[发明专利]被干燥剂增强的蒸发冷却系统和方法

说明书

公开了用于使用与直接蒸发冷却器(DEC)组合的作为预干燥器的液体至空气膜能量交换器(LAMEE)调节空气的系统和方法。LAMEE和DEC可以布置在配置为接收和调节用于向封闭空间的传送的空气的过程集气室内部。LAMEE能够在将空气经过DEC之前循环液体干燥剂以从空气除去湿气。作为结果，DEC能够冷却空气至较低的温度并且改进总体的效率。在一个实施例中，再生系统可以在经过LAMEE的再循环之前再生液体干燥剂中的至少某些。在一个实施例中，DEC可以使用在再生中回收的被除去的水作为用于DEC的补给水。在一个实施例中，液体至空气或液体至液体热交换器可以在经过LAMEE的再循环之前冷却液体干燥剂。

背景技术

具有许多对于其来说控制封闭空间内的环境条件是重要的的应用，例如冷却数据中心。数据中心通常包括一周7天一天24小时操作的计算机和相关联的部件。数据中心中的电部件产生大量的热量，其需要被从空间除去。数据中心中的空气调节系统可以消耗总能量的多至40％。

居住的、商业的和机构的建筑物的舒适冷却主要地使用蒸气压缩冷却设备进行。许多过程应用例如数据中心也使用机械冷却用于主要的或辅助的冷却。在大多数这些应用中，所需要的冷却温度是适中的(例如，50°F-85°F；10℃-30℃)。机械冷却设备能够产生高冷却容量，可靠地操作并且由于压缩机、换热器和其他的部件的批量生产能够具有可接受的成本。然而，这些系统需要大量的高级电能以操作。例如，美国每年的家庭电力生产的总数的约15％被空气调节单元消耗。此外，炎热夏季的峰值需求的约三分之一被空气调节单元驱动，导致电力网负荷和稳定性的问题。电的生产仍然是碳密集型的，因此电驱动的冷却系统能够显著地导致排放和全球变暖。

热电功率生产需要大量的水用于冷却，并且美国的用于组合的热电和水力发电生产的平均水消耗(蒸发水)是约2加仑/kWh。被EER 11空调器所需要的用于生产电所消耗的水约等于被生产当量的冷却的高效率蒸发冷却系统消耗的水。然而，蒸发冷却系统消耗远远更少的电。蒸气压缩还典型地需要在高压力操作的合成冷冻剂。大量的冷冻剂的在空气调节和冷却系统中的布置已经导致安全性、健康和环境问题。现代的高效率冷冻剂例如HFC能够具有高全球变暖潜在性并且正在被逐步停止。目前不具有在效率、稳定性、可燃性、毒性和环境影响的方面具有所有的期望的性质的直接代替冷冻剂选择。

蒸发冷却系统在许多应用中成功地使用，尤其是在干燥气候中。直接蒸发冷却器(DEC)能够是与例如蒸气压缩系统相比在设计上简单的并且高效率的。然而，常规的DEC可以具有某些缺点。从冷却器出来的供应空气温度可能影响控制并且取决于室外空气温度和湿度水平。供应空气可以是过度地湿的。这些系统需要小心的维护以保证细菌、藻类、真菌和其他的污染物不在水系统中增殖并且传递入供应空气流中。因为这些系统利用蒸发的液体水和供应空气之间的直接接触，所以污染物的向空气流中的携带可以发生，这可以进而导致下降的室内空气品质、臭味和“恶心建筑物综合症”。此外，在单元中和在蒸发衬垫上的矿物沉淀物的积累可以降低性能并且需要维护。

间接蒸发冷却器解决湿度问题但是典型地在低湿球效率操作。现有技术露点蒸发冷却器能够传送比常规的直接或间接蒸发系统低的冷却温度并且能够保持对于较高的室外湿球温度的冷却能力。然而，所有的蒸发冷却技术在工作空气湿度升高时损失冷却性能并且不能够在没有辅助的(通常是蒸气压缩)冷却设备的情况下在潮湿气候中使用。蒸发冷却系统的水使用效率还取决于系统设计和控制特性宽地变化。蒸发冷却器的水使用可以是一个问题，或至少已察觉的问题。例如，大规模数据中心可以消耗大量的饮用水。此外，用于那些在其中蒸发冷却最好地起作用的地点(干燥气候)，水需求可能不是可持续的。