[发明专利]用于液体干燥剂空调系统的储罐系统

说明书

一种液体干燥剂空调系统，包括一个或多个液体干燥剂储罐。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月1日提交的标题为“TANK SYSTEM FOR LIQUID DESICCANTAIR CONDITIONING SYSTEM”的美国临时专利申请号62/580,237的优先权，所述申请据此以引用的方式并入。

关于联邦赞助研究的声明

根据美国能源部与可持续能源联盟有限责任公司(国家可再生能源实验室的管理者和运营商)之间的合同号DE-AC36-08GO28308，美国政府享有本发明的权利。

背景技术

本申请总体上涉及将液体干燥剂与热泵、压缩机和冷却器组合使用，以对进入空间的空气气流进行除湿和冷却，或加热和加湿。本申请的一个或多个实施方案涉及用(膜基)液体干燥剂空调系统替换常规的空调单元，以实现基本相同的加热和冷却能力并且同时提供另外的功能。另外的功能可包括例如系统对空间进行加热并同时加湿的能力，系统进行加热并同时除湿或进行冷却与加湿的能力，从而提供比常规系统将提供的室内空气条件更舒适且更健康的室内空气条件。

干燥剂除湿系统—液体干燥剂和固体干燥剂两者—已经与常规的蒸气压缩HVAC设备并行使用以帮助降低空间中的湿度，特别是建筑物空间本身内部的需要大量室外空气或具有较大湿度负荷的空间中的湿度。(HVAC系统和设备的ASHRAE 2012手册，第24章，第24.10页)。潮湿的气候(例如，Miami,FL)需要许多能量来适当地处理(除湿和冷却)空间居住舒适度所需的新鲜空气。干燥剂除湿系统—固体和液体两者—已经使用了很多年并且通常在从空气气流中去除水分方面相当有效。然而，液体干燥剂系统通常使用浓缩的盐溶液，诸如LiCl、LiBr或CaCl₂和水的离子溶液。这样的盐水对金属具有强烈的腐蚀性(即使数量较小)，因此多年来进行了许多尝试以防止干燥剂残留到待处理的空气气流中。近年来，已经开始努力通过采用微孔膜来容纳干燥剂溶液来消除干燥剂残留的风险。这些膜基液体干燥剂系统已经主要应用于商业建筑物的统一屋顶单元。然而，除了屋顶单元之外，商业建筑物还使用位于建筑物中的技术空间内部的空气处理机来冷却和加热外部空气和再循环空气两者。另外还存在冷却器的巨大市场，所述冷却器向建筑物内部的盘管提供冷水并且使用蒸发冷却以获得高效冷凝器。住宅和小型商业建筑物通常使用分体式空调器，其中冷凝器(连同压缩机和控制系统一起)位于外部，并且一个或多个蒸发器冷却盘管安装在需要进行冷却的空间中。特别是在亚洲(通常是湿热的)，分体式空调系统是对空间进行冷却(并且有时加热)的优选方法。本文公开的是使用液体干燥剂热交换器的非常适合于这种分体式方法的解决方案。

液体干燥剂系统通常具有两个单独的功能。系统的调节侧将空气调节至通常使用恒温器或加湿器设置的所需条件。系统的再生侧提供液体干燥剂的再调节功能，使得它可在调节侧上重新使用。通常在两侧之间泵送或移动液体干燥剂，并且控制系统帮助确保：根据条件需要在两侧之间适当地平衡液体干燥剂，并且适当地处理过多的热量和水分，而不会导致干燥剂过度浓缩或浓缩不足。

在冷却循环期间，与传统的空气冷却系统相比，可在更高蒸发器温度下实现有效的除湿，而再生可在更低温度下完全排除冷凝器能量。因此，压缩机可在比传统系统低得多的温差下使能量从受调节空间移动。这与温差的减小成比例地提高了压缩机的效率。这提高了基于压缩机的冷却和加热与液体干燥剂热交换器的组合的效率。

对于具有大潜热负荷的湿热气候，如在美国专利号9,243,810和其他专利中描述的液体干燥剂系统的优点已得到清楚地证明。随着建筑物得到更好的隔热，这些潜热负荷占总冷却负荷的百分比增加，从而使得有效的除湿更加重要。随着内部显热负荷在更紧密、隔热更好的建筑物中得以降低，调节通风空气已成为总冷却和加热负荷的甚至更加重要的部分。

极端设计条件(包括非常湿冷、非常干热以及非常湿寒)需要特殊的冷却和加热解决方案，早期的液体干燥剂系统并未针对这些解决方案进行优化。