KR20220062089A - 제습 시스템 - Google Patents

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KR20220062089A
KR20220062089A KR1020227012254A KR20227012254A KR20220062089A KR 20220062089 A KR20220062089 A KR 20220062089A KR 1020227012254 A KR1020227012254 A KR 1020227012254A KR 20227012254 A KR20227012254 A KR 20227012254A KR 20220062089 A KR20220062089 A KR 20220062089A
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fluid
air
heat exchanger
circuit
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KR1020227012254A
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마그누스 칼손
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먼터스 유럽 에이비
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Abstract

제습 시스템(1)은 수착 제습기 장치(2); 제습기 장치(2) 내 건조제 물질을 통해 공정 공기 흐름을 전달하도록 배열된 공정 공기 회로(3); 제습기 장치(2) 내 건조제 물질을 통해 재생 공기 흐름을 전달하도록 배열된 재생 공기 회로(4); 및 증발기(6) 및 응축기(7)를 포함하는 열 펌프(5)를 포함하되, 시스템은 제습기 장치(2)로의 공정 공기의 유입 전에 열 교환기(9) 내 공정 공기를 냉각시키도록 배열된, 냉각 유체(C)를 가진 중간 유체 회로(8)를 더 포함하고, 상기 중간 유체 회로(8)는 유체 펌프(11), 및 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)를 통해 그리고 열 펌프의 증발기(6)를 통해 냉각 유체(C)를 전달하도록 배열된 주 도관(8a)을 포함하고, 중간 유체 회로(8)는 주어진 설정값인 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1set)에 대응하는, 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)의 상류의 중간 유체 회로(8)의 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1)을 획득하기 위해 중간 유체 회로(8) 내 냉각 유체(C)의 흐름을 제어하도록 배열되는 흐름 제어 시스템(10)을 더 포함한다.

Description

제습 시스템
본 개시내용은 제습 시스템, 및 제습 시스템을 작동시키는 방법에 관한 것이다.
제습기, 예컨대, 수착 제습기 및 응축물 제습기는 공기에서 수분을 분리시키고 제거하기 위해 사용된다. 수착 제습기는 일반적으로 수증기를 끌어당기고 유지하는 데 효과적인 건조제 물질을 수용하는, 휠 또는 회전자의 형태의 제습 소자를 포함한다. 건조제 회전자는 2개의 부분, 즉, 공정 부분과 재생 부분으로 분할될 수도 있다. 제습될 기류, 공정 공기가 건조제 회전자의 공정 부분을 통과할 것이며, 회전자 내 건조제 물질은 공정 공기에서 수분을 추출하여, 회전자를 건조된 공기로 남길 수 있다. 동시에, 건조제 물질은 재생 부분을 통해 흐르는, 또 다른 공기 스트림에 의해 재생되고, 그 동안 건조제 회전자는 이의 길이방향 축을 중심으로 느리게 회전할 수도 있다. 동시적인 공정 공기의 제습과 건조제 물질의 재생에 의해, 제습기는 연속적으로 작동될 수 있다. 제US2007056307호는 건조제 휠을 가진 제습기의 예를 개시한다.
재생 공정이 효과적이려면, 회전자 내 건조제 물질의 재생을 위해 사용되는 공기 스트림은 비교적 높은 온도를 가져야 하며, 일반적으로 가열되어야 할 것이다. 냉각으로 인한 수분을 제거하기 위해서, 제습기 유입 전에 공정 공기를 냉각시키는 것이 유리할 수도 있다. 냉각 동안 공정 공기 흐름에서 감해진 열은 제습 시스템 내 열 펌프의 제공에 의해 재생 공기 스트림으로 전달될 수 있다. 제US2005/0050906A1호는 공정 공기가 제습기 유입 전에 열 펌프의 증발기에 의해 냉각되고, 재생 공기가 열 펌프의 응축기에 의해 가열되는, 이것의 예를 나타낸다.
경제적 이유와 기후 양상의 고려로, 제습 공정의 에너지 소비를 최소화하고, 제습 장치의 안정적인 작동을 확보하는 데 지속적인 관심이 있다.
본 발명은 공정 공기의 안정적이고 신뢰할 수 있는 제습을 허용하는, 에너지 효과적인 제습 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제습 시스템은 수착 제습기 장치; 제습기 장치 내 건조제 물질을 통해 공정 공기 흐름을 전달하도록 배열된 공정 공기 회로; 제습기 장치 내 건조제 물질을 통해 재생 공기 흐름을 전달하도록 배열된 재생 공기 회로; 및 증발기 및 응축기를 포함하는 열 펌프를 포함한다. 시스템은 제습기 장치로의 공정 공기의 유입 전에 열 교환기 내 공정 공기를 냉각시키도록 배열된, 냉각 유체(C)를 가진 중간 유체 회로를 더 포함하고, 상기 중간 유체 회로는 유체 펌프, 및 공정 공기 냉각용 열 교환기를 통해 그리고 열 펌프의 증발기를 통해 냉각 유체(C)를 전달하도록 배열된 주 도관을 포함하고, 중간 유체 회로는 주어진 설정값인 냉각 유체 온도 의존적 매개변수에 대응하는, 공정 공기 냉각용 열 교환기의 상류의 중간 유체 회로의 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1)을 획득하기 위해 중간 유체 회로 내 냉각 유체(C)의 흐름을 제어하도록 배열되는 흐름 제어 시스템을 더 포함한다. 중간 유체 회로의 흐름 제어 시스템은 바람직하게는 중간 유체 회로에 배열된 유체 펌프 및/또는 하나 이상의 유체 제어 밸브를 제어함으로써 중간 유체 회로 내 냉각 유체의 흐름을 제어하도록 배열된 제어 장치(control unit: CU)를 포함할 수도 있다. 중간 유체 회로는 바람직하게는 냉각 유체(C)의 일부가 공정 공기 냉각용 열 교환기를 우회하게 하는 우회 도관을 포함한다.
냉각 유체 온도 의존적 매개변수는 바람직하게는 냉각 유체 온도이고, 냉각 유체에 대한 주어진 설정값(T1set)은 바람직하게는 10℃ 미만, 더 바람직하게는 5℃ 미만, 가장 바람직하게는 0.5℃ 미만의 온도로 설정된다. 공정 공기 냉각용 열 교환기는 유리하게는 제습기 장치의 공정 공기 유입부에서의 공정 공기를 주어진 일정한 공기 유입 온도값(T2)으로 냉각시키도록 치수화되고, 상기 공기 유입 온도값(T2)은 바람직하게는 10℃ 미만이다.
재생 공기 회로는 바람직하게는 제습기 장치의 상류의 열 펌프의 응축기에 연결된다. 중간 유체 회로는 바람직하게는 제습기 장치의 하류의 재생 공기를 냉각시키기 위해 열 펌프 증발기의 상류에 배열된 열 교환기를 포함한다. 재생 공기 회로는 필요하다면 재생 공기를 임의로 가열하도록 배열된, 제습기 장치의 상류의 전기 가열기를 포함할 수도 있다.
흐름 제어 시스템은 유리하게는 중간 유체 회로 내 냉각 액체의 흐름을 제어하도록 배열되어 공정 공기 냉각용 열 교환기 내 공정 공기로부터 그리고 재생 공기 열 교환기 내 재생 공기로부터 감해진 열이 열 펌프의 응축기 내 재생 공기로 전달되기 위해 필요한 열에 실질적으로 대응하여 제습기 장치의 재생 공기 유입부에서의 주어진 온도(T3)에 도달한다.
본 발명은 또한 상기 제습 시스템을 작동시키는 방법에 관한 것이고,
a) 공정 공기 냉각용 열 교환기의 상류의 실제 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1)을 결정하는 단계; 및
b) 실제 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1)이 주어진 설정값인 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1set)에서 벗어난다면, 중간 유체 회로에 배열된 유체 펌프(11) 및/또는 하나 이상의 유체 제어 밸브의 흐름 용량을 조정함으로써 중간 유체 회로(8) 내 냉각 유체(C)의 흐름을 조정하는 단계; 및
c) T1= T1set까지 단계 a)와 단계 b)를 반복하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 프로세서에서 실행될 때, 적어도 하나의 프로세서가 상기 방법을 수행하게 하는 명령어를 포함하는, 상기 제습 시스템을 작동시키기 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 본 발명은 또한 제습 시스템을 작동시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 가진 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 관한 것이다.
본 제습 시스템이 도면을 참조하여 본 명세서에서 설명된다.
도 1은 유입 공정 공기 냉각용 열 교환기의 상류의 냉각 유체 온도를 제어하기 위해 사용되는 중간 유체 회로를 포함하는 제습 시스템의 제1 실시예를 예시하는 도면;
도 2는 중간 유체 회로의 냉각 유체가 제습 장치의 하류의 유출 재생 공기로부터 열을 집열하는, 제습 시스템의 제2 실시예를 예시하는 도면;
도 3은 중간 유체 회로가 유출 재생 공기 냉각 열 교환기를 통한 별개의 냉각 유체 흐름을 제공하기 위해 배열되는, 제습 시스템의 제3 실시예를 예시하는 도면; 및
도 4는 제습 시스템을 작동시키는 방법의 개략도.
본 제습 시스템은 본 발명에 따른 시스템의 실시예를 예시하는, 개략도를 참조하여 본 명세서에서 설명된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제습 시스템(1)은 수착 제습기 장치(2), 제습기 장치 내 건조제 물질을 통해 공정 공기 흐름을 전달하도록 배열된 공정 공기 회로(3), 및 제습기 장치 내 건조제 물질을 통해 재생 공기 흐름을 전달하도록 배열된 재생 공기 회로(4)를 포함한다. 시스템은 또한 증발기(6) 및 응축기(7)를 포함하는 열 펌프(5)를 포함하고, 이것에 의해 열이 시스템 내 스트림 간에 전달될 수 있다. 제습 시스템은 제습기 장치로의 공정 공기의 유입 전에 열 교환기(9) 내 공정 공기를 냉각시키도록 배열된, 본 명세서에서 냉각 유체(C)로서 지칭되는, 순환 유체를 가진 중간 유체 회로(8)를 더 포함한다. 제습기 장치의 상류의 공정 공기를 냉각시킴으로써, 수분 함량이 제습 장치로의 유입 전에 이미 감소될 수 있고, 이에 의해 더 적은 에너지가 제습기 장치의 제습 공정을 위해 필요하다.
중간 유체 회로는 또한 유체 펌프(11), 및 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)를 통해 그리고 열 펌프의 증발기(6)를 통해 냉각 유체(C)를 전달하도록 배열된 주 도관(8a)을 포함한다. 유체 제어 밸브(12)는 주 도관(8a)에 적절하게 배열될 수도 있다. 중간 유체 회로는 또한 주어진 설정값인 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1set)에 대응하는, 공정 공기 냉각용 열 교환기의 상류의 중간 유체 회로의 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1)을 획득하기 위해 중간 유체 회로 내 냉각 유체(C)의 흐름을 제어하도록 배열된 흐름 제어 시스템(10)을 포함한다. 중간 유체 회로에 의해, 공정 공기는 직접적으로 열 펌프 증발기에 의해 냉각되지 않지만 간접적으로 냉각 유체(C)를 통해 냉각되고, 흐름 제어 시스템은 공정 공기 냉각용 열 교환기에 진입하는 냉각 유체의 온도의 제어를 허용한다. 따라서 냉각 유체 온도가 제어된 수준으로 유지되어, 공정 공기 냉각용 열 교환기 내 성에 형성의 위험이 방지될 수 있는 것을 보장하는 것이 가능하다. 성에가 열 교환기를 통한 기류를 지연시키고 열전달을 약화시키고, 시스템을 제어하기 어렵게 만들 수 있는, 얼음 증가를 초래할 수 있기 때문에, 열 교환기에서 성에를 방지하는 것이 중요하다.
흐름 제어 시스템에 의해 측정되고 제어될 매개변수는 유체 온도, 예컨대, 온도, 밀도, 점도 등에 따라 변경되는 임의의 유체 매개변수일 수 있고, 유체 온도가 측정하기 편리한 매개변수이므로, 유체 온도가 선호된다. 명료성을 위해, 냉각 유체 온도 의존적 매개변수가 아래에서 냉각 유체 온도로서 지칭되지만, 이것은 임의의 온도 의존적 매개변수일 수 있다.
냉각 유체 온도에 대한 주어진 설정값(T1set)은 바람직하게는 10℃ 미만, 더 바람직하게는 5℃ 미만, 가장 바람직하게는 0.5℃ 미만의 온도로 설정된다. 냉각 유체 온도가 더 낮을수록, 공정 공기 냉각용 열 교환기 내 공정 공기의 냉각이 더 효과적이다. 공정 공기 냉각용 열 교환기의 구성에 따라, 냉각 유체 온도를 위한 주어진 설정값(T1set)에 대한 최저값은 0℃ 또는 0℃ 미만과 가까울 수 있다. 예를 들어, 0.1℃와 같은, 0℃를 약간 초과하는 냉각 유체 온도가 더 단순한 역류 열 교환기의 사용을 허용하고, 반면에 0℃ 미만의 냉각 유체 온도는 더 복잡한 열 교환기 구성을 필요로 할 수도 있다. 중간 유체 회로의 냉각 유체가 액체이고, 항상 액체 상태로 유지되고, 이것은 적절하게는 임의로 특정 양의 빙점 하락 첨가제를 포함하는 물이다. 이것이 제습기 장치의 공정 공기 유입부의 상류의 들어오는 공정 공기를 냉각시키기 위해 사용되므로 이것이 "냉각 유체"로서 지칭되지만, 이것은 열 펌프의 증발기에서 가열 유체의 역할을 한다.
공정 공기 냉각용 열 교환기(9)는 제습기 장치의 공정 공기 유입부의 상류의 공정 공기를 주어진 일정한 공기 유입 온도값(T2)으로 냉각시키도록 치수화된다. 이것은 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)에 진입하는 공정 공기의 특성과 관계 없이, 열 교환기의 하류의 공정 공기 온도(T2)가 항상 동일하도록 열 교환기가 치수화되는 것을 의미한다. 이에 의해, 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)는 어떤 시점에 다소 과치수화될 수도 있다. 제습 장치가 특정한 예측 가능한 특성을 가진 유입 공정 공기를 위해 최적화될 수 있기 때문에, 제습 장치에 진입하는 공정 공기의 미리 결정된 일정한 온도가 제습 공정을 개선시킬 수 있고, 제습 공정의 작동이 안정적일 것이다. 제습 장치의 상류의 공정 공기 온도 값(T2)은 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)의 상류의 냉각 유체 온도에 대한 주어진 설정값(T1set)에 의존적일 것이고, 바람직하게는 가능한 한 낮고, 바람직하게는 10℃ 미만이고, 적절하게는 0℃ 초과이다. 유체 흐름의 온도 의존적 매개변수의 측정은 기류의 유사한 매개변수를 측정하는 것과 비교할 때 안정적이고 신뢰할 수 있으며, 이를 위한 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)의 상류의 냉각 유체 온도(T1)에 기초하여 제습 시스템을 제어하는 것은 시스템의 안정적인 작동을 발생시킨다.
제습 시스템에 진입하는 공정 공기의 특성, 예컨대, 습도 및 온도는 실질적으로 시간별로 달라질 수 있다. 특히, 공정 공기가 외부로부터 획득된 외기라면, 이 특성은 계절 변동 및 하루 중 특정 시간에 기인하여 달라질 수 있고, 이것은 특정한 지리학적 구역에서 특히 중요할 수 있다. 그러나, 또한 공정 공기가 한정된 공간, 예컨대, 산업용 건물로부터 획득된다면, 특성은 다양한 환경, 예컨대, 건물에서 수행되는 활동, 및 건물 외부의 날씨 변동에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 제습기 장치의 상류의 공정 공기의 일정한 온도를 획득하기 위해, 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)는 시스템이 구현되는 장소의 특정한 환경에 따라 치수화되어야 할 것이다.
공정 공기 냉각용 열 교환기(9)의 상류의 냉각 유체 온도(T1)는 중간 유체 회로 내 냉각 유체의 흐름의 조정에 의해 제어된다. 이것을 달성하기 위해, 중간 유체 회로의 흐름 제어 시스템은 중간 유체 회로에 배열된 유체 펌프(11) 및/또는 하나 이상의 유체 제어 밸브(12, 13)를 제어함으로써 중간 유체 회로(8) 내 냉각 유체의 흐름을 제어하도록 배열된 제어 장치(CU)를 적절하게 포함한다. 유체 펌프는 펌프의 흐름 용량을 제어하기 위해 가변 주파수 구동부를 적절하게 가질 수도 있고/있거나 하나 이상의 유체 제어 밸브는 냉각 유체 온도(T1)를 설정값(T1set)으로 유지하는 데 필요한 냉각 흐름을 획득하기 위해 필요할 때 개방되거나 또는 폐쇄될 수 있다. 주 도관(8a) 내 냉각 유체의 흐름은 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)의 냉각 능력의 필요성에 기초하여 적어도 부분적으로 간접적으로 제어된다. 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)의 상류의 냉각 유체의 온도(T1)가 설정값(T1set)을 초과한다면, 이것은 냉각 유체 온도(T1)가 설정값(T1set)으로 되돌아갈 때까지, 주 도관(8a) 내 흐름을 감소시키기 위해 유체 펌프 및/또는 하나 이상의 유체 제어 밸브에 작용하는 제어 장치(CU)에 의해 검출될 것이고, 반대로, 온도(T1)가 설정값(T1set) 미만으로 감소된다면, 주 도관(8a) 내 흐름이 증가될 것이다.
중간 유체 회로는 바람직하게는 유체 제어 밸브(13)가 적절하게 제공되고, 냉각 유체(C)의 일부가 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)를 우회하게 하는, 우회 도관(8b)을 포함할 수도 있다. 이것은, 중간 유체 회로의 주 도관(8a) 내 냉각 유체 흐름이 주 도관 내 펌프(11) 및/또는 유체 제어 밸브(12)의 흐름 용량을 조정함으로써 그리고 냉각 유체 흐름의 일부가 예를 들어, 유체 제어 밸브(13)를 개방함으로써 우회 도관(8b)을 통해 열 교환기(9)를 우회하게 함으로써 제어될 수 있기 때문에, 제습 시스템의 유연성을 증가시킨다. 주 도관 및 우회 도관 내 유체 제어 밸브(12, 13)는 물론 원한다면 3방향 밸브로 교체될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 제습 시스템은 제습기 장치(2) 내 건조제 물질을 통해 재생 공기 흐름을 전달하도록 배열된 재생 공기 회로(4)를 포함한다. 제습기 장치는 재생 공기 및 건조제 물질에 의한 공정 공기의 제습에 적합한 임의의 유형일 수 있다. 예를 들어, 수착 제습기(2)는 건조제 물질, 예를 들어, 수증기를 끌어당기고 보유하는 데 효과적인, 실리카 겔을 보유한 회전자의 형태인 제습 소자를 적절하게 포함할 수 있다. 건조제 회전자는 2개의 부분, 즉, 제습 부분 및 재생 부분으로 분할될 수도 있다. 제습될 공정 공기(3)는 회전자 내 건조제 물질이 공정 공기로부터 수분을 추출하여, 이것이 건조된 공기(3b)로서 회전자를 떠나게 할 수 있는, 건조제 회전자의 제습 부분을 통과할 것이다. 동시에, 수분-가득한 건조제 물질은 건조제 회전자가 느리게 회전하는 동안, 재생 부분을 통해 흐르는 재생 공기 스트림(4)으로 수분이 전달되는 재생 부분에서 재생된다. 동시적인 공정 공기의 제습 및 건조제 물질의 재생에 의해, 제습기 장치(2)가 연속적으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 건조제 물질을 보유하는 다수의 회전자, 2개 초과의 부분을 갖고/갖거나 공정 공기 흐름 및 재생 공기 흐름 중 하나 또는 둘 다가 제습기 장치 내 다수의 공기 스트림으로 분할되는 회전자를 포함하는, 다른 구성의 제습기 장치가 고려될 수 있다. 제습기 장치가 반드시 단일의 공정 장치일 필요가 없지만, 직렬 또는 병렬로 다수의 단계 또는 부분으로 구성될 수 있다.
재생 공정을 더 효과적이게 하기 위해, 회전자 내 건조제 물질의 재생을 위해 사용되는 공기 스트림은 비교적 고온을 가져야 하고, 일반적으로 가열되어야 할 것이다. 본 개시내용의 제습 시스템에서, 재생 공기 회로(4)는 바람직하게는 제습기 장치의 상류의, 열 펌프의 응축기(7)에 연결될 수 있다. 이것은 열 펌프 증발기(6) 내 냉각 유체(C)에서 감해진 열이 응축기 및 열 펌프의 냉매 회로(16)를 통해 유입 재생 공기(4a)로 전달될 수 있고, 즉, 공기 냉각 열 교환기(9) 내 공정 공기(3)에서 감해진 열이 열 펌프(5)의 냉매 회로(16) 및 중간 유체 회로(8)를 통해 유입 재생 공기(4a)를 가열하기 위해 활용될 수 있다는 것을 의미한다. 전기 가열기(15)는 필요하다면 유입 재생 공기(4a)를 임의로 가열하도록 배열된, 제습기 장치의 상류의 재생 공기 회로(4)에 포함될 수도 있다.
재생 공기가 제습 장치 유출부(4b)를 떠날 때, 이것은 제습 장치 유입부(4a)에서보다 더 높은 수분 함량 및 더 낮은 온도를 갖는다. 유출 재생 공기가 환경으로 배출될 수도 있지만, 이것이 일반적으로 주위 온도보다 상당히 더 높은 온도를 가질 수도 있기 때문에, 열의 적어도 일부를 공정으로 회수하는 것이 유리할 수도 있다. 따라서 열 교환기(14)는 내부에 수용된 열의 회수를 허용하기 위해 유출 재생 공기 흐름에 적절하게 배열된다. 열 교환기(14)가 바람직하게는 중간 유체 회로(8)에 포함되고, 이어서 바람직하게는 열 펌프 증발기(6)의 상류의 중간 유체 회로(8)에 배열되어 제습기 장치의 하류의 재생 공기(4b)를 냉각시켜서, 따라서 재생 공기 흐름(4b)에서 열을 추출한다. 재생 공기의 온도가 열 교환기(14)의 냉각 동안 감소될 때, 공기 흐름 내 수분 함량이 응축에 기인하여 감소되고, 원한다면, 유출 재생 공기(4b)가 임의로 수분의 추가의 제거 후에 재생 유입 공기(4a)로서 재생 공기 회로(4)로 되돌아가서, 재생 공기 회로(4)가 폐회로일 수 있다.
따라서 열 교환기(14) 내 재생 공기(4b)에서 감해진 열은 열 펌프(5)에 의해 유입 재생 공기(4a)를 가열하도록 활용될 수 있다. 열 교환기(14)에서, 재생 공기의 열은 바람직하게는 위에서 언급된 바와 같은, 중간 유체 회로의 냉각 유체(C), 또는 도 2에 도시된 바와 같은, 이의 부분적인 흐름일 수도 있는, 냉각 유체로 적절하게 전달된다.
재생 공기 회로(4)가 제습 장치의 상류의 열 펌프의 응축기(7)에 연결된다면, 이에 의해 열이 유출 재생 공기(4b)로부터 중간 유체 회로(8) 및 냉매 회로(16)를 통해 유입 재생 공기(4a)로 전달될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같은 유출 재생 공기 열 교환기(14)는 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)로, 즉, 유입 공정 공기(3)로부터 중간 유체 회로의 유체(C)로 전달된 열이 열 펌프 응축기(7) 내 유입 재생 공기(4)를 충분히 가열하는 데 필요한 열 펌프 증발기(6)의 에너지 요건과 매칭되지 않는 상황에서 특히 유용할 수 있다. 이러한 상황은 예를 들어, 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)에 진입하는 공정 공기(3)의 온도가 낮을 때 또는 유출 공정 공기(3b)가 추가로 건조되어야(예를 들어, -20℃ 미만의 이슬점) 할 때일 수도 있고, 이는 특정한 산업 공정의 경우일 수도 있다. 그래서 유출 재생 공기 열 교환기(14)는, 유출 재생 공기의 온도(T6)가 일반적으로 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)를 떠나는 냉각 유체(C)의 온도(T4)보다 상당히 더 높기 때문에, 중간 유체 회로 내 냉각 유체(C)의 부가적인 가열을 제공할 수 있다.
유출 재생 공기 열 교환기(14)가 제습 시스템에 배열될 때, 위에서 언급된 우회 도관(8b)은 증발기(6)의 하류의 저온 냉각 유체(C)의 부분적인 흐름을 직접적으로 재생 공기 열 교환기(14)로 전달할 가능성을 허용하고, 이에 의해 냉각 유체(C)(T5)와 열 교환기(14)에 진입하는 재생 공기(T6) 간의 온도차는 더 클 것이다. 중간 유체 회로는, 냉각 유체(C)의 별개의 흐름이 열 교환기(14)와 열 펌프 증발기(6) 간에 전달되어 열을 재생 공기(4b)로부터 열 펌프의 냉매 회로(16)로 전달할 수 있도록 배열될 수 있다. 이것은 도 3에 도시된 바와 같이, 저온 냉각 유체(C)를 직접적으로 증발기(6)로부터 유출 재생 공기 열 교환기(14)로 전달하여, 유출 재생 공기(T6)와 냉각 유체(T5) 간의 최대 온도차를 달성하도록 예를 들어, 우회 흐름 도관(8b)을 배열함으로써 달성될 수 있다. 우회 흐름 도관(8b)이 사용되지 않도록 유체 제어 밸브(13)가 폐쇄된다면, 공정 공기 냉각용 열 교환기(9) 후의 냉각 유체 온도(T4)는 유출 재생 공기 열 교환기(14) 전의 냉각 유체 온도(T5)와 동일할 것이다.
제2 유체 펌프(18)가 우회 흐름 도관(8b)에 제공되어 중간 유체 회로의 이 부분의 독립적인 흐름 제어를 허용할 수 있고, 추가의 연결 도관 및 밸브(13, 17)가 배열되어, 주 도관(8a) 및 우회 도관(8b)의 흐름이 원한다면 결합될 수 있고, 이는 제습 시스템에 증가된 유연성을 제공한다.
다양한 열 펌프 배열이 기술에서 이용 가능하고, 이의 컴포넌트, 예컨대, 증발기 및 응축기가 중간 유체 회로를 위한 선택된 설정에 따라 선택된다. 따라서, 증발기와 응축기의 상이한 구성이 적합할 수도 있고, 증발기 및/또는 응축기의 다수의 장치가 사용될 수도 있고, 직렬로 또는 병렬로 배열될 수도 있다는 것이 또한 고려된다. 동일한 것이 유입 공정 공기(3a) 및 유출 재생 공기(4b)를 냉각하기 위한 열 교환기(9, 14)에 적용되고, 다양한 열 교환기 설계 및 다수의 장치가 원한다면 사용될 수 있다.
흐름 제어 시스템(10)이 유리하게는 중간 유체 회로(11) 내 냉각 액체(C)의 흐름을 제어하도록 배열되어 공정 공기 냉각용 열 교환기(9) 내 유입 공정 공기(3a)로부터 그리고 재생 공기 열 교환기(14) 내 유출 재생 공기(4b)로부터 감해진 열이 열 펌프의 응축기(7) 내 유입 재생 공기(4a)로 전달되기 위해 필요한 열에 실질적으로 대응하여 제습기 장치(2)의 재생 공기 유입부에서의 주어진 온도(T3)에 도달해서, 전기 가열기(15)에 의한 부가적인 가열의 필요성을 실질적으로 제거한다.
흐름 제어 시스템은 바람직하게는 제어 장치(CU) 이외에, 펌프(11)와 공정 공기 냉각용 열 교환기(9) 사이의 흐름 도관(8a) 내 시스템에 적절하게 배열된, 냉각 유체 온도 의존적 매개변수를 결정하기 위한 측정 장비를 포함한다. 결정된 매개변수 값(T1)을 냉각 유체의 주어진 설정값인 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1set)과 비교하기 위해 배열되는, 제어 장치(CU)로 결정된 매개변수 값(T1)의 정보를 전달하기 위한 수단이 제공되고, 값(T1)에 기초하여 중간 유체 회로의 상이한 부분 내 냉각 유체 흐름을 조정하기 위해 유체 제어 밸브(12, 13, 17) 중 하나 이상의 유체 제어 밸브 및/또는 유체 펌프(들)(11, 18)에 작용하기 위한 수단이 제공된다.
제습 시스템의 실시예의 개략도가 도 1 내지 도 3에 도시된다. 도 1은 유입 공정 공기 냉각용 열 교환기의 상류의 냉각 유체 온도를 제어하기 위해 사용되는 중간 유체 회로(11)를 포함하는 제습 시스템(1)의 제1 실시예를 예시한다. 열 펌프 응축기(7)에 의한 유입 재생 공기(4a)의 가열이 또한 도시된다. 도 2에 예시된 제2 실시예에서, 중간 유체 회로의 냉각 유체는 제습 장치의 하류의 유출 재생 공기에서 열을 집열한다. 도 3은 중간 유체 회로가 유출 재생 공기 냉각 열 교환기를 통해 별개의 냉각 유체 흐름을 제공하기 위해 배열되는, 제습 시스템의 제3 실시예를 예시한다.
도 4에 예시된 바와 같이, 본 발명은 또한 상기 제습 시스템을 작동시키는 방법(100)에 관한 것이고, 방법은,
a) 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)의 상류의 실제 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1)을 검출하는(101) 단계; 및
b) 값(T1)과 주어진 설정값(T1set)을 비교하고(102), 실제 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1)이 주어진 설정값인 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1set)에서 벗어난다면(아니오), 중간 유체 회로에 배열된 유체 펌프(11) 및/또는 하나 이상의 유체 제어 밸브(12, 13)의 흐름 용량을 조정함으로써 중간 유체 회로(8) 내 냉각 유체(C)의 흐름을 조정하는(103) 단계; 및
c) T1= T1set까지 단계 a)와 단계 b)를 반복하는 단계(예)를 포함한다.
방법은 바람직하게는 적어도 하나의 프로세서에서 실행될 때, 적어도 하나의 프로세서가 상기 방법을 수행하게 하는 명령어를 포함하는, 상기 제습 시스템을 작동시키기 위한 컴퓨터 프로그램에 의해 수행된다. 본 발명은 또한 제습 시스템을 작동시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 가진 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 관한 것이다.
도면에 도시된 실시예가 예시 목적만을 위한 것이고, 많은 다른 대안이 본 발명의 범위 내에서 고려될 수도 있다는 것에 유의해야 한다.

Claims (12)

  1. 제습 시스템(1)으로서,
    - 수착 제습기 장치(2);
    - 상기 제습기 장치(2) 내 건조제 물질을 통해 공정 공기 흐름을 전달하도록 배열된 공정 공기 회로(3);
    - 상기 제습기 장치(2) 내 건조제 물질을 통해 재생 공기 흐름을 전달하도록 배열된 재생 공기 회로(4); 및
    - 증발기(6) 및 응축기(7)를 포함하는 열 펌프(5)
    를 포함하되, 상기 시스템은,
    - 상기 제습기 장치(2)로의 상기 공정 공기의 유입 전에 열 교환기(9) 내 상기 공정 공기를 냉각시키도록 배열된, 냉각 유체(C)를 가진 중간 유체 회로(8)를 더 포함하고, 상기 중간 유체 회로(8)는 유체 펌프(11), 및 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)를 통해 그리고 상기 열 펌프의 상기 증발기(6)를 통해 냉각 유체(C)를 전달하도록 배열된 주 도관(8a)을 포함하고, 상기 중간 유체 회로(8)는, 주어진 설정값인 냉각 유체 온도 의존적 매개변수에 대응하는, 상기 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)의 상류의 상기 중간 유체 회로(8)의 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1)을 획득하기 위해 상기 중간 유체 회로(8) 내 냉각 유체(C)의 흐름을 제어하도록 배열되는 흐름 제어 시스템(10)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제습 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중간 유체 회로(8)의 상기 흐름 제어 시스템(10)은 상기 중간 유체 회로에 배열된 상기 유체 펌프(11) 및/또는 하나 이상의 유체 제어 밸브(12, 13)를 제어함으로써 상기 중간 유체 회로 내 냉각 유체의 흐름을 제어하도록 배열된 제어 장치(control unit: CU)를 포함하는, 제습 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중간 유체 회로(8)는 상기 냉각 유체(C)의 일부가 상기 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)를 우회하게 하는 우회 도관(8b)을 포함하는, 제습 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 유체 온도 의존적 매개변수는 냉각 유체 온도이고, 상기 냉각 유체에 대한 상기 주어진 설정값(T1set)은 바람직하게는 10℃ 미만, 더 바람직하게는 5℃ 미만, 가장 바람직하게는 0.5℃ 미만의 온도로 설정되는, 제습 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)는 상기 제습기 장치(2)의 공정 공기 유입부에서의 상기 공정 공기를 주어진 일정한 공기 유입 온도값(T2)으로 냉각시키도록 치수화되고, 상기 공기 유입 온도값(T2)은 바람직하게는 10℃ 미만인, 제습 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재생 공기 회로(4)는 상기 제습기 장치(2)의 상류의 상기 열 펌프(5)의 상기 응축기(7)에 연결되는, 제습 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 유체 회로(8)는 상기 제습기 장치(2)의 하류의 상기 재생 공기를 냉각시키기 위해 상기 열 펌프 증발기(6)의 상류에 배열된 열 교환기(14)를 포함하는, 제습 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 흐름 제어 시스템은 상기 중간 유체 회로 내 냉각 액체의 흐름을 제어하도록 배열되어 상기 공정 공기 냉각용 열 교환기(9) 내 상기 공정 공기로부터 그리고 상기 재생 공기 열 교환기(14) 내 상기 재생 공기로부터 감해진 열이 상기 열 펌프(5)의 상기 응축기(7) 내 상기 재생 공기로 전달되기 위해 필요한 열에 실질적으로 대응하여 상기 제습기 장치(2)의 상기 재생 공기 유입부(4a)에서의 주어진 온도(T3)에 도달하는, 제습 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재생 공기 회로(4)는 상기 재생 공기를 임의로 가열하도록 배열된, 상기 제습기 장치(2)의 상류의 전기 가열기(15)를 포함하는, 제습 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 제습 시스템을 작동시키는 방법으로서,
    a) 상기 공정 공기 냉각용 열 교환기(9)의 상류의 실제 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1)을 결정하는 단계; 및
    b) 상기 실제 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1)이 상기 주어진 설정값인 냉각 유체 온도 의존적 매개변수 값(T1set)에서 벗어난다면, 상기 중간 유체 회로에 배열된 상기 유체 펌프(11) 및/또는 상기 하나 이상의 유체 제어 밸브(12, 13)의 흐름 용량을 조정함으로써 상기 중간 유체 회로(8) 내 냉각 유체(C)의 흐름을 조정하는 단계; 및
    c) T1= T1set까지 단계 a)와 단계 b)를 반복하는 단계
    를 포함하는, 제습 시스템을 작동시키는 방법
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 제습 시스템을 작동시키기 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 적어도 하나의 프로세서에서 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가 제10항에 따른 방법을 수행하게 하는 명령어를 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 제습 시스템을 작동시키기 위한 제11항에 따른 컴퓨터 프로그램을 가진 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
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