干燥剂单元控制系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种控制主动式干燥剂除湿机的方法，该方法包括：a.调整通过处理扇区的气流以控制除湿的量；b.作为处理气流的调整的函数调整通过再激活扇区的气流；以及c.作为处理气流的调整的函数调整干燥剂轮的旋转速度。本发明专利技术还提供一种用于前述方法的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及加热、通风和空气调节(HVAC)系统和方法，以及处理干燥系统和方法，更具体地涉及结合热激活干燥剂轮的空气调节、除湿或干燥系统。本专利技术还提供一种用于保存/减少在利用干燥剂轮的这种系统的使用期间所消耗的能量方法。
技术介绍
干燥剂轮和能量回收轮是HAVC中使用或用于调节处理空气的两种类型的轮。干燥剂轮用于将水分从一个空气流传递到另一个空气流。干燥剂轮具有两种不同的类型“主动式”干燥剂轮，以及“被动式”干燥剂轮。“主动式”干燥剂轮利用外部热源来加热空气流中的一个，以再激活/再生轮的一部分。“主动式”干燥剂轮已通常用于需要高水分去除的工业应用，不过在商业HAVC中也越来越多地被使用。这样的主动式干燥剂轮和系统的示例在例如专利号为No. 6，311，511、 No. 5，551，245、No. 5，816，065 的数个专利中公开。“被动式”干燥剂轮不利用外部热源而依赖两个或更多个空气流之间相对的湿度差，以驱动空气流之间的水分传递。“被动式”干燥剂轮系统和使用的示例在美国专利 No. 6，237，354 和 No. 6，199，388 中公开。因为热激活干燥剂轮系统使用基本的热能(蒸汽、电、气体等等)来再激活或再生轮，所以在过去已采用各种方法，目的在于用各种控制方法和/或使用附加部件使再生能量的使用减到最小。诸如将热能从处理空气传递到再激活入口空气或将热能从再激活空气的出口传递到再激活空气的入口的热回收装置的方法导致过大的“成本增加”。除湿是从空气除去水分的过程。有若干除湿空气的已知方法。但是，两个普遍使用的方法利用冷冻和干燥剂。在利用冷冻来除湿的情况下，水分被使得在冷却盘管上凝结， 从而从通过冷却盘管的空气流去除水分。在利用干燥剂来除湿的情况下，所采用的处理为吸收或吸附中的一个。在吸收中，使用液体或固体干燥剂，典型地为卤化物盐或溶液。对于吸附，使用固体干燥剂，例如硅胶、活性氧化铝、分子筛等等。基于干燥剂的除湿机系统可以是多塔循环型，或是连续旋转型。待干燥的空气通常被称作处理空气，用于再生干燥剂的空气被称作再生或再激活空气。实践中，基于冷冻的除湿系统受限于其能够去除的水分，由于为了达到冰点下的结露点湿度，雾集结在冷却盘管上，使得系统更加复杂并通常需要提供再加热。另一方面，干燥剂除湿机系统独立于空气的结露点而工作，因而能够达到很多工业应用所必需的非常低的结露点湿度。已知，通常使用的示例为用于药品生产的制药区域以及食品加工区域，这要求比单独通过冷冻在技术上或经济上能够达到的相对湿度或结露点湿度更低的相对湿度或结露点湿度。使用冷冻和干燥剂单元的混合系统也被普遍地使用，该混合系统有助于减少能量使用并提供整个除湿系统的简单可靠的操作。与冷冻型除湿单元相比，干燥剂除湿机通常使用更多的热能，主要用于干燥剂的再生或再激活。相应地，这些年来，在干燥剂装备物理构造以及用于干燥剂除湿机系统的容量和能量控制的控制策略中，产生了若干改进以最小化干燥剂除湿机的能量使用。用于在大气压下对空气进行除湿/干燥的干燥剂除湿机单元现在通常为旋转型， 其中，干燥剂包含在旋转床(或轮)内。轮连续地或间歇地运动，尽管通常具有两个隔室 (或扇区)，一个用于处理，另一个用于再生。在处理扇区中，待除湿的空气(通常称作处理空气)穿过轮并通过与干燥剂接触而被干燥。在再生扇区中，空气通常被从大气吸入，穿过热源，这升高了再激活空气的温度，然后穿过被称作再激活或再生扇区的轮的其余部分，加热轮并排出水。通常，处理扇区在总的床/轮的面积的50%至80%之间变化，尽管该处理扇区可以更多或更少，其余部分为再激活扇区。通常，在处理扇区和再生扇区之间增加另一扇区，该另一扇区被称作净化扇区。第三空气流(通常被称作净化空气)穿过净化扇区并被用作再生空气的一部分。净化扇区的结合有助于在余热进入处理扇区之前从旋转轮回收一些余热，从而减少用于再生的总体能量需求，以及增加通过轮去除的全部水分。在典型的干燥剂除湿机单元中，处理空气流量和再激活流量通常是固定的，并且借助于手动或自动的调节风门来设置或调节。在用于控制给定空间中的湿度的典型的除湿机系统的设计中，控制空间温度所需的气流可能通常多于控制空间湿度所需的除湿空气的量。在这种情况下，处理空气的一部分通常在除湿机单元周围绕过，再与退出除湿机单元的空气组合，然后冷却(或加热)组合的空气，接着供给到所控制的空间。因为干燥剂除湿机系统固有地使用用于再生的大量热能，因此已做出努力来探寻减少由系统所使用的热量的方式和方法。所使用的一个典型的、公知的系统和方法是在再生空气进入轮的再激活扇区之前控制再生空气的加热的温度。另一个公知的方法为通过控制离开再激活扇区的空气温度来控制再生热输入量。根据相对湿度和结露点控制的类型和数量，当空间或空气条件满足时，控制策略可以采用启动/关停除湿机。类似地，代之使用自动调节风门以连续地改变绕过除湿机单元的空气的量来满足操作和设计需求。处理扇区区域与再激活扇区区域的关联、轮旋转速度以及通过两个扇区的处理空气和再激活空气的相对流量和流速在最近几十年中已记载在日本、印度和美国的文献中， 以有限的方式产生了经常用于除湿机单元中的干燥剂轮的设计、选择和结合的固定数学模型工具。这种工具经常用于在设计和建造阶段优化除湿系统。数学模型的一种这样的研究及进展在2005年的作者为Harshe、Utikar、Ranade和 Pahwa的文献“旋转干燥剂轮的模型(Modeling of Rotary Desiccant Wheels)”中被详细地说明。在旋转干燥剂除湿机单元的情况下，已知通过使用这种数学建模工具能够在设计和构造阶段优化装备性能，以选择特定的百分比作为再激活扇区，以及选择处理流量和再激活流量，还有给定的床旋转速度。在这种情况下，在部分负载和瞬时变化的水分负载下， 通过使用上述传统控制策略实现除湿机容量控制，其中一些传统控制策略是众所周知的并被良好地记载在例如百瑞空气工程(Bry Air)设计手册和蒙特(Mimters)设计手册中。利用除湿机容量控制的传统和已知方法，再生能量利用的减少在这种除湿机系统的运行期间受到限制。由于瞬时水分负载的变化，并非上述全部都达到期望的最大能量减少，或达到同单位大的程度。以下提供了现有技术的若干示例，上述示例被实施以减少再生能量和/或调节干燥剂轮速度，同时优化除湿机容量。美国专利No. 4，546, 442教示了一种用于通常用于对压缩空气或其他压缩气体进行除湿的固定床、多床干燥剂空气干燥器的基于微计算机的可编程控制系统。该控制系统用于监测干燥剂中的水分的水平，并确定是否需要再生循环，还监测再生床的降压和复压， 并且还分析和指示阀故障。本专利技术的应用限于压缩空气系统。美国专利No. 4，729，774教示了对再生扇区中的空气温度进行规划(profiling) 以改进除湿机性能。美国专利No. 4，926，618教示了一种具有可控再激活空气再循环装置和可变轮速装置的干燥剂单元。处理空气湿度由对轮速、再激活空气再循环速率和再激活热输入进行调节的主控制器控制。穿过轮的处理空气流速和再激活空气流速是固定的，再激活空气加热器被控制成将离开轮的再激活空气温度保持恒定。美国专利No. 5，1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪帕克·帕赫瓦，拉扬·萨克德夫，威廉·查尔斯·格里菲思，
申请(专利权)人：百瑞空气工程亚洲有限公司，
类型：发明
国别省市：