[发明专利]空调方法和装置

说明书

本发明涉及一种空调装置、一种空气调节(特别是冷却和/或干燥空气流)的方法、一种吸附式空气‑空气错流换热器，以及一种包括集成空调装置的外壁元件。

说明书

本发明涉及一种用于调节流体，特别是用于冷却和/或干燥空气流的方法、一种空调装置、一种吸附式空气-空气错流换热器以及一种包括集成空调装置的外壁元件。

空调设备是当今建筑技术的必要组成部分。它们独立于外部条件与遮蔽及玻璃技术一起在内部创造一个健康工作环境，所述健康工作环境具有平均相对大气湿度及20-26℃的中等温度。用于运行现有建筑物的能量消耗现已上升至人类总能量消耗的约40％，除其他原因如建筑物的不良热绝缘之外，这主要是由于空调设备所导致的。由于潮湿和热带气候区域中日益增加的城市化以及需要空调设备以供运作的高层建筑物的相关建造，开发节能空调设备的必要性日益增加。特别地，在这些气候区域中干燥空气具有最大的能量消耗，这是因为空气由于当前占主导地位的压缩机技术而过度冷却直至达到所需绝对大气湿度。该缩机技术通常使用卤代的(优选部分氟化的)烃作为制冷剂，这些因其气候破坏可能性而面临着压力。在这方面，替代制冷剂如二氧化碳也没有更好。维护压缩机的必要性(例如以确保可移动零件的自由运转或使失去平衡的零件重新平衡、引入其他运行介质及消耗品)已导致对中央绝热的偏爱，且迄今为止，阻碍了分布式空调设备的开发，所述分布式空调设备集成至建筑物中且允许有效地对环境进行个性化设置。另一方面，市场上已广泛出现了用于改装的独立装置，特别是在私人独户住宅中。

在其中空调设备用于冷却和除湿的移动应用(例如火车或汽车)中，来自线上网络的电能的使用也起着越来越重要的作用；在电动汽车的情况下，空调设备的运行与交通工具的里程形成直接竞争。

更高效的方法是复合式空调，其中单独地执行干燥步骤和冷却步骤。对于空气的干燥，存在吸收性过程，其中利用例如溴化锂溶液的吸湿特性来约束大气湿度；经由蒸发步骤进行再循环。由于最佳溶液(即溴化锂和氯化锂)的侵蚀特性，因此对于工业实施方案有必要使用特殊抗蚀材料，但这些使得系统昂贵且维修复杂。作为替代方案，可使用其中将大气湿度约束在通常为固体的材料(例如沸石或硅胶)中的吸附系统；在研究领域中(例如Y.D.Tu等，Nature 7，40437；DOI 10.1038/Srep40437)也阐述了由纳米多孔硅石中的锂盐构成的配制剂；再循环通过加热吸附剂而进行。水在干燥剂上的反应释放出大量能量，该能量加热空气及材料且导致额外的冷却负荷。同时，吸附剂的再生也需要能量，从而使得该空调设备的能量消耗进一步增加。使用干燥轮的智能处理程序(在这种情况下吸附剂作为薄层位于空气流动通过的旋转轮上，且吸附剂在运行的部分期间借助热空气而再生)允许加热且减少再生所需的额外能量，例如在Munters的设备中。然而，空气的过度干燥需要再次加湿空气，这是因为蒸发冷却减少冷却流，但是由于液体水的使用，可带来关于卫生方面的担忧(因为有可能植入且增殖损害健康的细菌)。就具有许多旋转零件的这些空调设备的装置而言的支出导致了大量维护支出的风险。

EP 1408286描述了由两个吸附式空气-空气换热器或旋转吸附式热轮及压缩单元组成的空调设备。据陈述，在吸附模式中，将外部空气在吸附式换热器中除湿，随后在压缩单元中冷却。还据陈述，在吸附模式期间，进一步的外部空气流动通过吸附式换热器且带走潜热，因此限制了换热器及待调节的内部空气的加热。将该加热的外部空气在压缩单元中在再生模式中进一步加热，通过负载的吸附式换热器并将蒸发的水蒸汽携带至室外。当将吸附式换热器设计为热轮时，吸附模式和再生模式可设计为逆流过程。作为吸附剂材料，公开了沸石、硅胶及阴离子交换树脂。