[发明专利]包括大孔干燥剂的蜂窝状基体及其方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及到包括大孔干燥剂的蜂窝状基体、其制造方法和应用。

背景技术

很多疾病都与室内空气质量有关，并也已知对工作人员的生产率具有直接影响。对增加通风率和用于改善室内空气质量的控制湿度水平的需求的增加在HVAC（加热、通风和空气调节）系统的设计中产生了挑战和机会。

在HVAC及工业过程中，对空气和气体的管理需要其多种性质，如温度、湿度、微粒和气体污染物、噪音等的管理。

目前已对在可控空间，特别是具有高占用率的设施，如学校、医院、电影院等中的湿度控制的重要性有了普遍的公认。在这些应用中干燥剂转轮类除湿机被越来越多地用于控制湿度。

一种为了满足（更）大通风率的需求的HVAC系统设计的主要的新兴方法是提供作为新鲜空气装置的独立室外空气系统以满足全部新鲜空气装载的需要及为了满足除湿（房间内潜在的）需求而提供必要的除湿，并将一种独立的装置或系统用作并列装置以维护房间或已占用空间的内部敏感负荷。

因此有开发各种DOAS（独立室外空气系统）以通过新鲜空气装置处理新鲜空气和室内潜在负荷的需求。一些DOAS装置或系统完全基于同时用于降温和除湿的机械制冷的应用，而其它结合机械制冷/降温的DOAS使用各种能量回收转轮中的一个或多个，在一些实例中还使用“被动型”或“热激活”的干燥剂转轮。

可通过机械制冷或通过使用干燥剂材料以产生除湿效果的干燥剂除湿机进行除湿。干燥剂材料对水蒸气具有高亲和力。常用的干燥剂材料的实例为硅胶。通常它们的湿气含量（持水量）为周围空气的相对湿度的函数。

最常用的吸附剂大体上为：

●合成沸石/分子筛

●活性氧化铝

●硅胶/金属硅酸盐

吸附剂为粒状、珠状、粉末状或几种其它形式，如铸造、挤出的、蜂窝状基体等。

2009年的ASHRAE Handbook-Fundamentals(SI)中第32章32.4页第1栏第5段中陈述如下：

“吸附特性取决于(1)总表面积、(2)总毛细管体积和(3)毛细管直径的范围。大的表面积使吸附剂在低相对湿度下具有更大的容量。大毛细管对冷凝水提供了高容量，这使吸附剂在高相对湿度下具有更大的容量。窄范围的毛细管直径使吸附剂对其可容纳的蒸气分子更具选择性。

在设计干燥剂中一些权衡是必要的。例如，具有大毛细管的材料需要比更小毛细管的材料具有每体积单位的更小的表面积。因此有时将吸附剂结合以跨越宽范围的操作条件提供大的吸附容量。图5(b)使用了三种为实验室研究用而制备的非商业硅胶吸附剂说明了这一点。它们每种都具有不同的内部结构，但由于它们都是硅胶，因此具有相似的表面吸附特性。硅胶1具有大毛细管，使得其总体积较大但总表面积小。它在高相对湿度下具有大的吸附容量，但在低相对湿度下只能吸附少量。

相反，硅胶8的毛细管体积为硅胶1的大小的七分之一，但总表面积约为其两倍大。这使得它在低相对湿度下具有更大的容量，但使其具有更低的容量以容纳在高相对湿度下冷凝的水气。

可制备硅胶及多数其它吸附剂以提供特定应用中的最佳性能，强度、质量及其它有利特性的平衡容量。

因此吸附性能取决于总表面积和孔隙体积。多数现有技术都涉及到使用微孔或具有I型等温线的干燥剂的干燥剂基体。

除湿被认为是用于热舒适的HVAC系统的主要特征。当干燥剂除湿被用于管理和处理大气压下的空气时，主要使用蜂窝状基体以最大化与通过/经过干燥剂的空气接触的表面积，同时最小化干燥剂的使用也最小化经过“干燥剂床”的空气的压降。

可使用各种有时可完全多孔的基质如塑料板、金属/铝箔、“纸”样的有机和/或无机纤维基质形成蜂窝状基体。取决于基质的选择、干燥剂“沉积/装载”的量和空气/基体的工作温度，以下为一些将干燥剂沉积/装载到基质上以制造基体的方法。

a.涂布

b.浸渍

c.原位合成

当可对各种I至V型[图5(a)]的多种干燥剂粉末作出“涂布”或“浸渍”的选择时，因为它们是批量生产并用于除HVAC空气处理外的各种工业应用中，对在多孔无机纤维基质的孔隙中并形成蜂窝状的硅胶和金属硅酸盐型干燥剂的原位合成主要用于工业及商业干燥剂除湿机的应用，其中使用在60℃至200℃的高温下的空气对干燥剂转轮进行恒定（再）热激活（invariably thermally(re)activate）。