결정된다. 도 1 참조.

따라서, 열 변환 방법의 효율성은 다음과 같이 나타낸다:

(i) 성능 계수 (COP)의 경우

COP = Q₀/Q_g = Q_증발/Q_탈착

상기 COP는 삼중열 순환에서 순환된 유체 (흡착-탈착)의 질량 변화에 직접 관련된다. 일반적으로, 최고의 잠재성을 제공하는 유체는 저급 알콜 (메탄올, 에탄올), 특히 물과 같은 높은 잠열(latent heat)/증발열을 갖는 것들이다.

(ii) 장치의 전력의 경우, 장치 (장치 = 흡착제 + 흡착기(absorber))의 부피 (V) 또는 질량 (m) 당 특정 냉방 전력 (SCP)으로 나타낸다:

SCP = 1/V x Q₀/t

또는

상기 SCP는 전달 현상의 속도, 즉 물질 전달 (흡착제 내 유체의 전달 속도가 요소인 것들 중 현상이 발생하는데 필요한 시간) 및 열 전달 (열의 전도 (conduction)/대류(convection) 속도가 요소인 것들 중 하나의 요소로부터 다른 요소로 열의 양을 전달하는데 필요한 시간)과 직접 관련된다.

냉동기의 성능 (SCP)은 하기의 것에 의해서도 제한될 수 있다:

- 1) 순환 시 순환된 냉동 유체의 소량 (예를 들어: 흡착제로서 실리카겔) = COP

- 2) 흡착제 내 냉동 유체의 흡착/탈착의 낮은 속도 (예를 들어: 실리카겔 - 물질의 이동)

- 3) 열 전달 = 흡착제 및 흡착기 및 이의 계면으로부터의 열전도의 낮은 속도.

냉동기용 장치의 열부하 또는 크기를 최소화하기 위해, 작동 조건 하에서 높은 흡착력을 갖는 흡착제, 및 빠른 흡착 및 탈착 동역학이 필요하다. 따라서, 흡착제 및 흡착기 구성은 성능에 높은 영향을 미친다.

일반적으로 사용되는 흡착기는 실리카겔이다. 이것은 낮은 COP를 갖는 비효율적인 흡착제이다. 공정의 효율성 면에서 실리카겔의 문제점은 흡착/탈착 순환 동안 이의 상대적으로 낮은 흡착력이며, 실리카겔의 큰 양을 필요로 한다. 이는 상대적으로 낮은 전력 (SCP) 및 효율성 (COP) 값을 갖는 큰 장비를 초래한다. (J. Bauer et al. Int. J. Energy Res. 2009; 33: 1233-1249 [1]).

냉동기에서 다공성 배위 고분자(porous coordination polymers)인 MOFs (Metal Organic Frameworks), 특히 Basolite A520의 적용은 EP 2230288 [2] 및 EP 2049549 [19]에서 언급되었다.

그러나, MOFs는 흡착형 냉/난방 시스템으로 고려될 수 있는 모든 적용에서 동일하지 않다. 특히, 몇몇 MOFs는 이의 흡착 특성 (IUPAC 분류에 따른 등온선 (isotherm) 프로파일), 작동하는 부분 증기압 및 온도에 따라 일부 유형의 냉/난방 (예를 들어, 에어컨 시스템)에 완전히 적합하지 않다.

따라서, 완전히 최적화된, 즉 하기 3가지 기준에 최적화된 냉동기용 삼중열 흡착 냉/난방 방법 및 시스템의 개발의 필요성이 있다:

- 1) 순환시 순환된 냉동 유체의 양 (COP)

- 2) 흡착제 내 냉동 유체의 흡착/탈착의 속도

- 3) 열 전달 = 흡착제 및 흡착기 사이의 열전도의 속도.

1. J. Bauer et al. Int. J. Energy Res. 2009; 33:1233-1249 2. EP2230288 3. D. Wiersum, Asian J. 2011, 6, 3270-3280. 4. Schoenecker, Ind. Eng. Chem. Res., 2012, 51, 6513. 5. Cmarik, Langmuir, 2012, 28, 15606. 6. Furukawa, J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 4369-4381. 7. Cavka et al., J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 13850 8. Wibmann et al., Microporous mesoporous mater., 2012, 152, 64 9. Kandiah et al J. Mater. Chem., 2010, 20, 9848-9851 10. Reinsch et al, Chem. Mater. 2013, 25, 17-26 11. Volkringer, Chem. Mater. 2009, 21, 5695-5697 12. Modrow et al, Dalton Trans., 2012, 41, 8690-8696 13. Dan-Hardi, et al J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10857 Jersey USA, William Andrew Publishing, LLC, Norwich NY USA, 2001 15. G. Tompsett, et al. ChemPhysChem. 2006, 7, 296 16. S.-E. Park, et al. Catal. Survey Asia 2004, 8, 91 17. C. S. Cundy, Collect. Czech. Chem. Commum. 1998, 63, 1699 18. S. H. Jhung, et al. Bull. Kor. Chem. Soc. 2005, 26, 880 19. EP2049549

본 발명은 특정 작동 모드의 삼중열 흡착 냉/난방 방법 및 시스템과 함께, 특정 MOFs를 선택하여 이 요건에 정확하게 대응함으로써, 이러한 방법/시스템의 최적화된 작동을 제공한다.

A. 본 발명에 따른 폐쇄 시스템 - 일반적인 설명

하나의 측면에 따르면, 본 발명은 하기의 것을 포함하는 냉동기용 폐쇄 삼중열 흡착 냉/난방 방법 또는 시스템에 관한 것이다:

a. 물, 알콜 및 탄화수소로부터 선택된 냉동 유체 (F);

b. 수로의 배출구에서의 물 온도가 T_c인 수로(water circuit) (CW_Tmedium)와 열 연결에서, 상기 냉동 유체 (F)의 응축을 위한 응축 모듈(condensation module) (C);

c. 수로의 배출구에서의 물 온도가 T_e인 수로 (CW_Tlow)와 열 연결에서, 상기 냉동 유체 (F)의 증발을 위한 증발 모듈(evaporation module) (E);

d. 다공성 혼성 금속-유기 금속-유기 물질 (MOF)로 구성된 고체 흡착제 (A)를 함유하는 적어도 하나의 흡착/탈착 모듈 (AD), 상기 흡착/탈착 모듈 (AD)은 상기 응축 모듈 (C) 다음에 상기 증발 모듈 (E)과 교대로 유체 연결되어 있고, 상기 MOF 물질은 흡착/탈착 모듈 (AD)이 각각 증발 모듈 (E) 및 응축 모듈 (C)과 유체 연결되어 있는지 여부 및 MOF 물질이 받는 온도 T_MOF에 따라 냉동 유체 (F)를 흡착 또는 탈착할 수 있다.

바람직하게는, 모듈 AD가 흡착 모드 다음에 탈착 모드에 교대로 투입되도록 상기 시스템이 사용된다.

바람직하게는, 상기 시스템은 두 개의 흡착/탈착 모듈 (AD) 및 (AD')를 함유하며, 각각은 교대로 응축 모듈 (C) 및 증발 모듈 (E)과 유체 연결에서, (AD)가 응축 모듈 (C)과 유체 연결된 다음 (AD')가 증발 모듈 (E)과 유체 연결되어 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 이러한 시스템의 구성의 예는 도 2에 나타낸다.

바람직하게는, 상기 냉동 유체 (F)는 물, 알콜 또는 탄화수소일 수 있으며; 바람직하게는 물 또는 알콜일 수 있다. 알콜은 메탄올 또는 에탄올일 수 있다. 바람직하게는, 상기 냉동 유체 (F)는 물일 수 있다. 바람직하게는, 상기 냉동 유체 (F)는 메탄올 또는 에탄올일 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "열 연결에서"는 이것을 나타내는 요소들 사이에서 열 교환을 허용하는 연결 수단(connection means)을 나타낸다. 예를 들어, 이것은 응축 모듈 (C)과 수로 (CW_Tmedium) 사이 또는 증발 모듈 (E)과 수로 (CW_Tlow) 사이에서 열 교환을 허용하는 연결 수단일 수 있다. 예를 들어, 열 연결은 열 교환기에 의해 이루어질 수 있다. 대안적으로, 열 연결은 응축 모듈 (C) 또는 증발 모듈 (E)을 통해 수로의 통과에 의해 이루어질 수 있으며, 따라서 응축 모듈 (C)에서 방출되는 열을 이것을 통과시키는 수로에 전달하고, 또는 반대로 증발 모듈 (E)에서 흡착되는 열을 이것을 통과시키는 수로에 전달한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "유체 연결에서"는 이것을 나타내는 요소들 사이에서 냉동 유체 증기의 전달을 허용하는 연결 수단을 나타낸다. 예를 들어, 이것은 흡착/탈착 모듈 (AD')에서 응축 모듈 (C)로 냉동 유체 증기의 전달을 허용하는 연결 수단일 수 있다. 또한, 이것은 도 2에 예시된 바와 같이, 증발 모듈에서 흡착/탈착 모듈 (AD)로 냉동 유체 증기의 전달을 허용하는 연결 수단일 수 있다. 바람직하게는, 이러한 유체 연결은 (하나의 모듈에서 다른 모듈로 냉동 유체 증기의 전달이 없는) 폐쇄된 위치에서, 또는 개방된 위치에서 있을 수 있는 밸브에 의해 조절될 수 있다. 이것은 모듈이 그들과 연결되는 밸브가 개방될 때 다른 모듈과 유체 연결되어 있다고 할 것이다.

바람직하게는, 상기 시스템이 두 개의 모듈 (AD) 및 (AD')을 가질 때, 두 개의 흡착/탈착 모듈은 동일한 고체 흡착제 (MOF)를 함유하고, 응축 모듈 (C) 또는 증발 모듈 (E)과 동시에 유체 연결되지 않는다.

바람직하게는, 탈착 모드에서, MOF 흡착제는 T_max≥T_MOF≥T_c인 온도 T_MOF을 조건으로 하고, 여기서 T_c는 수로의 배출구에서의 물의 온도 (CW_Tmedium)를 나타내고, T_max는 MOF가 재생되는 (즉, MOF가 냉동 유체 분자를 탈착하는) 곳에서의 높은 범위의 온도를 나타낸다. 일반적으로, T_max는 MOF가 분해(decompose) 또는 저하(degrade)할 수 있는 온도보다 더 낮을 것이다. T_max의 값은 사용된 MOF에 의존한다. 일반적으로, 적어도 85℃의 온도 T_max는 본 발명에서 사용될 수 있는 MOFs를 재생할 것이다. 바람직하게는, T_max는 60℃ 및 120℃ 사이, 바람직하게는 60℃ 및 100℃ 사이, 더 바람직하게는 70℃ 및 90℃ 사이일 수 있다. 종래에 사용된 흡착제와 비교하여 MOFs의 한 가지 장점은 이들이 낮은 온도에서 재생될 수 있다는 것이다.

바람직하게는, 흡착/탈착 모듈 (AD) 또는 (AD')가 탈착 모드에 있을 때, T_max≥T_MOF>T_c인 온도 T_MOF에서 MOF 물질을 가열하기 위한 열원은 태양 전지판(solar panels), 천연 기체 보일러와 같은 대기 버너(atmospheric burners), 지열 에너지 (geothermal energy) 또는 자유 열(free heat)로부터 선택된다.

바람직하게는, 냉동 유체 (F)와 각각의 응축 모듈 및 증발 모듈의 수로 (CW_Tmedium) 및 (CW_Tlow) 사이의 열 연결은 열 교환기 (ET)에 의해 제공된다.

이하, "일반적인 설명" 부분에서 상기 기재된 요소들 (F, C, CW_Tmedium, Tc, CW_Tlow, AD, A, E, AD' 등)은 당해 구체예를 나타내기 위해 색인 (예를 들어, F₁)을 추가하여 하기의 구체예 1 내지 3에서 반복된다.

구체예 1:

폐쇄 시스템의 경우, 상기 A 부분에서 기재된 모든 변수에 대해 (일반적인 설명), 고체 흡착제 (A1)는 지르코늄 푸마레이트, 예를 들어 MOF-801, 및 알루미늄 아미노테레프탈레이트, 예를 들어 Al-CAU-10으로부터 선택된 다공성 혼성 금속-유기 물질 (MOF)로 구성될 수 있으며, 흡착/탈착 작동 매개변수는 다음과 같을 수 있다:

흡착 모드에서:

- 흡착/탈착 모듈 (AD1)은 증발 모듈 (E1)과 유체 연결되어 있다;

- MOF 물질은 온도 T_MOF=T_c1을 조건으로 하고; 여기서 T_c1은 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 45℃±4℃ 또는 50℃±5℃를 나타낸다;

- 0.0<P_e/P_sat(e)≤0.2; 바람직하게는 P_e/P_sat(e)=0.1; 및

- T_e1은 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 5℃±2℃ 또는 12℃±3℃를 나타낸다;

여기서:

p_e/p_sat(e)는 증발 모듈 (E1)에서 냉동 유체의 부분 증기압 (또는 냉동 유체가 물일 때 상대 습도)를 나타내고;

p_e는 증발 모듈 (E1)에서 기체 상의 냉동 유체 (F1)의 압력을 나타내며;

p_sat(e)는 다공성 혼성 금속 유기 물질에 의한 상기 냉동 유체 (F1)의 흡착 온도에서 냉동 유체 (F1)의 포화 증기압을 나타낸다;

탈착 모드에서:

- 흡착/탈착 모듈 (AD1)은 응축 모듈 (C1)과 유체 연결되어 있다;

- MOF 물질은 T_max≥T_MOF>T_c1인 온도 T_MOF을 조건으로 하고; 여기서 T_c1은 상기 정의된 바와 같으며, T_max는 60℃ 내지 100℃ 이다;

- 0.0<P_c/P_sat(c)≤0.1; 및

- T_c1은 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 45℃±4℃ 또는 50℃±5℃를 나타낸다;

여기서:

p_c/p_sat(c)는 응축 모듈 (C1)에서 냉동 유체의 부분 증기압 (또는 냉동 유체가 물일 때 상대 습도)를 나타내고;

p_c는 응축 모듈 (C1)에서 기체 상의 냉동 유체 (F1)의 압력을 나타내며;

p_sat(c)는 다공성 혼성 금속 유기 물질로부터 상기 냉동 유체 (F1)의 탈착 온도에서 냉동 유체 (F1)의 포화 증기압을 나타낸다.

바람직하게는, T_e1은 흡착 모드에서 5℃±2℃를 나타내며, T_c1은 탈착 모드에서 45℃±4℃를 나타낸다. 이러한 작동 모드에서, 상기 방법 또는 시스템은 팬 코일형 에어컨 시스템에 적합할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 작동 모드를 이용한 팬 코일형 에어컨 시스템도 제공한다.

바람직하게는, T_e1은 흡착 모드에서 12℃±3℃를 나타내며, T_c1은 탈착 모드에서 50℃±5℃를 나타낸다. 이러한 작동 모드에서, 상기 방법 또는 시스템은 냉방 바닥형 또는 냉방 천장형 에어컨 시스템에 적합할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 작동 모드를 이용한 냉방 바닥형 또는 냉방 천장형 에어컨 시스템도 제공한다.

구체예 2:

폐쇄 시스템의 경우, 상기 A 부분에서 기재된 모든 변수에 대해 (일반적인 설명), 고체 흡착제 (A2)는 Al-CAU-10과 같은 알루미늄 아미노테레프탈레이트로부터 선택된 다공성 혼성 금속 유기 물질 (MOF)로 구성될 수 있으며, 흡착/탈착 작동 매개변수는 다음과 같을 수 있다:

흡착 모드에서:

- 흡착/탈착 모듈 (AD2)은 증발 모듈 (E2)과 유체 연결되어 있다;

- MOF 물질은 온도 T_MOF=T_c2을 조건으로 하고; 여기서 T_c2는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 35℃±4℃ 또는 45℃±4℃를 나타낸다;

- 0.05<P_e/P_sat(e)≤0.25; 바람직하게는 P_e/P_sat(e)=0.15; 및

- T_e2는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 5℃±2℃ 또는 12℃±3℃를 나타낸다;

여기서:

p_e/p_sat(e)는 증발 모듈 (E2)에서 냉동 유체의 부분 증기압 (또는 냉동 유체가 물일 때 상대 습도)를 나타내고;

p_e는 증발 모듈 (E2)에서 기체 상의 냉동 유체 (F2)의 압력을 나타내며;

p_sat(e)는 다공성 혼성 금속 유기 물질에 의한 상기 냉동 유체 (F2)의 흡착 온도에서 냉동 유체 (F2)의 포화 증기압을 나타낸다;

탈착 모드에서:

- 흡착/탈착 모듈 (AD2)은 응축 모듈 (C2)과 유체 연결되어 있다;

- MOF 물질은 T_max≥T_MOF>T_c2인 온도 T_MOF을 조건으로 하고; 여기서 T_c2는 상기 정의된 바와 같으며, T_max는 60℃ 내지 100℃ 이다;

- 0.05<P_c/P_sat(c)≤0.15; 및

- T_c2는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 35℃±4℃ 또는 45℃±4℃를 나타낸다;

여기서:

p_c/p_sat(c)는 응축 모듈 (C2)에서 냉동 유체의 부분 증기압 (또는 냉동 유체가 물일 때 상대 습도)를 나타내고;

p_c는 응축 모듈 (C2)에서 기체 상의 냉동 유체 (F2)의 압력을 나타내며;

p_sat(c)는 다공성 혼성 금속 유기 물질로부터 상기 냉동 유체 (F2)의 탈착 온도에서 냉동 유체 (F2)의 포화 증기압을 나타낸다.

바람직하게는, T_e2는 흡착 모드에서 5℃±2℃를 나타내며, T_c2는 탈착 모드에서 35℃±4℃를 나타낸다. 이러한 작동 모드에서, 상기 방법 또는 시스템은 팬 코일형 에어컨 시스템에 적합할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 작동 모드를 이용한 팬 코일형 에어컨 시스템도 제공한다.

바람직하게는, T_e2는 흡착 모드에서 12℃±3℃를 나타내며, T_c2는 탈착 모드에서 45℃±5℃를 나타낸다. 이러한 작동 모드에서, 상기 방법 또는 시스템은 냉방 바닥형 또는 냉방 천장형 에어컨 시스템에 적합할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 작동 모드를 이용한 냉방 바닥형 또는 냉방 천장형 에어컨 시스템도 제공한다.

구체예 3:

폐쇄 시스템의 경우, 상기 A 부분에서 기재된 모든 변수에 대해 (일반적인 설명), 고체 흡착제 (A3)는 Zr-UiO-66-NH₂와 같은 지르코늄 아미노테레프탈레이트, Zr-UiO-MTB (MOF-814)와 같은 지르코늄 메탄테트라벤조에이트, 및 Basolite A520과 같은 알루미늄 푸마레이트로부터 선택된 다공성 혼성 금속 유기 물질 (MOF)로 구성될 수 있으며, 흡착/탈착 작동 매개변수는 다음과 같을 수 있다:

흡착 모드에서:

- 흡착/탈착 모듈 (AD3)은 증발 모듈 (E3)과 유체 연결되어 있다;

- MOF 물질은 온도 T_MOF=T_c3을 조건으로 하고; 여기서 T_c3는 팬 코일 단위에서 시스템의 사용을 위해 25℃±4℃ 또는 30℃±4℃, 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해 35℃±4℃ 또는 40℃±4℃를 나타낸다;

- 0.10<P_e/P_sat(e)≤0.35; 바람직하게는 P_e/P_sat(e)=0.20 또는 0.25; 및

- T_e3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 5℃±2℃ 또는 12℃±3℃를 나타낸다;

여기서:

p_e/p_sat(e)는 증발 모듈 (E3)에서 냉동 유체의 부분 증기압 (또는 냉동 유체가 물일 때 상대 습도)를 나타내고;

p_e는 증발 모듈 (E3)에서 기체 상의 냉동 유체 (F3)의 압력을 나타내며;

p_sat(e)는 다공성 혼성 금속 유기 물질에 의한 상기 냉동 유체 (F3)의 흡착 온도에서 냉동 유체 (F3)의 포화 증기압을 나타낸다;

탈착 모드에서:

- 흡착/탈착 모듈 (AD3)은 응축 모듈 (C3)과 유체 연결되어 있다;

- MOF 물질은 T_max≥T_MOF>T_c3인 온도 T_MOF을 조건으로 하고; 여기서 T_c3는 상기 정의된 바와 같으며, T_max는 60℃ 내지 100℃ 이다;

- 0.10≤P_c/P_sat(c)≤0.20 또는 0.15≤P_c/P_sat(c)≤0.25; 및

- T_c3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 25℃±4℃, 30℃±4℃, 35℃±4℃ 또는 40℃±4℃를 나타낸다;

여기서:

p_c/p_sat(c)는 응축 모듈 (C3)에서 냉동 유체의 부분 증기압 (또는 냉동 유체가 물일 때 상대 습도)를 나타내고;

p_c는 응축 모듈 (C3)에서 기체 상의 냉동 유체 (F3)의 압력을 나타내며;

p_sat(c)는 다공성 혼성 금속 유기 물질로부터 상기 냉동 유체 (F3)의 탈착 온도에서 냉동 유체 (F3)의 포화 증기압을 나타낸다.

구체예 3a:

바람직하게는, 고체 흡착제 (A3)는 Zr-UiO-66-NH₂와 같은 지르코늄 아미노테레프탈레이트로부터 선택된 다공성 혼성 금속 유기 물질 (MOF)로 구성될 수 있으며, 흡착/탈착 작동 매개변수는 다음과 같다:

흡착 모드에서:

- MOF 물질은 온도 T_MOF=T_c3을 조건으로 하고; 여기서 T_c3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 30℃±4℃ 또는 40℃±4℃를 나타낸다;

- 0.10<P_e/P_sat(e)≤0.30; 바람직하게는 P_e/P_sat(e)=0.20; 및

탈착 모드에서:

- 0.10<P_c/P_sat(c)≤0.20; 및

- T_c3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 30℃±4℃ 또는 40℃±4℃를 나타낸다;

바람직하게는, T_e3는 흡착 모드에서 5℃±2℃를 나타내며, T_c3는 탈착 모드에서 30℃±4℃를 나타낸다. 이러한 작동 모드에서, 상기 방법 또는 시스템은 팬 코일형 에어컨 시스템에 적합할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 작동 모드를 이용한 팬 코일형 에어컨 시스템도 제공한다.

바람직하게는, T_e3는 흡착 모드에서 12℃±3℃를 나타내며, T_c3는 탈착 모드에서 40℃±4℃를 나타낸다. 이러한 작동 모드에서, 상기 방법 또는 시스템은 냉방 바닥형 또는 냉방 천장형 에어컨 시스템에 적합할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 작동 모드를 이용한 냉방 바닥형 또는 냉방 천장형 에어컨 시스템도 제공한다.

구체예 3b:

바람직하게는, 고체 흡착제 (A3)는 Zr-UiO-66-NH₂와 같은 지르코늄 아미노테레프탈레이트, Zr-UiO-MTB (MOF-814)와 같은 지르코늄 메탄테트라벤조에이트, 및 Basolite A520과 같은 알루미늄 푸마레이트로부터 선택된 다공성 혼성 금속 유기 물질 (MOF)로 구성될 수 있으며, 흡착/탈착 작동 매개변수는 다음과 같다:

흡착 모드에서:

- MOF 물질은 온도 T_MOF=T_c3을 조건으로 하고; 여기서 T_c3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 25℃±4℃ 또는 35℃±4℃를 나타낸다;

- 0.15<P_e/P_sat(e)≤0.35; 바람직하게는 P_e/P_sat(e)=0.25; 및

탈착 모드에서:

- 0.15≤P_c/P_sat(c)≤0.25; 및

- T_c3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 25℃±4℃ 또는 35℃±4℃를 나타낸다;

바람직하게는, T_e3는 흡착 모드에서 5℃±2℃를 나타내며, T_c3는 탈착 모드에서 25℃±4℃를 나타낸다. 이러한 작동 모드에서, 상기 방법 또는 시스템은 팬 코일형 에어컨 시스템에 적합할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 작동 모드를 이용한 팬 코일형 에어컨 시스템도 제공한다.

바람직하게는, T_e3는 흡착 모드에서 12℃±3℃를 나타내며, T_c3는 탈착 모드에서 35℃±4℃를 나타낸다. 이러한 작동 모드에서, 상기 방법 또는 시스템은 냉방 바닥형 또는 냉방 천장형 에어컨 시스템에 적합할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 작동 모드를 이용한 냉방 바닥형 또는 냉방 천장형 에어컨 시스템도 제공한다.

각각의 구체예 1 내지 3에서, 반사면(reflecting surface)은 반사 바닥 또는 천장을 나타낼 수 있다.

각각의 구체예 1 내지 3에서, MOF 흡착제는 냉동기용 삼중열 흡착 냉/난방 시스템의 분야에서 알려진 임의의 방법 (예를 들어, 고정층(fixed bed), 접착제 (adhesive) 또는 복합재료(composite) 코팅)에 따라 형성될 수 있다. 바람직하게는, MOF 흡착제는 금속 지지체의 표면에 직접 (즉, 바인더, 접착제 또는 복합재료 없이) MOF를 성장시키는 방법에 따라 금속 열 교환기 위에 놓여질 수 있다. 예를 들어, 이것은 하기의 단계를 포함하는, 금속 지지체의 표면에서 MOF를 성장시키는 방법일 수 있다:

(i) 상기 표면을 금속 산화물 층으로 덮기 위해 금속 지지체의 표면 금속을 산화시키는 단계;

(ii) 극성 용매에서, (a) 금속 M, 금속 M의 염 또는 금속 이온 M을 포함하는 배위 착염 (coordination complex)일 수 있는 금속 무기 전구체, 여기서 M은 Al³ ⁺, Fe²⁺, Fe³ ⁺, Zn² ⁺, Ti³ ⁺, Ti⁴ ⁺, Zr² ⁺, Zr⁴ ⁺, Ca² ⁺, Cu² ⁺, Gd³ ⁺, Mg² ⁺, Mn² ⁺, Mn³ ⁺, Mn⁴ ⁺ 또는 Si⁴⁺로부터 선택된 금속 이온이고; 바람직하게는 Zr⁴ ⁺ 또는 Al³ ⁺ 이다; 및 (b) C₂H₂(CO₂ ^-)₂ (푸마레이트), C₂H₄(CO₂ ^-)₂ (석시네이트), C₃H₆(CO₂ ^-)₂ (글루타레이트), C₄H₄(CO₂ ^-)₂ (무코네이트), C₄H₈(CO₂ ^-)₂ (아디페이트), C₇H₁₄(CO₂ ^-)₂ (아젤레이트), C₅H₃S(CO₂ ^-)₂ (2,5-티오펜디카복실레이트), C₆H₄(CO₂ ^-)₂ (테레프탈레이트), C₆H₄(CO₂ ^-)₂ (이소테레프탈레이트), C₆H₂N₂(CO₂ ^-)₂ (2,5-피라진 디카복실레이트), C₁₀H₆(CO₂ ^-)₂ (나프탈렌-2,6-디카복실레이트), C₁₂H₈(CO₂ ^-)₂ (비페닐-4,4'-디카복실레이트), C₁₂H₈N₂(CO₂ ^-)₂ (아조벤젠디카복실레이트), C₆H₃(CO₂ ^-)₃ (벤젠-1,2,4-트리카복실레이트), C₆H₃(CO₂ ^-)₃ (벤젠-1,3,5-트리카복실레이트), C₂₄H₁₅(CO₂ ^-)₃ (벤젠-1,3,5-트리벤조에이트), C₆H₂(CO₂ ^-)₄ (벤젠-1,2,4,5-테트라카복실레이트, C₁₀H₄(CO₂ ^-)₄ (나프탈렌-2,3,6,7-테트라카복실레이트), C₁₀H₄(CO₂ ^-)₄ (나프탈렌-1,4,5,8-테트라카복실레이트), C₁₂H₆(CO₂ ^-)₄ (비페닐-3,5,3',5'-테트라카복실레이트), 2-아미노테레프탈레이트, 2-니트로테레프탈레이트, 2-메틸테레프탈레이트, 2-클로로테레프탈레이트, 2-브로모테레프탈레이트, 2,5-디히드록소테레프탈레이트, 테트라플루오로테레프탈레이트, 테트라메틸테레프탈레이트, 디메틸-4,4'-비페닐디카복실레이트, 테트라메틸-4,4'-비페닐디카복실레이트, 디카복시-4,4'-비페닐디카복실레이트, 또는 2,5-피라진 디카복실레이트로부터 선택된 디-, 트리- 또는 테트라-카복실레이트 디-, 트리- 또는 테트라-카복실레이트 리간드로부터 선택된 적어도 하나의 리간드 L의 혼합물을 포함하는 MOF 물질의 전구체 용액/현탁액을 제조하는 단계;

(iii) 단계 (ii)에서 얻어진 용액/현탁액에, 단계 (i)에서 얻어진 산화된 금속 지지체를 담그는 단계;

(iv) 단계 (iii)의 혼합물을, 100℃-140℃, 바람직하게는 110℃-130℃, 더 바람직하게는 120℃에서, 24 내지 36 시간, 바람직하게는 48 내지 36 시간, 더 바람직하게는 적어도 48시간 동안 가열하는 단계;

(v) MOF 물질의 전구체 용액/현탁액으로부터 금속 지지체를 제거하는 단계;

(vi) 상기 지지체를 적당한 용매로 세척하는 단계;

(vii) 40℃-60℃, 바람직하게는 45℃-55℃, 더 바람직하게는 50℃에서 자연 건조시키는 단계.

단계 (ii)에서, 리간드 L은 2,5-디퍼플루오로테레프탈레이트, 아조벤젠 4,4'-디카복실레이트, 3,3'-디클로로아조벤젠 4,4'-디카복실레이트, 3,3'-디히드록소아조벤젠 4,4'-디카복실레이트, 3,3'-디퍼플루오로아조벤젠 4,4'-디카복실레이트, 3,5,3',5'-아조벤젠테트라카복실레이트, 2,5-디메틸테레프탈레이트, 퍼플루오로석시네이트, 퍼플루오로무코네이트, 퍼플루오로글루타레이트, 3,5,3',5'-퍼플루오로-4,4'-아조벤젠 디카복실레이트, 또는 3,3'-디퍼플루오로아조벤젠 4,4'-디카복실레이트로도 나타낼 수 있다.

바람직하게는, 리간드 L은 C₂H₂(CO₂ ^-)₂ (푸마레이트), C₆H₄(CO₂ ^-)₂ (테레프탈레이트), C₆H₄(CO₂ ^-)₂ (이소테레프탈레이트), 2-아미노테레프탈레이트, MTB (메탄테트라벤조에이트) 또는 1,4-벤젠디카복실레이트로 나타낼 수 있다.

바람직하게는, 금속 지지체는 구리 또는 알루미늄으로 제조될 수 있으며, 플레이트, 벌집 구조 또는 열 교환기에서 사용된 임의의 형태, 예를 들어 평판 핀 튜브 (flat finned tube) 형태일 수 있다.

바람직하게는, 단계 (i)은 당업자에게 알려진 임의의 방법, 예를 들어 흡착기의 표면에 열 또는 화학적 처리에 의해 수행될 수 있으며, 상기 처리는 흡착기 및 흡착제의 물질에 특정되고 적합하다.

예를 들어, 상기 금속 지지체가 구리로 제조되는 경우, 단계 (i)는 구리 지지체의 표면의 산화를 이루기 위해 충분한 시간 동안 충분한 온도의 용광로에 구리 지지체를 놓음으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 용광로에서 처리는 대기 중 100℃에서 수행될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 상기 금속 지지체가 알루미늄으로 제조되는 경우, 단계 (i)은 (알루미늄 표면을 환원시키기 위해) 수산화나트륨 용액 및 묽은 질산 용액에서 지지체를 처리한 다음, 알루미늄 지지체의 표면을 산화시키기 위해 충분한 시간 동안 충분한 온도에서 자연건조시킴으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 자연건조는 60℃에서 수행될 수 있다.

MOF 물질의 전구체 용액/현탁액의 제조는 바람직하게는 가열, 예를 들어 열수(hydrothermal) 또는 용매열(solvothermal) 조건에 의해 공급될 수 있는 에너지 존재 하에 수행될 수 있으나, 마이크로파(microwave), 초음파, 연마(grinding), 초임계 유체(supercritical fluid)를 포함하는 방법 등에 의해서도 수행될 수 있다. 상응하는 프로토콜은 당업자에게 알려져 있다. 열수 또는 용매열 조건에 사용될 수 있는 프로토콜의 비-제한적인 예는 K. Byrapsa, et al. "Handbook of hydrothermal technology", Noyes Publications, Parkridge, New Jersey, USA, William Andrew Publishing, LLC, Norwich, NY, USA, 2001 [14]에 기재된다. 마이크로파에 의한 합성의 경우, 사용될 수 있는 프로토콜의 비-제한적인 예는 G. Tompsett, et al. ChemPhysChem. 2006, 7, 296 [15]; in S.-E. Park, et al. Catal . Survey Asia 2004, 8, 91 [16]; in C. S. Cundy, Collect. Czech. Chem . Commum. 1998, 63, 1699 [17]; or in S. H. Jhung, et al. Bull. Kor . Chem . Soc . 2005, 26, 880 [18]에 기재된다.

열수 또는 용매열 조건, 0℃ 및 220℃ 사이에서 변할 수 있는 반응 온도는, 일반적으로 온도가 용매의 끓는점 아래일 경우 유리 (또는 플라스틱) 그릇에서 수행된다. 온도가 더 높거나 또는 반응이 불소 존재 하에 발생할 경우, 금속 밀폐용기(metal enclosures) 내에 삽입된 테플론 체(Teflon bodies)가 사용된다 [14].

따라서, 바람직하게는, 단계 (iv)는 금속 밀폐용기 내에 삽입된 테플론 체 (테플론-라인 스테인레스 강 고압멸균기(Teflon-lined stainless steel autoclave))에서 수행될 수 있다.

단계 (ii)에서 사용된 용매는 일반적으로 극성이다. 특히 하기의 용매가 사용될 수 있다: 물, 알콜, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 아세토니트릴, 테트라히드로푸란, 디에틸포름아미드, 클로로포름, 디클로로메탄, 디메틸아세트아미드 또는 이들 용매의 혼합물. 바람직하게는, 디메틸포름아미드 (DMF)일 수 있다. 상기 용매는 세척 단계 (vi)에서 사용될 수도 있다.

혼합물의 pH를 조절하기 위하여, 단계 (ii)에서, MOF 물질의 전구체 용액/현탁액의 제조 동안 하나 이상의 첨가제가 첨가될 수도 있다. 이러한 첨가제는 무기산 또는 유기산 또는 무기 염기 또는 유기 염기로부터 선택될 수 있다. 특히, 상기 첨가제는 HF, HCl, HNO₃, H₂SO₄, NaOH, KOH, 루티딘, 에틸아민, 메틸아민, 암모니아, 요소, EDTA, 트리프로필아민, 피리딘 등으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, HCl이 사용될 수 있다.

상기 기재된 방법은, 지지체의 표면에 MOF의 부착을 확실하게 하기 위하여 바인더, 접착제 또는 복합재료의 사용 없이 MOF 물질의 미세층으로 코팅된 금속 지지체를 얻을 수 있는 장점이 있다. MOF 물질은 상기 방법의 단계 (i) 동안 금속 지지체의 표면에 생성된 금속 산화물 층에 부착된다. 열-교환기 적용에서, MOF 물질이 흡착제로서 작용하는 경우 (예를 들어, 냉동기), 금속 지지체 위의 층에 직접 MOF의 이러한 형성은 열-전달 속도를 최적화하고, (바인더, 접착제 또는 복합재료가 필요하지 않기 때문에) 흡착제 층의 질량을 감소시킨다.

흡착제로 코팅된 표면을 갖는 열 교환기의 경우, 당연히 교환 표면이 중요하나 일반적으로 흡착제 층의 두께가 한정되어 있기 때문에 표면은 필요한 흡착제의 양을 제공하는 것보다 화력(heat power)을 제공하는데 덜 부과되는 것으로 알려져 있다. 즉, 2의 인자에 의한 흡착제의 질량의 감소는 2에 가까운 인자에 의한 교환 표면의 감소를 가져올 수 있고, 각 흡착기의 부피도 매우 빨리 감소될 것이다.

상기 방법은 흡착제의 적당한 두께로 효과적으로 코팅된 표면을 형성하기 위해 MOF 흡착제를 정확하게 침적시킬 수 있는 장점이 있다.

이 방법의 또 다른 장점은 본 발명의 방법에 따른 MOF로 코팅된 열 교환기가 사용될 때 순환 동안 순환된 물의 질량을 최적화하는 것이다. 이것은, 일반적으로, 재생 열에서 감열(sensible heat)이 3분의 1 및 잠열이 3분의 2를 나타낼 수 있기 때문이다. 한 예로서, 2의 인자에 의한 흡착제 금속의 질량의 감소는 만일 온도 조건이 동일하면 2의 인자에 의한 감열의 감소를 야기할 것이다. 그 다음, COP의 증가는 15% 및 20% 사이일 것이고, 이것은 매우 주목할 만하다.

요약하면, 이 방법을 이용함으로써, 순환된 질량, COP 및 SCP의 측면에서 유리한 성능을 가진 MOF로 덮인 열 교환기에 접속하게 된다.

또 다른 측면에 따르면, 각각의 구체예 1 내지 3에서, 본 발명은 팬 코일형 에어컨 시스템에서, 또는 냉방 바닥형 또는 냉방 천장형 에어컨 시스템에서 냉방 또는 난방을 위해 구체예 1 내지 3 중 어느 것에서 상기 기재된 바와 같은 발명에 따른 방법 또는 시스템의 사용에 관한 것이다.

B. 본 발명에 따른 개방 시스템

건조에 의한 냉방용 시스템은 공기와 직접 접촉하는 냉매를 이용한 개방-순환 시스템이다. 냉방 순환은 증발에 의한 냉방 및 건조제 물질(desiccant material)에 의한 공기의 제습의 조합으로 이루어진다. 용어 "개방(open)"은 냉매가 원하는 냉방을 제공한 후 재사용될 수 없고, 따라서 새로운 냉매가 시스템에 재주입되어야 한다는 것을 나타낸다. 이러한 조건 하에서, 단지 사용될 수 있는 냉매는 이것이 빌딩에 제공된 공기와 접촉될 것이기 때문에, 물이다. 일반적으로, 이러한 기술은 건조제 물질로서 회전하는 건조제 휠을 사용한다.

두 개의 기류 사이에서 열과 수분을 교환시키는 장치 및 방법은 알려져 있다 (참조 EP 0846923 A). 이러한 장치 및 방법은 소형 주택 및 빌딩에서 주위 공기 (ambient air)를 향상시키기 위해, 즉 여름에 빌딩 안으로 도입되는 외부 공기를 냉각 및 건조시키기 위해, 및 겨울 동안 공기가 빌딩 안으로 전달되기 전에 상기 공기를 가열 및 가습하기 위해 사용된다.

그러나, 외부 공기가 고온 다습한 경우, 즉 온도가 35℃ 이상이고 외부 상대 습도 p/psat가 0.25 이상인 경우, 공지의 장치는 이러한 공기를 처리하는데 적합하지 않기 때문에 문제가 있다.

이러한 시스템의 특정 설계는 아시아 해안 지대와 같은 극한 기후에 사용하는 경우에 필요하다. 주위 공기의 높은 습도 때문에, 이 시스템의 표준 구성은 직접 증발에 의한 냉방을 사용하기 위해 충분한 수준으로 습도를 감소시키는데 충분하지 않다. 따라서, 이미 설치 시에 사용되거나 또는 여전히 개발 단계에 있는 특정 기후에 적합한 다른 방법이 있다.

개방 순환의 건조제 휠에서는 일반적으로 실리카겔 유형의 흡착제가 사용된다. 장비 제조업체는 이들의 휠에 대해 특정 흡착제를 선택한다. 종합적으로, 온대 기후의 경우 휠이 매우 효과적이고 우수한 결과를 제공한다고 할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 휠이 절대적으로 적합하지 않은 습한 열대성 기후에는 그렇지 않다.

따라서, 도 4에서, 개방 순환은 전형적인 습한 열대성 기후 조건에 상응하도록 제시된다. 습한 열대 지역에 있는 마을에서 상당히 정상 환경, 포인트 1 (즉, 건조 공기의 kg 당 27.5 g의 물의 비율), 34℃ 및 80% 상대 습도에서 공기를 고려해보자 (도 4). 휘 출구에서, 포인트 2는 건조 공기의 kg 당 20.5 g의 물의 비율 (즉, 건조 공기의 7 g/kg 손실) 및 50℃에서 약 27%의 상대 습도에 상응한다. 따라서, 제습은 작동의 나머지 부분에서 안전 지대로 들어가도록 하는데 불충분하다. 따라서, 포인트 3에서 포인트 4로 지나가는 냉방용 냉방 장치를 사용하는 것이 필요하다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하고 상기의 높은 습도 조건 하에 효과적으로 작용하는 방법 및 장치를 제안함으로써 이러한 기술적 문제에 대응한다.

따라서, 다른 측면에 따르면, 본 발명은 건조제 흡착제로서 Al-MIL-100과 같은 알루미늄 카복실레이트, MOF-801 또는 MOF-841 (Zr-UiO-MTB)과 같은 지르코늄 푸마레이트로부터 선택된 다공성 혼성 금속-유기 물질 (MOF)로 구성된 고체 (A5)와 건조제 휠에 의한 건조용 시스템의 조합을 포함하는 흡착형 제습 방법에 관한 것이다.

건조제 휠에 배치된 흡착제 (A5)는 주위 (외부) 공기로부터 빌딩의 내부로 가져온 첫 번째 기류를 제습 및 냉각시키고, 상기 빌딩의 내부로부터 주위 (외부) 공기로 두 번째 고온 다습한 기류를 회복시킨다.

이것은 20% R.H. (상대 습도)까지 높은 흡착력을 갖는 MOF-801이 유망하고 이러한 적용에 적합한 것으로 나타나기 때문이다. 마찬가지로, 100% 및 25% 사이의 R.H.의 매우 높은 흡착력을 갖는 MOF-841이 바람직할 수 있다.

이러한 제습 방법을 수행하는데 적합한 장치의 예는 도 3에 예시된다.

도 3에 예시된 바와 같은 작동 원리 :

여름에는 (난방기 4-5는 사용되지 않음), (1)에서 고온 다습한 외부 공기가 시스템에 들어가고 천천히 회전하는 건조제 휠을 통과한다. 이러한 휠 (1-2)을 통과하면, 공기는 물의 흡착에 의해 제습된다. 또한, 이러한 현상은 흡착열 때문에 공기 온도의 증가를 수반한다. 그 다음, 공기는 실제로 열 교환기 (2-3)인 다른 휠을 통과한다. 따라서, 공기는 상당히 냉각된다. 마지막으로, 공기는 이의 습도가 이의 설정치로 증가되고 이의 온도가 더 감소되는 가습기 (3-4)를 통과한다. 따라서, 시원한 건조 공기가 (5)에서 얻어진다. (6)에서, 분산된 공기보다 더 덥고 더 습한 공기가 회복된다. 이것은 이의 포화점에 가까이 도달하기 위해 다른 가습기 (6-7)에서 더 가습될 것이다. 그 다음, 공기는 열 교환기 (7-8)를 통과하고, 이로써 공기가 가열됨으로써 이 휠은 냉각될 것이다. 이러한 현상의 효과는 열-교환기 휠의 특성을 "재생"하는 것이다. 그 다음, 공기는 난방기 (8-9)를 통해 태양 에너지에 의해 더 가열된다. 마지막으로, 건조제 휠은 열풍(hot air)에 의해 재생된다 (9-10). 즉, 열풍이 통과될 때, 열풍 내 습도가 증가함에 따라 휠의 습도는 감소된다.

겨울에는, 난방기 (4-5)를 사용하여 빌딩으로 들어가는 공기를 가열한다. 작용하기 위해, 시스템은 집열기(collectors)로부터 나오는 상대적으로 낮은 온도 (50℃ 내지 75℃)를 필요로 하고, 이로써 평판 집열기가 적절하고, 공기형 집열기 (air-type collectors)가 때때로 사용될 수 있다. 또한, 시스템의 사용을 확장하기 위해 저장 용기가 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 하나의 측면에 따르면, 두 개의 기류 사이에서 열 및 습도의 교환에 의한 공기 조절 방법이 제안되고, 둘 중 하나는 고온 다습하며, 적어도 그해의 첫 번째 부분 동안, 첫 번째 기류는 주위 공기에서 빌딩 내부까지 가져오고 상기 기류 중 두 번째 기류는 상기 빌딩 내부에서 주위 공기로 가져오며, 상기 첫 번째 기류는 제습기 (a)를 통해 전달된 다음 열 교환기 (b)를 통해 전달된 후 상기 빌딩 내부로 전달되는 반면, 상기 두 번째 기류는 상기 제습기 (a)를 통해 전달된 후 냉각된 다음 상기 열 교환기 (b)를 통해 전달되고, 첫 번째 기류는 상대 습도 (RH) 0.15 < RH ≤ 0.60; 바람직하게는 0.25 < RH ≤ 0.50를 가지고, 제습기는 Al-MIL-100과 같은 알루미늄 카복실레이트 또는 MOF-801 또는 MOF-841 (Zr-UiO-MTB)와 같은 지르코늄 푸마레이트로부터 선택된 다공성 혼성 금속-유기 물질 (MOF)로 구성된 고체 흡착제 (A5)를 포함하는 흡착 제습기인 것을 특징으로 한다.

또 다른 변형에 따르면, 상기 첫 번째 기류는, 적어도 그해의 두 번째 부분 동안, 두 번째 기류보다 절대적으로 더 춥고 덜 습하다.

바람직하게는, 제습기는 건조제 휠이다. 예를 들어, 문터스 유형(Munters type)의 건조제 휠을 사용하는 것이 가능하다.

바람직하게는, 첫 번째 기류는 열 교환기 (b)를 통과한 후 제습기 (c1)를 통과함으로써 가습될 수 있다. 이 단계는 첫 번째 기류가 빌딩으로 전달되기 전에 첫 번째 기류의 습도를 설정치로 조절한다.

바람직하게는, 첫 번째 기류는 열 교환기 (b)를 통과한 후, 및 임의로 제습기 (c1)를 통과한 후 난방기 (d1)를 통과함으로써 가열될 수 있다. 이 단계는 첫 번째 기류가 빌딩으로 전달되기 전에 첫 번째 기류의 온도를 설정치로 조절한다. 바람직하게는, 난방 시스템 (d1)은 그해의 추운 기간 동안 (예를 들어, 겨울 동안) 사용될 것이고, 여름 기간 동안에는 사용되지 않을 것이다.

바람직하게는, 두 번째 기류는 열 교환기 (b)를 통과한 후 제습기 (c2)를 통과함으로써 가습될 수 있다. 이 단계는 두 번째 기류가 주위 공기 (빌딩 외부)로 전달되기 전에 첫 번째 기류의 습도를 이의 포화점에 가까운 값으로 조절한다.

바람직하게는, 두 번째 기류는 열 교환기 (b)를 통과한 후, 및 임의로 제습기 (c2)를 통과한 후 난방기 (d2)를 통과함으로써 가열될 수 있다. 이 단계는 두 번째 기류가 제습기로 전달되기 전에 두 번째 기류의 온도를 설정치로 조절한다. 열풍이 통과함으로써, 열풍 흐름은 제습기의 흡착제를 재생하고, 외부에 배출된 두 번째 기류 내 습도가 증가함으로써 제습기 내 습도는 감소한다.

바람직하게는, 난방 시스템 (d1) 및 (d2)는 태양 전지판에 의해 공급될 수 있다. 상기 시스템은 열수를 함유하는 저장 용기 (완충 용기)로 향상될 수 있다 (참조 도 3).

또 다른 측면에 따르면, 제습 시스템은 본 발명에 따른 두 개의 기류 사이에서 열 및 습도의 교환에 의한 공기 조절 방법을 수행하는 것으로 제안된다. 예를 들어, 도 3에 예시된 바와 같은 시스템이 사용될 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 주위 공기를 제습하기 위해 본 발명에 따른 제습 방법 또는 시스템의 사용이 제안된다.

본 발명의 문맥에서 기재된 다양한 구체예에 언급된 MOF 물질은 알려져 있으며, 이의 합성 및 특징은 하기 문헌에 보고되었다:

1) Zr-UiO-66: Cavka et al., J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 13850 [7]

2) Zr-UiO-66-NH₂: Kandiah et al. J. Mater. Chem., 2010,20, 9848-9851 [9]

3) Zr-fumarate (MOF-801): ref [6] and Wissmann et al., Microporous mesoporous mater., 2012, 152, 64 [8]

4) MOF-841: ref. [6]

5) Al-CAU-10: Reinsch et al., Chem. Mater. 2013, 25, 17-26 [10]

6) Al-fumarate (Basolite A520): EP2230288

7) Al-MIL 100: Volkringer, †Chem. Mater. 2009, 21, 5695-5697 [11]

- 도 1은 삼중열 (폐쇄된) 시스템에서 고체 흡착질을 이용한 냉동기의 작동 원리를 개략적으로 나타낸다.
- 도 2는 상 반대(phase opposition)에서 작용하는 두 개의 흡착/탈착 모듈을 갖는, 냉동기용 삼중열 폐쇄 흡착 냉/난방 시스템의 구성의 예를 나타낸다.
- 도 3은 본 발명에 따른 두 개의 기류 사이에서 열 및 습도의 교환에 의한 공기 조절용 장치의 예를 나타낸다 (개방 시스템).
- 도 4는 습한 열대성 기후에서 GRL (변화 3-4)의 첨가와 함께 개방 순환의 정신 측정도(psychometric diagram)를 나타낸다 (독자는 추가 정보를 위해 "태양열 냉난방(Solar Air Conditioning)", F.M. and D. Mugnier, Dunod를 참조할 수 있다).
- 도 5는 다양한 다른 고체 흡착제 (MCM-41, 후지(Fuji) 실리카겔 RD, SAPO-34 및 13X)와 함께 MOFs Zr-UiO-66 및 ZR-UiO-66-NH₂로부터 물의 흡착의 등온선 프로파일의 비교예를 나타낸다. 확인된 두 개의 작동 모드 (파선 구역은, 각각 MOF ZR-UiO-66-NH₂ 및 Zr-UiO-66을 이용하여, 도 2의 것과 동등한 삼중열 폐쇄 흡착 냉/난방 시스템의 잠재적인 작동 모드의 두 개의 예와 일치한다. 두 개의 작동 모드는 특히 MOF ZR-UiO-66-NH₂의 등온선 및 MOF Zr-UiO-66의 등온선의 방향점(direction point)의 변화에 따라, 이러한 MOFs로부터 물의 흡착의 등온선 프로파일로부터 정의되었다. "T_e"는 증발 모듈과 열 연결에서 수로의 배출구에서의 물의 온도 (냉동 유체의 내부 증발 온도)에 해당하고, "T_c"는 응축 모듈과 열 연결에서 수로의 배출구에서의 물의 온도 (중간열 배출 온도)에 해당하고, "T_reg"는 흡착제가 탈착 모드에서 적용되는 재생 온도 (도 2에서 "T_MOF"와 동등)에 해당한다.
- 도 6은 전자 현미경 하에서, 실시예 2a에 따른 MOF ZR-UiO-66으로 코팅된 구리 시트의 횡단면의 영상을 나타낸다.
- 도 7은 전자 현미경 하에서, 실시예 2b에 따른 MOF 복합재료 ZR-UiO-66으로 코팅된 구리 시트의 횡단면의 영상을 나타낸다.
- 도 8은 전자 현미경 하에서, 실시예 2e에 따른 Zr-푸마레이트 MOF로 코팅된 알루미늄 시트의 횡단면의 영상을 나타낸다.
- 표 1은 후지 실리카겔에 관하여 다양한 흡착제의 물의 흡착된 양 (무수 흡착제의 질량%)의 비교를 나타낸다.
- 표 2는 실시예 1의 비교 결과를 나타낸다.

실시예

다공성 배위 고분자인 몇몇 MOF 고체는 특정 흡착 및 탈착 조건, 특히 낮은 수증기압에서 유리한 흡착/탈착 능력을 나타낸다. 이러한 성능은 특정한 소위 "S" 등온선 프로파일 (UIPAC 명명법에서 V 유형)에서 기인한다. 본 발명의 문맥에서 바람직하게 사용된 MOFs의 흡착 등온선은 하기 문헌에서 보고되었다:

- MOF Zr-UiO-66의 물 흡착 등온선: [3]

- MOF Zr-UiO-66-NH₂의 물 흡착 등온선: [4]

- MOF Zr-UiO-66-NH₂의 물 흡착 등온선: [5]

- MOF Zr-UiO-푸마레이트 (MOF-801)의 물 흡착 등온선: [6]

- MOF Zr-UiO-MTB (MOF-841)의 물 흡착 등온선: [6]

- MOF Al-CAU-10의 물 흡착 등온선: [6]

- MOF Basolite A520의 물 흡착 등온선: [2].

요약하면, 언급된 MOFs는 하기에 의해 특징지워진다.

- 낮은 상대 수증기압 (RH < 40%)에서 높은 물 흡착력

- 좁은 압력창(narrow pressure window)에서 높은 순환력(cycling capability)을 부여하는 대략 표시된 "S" 흡착 프로파일.

그러나, "S" 흡착 문자는 이것이 단지 좁은 부분압 범위에서만 효과적인 흡착제를 암시한다. 따라서, Zr-테레프탈레이트 (UiO66)는 10% 및 30% 사이의 RH에서 5% 미만의 물의 양만을 순환하는 반면, 후지 실리카는 10% 이상의 물의 양을 순환할 수 있다. (참조 UiO-66 = D. Wiersum, Asian J. 2011, 6, 3270-3280).

실시예 1 - 비교 성능

몇몇 흡착제의 성능은 다양한 작동 모드에서 비교하였다. 이러한 비교 결과는 표 1에 나타낸다.

본 연구에서는, 4개의 작동 모드 P/P_sat가 고려되었고, 여기서 P/P_sat (또는 상대 습도, RH)는 증발기 (또는 응축기)의 압력 간의 비율이고, P_sat는 흡착 온도 - 응축 온도와 동일한 것으로 추정됨 - (또는 탈착 온도)에 상응하는 포화 증기압이다. 열 배출 온도는 물 (25℃가 임의로 가능한 경우) 또는 공기와 함께 냉각 유형에 의존하고, 후자의 경우 온도는 냉각 품질 (냉각탑 또는 간단한 냉각탑)에 의존한다.

표 1은 제공된 것의 특성인, 다양한 흡착제에 의해 흡착된 물의 양의 후지 실리카겔 (Fuji Davison RD silica gel)에 관하여, 연구된 5개의 P/P_sat 조건에 대한 비교를 나타낸다. 흡착제에 의해 흡착된 양이 후지 실리카겔의 양에 가까운 경우 = 사인이 사용되고, 이것이 덜 우수한 경우 마이너스 (-) 사인이 체택되며, 이것이 약간 더 우수하면 + 사인이 사용되고, 만일 이것이 약 두배이면 ++가 사용되며, 약 3배 더 우수하면 기호 +++가 사용된다.

표 1 및 도 5에서 언급된 흡착제는 알려져 있다: 이들은 시판되거나 또는 이들의 합성 및 특징이 공시되어 있다:

실리카겔 후지: Fuji Davison RD silica gel

Al-CAU-10: Reinsch et al, Chem. Mater. 2013, 25, 17-26 [10]

MCM-41: reference 643645 Aldrich Silica, mesostructured

Cr-MIL-101-NH₂: Modrow et al, Dalton Trans., 2012,41, 8690-8696 [12]

Ti-MIL-125: Dan-Hardi, et al J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10857. [13]

SAPO-34: 합성은 http://www.iza-online.org/synthesis/Recipes/SAPO-34.html를 적당히 참조하여 IZA (International Zeolite Association) 웹사이트에 기재된다.

Zr-UiO-66-NH₂: 합성은 Kandiah et al J. Mater. Chem., 2010,20, 9848-9851 [9]에 기재된다.

Zeolite 13X: 283592 Sigma-Aldrich, Molecular sieves, 13X

이러한 비교 결과의 분석은 흡착제 유형의 냉동기의 실시의 다양한 적용에서 작용하는 최적 조건에 가장 적합한 삼항(trinomials) (상대 습도)/(Te/Tc)/MOF를 선택하도록 한다. 이 분석의 결과는 표 2에 나타낸다 (Te = 증발기 온도, Tc = 응축기 온도).

시스템의 유형	구체예	상대습도 (P/P_sat)	T_e/T_c		적용 또는 사용된 열원	MOF
폐쇄			팬 코일 단위	냉방 바닥
	1	0.1	5/45℃	12/50℃	- 천연 기체 보일러 - 태양 냉장고	Zr-푸마레이트 (MOF 801) Al-CAU-10
	2	0.15	5/35℃	12/45℃		Al-CAU-10
	3a	0.20	5/30℃	12/40℃	자동차에서 에어컨 시스템	Zr-UiO-66-NH₂
	3b	0.25	5/25℃	12/35℃	데이터 센터에서 에어컨 시스템 (MOF 흡착제의 재생을 위해 자유 열의 사용 (탈착 모드))	Zr-UiO-66-NH₂ Zr-UiO-MTB (MOF 841) Basolite A520
개방	4	0.5≥RH>0.25	n.a	n.a	제습 (예를 들어, 건조제 휠)	Al-MIL-100 Zr-푸마레이트 (MOF 801) Zr-UiO-MTB (MOF 841)

Zr-UiO-66-NH₂ MOF의 흡착 특성은 냉방 바닥형 에어컨 시스템에서 적용하기 에 우수한 후보이다 (작동 모드 번호 3a 및 3b).

또한, 온도의 기능으로서 이의 탈착 특성은 이의 탈착이 60℃와 70℃ 사이에서 매우 효과적이고, 순환된 양의 측면에서 우수한 후보라는 것을 설명한다. 상기 결과는 UiO66-NH₂에 의해 순환된 양이 실리카겔에 의한 것의 3배라는 것이다.

실시예 2: MOF 코팅의 합성 및 특징

실시예 2a: Cu/ UiO -66 시트

구리 시트 (50 x 50 mm)를 양면에 발사하고, 수산화나트륨 용액 (pH>12)에서 처리 (에칭)하고, 묽은 질산 (4<pH<6)에서 환원하고, 60℃에서 자연 건조시켰다. 15.12 g (64.0 mmol)의 ZrCl₄, 10.8 g (65.2 mmol)의 벤젠-1,4-디카복실산 및 11.44 ml의 HCl을 함유하는 용액을, 용액이 완전히 투명해질 때까지 200 ml의 디메틸포름아미드 (DMF)에서 교반하였다. 그 다음, 구리 시트를 테플론으로 덮인 (테플론-라인) 벽이 있는 스테인레스 강 고압멸균기에 있는 용액에 담궜다. 혼합물을 (바람직하게는) 48시간 동안 120℃-160℃에서 가열하였다. 냉각 후, Cu 시트를 조심스럽게 제거하고, DMF에서 3번 및 EtOH에서 2번 세척하고, 마지막으로 50℃에서 자연 건조시켰다.

실시예 2b: UiO -66/고분자 1 복합재료

3.78 g의 ZrCl₄ (16.2 mmol), 2.86 ml의 35% HCl (32.4 mmol) 및 2.70 g의 1,4-벤젠 디카복실산 (16.3 mmol)을 100 ml의 N,N'-디메틸포름아미드에 연속적으로 가하여 UiO-66 분말을 합성하였다. 그 다음, 용액이 완전히 투명해질 때까지 혼합물을 교반한 다음, 테플론-라인 벽이 있는 스테인레스 강 고압멸균기로 옮기고 밀봉한 후, 혼합물을 20시간 동안 220℃에서 가열하였다. 결과의 미정질 (microcrystalline) 분말을 원심 분리하여 용매로부터 분리시키고, 60℃로 맞춰진 오븐에서 하룻밤 동안 건조시켰다.

2시간 동안 초음파 하에 균질한 백색 분산물 (15 mg ml^- ¹)을 형성하기 위해, UIO-66 분말을 DMF 내에 분산시켰다. 그 다음, 1270 ㎕의 UIO-66 분산물을, 35 ㎕의 MAA 단량체 (메틸 메타크릴레이트), 400 ㎕의 EDMA 가교제 및 400 mg의 다공성 유도(porogenic) PEG 6000을 함유하는 폴리 (MAA-co-EDMA) 전구체에 가하였다. 상기 혼합물을 0.5 시간 동안 초음파 처리한 후, 10 mg의 AIBN 저해제를 가하였고, AIBN을 용해시키기 위해 초음파 하에 5분 동안 다른 처리가 필요하였다.

구리 금속 시트 (50 x 50 mm)를 주사기를 이용하여 중합 혼합물로 덮었다. 24시간 동안 60℃에서 중합한 후, 다공성 유도 물질(porogen) 및 반응하지 않은 단량체를 제거하기 위하여 전체를 메탄올로 세척하였다.

실시예 2c: UiO -66/고분자 2 복합재료

3.78 g의 ZrCl₄ (16.2 mmol), 2.86 ml의 35% HCl (32.4 mmol) 및 2.70 g의 1,4-벤젠 디카복실산 (16.3 mmol)을 100 ml의 N,N'-디메틸포름아미드에 연속적으로 가하여 UiO-66 의 비처리 샘플을 합성하였다. 그 다음, 용액이 완전히 투명해질 때까지 혼합물을 교반한 다음, 테플론-라인 벽이 있는 스테인레스 강 고압멸균기로 옮기고 밀봉한 후, 혼합물을 20시간 동안 220℃에서 가열하였다. 결과의 미정질 분말을 원심 분리하여 용매로부터 분리시키고, 60℃로 맞춰진 오븐에서 하룻밤 동안 건조시켰다.

스트립-주입 방법(strip-pouring method)으로 코팅을 제조하였다. 0.3 g의 6FDA-ODA를 10 ml의 클로로포름에 용해시키고, 용해되지 않은 물질과 먼지 입자를 제거하기 위하여 용액을 여과하였다. 10 내지 12 중량%의 고분자 용액을 얻기 위하여 용매를 증발시켰다. UiO-66 분말을 5 ml의 클로로포름에 가하고 1-2분 동안 초음파 처리하였다. 그 다음, 약 10%의 고분자 용액을 MOF UIO-66의 현탁액에 가하였다. 현탁액을 6시간 동안 교반하였다. 잘 균질화한 후, 남은 양의 고분자 용액을 현탁액에 가하고, 최종 현탁액을 1일 동안 한번 더 교반하였다. 탈기하기 위하여, 현탁액을 30분 동안 진공 오븐으로 옮긴 다음, 동판(copper plate)에 붓고 용매의 증발을 지연시키기 위하여 덮개를 덮었다. 48시간 후, 24시간 동안 잔류 클로로포름을 증발시키기 위하여 덮개를 제거하였다. 지지층을 15시간 동안 어닐링을 위해 230℃의 진공 스토브에 놓은 다음, 얻어진 막을 마지막으로 오븐에서 주위 온도로 천천히 냉각시키고 건조기에 저장하였다.

실시예 2d: Cu/ UiO -66-NH ₂ 시트

구리 시트 (50 x 50 mm)는 표면을 깨끗이 하기 위하여 30분 동안 에탄올로 세척한 다음 초음파 하에 물로 5번 세척하였고, 그 다음 산화를 위해 100℃의 스토브에 놓았다.

200 ml의 디메틸포름아미드 (DMF)에 15.12 g (64.0 mmol)의 ZrCl₄, 11.81 g (65.2 mmol)의 2-아미노-벤젠-1,4-디카복실산 및 11.44 ml의 HCl을 함유하는 용액을, 용액이 완전히 투명해질 때까지 교반하였다.

구리 시트를 테플론-라인 벽이 있는 스테인레스 강 고압멸균기에 있는 용액에 담궜다. 혼합물을 48시간 동안 120℃에서 가열하였다.

냉각 후, Cu 시트를 조심스럽게 제거하고, DMF에서 5번 세척하고, 마지막으로 50℃에서 자연 건조시켰다.

실시예 2e: Al/ Zr - 푸마레이트 시트

알루미늄 시트 (50 x 50 mm)를 수산화나트륨 용액 (pH>12)에서 처리하고, 묽은 질산 (4<pH<6)에서 환원시킨 다음, 60℃에서 자연 건조시켰다.

200 ml의 디메틸포름아미드 (DMF)에 4.82 g (20.7 mmol)의 ZrCl₄ 및 10.29 g (62 mmol)의 푸마르산을 함유하는 용액을, 용액이 완전히 투명해질 때까지 교반하였다.

알루미늄 시트를 테플론-라인 벽이 있는 스테인레스 강 고압멸균기에 있는 용액에 담궜다. 혼합물을 48시간 동안 120℃에서 가열하였다.

냉각 후, 알루미늄 시트를 조심스럽게 제거하고, DMF에서 5번 세척하고, 마지막으로 50℃에서 자연 건조시켰다.

Claims

a. 물 및 알콜로부터 선택된 냉동 유체 (F3);
b. 수로의 배출구에서의 물 온도가 T_c3인 수로 (CW_Tmedium)와 열 연결에서, 상기 냉동 유체 (F3)의 응축을 위한 응축 모듈(condensation module) (C3);
c. 수로의 배출구에서의 물 온도가 T_e3인 수로 (CW_Tlow)와 열 연결에서, 상기 냉동 유체 (F3)의 증발을 위한 증발 모듈(evaporation module) (E3);
d. Zr-UiO-66-NH₂와 같은 지르코늄 아미노테레프탈레이트, Zr-UiO-MTB (MOF-814)와 같은 지르코늄 메탄테트라벤조에이트, 및 Basolite A520과 같은 알루미늄 푸마레이트로부터 선택된 다공성 혼성 금속-유기 금속-유기 물질 (MOF)로 구성된 고체 흡착제 (A3)를 함유하는 적어도 하나의 흡착/탈착 모듈 (AD3), 상기 흡착/탈착 모듈 (AD3)은 상기 응축 모듈 (C3) 다음에 상기 증발 모듈 (E3)과 교대로 유체 연결되어 있고, 상기 MOF 물질은 흡착/탈착 모듈 (AD3)이 각각 증발 모듈 (E3) 및 응축 모듈 (C3)과 유체 연결되어 있는지 여부, 및 MOF 물질이 받는 온도 T_MOF에 따라 냉동 유체 (F3)를 흡착 또는 탈착할 수 있다;
을 포함하는 냉동기용 삼중열 흡착 냉/난방 방법 또는 시스템으로서,
상기 시스템은 하기 작동 매개변수에 따라 흡착/탈착 모드에서 교대로 사용되는 것을 특징으로 하는, 냉동기용 삼중열 흡착 냉/난방 방법 또는 시스템:

흡착 모드에서:
- 흡착/탈착 모듈 (AD3)은 증발 모듈 (E3)과 유체 연결되어 있다;
- MOF 물질은 온도 T_MOF=T_c3을 조건으로 하고; 여기서 T_c3는 팬 코일 단위에서 시스템의 사용을 위해 25℃±4℃ 또는 30℃±4℃, 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해 35℃±4℃ 또는 40℃±4℃를 나타낸다;
- 0.10<P_e/P_sat(e)≤0.35; 바람직하게는 P_e/P_sat(e)=0.20 또는 0.25; 및
- T_e3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 5℃±2℃ 또는 12℃±3℃를 나타낸다;
여기서:
p_e/p_sat(e)는 증발 모듈 (E3)에서 상대 습도를 나타내고;
p_e는 증발 모듈 (E3)에서 기체 상의 냉동 유체 (F3)의 압력을 나타내며;
p_sat(e)는 다공성 혼성 금속 유기 물질에 의한 상기 냉동 유체 (F3)의 흡착 온도에서 냉동 유체 (F3)의 포화 증기압을 나타낸다;

탈착 모드에서:
- 흡착/탈착 모듈 (AD3)은 응축 모듈 (C3)과 유체 연결되어 있다;
- MOF 물질은 T_max≥T_MOF>T_c3인 온도 T_MOF을 조건으로 하고; 여기서 T_max는 60℃ 내지 100℃ 이다;
- 0.10≤P_c/P_sat(c)≤0.20 또는 0.15≤P_c/P_sat(c)≤0.25; 및
- T_c3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 25℃±4℃, 30℃±4℃, 35℃±4℃ 또는 40℃±4℃를 나타낸다;
여기서:
p_c/p_sat(c)는 응축 모듈 (C3)에서 냉동 유체의 부분 증기압 (또는 냉동 유체가 물일 때 상대 습도)를 나타내고;
p_c는 응축 모듈 (C3)에서 기체 상의 냉동 유체 (F3)의 압력을 나타내며;
p_sat(c)는 다공성 혼성 금속 유기 물질로부터 상기 냉동 유체 (F3)의 탈착 온도에서 냉동 유체 (F3)의 포화 증기압을 나타낸다.
제 1항에 있어서, 고체 흡착제 (A3)는 Zr-UiO-66-NH₂와 같은 지르코늄 아미노테레프탈레이트로부터 선택된 다공성 혼성 금속 유기 물질 (MOF)로 구성되며, 흡착/탈착 작동 매개변수는 하기와 같은 것을 특징으로 하는, 방법 또는 시스템:

흡착 모드에서:
- MOF 물질은 온도 T_MOF=T_c3을 조건으로 하고, 여기서 T_c3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 30℃±4℃, 또는 40℃±4℃를 나타낸다;
- 0.10<P_e/P_sat(e)≤0.30; 바람직하게는 P_e/P_sat(e)=0.20; 및
- T_e3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 5℃±2℃ 또는 12℃±3℃를 나타낸다;

탈착 모드에서:
- MOF 물질은 T_max≥T_MOF>T_c3인 온도 T_MOF을 조건으로 하고; 여기서 T_max는 60℃ 내지 100℃ 이다;
- 0.10≤P_c/P_sat(c)≤0.20; 및
- T_c3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 30℃±4℃ 또는 40℃±4℃를 나타낸다.
제 1항에 있어서, 고체 흡착제 (A3)는 Zr-UiO-66-NH₂와 같은 지르코늄 아미노테레프탈레이트, Zr-UiO-MTB (MOF-814)와 같은 지르코늄 메탄테트라벤조에이트, 및 Basolite A520과 같은 알루미늄 푸마레이트로부터 선택된 다공성 혼성 금속 유기 물질 (MOF)로 구성되며, 흡착/탈착 작동 매개변수는 하기와 같은 것을 특징으로 하는, 방법 또는 시스템:

흡착 모드에서:
- MOF 물질은 온도 T_MOF=T_c3을 조건으로 하고, 여기서 T_c3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 25℃±4℃ 또는 35℃±4℃를 나타낸다;
- 0.15<P_e/P_sat(e)≤0.35; 바람직하게는 P_e/P_sat(e)=0.25; 및
- T_e3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 5℃±2℃ 또는 12℃±3℃를 나타낸다;

탈착 모드에서:
- MOF 물질은 T_max≥T_MOF>T_c3인 온도 T_MOF을 조건으로 하고; 여기서 T_c3는 상기 정의된 바와 같으며, T_max는 60℃ 내지 100℃ 이다;
- 0.15≤P_c/P_sat(c)≤0.25; 및
- T_c3는 팬 코일 단위 또는 냉각 표면에서 시스템의 사용을 위해, 각각 25℃±4℃ 또는 35℃±4℃를 나타낸다.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 두 개의 흡착/탈착 모듈 (AD3) 및 (AD3')를 함유하며, 각각은 교대로 응축 모듈 (C3) 및 증발 모듈 (E3)과 유체 연결에서, (AD3)가 응축 모듈 (C3)과 유체 연결된 다음 (AD3')가 증발 모듈 (E3)과 유체 연결되어 있고, 그 반대도 마찬가지인 것을 특징으로 하는, 방법 또는 시스템.
제 4항에 있어서, 두 개의 흡착/탈착 모듈은 동일한 고체 흡착제를 함유하는 것을 특징으로 하는, 방법 또는 시스템.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착/탈착 모듈 (AD3) 또는 (AD3')가 탈착 모드에 있을 때, 온도 T_max≥T_MOF>T_c3에서 MOF 물질을 가열하기 위한 열원은 태양 전지판, 천연 기체 보일러와 같은 대기 버너, 지열 에너지 (geothermal energy) 또는 자유 열(free heat)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법 또는 시스템.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 냉동 유체 (F3)와 각각의 응축 모듈 및 증발 모듈의 수로 (CW3_Tmedium) 및 (CW3_Tlow) 사이의 열 연결은 열 교환기 (ET3)에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는, 방법 또는 시스템.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, T_e3는 흡착 모드에서 5℃±2℃를 나타내고, T_c3는 탈착 모드에서 25℃±4℃ 또는 30℃±4℃를 나타내는 것을 특징으로 하는, 방법 또는 시스템.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, T_e3는 흡착 모드에서 12℃±3℃를 나타내고, T_c3는 탈착 모드에서 35℃±4℃ 또는 40℃±4℃를 나타내는 것을 특징으로 하는, 방법 또는 시스템.
제 8항에 따른 방법 또는 시스템을 포함하는 방법을 이용한 팬 코일형 에어컨 시스템.
제 9항에 따른 방법 또는 시스템을 포함하는 방법을 이용한 냉방 바닥형 또는 냉방 천장형 에어컨 시스템.
냉방 바닥형 또는 냉방 천장형 에어컨 시스템에서, 냉방 또는 난방을 위해 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 방법 또는 시스템의 사용.