專利名稱：用于周期性加濕和除濕室內(nèi)空氣的帶有全熱交換器的吸附空調(diào)系統(tǒng)的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用至少一個全熱交換器的空調(diào)系統(tǒng)的操作方法。
背景技術(shù)：
US 6745826B2中公開了具有多個板的熱交換器，所述板相互平行布置并形成多個筒狀的平行的通道。水流經(jīng)這些通道。空氣沿與水流方向成橫向的方向通過板間的間隙。 此外，液體干燥劑在形成間隙的板的表面上從上至下流動，以使得空氣潮濕。在離開間隙后，液體干燥劑(吸附溶液)被收集并被恢復(fù)以重新使用。采用這種恢復(fù)的方式，必須要再次從空氣中去除所吸收的水分。這可以通過采用需要熱的附加的熱交換器實(shí)現(xiàn)。該熱可以通過例如鍋爐或者太陽能吸收器提供。因此這種方法需要熱能或高投資費(fèi)用、更多空間以及相當(dāng)多的維護(hù)費(fèi)用。DE 19952639A1中公開了一種采用被循環(huán)地引導(dǎo)的吸濕性吸附溶液吸水和脫水的方式的空氣調(diào)節(jié)方法，該方法包括如下步驟a)通過吸附空氣流中所含水分的方法來干燥待調(diào)節(jié)的空氣流；b)通過同時采用低溫?zé)岷椭車諝舛撍姆椒ㄔ偕捎谖哂械蜐舛鹊奈饺芤骸?br>
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于操作使用至少一個全熱交換器或者熱交換器的空調(diào)設(shè)備的方法，其中，熱交換表面在一側(cè)和用于冷卻或者加熱空氣的流體接觸，并且在另一側(cè)與待除濕或加濕的空氣以及吸濕性吸附溶液接觸，以使得流體與吸附溶液以同向流方式被引導(dǎo)通過全熱交換器，并且流體與空氣以逆向流的方式被引導(dǎo)通過全熱交換器，利用該全熱交換器，吸附溶液的恢復(fù)無需額外的能量，并且該全熱交換器以在很大程度上無需維護(hù)的方式操作。根據(jù)本發(fā)明，通過使用具有權(quán)利要求1中的特征的方法能夠?qū)崿F(xiàn)該目的。該方法進(jìn)一步有利的組成將在從屬權(quán)利要求中推導(dǎo)出?？照{(diào)設(shè)備在除濕操作以及加濕操作中根據(jù)空氣的溫度和/或濕度而被應(yīng)用，并且吸附溶液在循環(huán)操作中從儲存裝置中引導(dǎo)到全熱交換器中，再從全熱交換器引導(dǎo)回儲存裝置中，其中由除濕操作引起的吸附溶液的含水量的增長在加濕操作中會降低，并且考慮到在除濕操作時在儲存裝置中的吸附溶液產(chǎn)生的濃度梯度，吸附溶液從儲存裝置中的具有較高濃度的區(qū)域引導(dǎo)到全熱交換器，并從全熱交換器引導(dǎo)到儲存裝置中的具有較低濃度的區(qū)域，并且，在加濕操作中，吸附溶液從儲存裝置中的具有較低濃度的區(qū)域引導(dǎo)到全熱交換器中，并從全熱交換器引導(dǎo)回儲存裝置中的具有較高濃度的區(qū)域，由于以上事實(shí)，成功之處在于除濕操作以及加濕操作以期望的方式執(zhí)行，其中整體上顯著地節(jié)省了能耗。上述優(yōu)勢是由于以下事實(shí)產(chǎn)生的，除濕操作通常需要由流體冷卻空氣，而加濕操作通常需要由流體加熱空氣。儲存裝置中的吸附溶液的濃度以自然濃度梯度的方式從上到下增加，并且在除濕操作中吸附溶液從儲存裝置的下部引導(dǎo)到全熱交換器并從全熱交換器引導(dǎo)到儲存裝置的上部，并且在加濕操作中吸附溶液從儲存裝置的上部引導(dǎo)到全熱交換器并從全熱交換器引導(dǎo)到儲存裝置的下部。力求在除濕操作中吸附溶液通過所述全熱交換器而產(chǎn)生的濃度減小量盡可能高。 采用這種方式，成功之處在于，吸附溶液吸收和釋放水分的循環(huán)能夠持續(xù)一整年，并不需要特別大的儲存裝置。有利地，在冷卻操作中吸附溶液在離開儲存裝置和回到儲存裝置期間的濃度減小量至少為15%。


在下文中本發(fā)明通過附圖中示出的一個示例性實(shí)施方式而更詳細(xì)地說明。示出了 圖1是在除濕操作或冷卻操作中的空調(diào)設(shè)備；圖2是在加濕操作或加熱操作中的根據(jù)圖1的空調(diào)設(shè)備。
具體實(shí)施例方式附圖中所示的空調(diào)設(shè)備包括兩個以相同方式構(gòu)造的全熱交換器1和2，其中全熱交換器1用于冷卻和除濕供給空氣3或者用于加熱和加濕供給空氣3，并且全熱交換器2用于通過被全熱交換器1加熱或冷卻的室內(nèi)的流出空氣4來加熱或冷卻流體，該流體在全熱交換器1中用于冷卻或加熱供給空氣。優(yōu)選地，水被用作一種合適的流體。例如，全熱交換器1和2在每種情況下均包括具有一個或多個細(xì)管組的細(xì)管通風(fēng)裝置，該細(xì)管組優(yōu)選地由以豎直方式彼此平行地布置的細(xì)管組成，其中該通風(fēng)裝置并沒有示出。這些細(xì)管是外徑在0.5mm到5mm之間的軟塑料管。細(xì)管通風(fēng)裝置在每種情況下均包括用于分別向全熱交換器1和2供給流體的普通供給導(dǎo)管5和6，以及分別從相應(yīng)的全熱交換器1和2中引出流體的普通回流導(dǎo)管7和8。一方面，全熱交換器1的前向?qū)Ч?和全熱交換器2的回流導(dǎo)管8相互連接，另一方面，全熱交換器2的供給導(dǎo)管6和全熱交換器1的回流導(dǎo)管7相互連接，使得流體在循環(huán)時依次流經(jīng)這兩個全熱交換器1和2的細(xì)管通風(fēng)裝置。泵9確保流體的持續(xù)循環(huán)。供給導(dǎo)管和回流導(dǎo)管被布置成使得該流體從上到下流進(jìn)全熱交換器1和2，同時供給空氣或者流出空氣4以與此相反的逆流方向從下到上流動。優(yōu)選地隨著供給空氣的冷卻，力求為供給空氣除濕，同時與此相反，通過對供給空氣的加熱，希望供給空氣會被額外加濕。為此，位于容器11內(nèi)的吸濕性吸附溶液通過入口 10被供給至該全熱交換器1。細(xì)管在其開口端被該吸附溶液浸潤，并且該吸附溶液沿著細(xì)管向下流向出口 12，通過出口 12被傳送回容器11。計(jì)量泵13保持吸附溶液不斷地循環(huán)。為達(dá)到高除濕和加濕效果，需要細(xì)管在其整個長度內(nèi)被該吸附溶液均勻浸濕。即使為了增加全熱交換器的效率而使得該吸附溶液的供應(yīng)量盡可能低，可以通過使用具有小于20°接觸角的親水或疏水表面的細(xì)管達(dá)到該目的。為此，優(yōu)選地細(xì)管被包上無紡布。該吸濕性吸附溶液有用地是濃度范圍為約15%到40%的水狀的LiCl溶液。另外的適合的吸附溶液是CaCl2溶液或者這兩者的混合物?？紤]到具體重量和供給方向的控制，容器11中以這樣的方式產(chǎn)生濃度梯度形成具有較高濃度的(濃)吸附溶液的較低區(qū)域14，和具有較低濃度(稀)的吸附溶液的較高區(qū)域15。當(dāng)然，在這些區(qū)域內(nèi)部從上到下也會出現(xiàn)濃度梯度。在圖1所示的冷卻操作中，其中供給空氣3同時在全熱交換器1中被加濕，入口 10 連接到鄰近容器11底部的允通口 16，因此濃吸附溶液供給到細(xì)管中。在吸附溶液在細(xì)管中向下流動期間，吸附溶液吸收供給空氣中的濕氣，因此吸附溶液的含水量會增加并且其濃度降低。如此獲得的稀吸附溶液隨后通過出口 12和位于容器11中吸附溶液表面的浮子 17引導(dǎo)回容器11。以這種方式，在冷卻操作中容器11中吸附溶液的體積會增加。在上述的空調(diào)設(shè)備中，通過全熱交換器在每種情況下用于供給空氣和流出空氣， 會發(fā)生極高程度的熱回收，這使得不必要對供給空氣進(jìn)行附加的加熱或冷卻。在第一全熱交換器1中的供給空氣3在冷卻或夏季的操作中被冷卻和除濕。流體 (冷卻水)循環(huán)流過全熱交換器1和2。該流體在冷卻和除濕供給空氣3時在第一全熱交換器1的通風(fēng)裝置中被冷卻。在流出空氣4在上游安置的加濕器中以絕熱的方式冷卻到其露點(diǎn)溫度后，該流體在第二全熱交換器2的通風(fēng)裝置中被流出空氣4再次冷卻。該流出空氣4通過此方式被加熱和加濕，隨后被排出建筑物。在圖2所示的加熱操作或者冬天的操作中，供給空氣3在第一全熱交換器1中被加熱和加濕。流體從現(xiàn)在開始在全熱交換器1中被冷卻并通過回流導(dǎo)管7以及供給導(dǎo)管6 被弓I導(dǎo)進(jìn)入第二全熱交換器2，在流體通過回流導(dǎo)管8和供給導(dǎo)管5弓丨導(dǎo)回全熱交換器1之前，該流體在第二全熱交換器2中被流出空氣4加熱。加熱操作中，一方面浮子17和入口 10，另一方面允通口 16和出口 12，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)閥互相連接。因此來自容器11的稀吸附溶液被用于浸濕細(xì)管，并且吸附溶液在通過全熱交換器1時，其水分由于供給空氣3的濕化作用而被吸走，因此其作為濃吸附溶液通過出口 12和允通口 16流到容器11的區(qū)域14。通過這種方式，吸附溶液體積的減少量以與提供給供給空氣3的濕度量對應(yīng)的方式產(chǎn)生。因此通過冷卻操作而被稀釋的吸附溶液可以在加熱操作中恢復(fù)。通過經(jīng)由計(jì)量泵13控制引導(dǎo)到全熱交換器1的吸附溶液的量，可以確定供給空氣3被加濕的程度和吸附溶液因此而被濃縮的程度。冬天室內(nèi)設(shè)定的濕度容限相當(dāng)高，因此，會存在較大的調(diào)整范圍?？梢酝ㄟ^這種方式非常精確地設(shè)定濃度增加，濃度增加補(bǔ)償了先前冷卻操作中的濃度減少。容器11中必須儲存初始吸附溶液且附加儲存在冷卻操作直至恢復(fù)期間吸附溶液從供給空氣3中吸收的全部水量。使用具有例如10000m3/h供給空氣速度的空調(diào)設(shè)備，在具有約2000m2有用面積的辦公室中利用其可以進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，于是在中歐的氣候條件下， 每年夏天會吸收大約14500公升水。容器11的儲存容積可以采用盡可能高濃度的濃吸附溶液和采用盡可能低濃度的稀吸附溶液而被最小化。因此對本實(shí)例來說，對于采用40%的濃溶液和20%，30%或者 35%的稀溶液的LiCl吸附溶液，分別要求儲存體積為四、58或者116m3。因此，為減少儲存容量，濃吸附溶液和稀吸附溶液的濃度差盡可能大是有用的，有利地，濃度差大于15%。該濃度差可以通過全熱交換器1中的吸附溶液的通過量來控制。通過量越小，濃度差越大。然而對于均勻浸濕來說最小通過量是必要的，以使得在一次流經(jīng)全熱交換器1 時通常不會達(dá)到濃度差的期望值。然而，于是，存在從出口 12退出的吸附溶液直接通過入口 10進(jìn)入全熱交換器1的可能性，因此吸附溶液經(jīng)過全熱交換器1不止一次，直到其達(dá)到理想的濃度差，并被引導(dǎo)到容器11中。在加熱情況下，流出空氣的絕熱冷卻在其進(jìn)入全熱交換器2之前停止。相反，全熱交換器2的細(xì)管通風(fēng)裝置的水噴灑或者潤濕繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)椴捎眠@種方式增加了效率。此外，在任一情況下，全熱交換器的大部分會在較低溫度下被在冷卻時脫離流出空氣的冷凝水加濕。如果全熱交換器2的細(xì)管通風(fēng)裝置在加熱或冬天的操作中也由吸附溶液潤濕，則空調(diào)設(shè)備的總效率還可能進(jìn)一步顯著增加。因此，入口 18和出口 19為此而設(shè)計(jì)。為此，吸附溶液也類似地從容器11中取出并被引導(dǎo)回容器11中。由于細(xì)管表面被吸附溶液浸濕， 因此空氣的露點(diǎn)溫度會提升，使得通過潮濕的流出空氣和細(xì)管表面間接觸而產(chǎn)生的冷凝熱在更高的溫度下有效。這樣，使用被LiCl吸附溶液潤濕的細(xì)管通風(fēng)裝置，當(dāng)在20°C的空氣溫度下時冷凝熱可能已經(jīng)被釋放。相反，使用沒有受到潤濕的通風(fēng)裝置并且假設(shè)流出空氣溫度為22°C且相對濕度為50%，則直到露點(diǎn)溫度降為低于約11°C才不會受到影響。由于采用吸附溶液潤濕細(xì)管通風(fēng)裝置也可以大大降低冰的形成溫度，因此避免全熱交換器2的細(xì)管中形成冰的措施也被摒棄了。最終，吸附溶液也可以被用作流經(jīng)兩個全熱交換器1和2的細(xì)管的流體的防凍劑。 在加熱操作中，回流導(dǎo)管7中的流體的溫度幾乎被降到外部空氣溫度。因此必須在流體中增加防凍劑，并且這種防凍劑通常由丙三醇溶液組成。然而這樣會顯著增加流體的粘性，因此由泵10持久地施加的功率可以增加4倍。另外，這種防凍劑會使熱轉(zhuǎn)換變差，并且流體的特定熱容量會減小，因此流體的通過量需要增加。如果采用吸附溶液作為防凍劑，則上述缺點(diǎn)將顯著減少。吸附溶液在容器11中通過簡單的閥門裝置以及合適的連接導(dǎo)管導(dǎo)入到細(xì)管通風(fēng)裝置中，其中，各自主要的外部溫度集中采用如下方式調(diào)整在所需要的溫度足夠高的情況下盡可能低。
權(quán)利要求
1.一種用于操作其中使用至少一個全熱交換器(1)的空調(diào)設(shè)備的方法，其中，熱交換表面在一側(cè)和用于冷卻或者加熱空氣(3)的流體接觸，在另一側(cè)與待除濕或加濕的空氣(3)以及吸濕性吸附溶液接觸，以使得所述流體與所述吸附溶液以同向流方式被引導(dǎo)通過全熱交換器(1)，并且所述流體與所述空氣(3)以逆向流的方式被引導(dǎo)通過全熱交換器 ⑴，其特征在于，所述空調(diào)設(shè)備在除濕操作以及加濕操作中根據(jù)所述空氣(3)的溫度和/ 或濕度而被應(yīng)用，并且所述吸附溶液在循環(huán)操作中從儲存裝置(11)引導(dǎo)到所述全熱交換器(1)中，并從所述全熱交換器(1)引導(dǎo)回所述儲存裝置(11)中，其中由除濕操作引起的所述吸附溶液的含水量的增長在加濕操作中會逆轉(zhuǎn)，并且考慮到在除濕操作時在所述儲存裝置中的所述吸附溶液產(chǎn)生的濃度梯度，所述吸附溶液從所述儲存裝置(11)中的具有較高濃度的區(qū)域引導(dǎo)到所述全熱交換器(1)，并從所述全熱交換器 (1)引導(dǎo)到所述儲存裝置(11)中的具有較低濃度的區(qū)域，并且在加濕操作中，所述吸附溶液從所述儲存裝置(11)中的具有較低濃度的區(qū)域引導(dǎo)到所述全熱交換器(1)中，并從所述全熱交換器(1)引導(dǎo)回所述儲存裝置(11)中的具有較高濃度的區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述儲存裝置(11)中的所述吸附溶液的濃度從上到下增加，并且在除濕操作中所述吸附溶液從所述儲存裝置(11)的下部(14)引導(dǎo)到全熱交換器(1)中，并從所述全熱交換器(1)引導(dǎo)到所述儲存裝置(11)的上部(15)， 并且在加濕操作中，所述吸附溶液從所述儲存裝置(11)的上部(1 引導(dǎo)到所述全熱交換器(1)，并從所述全熱交換器(1)引導(dǎo)回所述儲存裝置(11)的下部(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述除濕操作中所述吸附溶液通過穿過所述全熱交換器(1)而產(chǎn)生的濃度減小量盡可能高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述吸附溶液在被引導(dǎo)回所述儲存裝置之前在所述全熱交換器(1)中運(yùn)行多次。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述吸附溶液的濃度減小量通過單位時間內(nèi)引導(dǎo)入所述全熱交換器(1)中的所述吸附溶液的量來控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述冷卻操作中，所述吸附溶液在離開所述儲存裝置(11)和引導(dǎo)回所述儲存裝置(11)期間的濃度減小量至少為 15%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，含水的LiCl溶液用作所述吸附溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述儲存裝置(11)中的含水的LiCl溶液的濃度在15%到40%的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述吸附溶液用作防凍劑混合到所述流體中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用至少兩個全熱交換器 (1,2),所述流體在封閉循環(huán)中依次流經(jīng)該兩個全熱交換器，其中，在所述除濕操作中，第一全熱交換器(1)用于冷卻和除濕供給空氣(3)，并且第二全熱交換器(2)用于通過流出空氣 (4)冷卻所述流體，并且在所述加濕操作中，所述第一全熱交換器(1)用于加熱和加濕供給空氣(3)，并且所述第二全熱交換器(2)用于通過所述流出空氣(4)加熱所述流體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第二全熱交換器( 的熱交換表面也被所述吸附溶液浸濕。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述第二全熱交換器O)中所述吸附溶液的濃度梯度與所述第一全熱交換器(1)中所述吸附溶液的濃度梯度相反。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述流出空氣(4)在進(jìn)入所述第二全熱交換器( 之前以絕熱的方式被冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用至少一個全熱交換器(1)的空調(diào)系統(tǒng)的操作方法，其中熱交換表面與用于冷卻和加熱空氣(3)的流體接觸，還與待除濕或加濕的空氣以及吸濕性吸附溶液接觸。流體與吸附溶液以同向流的方式被引導(dǎo)且流體與空氣以逆向流方式被引導(dǎo)通過全熱交換器?？照{(diào)系統(tǒng)在除濕操作和加濕操作中根據(jù)空氣溫度和/或濕度來應(yīng)用。吸附溶液以循環(huán)方式從儲存單元(11)中引導(dǎo)到全熱交換器中，再從全熱交換器引導(dǎo)回儲存單元中。在除濕操作中吸附溶液的含水量的增加在加濕操作中被降低。
文檔編號F24F5/00GK102165267SQ200980136395
公開日2011年8月24日 申請日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
發(fā)明者唐納德·赫布斯特 申請人:唐納德·赫布斯特