專(zhuān)利名稱(chēng)：空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)空氣的系統(tǒng)。背景液體干燥劑空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以提供有 效的用于冷卻、除濕以及以其他方式調(diào)節(jié)環(huán)境空氣的手段。這樣的系統(tǒng)的實(shí)例在以下國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)中被描述=WO 99/26026、WO00/55546 和 WO 03/056249。對(duì)于大多數(shù)基于干燥劑的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)普遍的是，需要提供加熱或冷卻以控制在系統(tǒng)內(nèi)的流體的溫度一流體例如在除濕側(cè)上的干燥劑、在再生側(cè)上的干燥劑和在這些側(cè)中的一個(gè)或二者上的空氣流。雖然加熱或冷卻的源可以來(lái)自許多不同的源中的任一種，但是將是有利的是，具有可以通過(guò)向或從多重源熱傳遞來(lái)控制干燥劑的溫度的基于干燥劑的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中每個(gè)源可以基于系統(tǒng)需要和源的可用性被分別地或共同地使用。概述本發(fā)明的實(shí)施方案包括用于調(diào)節(jié)空氣的系統(tǒng)，其中液體干燥劑的溫度使用多于一個(gè)熱或冷卻源以使得源中的每個(gè)可以取決于某種標(biāo)準(zhǔn)被分別地或組合地使用的方式來(lái)控制。在某些實(shí)施方案中，外部熱源的加熱容量被評(píng)估。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“加熱容量”是通常是指可從熱源獲得的熱的量的通用術(shù)語(yǔ)。例如，如果水儲(chǔ)器被太陽(yáng)能源加熱并且在儲(chǔ)器中的水的體積是通常已知的，那么“加熱容量”的一個(gè)度量將是測(cè)量已知體積的水的溫度。這將提供可以從熱源獲得多少熱的指示。除了測(cè)量已知體積的材料的溫度之外，“加熱容量”還可以通過(guò)任何其他的對(duì)傳遞可用于干燥劑空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的熱的量有效的方法來(lái)確定。例如，材料的類(lèi)型以及其導(dǎo)熱性可以被考慮在內(nèi)，以測(cè)定材料的加熱容量，或其他參數(shù)可以被使用。一旦熱源的加熱容量被確定，并且假定例如在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的再生側(cè)上的干燥劑需要熱的加入，那么然后可以確定該加熱容量是否高于第一預(yù)先確定的量。如果例如加熱容量太低一即其低于第一預(yù)先確定的量一那么從外部熱源向干燥劑的熱傳遞可以被禁止，因?yàn)檫@樣的傳遞將是低效率的，或在極端的情況下，干燥劑實(shí)際上可以將熱傳遞回至外部熱源。然而，如果加熱容量被確定為高于第一預(yù)先確定的量，那么然后可以是期望的是確定其是否高于第二預(yù)先確定的量。如果加熱容量被確定為高于比第一預(yù)先確定的量高的第二預(yù)先確定的量，那么熱可以被排他地從外部熱源傳遞至干燥劑，即熱不被從任何其他的熱源傳遞至干燥劑。另一種類(lèi)型的可以被使用的熱源是在蒸氣-壓縮致冷循環(huán)中散發(fā)的熱。在上文提到的示例中，如果外部熱源的加熱容量被確定為高于第二預(yù)先確定的量，那么從致冷系統(tǒng)向干燥劑的熱傳遞可以被禁止。相反地，如果外部源的加熱容量被確定為高于第一預(yù)先確定的量但是低于第二預(yù)先確定的量，那么可以指示外部熱源具有向干燥劑提供某些熱，而不是所有的所需要的熱的容量。在這樣的情況下，熱可以被從外部熱源和其他熱源例如致冷系統(tǒng)二者傳遞至干燥劑。
本發(fā)明的實(shí)施方案包括用于調(diào)節(jié)空氣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有除濕器，第一空氣流被引入除濕器中并且與液體干燥劑接觸，以將水從第一空氣流轉(zhuǎn)移至液體干燥劑。第二空氣流被引入再生器中并且與液體干燥劑接觸，以將水從液體干燥劑轉(zhuǎn)移至第二空氣流。空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括具有致冷劑、壓縮機(jī)以及多個(gè)熱交換器的致冷系統(tǒng)。還包括再生干燥劑熱交換器，其被配置為選擇性地接收來(lái)自致冷系統(tǒng)的熱以及選擇性地接收來(lái)自外部熱源的熱。再生干燥劑熱交換器還被配置為接收來(lái)自再生器的液體干燥劑，以在第二空氣流接觸液體干燥劑之前將來(lái)自致冷系統(tǒng)或外部熱源中的至少一個(gè)的熱傳遞至液體干燥劑。在某些實(shí)施方案中，致冷系統(tǒng)的第一熱交換器被配置為接收熱傳遞流體，例如二醇、水和二醇、水、或?qū)τ趯醾鬟f至干燥劑來(lái)說(shuō)有效的任何其他流體。二醇接收來(lái)自致冷劑的熱，并且選擇性地與再生干燥劑熱交換器接觸以將熱傳遞至液體干燥劑。第二熱傳遞流體被設(shè)定為接收來(lái)自外部熱源的熱，以及選擇性接觸再生干燥劑熱交換器以將熱傳遞至液體干燥劑。第二熱傳遞流體可以是例如來(lái)自被太陽(yáng)能加熱的水儲(chǔ)器的熱水?？蛇x擇地，第二熱傳遞流體可以是二醇或二醇和水的組合，或?qū)τ趯釓耐獠繜嵩磦鬟f至再生干燥劑熱交換器來(lái)說(shuō)有效的任何其他流體。如上文提出的外部熱源可以是太陽(yáng)能；然而，其還可以是對(duì)于向液體干燥劑提供熱來(lái)說(shuō)有效的任何其他熱源。例如，僅舉幾個(gè)例子，外部熱源可以是 來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)或其他熱生產(chǎn)系統(tǒng)的廢熱，其可以是地?zé)崮埽騺?lái)自聯(lián)合發(fā)電(CHP)系統(tǒng)的熱。如下文討論的，本發(fā)明的某些實(shí)施方案使第一熱傳遞流體和第二熱傳遞流體經(jīng)過(guò)共用的入口進(jìn)入再生干燥劑熱交換器，使得它們?cè)谶M(jìn)入熱交換器之前組合。在這樣的情況下，第一熱傳遞流體和第二熱傳遞流體將具有相同的構(gòu)成材料，并且可以例如在離開(kāi)熱交換器之后分流它們的相應(yīng)的流，使得一部分經(jīng)過(guò)第一致冷系統(tǒng)熱交換器返回并且另一部分返回至外部熱源。本發(fā)明的實(shí)施方案還包括第二致冷系統(tǒng)熱交換器，第二致冷系統(tǒng)熱交換器被配置為接收來(lái)自外部冷卻源的第一冷卻劑并且被配置為將來(lái)自致冷劑的熱傳遞至第一冷卻劑。該第二致冷熱交換器可以便利地位于致冷系統(tǒng)的冷卻側(cè)的上游，使得非常熱的致冷劑在進(jìn)入蒸發(fā)器之前受到預(yù)冷卻。本發(fā)明的某些實(shí)施方案包括空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括具有致冷劑、壓縮機(jī)以及多個(gè)熱交換器的致冷系統(tǒng)。除濕器接收第一空氣流，第一空氣流在除濕器處接觸液體干燥劑，以將水從第一空氣流轉(zhuǎn)移至液體干燥劑。再生器接收第二空氣流，第二空氣流在再生器處接觸液體干燥劑，以將水從液體干燥劑轉(zhuǎn)移至第二空氣流。再生器包括第一熱傳遞環(huán)路，第一熱傳遞環(huán)路用于在第二空氣流接觸液體干燥劑之前選擇性地將熱從致冷系統(tǒng)傳遞至液體干燥劑。再生器還包括第二熱傳遞環(huán)路，第二熱傳遞環(huán)路在第二空氣流接觸液體干燥劑之前選擇性地將熱從外部熱源傳遞至液體干燥劑。第一熱傳遞環(huán)路可以包括再生干燥劑熱交換器，再生干燥劑熱交換器被配置為接收來(lái)自再生器的液體干燥劑。第一熱傳遞環(huán)路還可以包括致冷系統(tǒng)熱交換器中的被配置為接收致冷劑的第一致冷系統(tǒng)熱交換器，以及第一熱傳遞流體，第一熱傳遞流體被設(shè)定為選擇性地接觸第一致冷系統(tǒng)熱交換器以接收來(lái)自致冷劑的熱并且被設(shè)定為選擇性地接觸再生干燥劑熱交換器以將熱從第一熱傳遞流體傳遞至液體干燥劑。第二熱傳遞環(huán)路可以包括再生干燥劑熱交換器、外部熱源和第二熱傳遞流體，第二熱傳遞流體被設(shè)定為接收來(lái)自外部熱源的熱并且被設(shè)定為選擇性地接觸再生干燥劑熱交換器以將熱從第二熱傳遞流體傳遞至液體干燥劑。第一熱傳遞環(huán)路和第二熱傳遞環(huán)路可以選擇性地在再生干燥劑熱交換器的入口側(cè)上可組合。本發(fā)明的實(shí)施方案還包括用于調(diào)節(jié)空氣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括除濕器，第一空氣流被引入除濕器中并且與液體干燥劑接觸，以將水從第一空氣流轉(zhuǎn)移至液體干燥劑。第二空氣流被引入再生器中并且與液體干燥劑接觸，以將水從液體干燥劑轉(zhuǎn)移至第二空氣流。致冷系統(tǒng)包括致冷劑、壓縮機(jī)以及多個(gè)熱交換器。除濕器干燥劑熱交換器被配置為在第一空氣流接觸液體干燥劑之前選擇性地將熱從除濕器中的干燥劑傳遞至致冷系統(tǒng)。除濕器干燥劑熱交換器還被配置為在第一空氣流接觸液體干燥劑之前選擇性地將熱從除濕器中的干燥劑傳遞至外部冷卻源。附圖簡(jiǎn)述
圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意性的圖示；以及圖2是圖示用于控制圖I中示出的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制策略的實(shí)施方案的高水平流程圖(high-level flow chart);以及圖3是圖示用于控制圖I中示出的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制策略的實(shí)施方案的高水平流程圖。詳細(xì)描述圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)10。具體地，系統(tǒng)10被配置為調(diào)節(jié)空氣一例如控制空氣的溫度和/或濕度。在廣義上，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)10被分為兩個(gè)部分處理側(cè)或除濕器12，以及再生器14?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)10還包括致冷系統(tǒng)，最好地通過(guò)其部件零件描述致冷系統(tǒng)。例如，在圖I中圖示的致冷系統(tǒng)包括熱交換器16、18、20、22和24。致冷系統(tǒng)還包括致冷劑，致冷劑由在致冷系統(tǒng)的熱側(cè)上的虛線(xiàn)26圖示并且由在致冷系統(tǒng)的冷側(cè)上的虛線(xiàn)28圖示。致冷系統(tǒng)還包括接收器30、過(guò)濾器32、壓縮機(jī)34、收集器36和電膨脹閥38、40。雖然空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)10使用蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)，但是其調(diào)節(jié)空氣的主要機(jī)理是通過(guò)液體干燥劑42的使用。通常，干燥劑42被泵46從除濕器水池44經(jīng)過(guò)過(guò)濾器48泵送至基質(zhì)材料50的頂部?；|(zhì)50可以是海綿或有效促進(jìn)干燥劑42和第一空氣流52之間的接觸的其他一種或多種介質(zhì)?？諝饬?2被第一鼓風(fēng)機(jī)54吹動(dòng)，第一鼓風(fēng)機(jī)54將第一空氣流52吹動(dòng)穿過(guò)基質(zhì)50，在基質(zhì)50水被干燥劑42從第一空氣流52吸收。在干燥劑42向下流動(dòng)穿過(guò)基質(zhì)50時(shí)，干燥劑42變得越來(lái)越稀，因?yàn)楦稍飫?2從空氣流52捕獲水。如果沒(méi)有進(jìn)一步的處理，那么干燥劑42將變得如此稀以至于不能從空氣流52除去另外的水。因此，在圖I中示出的實(shí)施方案中，除濕器水池44經(jīng)過(guò)開(kāi)口 58連接于再生池56。在再生器14中，干燥劑42被泵60經(jīng)過(guò)過(guò)濾器62泵送至基質(zhì)材料64的頂部，在基質(zhì)材料64的頂部處干燥劑42向下流動(dòng)以接觸被鼓風(fēng)機(jī)68吹動(dòng)穿過(guò)基質(zhì)64的第二空氣流66。當(dāng)干燥劑42流動(dòng)經(jīng)過(guò)基質(zhì)材料64時(shí)，干燥劑42將水轉(zhuǎn)移至空氣流66，使得干燥劑42在其向下朝向再生池56流動(dòng)時(shí)變得越來(lái)越濃。干燥劑42可以經(jīng)過(guò)開(kāi)口 58通過(guò)基于在除濕器12中的干燥劑和再生器14中的干燥劑之間的濃度梯度的擴(kuò)散在池44、56之間被轉(zhuǎn)移。此外，干燥劑42可以通過(guò)包括兩個(gè)浮子72、74(每個(gè)具有其自己的水平開(kāi)關(guān)76、78)的浮子系統(tǒng)70在除濕器12和再生器14之間被轉(zhuǎn)移。如圖I中所示的，被除濕器泵46泵送的干燥劑42在基質(zhì)50和浮子74之間被分流。相似地，被再生泵60泵送的干燥劑42在基質(zhì)64和浮子72之間被分流。在達(dá)到浮子72,74內(nèi)的某個(gè)水平時(shí)，干燥劑42被釋放至其來(lái)自的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)10的相對(duì)側(cè)。在干燥劑42被釋放時(shí)，其行進(jìn)穿過(guò)熱交換器80，在熱交換器80中熱被從在再生側(cè)上較溫和的干燥劑42傳遞至來(lái)自除濕器側(cè)的較冷的干燥劑42。被布置在除濕器水池44中的水平開(kāi)關(guān)82還被用于確定泵46何時(shí)應(yīng)當(dāng)被激活以將干燥劑42從除濕器水池44泵送出來(lái)。在本發(fā)明中使用的液體干燥劑可以是被單獨(dú)地使用的或在混合物中的多元醇。典型的多元醇包括諸如こニ醇、丙ニ醇、丁ニ醇、戊ニ醇、甘油、三羥甲基丙烷、ニ甘醇、三甘醇、四甘醇、ニ丙ニ醇、三丙ニ醇、四丙ニ醇和其混合物的液體化合物。還可以使用通常是固體，但是在無(wú)水的液體多元醇或液體羥基胺中實(shí)質(zhì)上可溶解的多元醇化合物。這些固體多元醇化合物中的典型是赤蘚醇、山梨糖醇、季戊四醇和低分子量糖。典型的羥基胺包括鏈烷醇胺，例如單こ醇胺、ニこ醇胺、三こ醇胺、異丙醇胺，包括單異丙醇胺、ニ異丙醇胺和三異丙醇胺或ニ甘醇胺。還其他類(lèi)型的干燥劑，例如蒙脫粘土、硅膠、分子篩、CaO, CaSO4，全部可以使用。 如對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是明顯的，期望的干燥劑的選擇取決于，待被吸收濕氣的環(huán)境空氣的溫度和濕度范圍以及其他參數(shù)。還其他示例性的干燥劑包括諸如p205、BaO,Al203、Na0H棒、熔融KOH、Cafc2、ZnCl2、Ba (ClO4) 2、ZnBr2的材料。圖I中示出的干燥劑42可以有利地包含約40%氯化鋰的水溶液。為了提高空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)10的效率，在除濕器側(cè)12上的干燥劑42可以被選擇性地冷卻，而在再生器側(cè)14上的干燥劑42可以被選擇性地加熱。再生干燥劑熱交換器84在再生側(cè)14上。熱交換器84被配置為選擇性地接收來(lái)自致冷系統(tǒng)的熱，例如通過(guò)接收來(lái)自在致冷系統(tǒng)熱交換器16中的第一個(gè)中的致冷劑26的熱的第一熱傳遞流體86。如上文討論的，熱傳遞流體86可以是液體，例如ニ醇和水的混合物，或有效傳遞熱的任何介質(zhì)。熱交換器84還被配置為選擇性地接收來(lái)自外部熱源88的熱，外部熱源88例如被太陽(yáng)能、地?zé)嵩吹鹊燃訜岬囊后w儲(chǔ)器。由長(zhǎng)虛線(xiàn)90表示的第二熱傳遞流體可以直接流動(dòng)至熱交換器84的入口 95。特別地，閥92、94可以控制熱傳遞流體90向和從熱交換器84的流動(dòng)。相似地，閥96可以控制熱傳遞流體86向和從熱交換器16、84的流動(dòng)。泵98被用于將熱傳遞流體86泵送經(jīng)過(guò)致冷熱交換器16和再生干燥劑熱交換器84。另外的ー個(gè)或多個(gè)泵(未示出)可以用于將熱傳遞流體90向和從外部熱源88泵送并且泵送經(jīng)過(guò)熱交換器84的入口 95和出ロ 99。如圖I中所示的，第一熱傳遞流體86的流界定包括熱交換器16、84的第一熱傳遞環(huán)路。相似地，熱傳遞流體90界定包括熱交換器84和外部熱源88的第二熱傳遞環(huán)路。通過(guò)具有可以直接地將熱傳遞至干燥劑42的兩個(gè)不同的熱源，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)10可以提供比使用単一的熱源加熱干燥劑的系統(tǒng)大的效率。熱傳遞流體86、90中的每個(gè)可以經(jīng)過(guò)共用的入口 95進(jìn)入熱交換器84，并且因此可以具有相同的構(gòu)成材料一例如水、ニ醇等等。 轉(zhuǎn)向圖2，示出了流程

圖100，其圖示了用于控制被供應(yīng)至再生側(cè)14上的干燥劑42的熱的控制系統(tǒng)，如在圖I中圖示的。在第一步驟101，確定需要加熱。這可以例如通過(guò)測(cè)量供應(yīng)空氣或返回空氣的條件以確定増加的除濕被需要而被確定。一旦作出這種確定，那么方法運(yùn)動(dòng)至步驟102，在步驟102，外部熱源88的加熱容量被確定。如上文討論的，可以具有確定外部熱源88的加熱容量的許多方式，例如確定液體的溫度和液體的儲(chǔ)器的體積。通常，然后實(shí)施控制策略以確定是否將熱從外部源88傳遞至再生器14中的干燥劑42，并且如果是這樣，那么確定熱的某些或全部是否將來(lái)自外部源88。如果確定了外部熱源88的加熱容量是足夠大的，那么被傳遞至再生器14中的干燥劑42的熱的至少某些將來(lái)自外部熱源88。這樣的控制系統(tǒng)的高水平圖在流程圖100中圖示。這樣的控制系統(tǒng)可以存在于ー個(gè)或多個(gè)硬件控制器、軟件控制器或硬件控制器和軟件控制器的組合中?？刂葡到y(tǒng)可以接收來(lái)自如下文描述的各種傳感器的輸入，并且可以控制系統(tǒng)10的各種元件例如泵和閥，以實(shí)現(xiàn)期望的控制策略。這樣的控制系統(tǒng)103在圖I中示意性地圖示。返回至圖2，在決定框104作出關(guān)于在步驟102被確定的加熱容量是否高于第一預(yù)先確定的量的確定。如果不是這樣，那么熱被從致冷系統(tǒng)傳遞，例如通過(guò)打開(kāi)閥96—見(jiàn)步驟106。此外，從外部源88向干燥劑42的熱傳遞可以被禁止，例如通過(guò)關(guān)閉閥92、94以停止熱傳遞流體90向和從熱交換器84的流動(dòng)。 如果發(fā)現(xiàn)外部熱源88的加熱容量高于第一預(yù)先確定的量，那么被傳遞至熱交換器84中的干燥劑42的熱的至少某些可以來(lái)自外部熱源88。被傳遞至干燥劑42的熱的僅一部分來(lái)自外部熱源88，還是該熱的全部都來(lái)自外部熱源88，取決于外部熱源88的加熱容量高于第一預(yù)先確定的量的程度。例如，在決定框108確定外部熱源88的加熱容量是否高于比第一預(yù)先確定的量高的第二預(yù)先確定的量。如果答案是“是”，那么待被傳遞至熱交換器84中的干燥劑42的熱的全部都將來(lái)自外部熱源88，并且熱從致冷系統(tǒng)經(jīng)過(guò)熱交換器16的傳遞被禁止。這可以通過(guò)停止泵98并且關(guān)閉閥96來(lái)實(shí)現(xiàn)ー見(jiàn)步驟110。如果外部熱源88的加熱容量在第一預(yù)先確定的量和第二預(yù)先確定的量之間，那么熱將從外部熱源88和致冷系統(tǒng)二者被傳遞至熱交換器84中的干燥劑42—見(jiàn)步驟112。在本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案中，外部熱源88將以其容量的最大程度被使用，以提供盡可能多的熱；致冷系統(tǒng)將被用于僅提供熱的不可從外部熱源88獲得的那部分。這減少對(duì)致冷系統(tǒng)的依賴(lài)，這將通常導(dǎo)致更少的能量被使用以及較低的操作成本。換言之，熱傳遞流體90的流動(dòng)被控制，以提供來(lái)自外部熱源88的最大量的熱，并且熱傳遞流體86的流動(dòng)被控制，以提供來(lái)自致冷系統(tǒng)的最小量的熱。用于評(píng)估將被傳遞至干燥劑42的熱的量的第一預(yù)先確定的量和第二預(yù)先確定的量的實(shí)際值可以取決于許多因素，包括干燥劑42的溫度以及被調(diào)節(jié)的空氣114在其離開(kāi)除濕器12時(shí)的狀態(tài)。為了有效地控制被調(diào)節(jié)的空氣114的溫度和濕度，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)10依賴(lài)于被配置為測(cè)量某些系統(tǒng)參數(shù)的許多不同的傳感器。例如，被指定為“T”的溫度傳感器、被指定為“PT”的壓カ傳感器以及被指定為“T，Rh”的溫度/相対濕度傳感器在系統(tǒng)10的各個(gè)位置中示出。這些傳感器測(cè)量有關(guān)的參數(shù)，并且然后將信號(hào)傳輸至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)例如可以實(shí)施各種控制方法,例如在圖2中的流程圖100中圖示的方法。如上文討論的，熱交換器84可以接收來(lái)自致冷系統(tǒng)和外部熱源88中的一個(gè)或ニ者的熱流體。閥92、94、96被用于控制熱傳遞流體86、90的流動(dòng)，并且這樣的控制可以是如在上文關(guān)于在圖2中圖示的方法描述的。為了提供空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)10中的另外的效率，致冷劑26可以被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)熱交換器20，熱交換器20被配置為在熱空氣流66接觸基質(zhì)64中的干燥劑42之前加熱空氣流66。以這種方式，空氣流66可以從再生器中的干燥劑42吸收更多水，以增加再生池56中的干燥劑42的濃度。因此，空氣流116是溫?zé)岬那逸d水的。就空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)10用于調(diào)節(jié)用于生存空間的空氣使得對(duì)空氣流114的溫度和濕度的控制是最終的目標(biāo)來(lái)說(shuō)，空氣流116可以是廢氣。相反地，如果空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)10被使用在水捕獲和處理應(yīng)用中，那么空氣流114可以是廢氣，并且空氣流116被冷卻或以其他方式處理以除去水以用于飲用或其他應(yīng)用。如同再生器14可以利用外部熱源例如熱源88，除濕器12可以利用外部冷卻源118。僅舉幾個(gè)例子，外部冷卻源118可以是例如來(lái)自地井、地表水或冷卻塔的冷水的源。如圖I中所示的，冷卻劑120可以是水、ニ醇、二者的混合物或某些其他流體，冷卻劑120流動(dòng)經(jīng)過(guò)致冷系統(tǒng)熱交換器18中的ー個(gè)，并且流動(dòng)回至外部冷卻源118。這種流動(dòng)可以被例如閥122、124控制。雖然閥122在圖I中被圖示為是手動(dòng)閥并且閥124被圖示為是電磁螺線(xiàn)管，但是其他類(lèi)型的閥可以在這樣的系統(tǒng)中使用。冷卻劑120的另一部分流動(dòng)經(jīng)過(guò)除濕器12中的第一熱交換器126。在離開(kāi)熱交換器126之后，其流動(dòng)回至外部冷卻源118，這種流動(dòng)通過(guò)電磁螺線(xiàn)管閥128控制。除了熱 交換器126以及致冷系統(tǒng)熱交換器22中的一個(gè)之外，除濕器還包括除濕器干燥劑熱交換器130。熱交換器130在干燥劑42被泵46泵送時(shí)接收來(lái)自除濕器水池44的干燥劑42。致冷系統(tǒng)或外部冷卻源118中的ー個(gè)或二者可以通過(guò)除濕器干燥劑熱交換器130向干燥劑42提供冷卻。例如，當(dāng)電磁螺線(xiàn)管閥128是打開(kāi)時(shí)，冷卻劑120的某些流動(dòng)經(jīng)過(guò)熱交換器126，在熱交換器126，冷卻劑120接收來(lái)自第二冷卻劑132的熱。然后冷卻劑132流動(dòng)經(jīng)過(guò)致冷系統(tǒng)熱交換器22中的ー個(gè)，在其中冷卻劑132被致冷劑28進(jìn)ー步冷卻。因此，當(dāng)冷卻劑132到達(dá)熱交換器130時(shí)，其已經(jīng)被兩個(gè)冷卻源冷卻并且可以從除濕器12中的干燥劑42除去更大量的熱。當(dāng)達(dá)到外部冷卻源不能夠提供足夠的冷卻或不被需要的程度吋，電磁螺線(xiàn)管閥128可以被關(guān)閉，使得冷卻劑132僅被熱交換器22中的致冷劑28冷卻。當(dāng)達(dá)到干燥劑42不需要冷卻的程度時(shí)，冷卻劑泵134可以被關(guān)閉。相似于對(duì)在再生器14中加熱的干燥劑的控制，對(duì)在除濕器12中冷卻的干燥劑的控制可以通過(guò)接收表示各種溫度、壓カ和濕度的多重傳感器輸入并且確定合適的源和用于冷卻除濕器12中的干燥劑42的量的控制系統(tǒng)來(lái)控制。對(duì)離開(kāi)除濕器12的空氣流114的另外的控制和調(diào)節(jié)可以通過(guò)使用熱交換器24來(lái)獲得，熱交換器24是致冷系統(tǒng)內(nèi)的另ー個(gè)蒸發(fā)器。以這種方式，空氣流114的溫度和濕度可以通過(guò)使用空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)10被有效地和高效率地控制，以提供期望的輸出。圖3示出了流程圖136，其圖示了控制除濕器12中的干燥劑42的冷卻的方法，如在圖I中圖示的。在第一步驟138，確定需要冷卻。這可以例如通過(guò)測(cè)量供應(yīng)空氣的條件一例如溫度和/或濕度ー并且將這些條件與設(shè)置點(diǎn)比較來(lái)確定。設(shè)置點(diǎn)是如被系統(tǒng)10的使用者選擇的期望的條件的ー個(gè)或多個(gè)值，并且可以包括例如期望的溫度和濕度中的ー個(gè)或二者。一旦作出這種確定，那么方法運(yùn)動(dòng)至步驟140，在步驟140，外部冷卻源118的冷卻容量被確定。如同上文討論的熱源的加熱容量，可以具有確定外部冷卻源88的冷卻容量的許多方式，例如確定液體的溫度和液體的儲(chǔ)器的體積。通常，然后實(shí)施控制策略以確定是否將冷卻從外部源118提供至除濕器12中的干燥劑42，并且如果是這樣，那么確定冷卻的某些或全部是否將來(lái)自外部源118。如果確定了冷卻容量是足夠大的，那么被提供至除濕器12中的干燥劑42的冷卻的至少某些將來(lái)自外部冷卻源118。這樣的控制系統(tǒng)的高水平圖在流程圖136中圖示，其中在決定框142作出關(guān)于被確定的冷卻容量是否高于第一預(yù)先確定的量的確定。如果不是這樣，那么冷卻由致冷系統(tǒng)提供，例如通過(guò)操作泵134并且通過(guò)關(guān)閉閥128以停止冷卻劑120向和從熱交換器126的流動(dòng)ー見(jiàn)步驟144。在這樣的情況下，被從熱交換器130中的干燥劑42傳遞的熱的全部將被傳遞至致冷系統(tǒng)的致冷劑28。如果發(fā)現(xiàn)外部冷卻源118的冷卻容量高于第一預(yù)先確定的量，那么被提供至熱交換器130中的干燥劑42的冷卻的至少某些可以來(lái)自外部冷卻源118。被提供至干燥劑42的冷卻的僅一部分來(lái)自外部冷卻源118，還是其的全部都來(lái)自外部冷卻源118，取決于外部 冷卻源118的冷卻容量高于第一預(yù)先確定的量的程度。例如，在決定框146確定外部冷卻源118的冷卻容量是否高于比第一預(yù)先確定的量高的第二預(yù)先確定的量。如果答案是“是”，那么被提供至熱交換器130中的干燥劑42的冷卻的全部都將來(lái)自外部冷卻源118，并且被從致冷系統(tǒng)經(jīng)過(guò)熱交換器22提供的冷卻被禁止。這可以例如通過(guò)關(guān)閉泵38來(lái)實(shí)現(xiàn)ー見(jiàn)步驟 148。如果外部冷卻源118的冷卻容量在第一預(yù)先確定的量和第二預(yù)先確定的量之間，那么冷卻將從外部冷卻源118和致冷系統(tǒng)二者被提供至熱交換器130中的干燥劑42—見(jiàn)步驟150。在本發(fā)明的至少某些實(shí)施方案中，外部冷卻源118將以其容量的最大程度被使用，以提供盡可能多的冷卻；致冷系統(tǒng)將被用于僅提供冷卻的不可從外部冷卻源118獲得的那部分。這減少對(duì)致冷系統(tǒng)的依賴(lài)，這將通常導(dǎo)致更少的能量被使用以及較低的操作成本。相似于在再生側(cè)上使用的控制策略，在圖3中圖示的控制策略控制致冷劑28經(jīng)過(guò)熱交換器22的流動(dòng)以及冷卻劑120經(jīng)過(guò)熱交換器126的流動(dòng)，以最大化從冷卻剤132向冷卻劑120傳遞的熱的量并且最小化從冷卻剤132向致冷劑28傳遞的熱的量。如同上文描述的加熱容量，用于評(píng)估將被提供至干燥劑42的冷卻的量的第一預(yù)先確定的量和第二預(yù)先確定的量的實(shí)際值可以取決于許多因素，包括在處理側(cè)上的干燥劑42的溫度以及被調(diào)節(jié)的空氣114在其離開(kāi)除濕器12時(shí)的狀態(tài)。雖然上文描述了示例性的實(shí)施方案，但是不意圖這些實(shí)施方案描述本發(fā)明的所有可能的形式。而是，本說(shuō)明書(shū)中使用的文字是描述的文字而不是限制的文字，并且可以作出各種變化，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。此外，各個(gè)實(shí)施方案的特征可以被組合以形成本發(fā)明的另外的實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)空氣的系統(tǒng)，包括 除濕器，第一空氣流被引入所述除濕器中并且與液體干燥劑接觸，以將水從所述第一空氣流轉(zhuǎn)移至所述液體干燥劑； 再生器，第二空氣流被引入所述再生器中并且與所述液體干燥劑接觸，以將水從所述液體干燥劑轉(zhuǎn)移至所述第二空氣流； 致冷系統(tǒng)，其包括致冷劑、壓縮機(jī)以及多個(gè)熱交換器；以及 再生干燥劑熱交換器，其被配置為 選擇性地接收來(lái)自所述致冷系統(tǒng)的熱， 選擇性地接收來(lái)自外部熱源的熱，以及 接收來(lái)自所述再生器的所述液體干燥劑，以在所述第二空氣流接觸所述液體干燥劑之前將來(lái)自所述致冷系統(tǒng)或所述外部熱源中的至少一個(gè)的熱傳遞至所述液體干燥劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，還包括第一熱傳遞流體，所述第一熱傳遞流體選擇性地與所述致冷系統(tǒng)熱交換器中的第一致冷系統(tǒng)熱交換器接觸以接收來(lái)自所述致冷劑的熱，以及選擇性地與所述再生干燥劑熱交換器接觸以將熱傳遞至所述液體干燥劑；以及 第二熱傳遞流體，所述第二熱傳遞流體被設(shè)定為接收來(lái)自所述外部熱源的熱，以及選擇性地與所述再生干燥劑熱交換器接觸以將熱傳遞至所述液體干燥劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置為控制所述第二熱傳遞流體以向所述液體干燥劑提供來(lái)自所述外部熱源的最大量的熱，并且被配置為控制所述第一熱傳遞流體以向所述液體干燥劑提供來(lái)自所述致冷劑的最小量的熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述再生干燥劑熱交換器包括入口和出口，所述第一熱傳遞流體和所述第二熱傳遞流體經(jīng)過(guò)所述入口進(jìn)入所述再生干燥劑熱交換器以在所述再生干燥劑熱交換器接收來(lái)自?xún)煞N熱傳遞流體的熱時(shí)與彼此組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所組合的熱傳遞流體的流在其離開(kāi)所述再生干燥劑熱交換器之后被分流，使得所組合的熱傳遞流體的一部分返回至所述第一致冷系統(tǒng)熱交換器并且一部分返回至所述外部熱源。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述致冷系統(tǒng)熱交換器中的第二致冷系統(tǒng)熱交換器被配置為接收來(lái)自外部冷卻源的第一冷卻劑并且被配置為將來(lái)自所述致冷劑的熱傳遞至所述第一冷卻劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述第一致冷系統(tǒng)熱交換器相對(duì)于所述致冷劑被布置在所述壓縮機(jī)的下游并且在所述第二致冷系統(tǒng)熱交換器的上游，使得進(jìn)入所述第一致冷系統(tǒng)熱交換器的所述致冷劑的溫度比進(jìn)入所述第二致冷系統(tǒng)熱交換器的所述致冷劑的溫度高。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述致冷系統(tǒng)還包括第三熱交換器，所述第三熱交換器被配置為接收在所述第一致冷系統(tǒng)熱交換器的下游并且在所述第二致冷系統(tǒng)熱交換器的上游的所述致冷劑，所述第三致冷系統(tǒng)熱交換器被配置為在所述第二空氣流接觸所述液體干燥劑之前接觸所述第二空氣流并且將熱傳遞至所述第二空氣流。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，還包括 除濕器干燥劑熱交換器，其被配置為接收來(lái)自所述除濕器的所述液體干燥劑，以在所述第一空氣流接觸所述液體干燥劑之前選擇性地將熱傳遞至所述致冷系統(tǒng)或外部冷卻源中的至少一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括 第一冷卻劑，其被所述外部冷卻源冷卻； 第二冷卻劑，其與所述除濕器干燥劑熱交換器接觸；以及 第一熱交換器，其被配置為選擇性地接收所述第一冷卻劑和所述第二冷卻劑，使得熱被從所述第二冷卻劑傳遞至所述第一冷卻劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述致冷系統(tǒng)熱交換器中的一個(gè)致冷系統(tǒng)熱交換器被配置為接收所述致冷劑和所述第二冷卻劑以將熱從所述第二冷卻劑傳遞至所述致冷劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)致冷系統(tǒng)熱交換器相對(duì)于所述第二冷卻劑在所述第一熱交換器的下游并且在所述除濕器干燥劑熱交換器的上游。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述致冷系統(tǒng)熱交換器中的第二致冷系統(tǒng)熱交換器被配置為接收所述第一冷卻劑并且被配置為將熱從所述致冷劑傳遞至所述第一冷卻劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述第一冷卻劑的流能夠在所述第一熱交換器和所述第二致冷系統(tǒng)熱交換器中的一個(gè)或二者之間被選擇性地分流。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述致冷系統(tǒng)還包括第三熱交換器，所述第三熱交換器被配置為接收在所述第二致冷系統(tǒng)熱交換器的下游并且在所述壓縮機(jī)的上游的所述致冷劑，所述第三致冷系統(tǒng)熱交換器被配置為在所述第一空氣流接觸所述液體干燥劑之后接觸所述第一空氣流并且從所述第一空氣流除去熱。
16.一種用于調(diào)節(jié)空氣的系統(tǒng)，包括 致冷系統(tǒng)，其包括致冷劑、壓縮機(jī)以及多個(gè)熱交換器； 除濕器，第一空氣流被引入所述除濕器中并且與液體干燥劑接觸，以將水從所述第一空氣流轉(zhuǎn)移至所述液體干燥劑；以及 再生器，第二空氣流被引入所述再生器中并且與所述液體干燥劑接觸，以將水從所述液體干燥劑轉(zhuǎn)移至所述第二空氣流，所述再生器包括 第一熱傳遞環(huán)路，其用于在所述第二空氣流接觸所述液體干燥劑之前選擇性地將熱從所述致冷系統(tǒng)傳遞至所述液體干燥劑，以及 第二熱傳遞環(huán)路，其用于在所述第二空氣流接觸所述液體干燥劑之前選擇性地將熱從外部熱源傳遞至所述液體干燥劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述第一熱傳遞環(huán)路包括 再生干燥劑熱交換器，其被配置為接收來(lái)自所述再生器的所述液體干燥劑， 所述致冷系統(tǒng)熱交換器中的第一致冷系統(tǒng)熱交換器，其被配置為接收所述致冷劑，以及 第一熱傳遞流體，其被設(shè)定為選擇性地接觸所述第一致冷系統(tǒng)熱交換器以接收來(lái)自所述致冷劑的熱，并且被設(shè)定為選擇性地接觸所述再生干燥劑熱交換器以將熱從所述第一熱傳遞流體傳遞至所述液體干燥劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述第二熱傳遞環(huán)路包括 所述再生干燥劑熱交換器，所述外部熱源，以及 第二熱傳遞流體，所述第二熱傳遞流體被設(shè)定為接收來(lái)自所述外部熱源的熱，并且被設(shè)定為選擇性地接觸所述再生干燥劑熱交換器以將熱從所述第二熱傳遞流體傳遞至所述液體干燥劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述第一熱傳遞環(huán)路和所述第二熱傳遞環(huán)路選擇性地在所述再生干燥劑熱交換器的入口側(cè)上可組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述第二熱傳遞環(huán)路包括 再生干燥劑熱交換器，其被配置為接收來(lái)自所述再生器的所述液體干燥劑， 所述外部熱源，以及 第二熱傳遞流體，所述第二熱傳遞流體被設(shè)定為接收來(lái)自所述外部熱源的熱，并且被設(shè)定為選擇性地接觸所述再生干燥劑熱交換器以將熱從所述第二熱傳遞流體傳遞至所述液體干燥劑。
21.一種用于調(diào)節(jié)空氣的系統(tǒng)，包括 除濕器，第一空氣流被引入所述除濕器中并且與液體干燥劑接觸，以將水從所述第一空氣流轉(zhuǎn)移至所述液體干燥劑； 再生器，第二空氣流被引入所述再生器中并且與所述液體干燥劑接觸，以將水從所述液體干燥劑轉(zhuǎn)移至所述第二空氣流； 致冷系統(tǒng)，其包括致冷劑、壓縮機(jī)以及多個(gè)熱交換器；以及 除濕器干燥劑熱交換器，其被配置為 在所述第一空氣流接觸所述液體干燥劑之前選擇性地將熱從所述除濕器中的所述干燥劑傳遞至所述致冷系統(tǒng)，以及 在所述第一空氣流接觸所述液體干燥劑之前選擇性地將熱從所述除濕器中的所述干燥劑傳遞至外部冷卻源。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，還包括 第一冷卻劑，其被所述外部冷卻源冷卻； 第二冷卻劑，其與所述除濕器干燥劑熱交換器接觸；以及 第一熱交換器，其被配置為選擇性地接收所述第一冷卻劑和所述第二冷卻劑，使得熱被從所述第二冷卻劑傳遞至所述第一冷卻劑。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述致冷系統(tǒng)熱交換器中的一個(gè)致冷系統(tǒng)熱交換器被配置為接收所述致冷劑和所述第二冷卻劑以將熱從所述第二冷卻劑傳遞至所述致冷劑。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置為控制所述第一冷卻劑和所述致冷劑以向所述第一冷卻劑提供來(lái)自所述第二冷卻劑的最大量的熱傳遞，并且向所述致冷劑提供來(lái)自所述第二冷卻劑的最小量的熱傳遞。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)致冷系統(tǒng)熱交換器相對(duì)于所述第二冷卻劑在所述第一熱交換器的下游并且在所述除濕器干燥劑熱交換器的上游。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述致冷系統(tǒng)熱交換器中的第二致冷系統(tǒng)熱交換器被配置為接收所述第一冷卻劑并且被配置為將熱從所述致冷劑傳遞至所述第一冷卻劑。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述第一冷卻劑的流能夠在所述第一熱交換器和所述第二致冷系統(tǒng)熱交換器中的一個(gè)或二者之間被選擇性地分流。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述致冷系統(tǒng)還包括第三熱交換器，所述第三熱 交換器被配置為接收在所述第二致冷系統(tǒng)熱交換器的下游并且在所述壓縮機(jī)的上游的所述致冷劑，所述第三致冷系統(tǒng)熱交換器被配置為在所述第一空氣流接觸所述液體干燥劑之后接觸所述第一空氣流并且從所述第一空氣流除去熱。
全文摘要
空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括除濕器、再生器和致冷系統(tǒng)。除濕器使用液體干燥劑從第一空氣流除去水。再生器將水從稀干燥劑轉(zhuǎn)移入第二空氣流中。致冷系統(tǒng)可以被選擇性地用于向在再生器中的干燥劑提供熱，以更有效地將水從稀干燥劑除去。外部熱源也可以被用于加熱再生器中的干燥劑，以更有效地將水從稀干燥劑除去。致冷系統(tǒng)和外部熱源可以各自被獨(dú)立地用于加熱干燥劑，或干燥劑可以被兩個(gè)熱源同時(shí)加熱。
文檔編號(hào)F24F5/00GK102667350SQ201080020460
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
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