[发明专利]用于具有冷流体回路的建筑物的空气调节系统

说明书

一种用于具有冷流体回路的建筑物的空气调节系统，包括多个液体干燥剂在顶式单元，每一个安装在建筑物中用于处理建筑物的空间中的空气。还公开了用于向建筑物提供经处理的外部空气流的专用外部空气系统(DOAS)。

本专利申请是申请号为201480028901X、申请日为2014年6月12日、发明名称为“在顶式液体干燥剂空气调节系统”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年6月12日提交的标题为“用于除湿的在顶式(in-ceiling)液体干燥剂系统”的美国临时专利申请No.60/834,081的优先权，通过引用将其内容结合于此。

背景技术

一般来说，本申请涉及使用液体干燥剂薄膜组件对进入一个空间的空气流进行除湿和冷却。更具体地说，本申请涉及使用微孔薄膜分离液体干燥剂与空气流，其中，使液流(空气、传热流体及液体干燥剂)汹涌流动以使得液体之间可出现高热量和水分传输速率。本申请还涉及应用这种薄膜组件在外部冷却和加热源的支持下对建筑物中的空间进行本地除湿，方法是将薄膜组件置于悬挂的天花板中或附近。

液体干燥剂与传统蒸汽压缩HVAC设备并行使用，以帮助降低空间中的湿度，特别是在需要大量室外空气或建筑物空间本身含大量温负荷的空间中。潮湿气候，例如佛罗里达州迈阿密的气候，需要大量能量正确处理(除湿和冷却)空间占用者舒适所需的新鲜空气。传统蒸汽压缩系统只有有限的除湿能力并趋向于使空气过冷却，通常要求极耗能量的再加热系统，这会大大增加整体能量成本，因为再加热会向冷却盘管增加额外热负荷或减少向空间提供的净冷却。液体干燥剂系统已使用多年并且在从空气流去除水分方面一般相当有效。然而，液体干燥剂系统一般使用浓缩盐溶液如LiCl、LiBr或CaCl2溶液和水。这种盐水即使量很小也具有强腐蚀性，因此为了防止将干燥剂携带到要处理的空气流中，多年来进行了大量的尝试。一种方法–通常分类为封闭式干燥剂系统–通常用于称为吸收式冷冻机的设备中，将盐水放在随后容纳干燥剂的真空容器中。由于空气不是直接暴露于干燥剂，这种系统不存在将干燥剂颗粒携带到供应空气流中的任何风险。但是，从最初成本和维护成本来看，吸收式冷冻机通常花费不菲。开放式干燥剂系统允许空气流与干燥剂之间的直接接触，一般是通过使干燥剂流经类似于冷却塔中所用的填充层。除仍有携带风险之外，这种填充层系统还具有其他缺点：填充层对空气流的高阻力导致更大的风扇功率和填充层压降，因此需要更多能量。此外，除湿过程是绝热的，由于在水蒸汽吸收到干燥剂中期间释放的冷凝热量无处可去。因此，干燥剂和空气流会因冷凝热量的释放而被加热。这导致在需要干冷空气流的地方出现暖和、干燥的空气流，从而需要后除湿冷却盘管。更暖和的干燥剂在吸收水蒸汽时效率也非常低下，迫使系统向填充层供应更大量的干燥剂，而这又需要更大的干燥剂泵机功率，因为干燥剂起到干燥剂和传热流体的双重作用。更大的干燥剂溢流速度还导致增大的干燥剂带出风险。一般来说，开放式干燥剂系统中的空气流速度需要保持在湍流区之下(雷诺数低于～2,400)以防止干燥剂带出到空气流。

现代多层建筑物一般将占用者舒适和空气质量事宜所需的外部空气供应与保持空间处于要求温度所需的等湿冷却或加热分离开来。在此类建筑物中，外部空气通常由悬挂天花中的管道系统从中央外部空气处理单元提供到每一个空间。外部空气处理单元对空气进行除湿和冷却，通常到稍低于室内中性温度(65-70F)的温度和约50％的相对湿度水平，并将经过处理的外部空气传递到每一个空间。此外，在每一个空间中，安装从空间移除一些空气，使其通过水冷却或加热盘管，再将其带回空间的一个或多个风机盘管(通常称为变风量单元)。

在外部空气处理单元与风机盘管单元之间，空间条件一般可维持于适当的水平。但是，在某些条件下，例如，如果外部空气湿度高，或如果空间内产生大量湿气或如果窗户打开让过量空气进入空间，空间中的湿度很可能上升到悬挂天花板中的风机盘管开始在盘管冷表面凝结水的程度，导致潜在的水害和长霉。为此，天花板安装风机盘管中出现冷凝一般是有害的。