[go: up one dir, main page]

KR20180083403A - 건물의 환기 시스템으로서의 열 회수 흡착기 - Google Patents

건물의 환기 시스템으로서의 열 회수 흡착기 Download PDF

Info

Publication number
KR20180083403A
KR20180083403A KR1020187017066A KR20187017066A KR20180083403A KR 20180083403 A KR20180083403 A KR 20180083403A KR 1020187017066 A KR1020187017066 A KR 1020187017066A KR 20187017066 A KR20187017066 A KR 20187017066A KR 20180083403 A KR20180083403 A KR 20180083403A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ventilation system
air
building
adsorbent
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020187017066A
Other languages
English (en)
Inventor
마티아스 바이커트
스테판 막스
울리흐 뮐러
레나 아르놀트
Original Assignee
바스프 에스이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바스프 에스이 filed Critical 바스프 에스이
Publication of KR20180083403A publication Critical patent/KR20180083403A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/006—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an air-to-air heat exchanger
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F24F3/1411—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/104—Alumina
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/20—Organic adsorbents
    • B01D2253/204—Metal organic frameworks (MOF's)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/34—Specific shapes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/34—Specific shapes
    • B01D2253/342—Monoliths
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56—Heat recovery units

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Central Air Conditioning (AREA)
  • Air Humidification (AREA)

Abstract

본 발명은 열 회수 흡착기(heat recovery adsorber)를 가진 환기 시스템(10)에 관한 것으로, 상기 환기 시스템(10)은 건물에 설치되고, 상기 환기 시스템(10)은 또한 상기 건물 외부로부터의 공기 스트림을 위한 적어도 하나의 외부 흡입/배출 개구(11) 및 상기 건물 내부로부터의 공기 스트림을 위한 적어도 하나의 내부 흡입/배출 개구(23), 적어도 하나의 공기 팬 유닛(14) 및 적어도 하나의 필터 유닛(12, 22)을 포함하고, 상기 열 회수 흡착기는 상기 공기 스트림으로부터 열을 흡수 및 방출하기 위한 열교환 물질(16) 및 상기 공기 스트림으로부터 적어도 하나의 소르베이트를 적어도 흡착 및 탈착하기 위한 수착 물질(18)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 소르베이트는 수증기이고, 상기 수착 물질(18)은, 좁은 상대 습도 범위에서 급격한 증가를 나타내는 실온 (25℃ ± 10℃)에서의 s-자형 물 흡착 등온선(30)을 나타내는, 수증기를 위한 적어도 하나의 흡착제를 포함하고, 상기 수증기를 위한 흡착제의 주요 로딩 리프트는 0.1 내지 0.5의 상대 습도 범위에서 발생하며, 포화 용량은 0.25 내지 1.2 kg물/kg흡착제(kgwater/kgadsorbent)의 범위내에 있다. 또한, 본 발명은 이러한 건물뿐만 아니라 건물에 대해 복합적으로 열 회수, 냉각/가열 및 제습/가습하는 방법 및 용도에 관한 것이다.

Description

건물의 환기 시스템으로서의 열 회수 흡착기
본 발명은 주거용, 상업용 및 산업용 건물과 같은 건물에서의 열 회수, 가습 및/또는 제습, 가열 및/또는 냉각 공기용의 열 회수 흡착기를 포함하는, 건물내에 설치되는 환기 시스템(ventilation system)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 건물뿐만 아니라 건물에 대해 복합적으로 열 회수, 냉각/가열 및 제습/가습하는 방법 및 용도에 관한 것이다.
주거용과 상업용 모두의 에너지 소비에 대한 건물의 세계적인 기여도는 선진국에서 20% 내지 40% 정도로 꾸준히 증가하여 왔다. 건물의 에너지 소비량의 최대 50%를 절감할 수 있었다. 건물의 외벽은 기밀을 유지하지만, 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해서는 환기 시스템이 제공되어야 한다. 많은 건물이 외부 온도보다 높은 온도로 가열되기 때문에, 환기 시스템이 심각한 열 손실의 원인이 될 수 있다. 환기 시스템이 기계적인 공급 및 배기 시스템에 의해 제공될 경우, 환기의 에너지 효율은 거주율(occupancy), 수분 및 공기 청정도 인자(moisture and air quality factor)에 따라 배기 공기로부터의 열 회수, 즉 수요 조절 환기를 통하여 더 개선되어야 한다.
건물 표준은 분진, 오염 물질, 심지어는 악취로부터 유입되는 실외 공기를 정화하고 습도를 조절하여 건강하고 쾌적한 환경을 유지하기 위하여 공기 여과가 필요한 쾌적하고 건강한 실내 생활 조건을 달성하는데 대한 중요성이 증가되고 있다. 환기는 건물내의 오염 물질을 제거하거나 희석하고 열적 환경 및 습도를 제어하기 위한 것이다. 실내에서 발생하는 오염 물질 및 수분을 제거하거나 그들의 농도를 허용가능한 수준으로 희석시키는 것이 목적이다. 또한, 흡입 공기의 가열 및 냉각이 환기와 쉽게 조합될 수 있지만, 배기 공기로부터 열을 회수하고 회수된 열을 이용하여 유입되는 환기 공기를 가열하는 것은 여전히 어렵다.
공지된 환기 시스템에서, 배기 공기는 실외로 방출되기 전에 직교류식 또는 역류식 열교환기로 설계된 공기-공기 열교환기(air-to-air heat exchanger)를 통과한다. 이러한 열교환기는 금속류 및 알루미늄 산화물 및 실리콘 카바이드와 같은 특정의 세라믹으로 구성된다. 이러한 물질은 구조적으로는 이상이 없지만 고가이며, 수분을 저장하고 방출하는 능력이 전혀 없거나 거의 없으며 세심한 유지 관리가 요구된다. 또한, 공기 흡입 및 방출 개구는 바이패스(bypass)를 최소화하도록 신중하게 배열되어야 한다. 다른 공지된 환기 시스템은, 열 및/또는 수분이 적어도 하나의 흡착 구조물내에 흡착되고 탈착되는, 열 및 수분을 배기 공기와 공급 공기 사이로 전달하기 위한 장치를 포함한다.
미국 특허 제 4,952,283 호는 환기, 열 회수, 제습 및 공기의 냉각을 위한 장치에 관한 것으로서, 이러한 장치는 특히 열 및/또는 수분이 배기 공기 스트림과 공급 공기 스트림 사이에서 전달되는 쾌적-쾌적(comfort-to-comfort) 수분 및/또는 열 전달 용도에 사용된다. 수분 및/또는 열은, 일차적으로는 제 1 기간, 즉 흡착 기간 도중에 열 및/또는 수분을 제 1 고온 공기 스트림 및/또는 습한 공기 스트림으로부터 적절한 고체 물질의 다공성 매트릭스내로 흡착시킨 다음, 제 2 기간, 즉 탈착 기간 도중에 상기 열 및/또는 수분을 상기 매트릭스에서 비교적 더 차갑고/차갑거나 더 건조한 공기 스트림내로 방출시킴으로써 상기 2개의 공기 스트림 사이에서 전달된다. 또한, 본 출원은 2개의 공기 스트림의 역류 흐름이 역풍 공기 팬(reversing air fan)에 의해 달성되는 밸브리스 주기적 유동형 장치(valveless periodic flow type apparatus)를 제공한다.
미국 특허 제 4,708,000 A 호는 공기 조절 장치에 사용하기 위한 열 및 질량의 순환 역류 전달 장치를 기술하고 있다. 소형 장치(compact apparatus)는 고체 수착제 물질, 히터 및 연속적인 고체 열교환 물질의 소형 충전 층을 각각 포함하는 2개의 처리 용기를 포함하며, 여기에서 방출된 수착열이 회수되어 수착제 물질의 재활성화에 상기 수착열이 사용된다. 열교환 물질은 세라믹, 석재 또는 내화 점토 자갈(fired clay gravel) 또는 자갈류(pebbles) 또는 내화 펠릿이다. 고체 수착제 물질은 염화 리튬 또는 브롬화 리튬과 같은 상업적으로 입수가능한 흡착제로서, 이들 물질은 2개의 공기 스트림 사이에서 현열 및 잠열 및 수분을 전달할 때 효율성을 증가시킨다.
문헌[참조: Aristov, Yu. A., Mezentsev, I. V. and Mukhin, V. A. 2006, A New Approch to Heat and Moisture Regeneration in the Ventilation System of Rooms. II. Prototype of the Real Device, J. of Eng. Physics and Thermodynamics, Vol. 79, No. 3, 577- 584]은 흡착제 및 축열 매질(heat accumulating medium)의 양을 선택함으로써 열 및 수분 회복 계수가 넓은 범위에 걸쳐 조절되는, 열 및 수분을 재생하는 실내용의 환기시스템을 기술하고 있다. 저자들에 따르면, 흡착제는 추가적인 축열 매질로서 작용하고, 흡착제의 크기는 작동 사이클(working cycle)의 지속 시간에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.
EP 1 840 486 A1 호는, 유기 중합체 타입의 수착제를 사용하여 수증기를 흡착 및 탈착함으로써 습도 조절이 수행되고, 이러한 흡착 및 탈착에 의해 야기된 열 발생 및 냉각이 우수한 열전도도를 갖는 금속을 통하여 활용되며, 거기에서 수분 흡착 층이 형성되는 수착 타입의 열교환 모듈에 관한 것이다. 수착제를 필수 성분으로 하는 수분 흡착층은 20℃ 및 65% RH(상대 습도) 및 90% RH에서 각각 20 중량% 이상 및 40 중량% 이상의 포화 흡착율을 나타내며, 이러한 조건하에서의 포화 수분 흡착율에 있어서의 차이는 20 중량% 이상이다.
건물에서, 기계식 공급 및 배기 시스템을 갖춘 환기 시스템은 중앙 집중식으로 또는 분산형으로 배치될 수 있다. 분산형 환기 시스템의 경우, 더 많은 구성 요소의 유지 보수가 필요하고 널리 보급되어 있지만, 환기를 필요에 따라 제어하기가 쉽다. 분산형 시스템에서, 주기적 작동 모드는 바람직하게는 공기 흡입 기간에 이어서 공기 방출 기간을 포함하며, 이때 공기 흡입 기간의 지속 시간은 공기 방출 기간의 지속 시간과 동등하다. 이러한 지속 시간은 60초 내지 120초이다.
중앙 집중식 환기 시스템의 경우, 흡입 및 배출 또는 방출 개구는 건물 외벽에 쉽게 배치할 수 있지만 덕트 시스템은 매우 복잡하다. 일반적으로, 환기 시스템에 의해 제공하는 환기율은 에너지 효율적이어야만 하며 실내의 공기 청정도나 환경을 저하시키지 않도록 정렬되어야 한다.
종래 기술의 환기 시스템을 조사한 결과, 열 회수 흡착기를 구비한 현재의 환기 시스템은 습기를 제어하고, 악취를 여과하고, 공기를 정화하고, 소음을 줄이는 동시에 열을 회수할 수 없는 것으로 나타났다. 종래 기술에 공지된 환기 시스템이 다수의 흡착 냉각/가열 모듈을 구비하였음에도 불구하고, 추가로 열을 더 회수하기 위하여 적어도 하나의 수착 물질을 사용하는 수증기의 흡착 및 탈착에 의해 제습 및 가습함으로써 습도 조절을 수행하며 흡음 및 여과 수단을 구비하고 있는 다른 대용의 환기 시스템이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 단점들을 적어도 부분적으로 방지하는 환기 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은 건물용의 열 회수 흡착기를 가진 환기 시스템에 의해 달성되며, 이때 상기 환기 시스템은 건물에 설치되고, 상기 환기 시스템은 건물 외측으로부터의 공기 스트림을 위한 적어도 하나의 외부 흡입/배출 개구 및 건물 내측으로부터의 공기 스트림을 위한 적어도 하나의 내부 흡입/배출 개구, 적어도 하나의 공기 팬 유닛 및 적어도 하나의 필터 유닛을 더 포함한다. 열 회수 흡착기는 공기 스트림으로부터 열을 흡수 및 방출하기 위한 열교환 물질을 포함한다. 예를 들면, 공기 흡입 스트림과 공기 방출 스트림 사이에서 따뜻한 배기 공기의 열이 차가운 유입 공기로 전달된다. 또한, 열 회수 흡착기는 공기 스트림으로부터 적어도 하나의 소르베이트(sorbate)를 적어도 흡착 및 탈착하기 위한 수착 물질을 포함하며, 여기서 적어도 하나의 소르베이트는 수증기이다. 상기 수착 물질은, 좁은 상대 습도 범위에서 급격한 증가를 나타내는 실온(25℃ ± 10℃)에서의 s-자형 물 흡착 등온선(s-shaped water adsorption isotherm)을 나타내는, 수증기를 위한 적어도 하나의 흡착제를 포함하며, 여기서 상기 수증기를 위한 흡착제의 주요 로딩 리프트(main loading lift)는 0.1 내지 0.5의 상대 습도 범위에서 발생하며, 상기 수증기를 위한 흡착제의 포화 용량은 0.25 내지 1.2 kg물/kg흡착제(kgwater/kgadsorbent)의 범위이다.
바람직한 실시태양에서, 수증기를 위한 흡착제는 0.15 내지 0.4의 상대 습도 범위에서 급격한 증가를 나타낸다. 로딩 리프트는 총 로딩의 적어도 65%, 바람직하게는 80% 내지 95%의 범위이다. 바람직하게는, 수증기를 위한 흡착제의 포화 용량은 0.3 내지 0.6 kg물/kg흡착제의 범위이다.
환기 시스템은 공기 스트림, 즉 상기 공기 흡입 스트림 및 상기 공기 배출 스트림을 환기 시스템 내로 유동시키기 위한 적어도 하나의 공기 팬 유닛, 및 상기 공기 스트림으로부터 미립자 물질 및 다양한 가스를 제거하기 위한 적어도 하나의 필터 유닛을 포함하며, 여기에서 환기를 위하여 공급된 공기는 실외의 대기 오염 물질 및 악취가 제거된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 공기 필터 유닛의 소음 및/또는 실외 소음을 감소시키기 위한 흡음성 수착제가 제공될 수 있다.
상기 구성 요소들은 환기 시스템에 결합되며, 환기 시스템, 즉 그것이 중앙 집중식 시스템인지 또는 분산형 시스템인지에 따라 개조된다.
에너지 절약형 건물은 다른 많은 인자들 중에서도 최적의 상대 습도 수준을 유지하면서 양호한 실내 공기 청정도를 세심하게 유지 관리할 필요가 있다. 이러한 최적의 상대 습도 수준은 연중 계절에 따라 조금씩 다르지만, 30% 이상 40% 및 60% 이하로 유지되어야 한다. 건물 밖의 공기의 습도는 날씨 상태, 즉 온도, 대기압 등과 관련이 있다. 그러나, 건물 내부의 공기의 습도는 존재하는 인간과 동물의 호흡, 식물의 증산 작용, 세탁물 건조와 관련된 다른 공급원으로부터의 물의 증발 및 요리와 같은 상이한 출처를 가지고 있다. 습도 조절과 관련된 문제들을 해결하기 위하여, 공지된 방법들은 널리 공지되고 문서화된 수착의 단위조작의 공학적 원리에 기초하고 있으며, 그러한 조작 방법은 용매의 회수, 석유 화학물질의 분리, 공기에서 산소와 질소의 분리, 스팀 가스에서 유독 가스의 제거 및 액체 및 가스 생성물에서 수분의 제거에 효과적으로 사용된다.
흡착 및 흡수를 포함하는 수착은 발열 공정이다. 흡착은 흡착 매질, 흡착제, 흡착기, 흡수기 또는 수착제로도 또한 지칭되는 고체 물질의 표면상에 가스상 유체 또는 액상 유체의 원자 또는 분자가 부착되는 것을 말한다. 결과적으로, 탈착은 흡열 공정이다. 흡착에 의해 공기로부터 제거되는 수분의 양은 흡착제의 특성, 흡착 도중의 흡착제의 온도, 처리된 공기의 온도, 압력 및 습도, 및 처리된 공기와 흡착제와의 접촉 시간에 좌우되는 것으로 알려져 있다.
실내 공기의 습도 또는 수분에 영향을 미치는 본 발명에 따르면, 수착 물질은 수착제 또는 흡수제로도 또한 지칭되는 수증기를 위한 적어도 하나의 흡착제를 포함하며, 여기서 상기 수증기를 위한 적어도 하나의 흡착제는 적합한 평형 수착 특성을 나타낸다. 용도에 따라 제시되는 경계 조건에 따라, 흡착-탈착은 또한 상대 습도로도 표시되는 적절한 상대 압력 p/po 에서 일어나야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 수증기를 위한 흡착제는 좁은 상대 압력 범위, 개별적으로는 좁은 범위의 상대 습도에서 급격하게 증가하는 증가와 함께 양호한 s-형상을 나타내는 수분 흡착 등온선을 특징으로 한다.
실온 25℃ ± 10℃의 온도 범위에서 수증기를 위한 흡착제의 흡착 등온선은 대략 <0.1, 바람직하게는 <0.15의 상대 습도 범위에서 전혀 흡착을 나타내지 않거나 낮은 흡착(바람직하게는 0.10 kg물/kg흡착제 미만)을 나타낸다. 상대 습도가 0.1 내지 0.5, 바람직하게는 0.15 내지 0.4의 범위에 있는 경우, 흡착 등온선의 급격한 증가는 수증기를 위한 흡착제의 주요 로딩 리프트를 나타내며, 여기에서 수분 흡착 등온선은 제 2 섹션에 도달하며, 흡착은 훨씬 적게 나타난다. 대략 > 0.5 내지 1.0, 바람직하게는 > 0.4의 상대 습도 범위에서 시작하는 제 2 섹션은 흡착이 적음을 나타낸다(0.05 내지 0.15 kg물/kg흡착제). 포화 용량 또는 총 로딩으로도 기술되는 수증기 흡수율은 100% 습도에서 0.25 내지 1.2 kg물/kg흡착제의 범위, 바람직하게는 0.3 내지 0.6 kg물/kg흡착제의 범위, 보다 바람직하게는 0.45 내지 0.55 kg물/kg흡착제의 범위이다.
바람직하게는, 수증기를 위한 바람직한 흡착제의 흡착 등온선은 좁은 습도 범위에서 흡착의 급격한 증가를 나타내는 보다 높은 온도에 필적하는 s-형상을 나타낸다. 흡착의 급격한 증가는 더 높은 상대 습도 범위로 이동하며, 예를 들면 333K에서 MOF 유형의 수증기를 위한 흡착제는 대략 0.3 내지 0.5의 상대 습도 범위에서 흡착의 급격한 증가를 나타낼 수 있으며, 여기에서 포화 용량은 거의 변하지 않는다.
또한, 물 흡착 등온선 및 포화 흡착 능력 이외에도 아무런 제약을 받지 않는 열 및 물질 전달이 빠른 흡착/탈착 사이클에 매우 중요한 환기 시스템의 열 회수 흡착기로서의 용도와 관련하여, 동역학은 빠른 순환 흡착 공정에 중요하다. 사이클의 지속 시간, 즉 공기 흐름 방향의 반전 사이의 시간은 열 및 수분 재생의 정도뿐만 아니라 동역학, 수착 물질 및 열교환 물질의 양에 의존한다.
수증기를 위한 바람직한 흡착제는 물과 같은 가스로부터 극성 증기 분자를 흡착하는데 높은 선택성을 나타내며, 예를 들어 CO2에 대해서는 더 적게 확장한다. 습한 공기의 수증기를 흡착하는 능력은 실리카겔, 활성 알루미나, 활성 보크사이트, 분자체 및 금속-유기 구조체(MOF)와 같은 물질에 의해 제공된다. MOF는 포화 용량 측면에서 실리카겔 또는 제올라이트와 같은 전통적인 재료를 능가할 수 있다. MOF는 그들의 높은 다공성, 조정가능한 소수성, 및 급격한 로딩 단계를 초래하는 고유의 좁은 기공 크기 분포로 인하여 수증기 흡착의 목적으로 그에 대한 연구가 점차적으로 증가되고 있다. MOF는 확장된 다공성 네트워크를 형성하는 일련의 조인트(joint)(금속 클러스터) 및 스트럿(strut)(유기 링커)으로 시각화될 수 있다. 수증기를 위한 다른 흡착제와는 대조적으로, MOF는 전형적으로 s-형상의 물 흡착 등온선을 나타낸다. MOF는 복수의 유기 스페이서 분자에 배위된 복수의 금속 원자를 포함하여 맞춤가능하며, 여기에서 MOF는 기판의 적어도 하나의 표면에 결합되고, MOF는 공기, 오염 물질 및 악취로부터 수분의 흡착 및 탈착에 적합하며 추가적으로 필터로서 작용할 수 있다. 특히, 바솔라이트®(BASOLITE®) A520으로 시판되고 있는 미세 다공성 알루미늄 푸마레이트 MOF는 특유의 물 수착 특성을 나타내고, 저렴한 시약으로부터 쉽게 제조될 수 있으며, 충분한 물 안정성을 갖는다.
금속-유기 구조체(MOF)는 종래 기술에 공지되어 있으며, 미국 특허 제 5,648,508 호에 기술되어 있다.
환기 시스템의 열 회수 흡착기의 핵심 구성요소는 수착 물질이다. 수착 물질은 분말 재료, 과립, 성형체 또는 모놀리스(monolith)로서 제공될 수 있으며, 예를 들면 매트릭스 또는 충전층 또는 이동층과 같은 충전제로서 케이싱내에 배치될 수 있다. 모놀리스가 바람직하며, 여기에서 모놀리식 구조물이 충전제 또는 매트릭스로서 사용될 경우에는 블록 또는 실린더와 같은 것일 수 있다. 형상화된 각각의 모놀리식 바디(monolithic body)는 마모가 감소되고 기계적 안정성이 높아지므로 보다 편리하고 특히 더 안전한 방식으로 취급할 수 있다. 케이싱 내의 충전물 또는 매트릭스의 길이/높이는 공기 스트림의 흐름에 대한 최소의 압력 강하를 제공하도록 선택된다.
수착 물질은 일작용성 또는 다작용성일 수 있다. 수착 물질은 수증기를 위한 흡착제 이외에도 추가의 수착제, 예를 들면 흡음성 물질/수착제 및/또는 유독 성분, 오염 물질 등과 같은 다른 성분들을 위한 수착제를 포함할 수 있다.
수착 물질은 전형적으로는 분말로서 사용되지 않지만, 바람직하게는 디바이스로 성형되거나 제작된다. 바람직하게는, 금속-유기 구조체(MOF)는, 공기 스트림을 위한 흐름 채널이 1 내지 3 mm의 직경을 갖고 전체 단면적의 70% 내지 90% 범위의 모놀리식 형태의 자유 단면적을 제공하는, 높은 투수성을 가진 모놀리식 형태로 제공된다.
환기 시스템은 바람직하게는 건물의 독립된 방에 분산형 유닛으로서 설치될 수 있거나 또는 건물에 중앙 집중식 유닛으로서 설치될 수 있으며, 여기에서 건물 내부로부터의 공기는 내부 흡입/배출 개구 및 외부 흡입구로 유도되며, 외부 흡입/배출 개구는 건물의 외벽에 배치된다. 환기 시스템의 수증기를 위한 흡착제의 양은 그것이 중앙 집중식 또는 분산형 환기 시스템에서 사용되는지 여부에 의존한다. 대략 30㎡의 공간의 환기를 위하여 제공되는 분산형 환기 시스템의 경우, 작동기간 당 질량 유량은 1 kg 공기 이하이므로, 따라서 여름에는 유입 공기의 습도가 80%에서 35%로 감소하며, 이는 8 내지 12 g 물/㎥가 흡착되어야만 한다는 것을 의미한다. 이러한 데이터를 이용하면, 수증기를 위한 흡착제 MOF, 즉 바솔라이트® A520의 질량은 대략 0.1 내지 0.2 kg으로 계산되며, 적절한 케이싱에서 대략 50 내지 100 mm 범위의 충전제 높이를 제공한다. 15개의 방을 가진 건물의 중앙 집중식 환기 시스템과 관련하여, 수증기를 위한 흡착제 MOF, 즉 바솔라이트® A520의 질량은 대략 3 kg이며, 케이싱에서 대략 300 내지 700 mm 범위의 충전제 높이를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시태양에서, 수착 물질은 기재상에 코팅으로서 증착된다. 수착 물질은 결합제를 사용하거나 사용하지 않고서 코팅할 수 있다. 기재는 바람직하게는 세라믹, 금속, 플라스틱; 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 금속 또는 세라믹계 발포체; 플라스틱의 직조 또는 부직 섬유; 셀룰로오스 또는 이들의 혼합물로 제조된다. 기재가 열 흡착기로서 기능할 수 있는 경우, 이는 필름, 세라믹으로 제조된 모놀리식 구조물, 금속 또는 바람직하게는 수착제일 수 있다. 기재는 모놀리식 구조물로서 제공될 수 있거나, 또는 1 내지 3 mm 범위의 치수를 갖는 구형, 원통형 또는 입방형 펠릿으로서 제공된다. 기재가 댐퍼로서 기능할 수 있는 경우, 이는 플라스틱; 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 금속 또는 세라믹계 발포체; 플라스틱의 직조 또는 부직 섬유; 또는 셀룰로오스로 제조될 수 있으며, 여기에서 상기 기재는 모놀리식 구조물, 분말, 또는 1 내지 3 mm 범위의 치수를 갖는 구형, 원통형 또는 입방형 펠릿의 충전제로서 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시태양에서, 수착 물질은 금속-유기 구조체(MOF), 바람직하게는 알루미늄 푸마레이트 MOF이다.
열 회수 흡착기를 가진 환기 시스템의 또 다른 핵심 구성요소는 열교환 물질이다. 바람직하게는, 이러한 열교환 물질은 공기가 유동하고 열 에너지를 선택적으로 저장/흡수 및 방출하도록 개조된 적어도 하나의 축열기 또는 열 흡착기를 포함한다. 열교환 물질에서, 대부분의 열이 회수되어 특히 환기를 위한 실외 공기를 가열하는데 사용된다. 열교환 물질은 바람직하게는 세라믹 또는 벽돌 조각, 석재 또는 내화 점토 자갈 또는 자갈류, 철 또는 다른 적합한 고 열용량 펠릿화 물질의 내화 펠릿, 상이한 형상의 통상적인 세라믹, 금속 또는 플라스틱 패킹, 파형 금속 또는 와이어 메쉬로 이루어진 군중에서 선택된다. 열교환 물질은 모놀리식 또는 바람직하게는 허니콤 구조물, 발포체 또는 섬유 물질과 같은 고체로서 제공될 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시태양에서, 수착 물질인 알루미늄 푸마레이트 MOF는 열교환 물질, 바람직하게는 세라믹 기재의 특성을 나타내는 기재상에 코팅된다. 또한, 열 회수 흡착기는 수증기를 위한 흡착제 및 추가의 수착제로 함침 된 고체를 포함할 수 있다. 추가의 수착제는 흡음성 수착제일 수 있다. 따라서, 수착형의 열교환기 겸용 모듈이 제공된다. 바람직하게는, 미세 다공성 알루미늄 푸마레이트 MOF의 두껍고 열적으로 잘 커플링되며 고도로 이용가능한 코팅이 기재, 예를 들면 세라믹 또는 금속 기재상에 증착된다.
2개의 공기 스트림 사이의 수분 전달을 더욱 향상시키기 위하여 히터가 포함될 수 있다. 히터는 주기적으로 및/또는 탈착 기간 도중에 작동될 수 있다. 히터는 열 회수 흡착기내에 제공될 수 있으며, 여기에서 열선 또는 가열 그리드가 수착 물질의 충전제에 통합될 수 있다, 즉, 모놀리식 구조에 통합될 수 있다. 또한, 수증기를 위한 흡착제 및/또는 추가의 수착제의 형상의 대부분은 전기 가열될 수 있는 금속 티슈로 제조된 파우치에 패킹될 수 있다. 적어도 하나의 공기 팬 유닛에서 가열된 공기는 흡착제를 가열하는데 사용될 수 있다.
열 회수 흡착기를 구비한 환기 시스템에서, 적어도 하나의 공기 팬 유닛은 그것이 건물 또는 그의 실내를 환기시키기 위하여 공기를 선택적으로 추출하여 공급하도록 개조된다. 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 공기 팬 유닛은 가역성 공기 팬 유닛을 포함하며, 여기에서 가역성 전기 모터에 의해 작동되는 프로펠러가 제공되어 하우징에 고정될 수 있다. 프로펠러가 일방향으로 회전하는 경우, 이는 환기 시스템의 구성 요소를 통하여 옥외에서 공기를 흡입하며, 여기에서 공급 공기는 필터 및 흡음성 수착제/댐퍼 유닛을 통과할 수 있다. 프로펠러가 반대 방향으로 회전하는 경우, 이는 장치를 통하여 배기 공기를 내측에서 실외로 강제 배출시킨다. 가역성 공기 팬 유닛을 사용하면, 제어기는 동일한 시간 간격으로 공기 팬의 회전을 역전시킬 수 있으며, 여기에서 2개의 공기 스트림의 흐름은 주기적이고 역류이며 평형을 이룬다.
환기 시스템은 유입 공기를 연기, 분진 및/또는 꽃가루 형태의 미립자, 악취 및 오염 물질로부터 클리닝하기 위하여 유입 공기를 위한 적어도 하나의 필터 유닛을 구비한다. 주변 공기를 여과하기 위하여, 낮은 압력 강하로 긴 필터 수명을 유지하기 위하여 큰 표면적을 가진 미세 필터가 사용되어야만 한다. 전형적으로, 건물용 필터는 오염 물질을 제거하기 위하여 함침 활성탄을 사용한다. 또한, 폴리에스테르 또는 합성 물질 또는 유리섬유 또는 면/셀룰로오스 또는 금속 메쉬를 함유하는 필터 물질이 공지되어 있다.
또한, 환기 시스템은 바람직하게는 밀폐 기포형 또는 개방 기공형 플라스틱 발포체, 부직조 등과 같은 흡음성 수착제를 포함한다. 바람직한 물질은 직경이 5 내지 10 mm 범위의 직경 및 전체 단면적의 70% 내지 90% 이하의 유동을 위한 자유 단면적을 가진 소형 채널을 포함하는 모놀리식 형태로 제공되는 열가소성 발포체일 수 있다. 흡음성 수착제는 분산형 환기 시스템에서 제공되는 50 내지 100mm 범위 또는 중앙 집중식 환기 장치에서 제공되는 300 내지 700mm 범위의 바람직한 두께로 제공될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 공기 팬 유닛의 소음이 중요하기 때문에, 상기 공기 팬 유닛은 고체 전송음(solid-borne sound) 전달을 피하기 위하여 연질 발포체로 장착될 수 있다.
본 발명의 추가의 양태는 건물에 대해 공기 스트림을 복합적으로 열 회수, 냉각/가열 및 제습/가습하기 위한 환기 시스템의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 환기 시스템에 실내 및/또는 실외 공기 스트림을 통과시키는 단계를 포함하는, 복합적으로 열 회수, 냉각/가열 및 제습/가습을 위한 방법으로서, 여기에서 공기 스트림으로부터 열 및 수증기는 열 회수 흡착기에 의해 조절된다.
본 발명의 또 다른 양태는 본원에서 기술되는 환기 시스템을 갖는 건물이다.
열 회수 흡착기를 가진 환기 시스템은 바람직하게는 열 회수 흡착기가 내측에 근접하도록 건물에 설치되며, 여기에서 열 회수 흡착기는 대략 실온이다. 겨울철에는, 차갑고 건조한 실외 공기가 흡입되어 열 회수 흡착기를 통과함으로써 가열된 다음, 수증기를 위한 흡착제에 의해 가습되어 실내의 공기 값에 근접하는 온도 및 습도로 실내로 유입된다. 따라서, 내부에 공급되는 유입 공기는 환기된 방의 습도를 크게 감소시키지 않는다.
여름철에는, 따뜻하고 습한 실외 공기는 열 회수 흡착기를 통과할 때 수증기를 위한 흡착제로 수분을 전달함으로써 적어도 부분적으로 제습되고, 방출된 수착열은 가열된 제습 공기에 의해 열교환 물질내로 운반되며, 이는 선행 탈착 기간에 냉각되어 거의 실외 온도보다 더 낮을 수 있는 실내 온도를 갖는다. 따뜻하고 습한 실외 공기가 냉각되고 제습됨에 따라, 방출된 수착열은 열교환 물질에 의해 일시적으로 흡수되며; 온도는 실내 공기의 온도에 근접하게 감소된다. 탈착 기간 도중에, 실내로부터의 공기는 열 회수 흡착기를 통과할 때 수증기를 위한 흡착제로부터 방출된 수분에 의해 가습되며, 열 회수 흡착기의 열교환 물질로부터 전달된 열에 의해 가열된다. 배기 공기가 가열됨에 따라, 수증기를 위한 흡착제로부터 수분을 제거하는 그의 용량이 증가하며, 그 결과로 수증기를 위한 흡착제 중의 수분이 낮아지는 동시에 배기 공기 중의 수분은 증가한다.
본 발명의 예시적인 실시태양이 하기 도면에 예시되어 있으며, 이하의 상세한 설명에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 열 회수 흡착기를 구비한 환기 시스템의 하나의 실시태양을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 열 회수 흡착기를 구비한 환기 시스템의 다른 실시태양을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합 환기 시스템의 실시태양에서 사용되는 수증기를 위한 바람직한 흡착제인 바솔라이트®(BASOLITE®) A520의 298K에서의 물 흡착 등온선을 도시한 것이다.
도면을 참조하여 보면, 도 1은 건물, 즉 공업용, 상업용 및 주거용 건물, 주택 및 이동 주택에 사용되도록 고안된 본 발명의 바람직한 하나의 실시태양에서 열 회수 흡착기를 가진 환기 시스템(10)을 도시한 것이다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 환기 시스템(10)은 건물의 외측에서 내측 방향으로 하기의 구성요소들을 포함한다: 외부 흡입/유출 개구(11), 제 1 필터 유닛(12), 즉 분진 필터, 공기 팬 유닛(14), 예를 들면 가역성 공기 팬 유닛, 열교환 물질(16), 수착 물질(18), 흡음성 수착제(20), 제 2 필터 유닛(22) 및 내부 흡입/유출 개구(23). 도 1에서, 가역성 공기 팬 유닛을 작동시키는 전동 모터의 회전 및 방향을 제어하는 제어기 유닛은 도시되어 있지 않다.
가역성 공기 팬 유닛(14)은 그 다음 구성요소에 부착되는 하우징, 축 방향 프로펠러 및 상기 하우징에 고정되는 가역성 전기 모터를 포함한다.
공기 팬 프로펠러가 일방향으로 회전할 경우, 외측으로부터 신선한 공기가 흡입되어 제 1 필터 유닛(12), 그 다음의 열교환 물질(16), 수착 물질(18), 도시된 실시태양에서 흡음성 수착제(20) 및 제 2 필터 유닛(22)을 통하여 유동하며, 그것이 반대 방향으로 회전할 경우, 이는 환기 시스템을 통하여 배기 공기를 내측에서 실외로 강제한다. 가역성 공기 팬 유닛(14)을 구비한 제어기를 사용하면, 회전 방향이 동등한 시간 간격으로 반전될 수 있으며, 따라서 환기 시스템(10)을 통과하는 2개의 공기 스트림의 흐름은 주기적이고 역류이며 평형을 이룬다.
환기 시스템(10)은 도 1에 도시되어 있는 실시태양에서 제 1 필터 유닛(12) 및 제 2 필터 유닛(22)를 포함한다. 바람직한 실시태양에 따르면, 제 1 필터 유닛(12)은 오염 물질, 분진, 미립자 물질 및 악취 등으로부터 유입 공기를 클리닝하기 위한 종래의 필터이다. 제 2 필터 유닛(22)은 꽃가루로부터 공기 스트림을 클리닝하기 위한 필터 물질을 포함할 수 있다.
건물용 필터는 전형적으로는 오염 물질, 즉 독성 화학 물질을 제거하기 위하여 함침 활성탄을 사용한다. 필터 유닛에서, 수착제는 독성 가스 스트림이 충전층, 모놀리스 또는 체적을 통과함으로써 유독성 가스가 수착제와 접촉하여 물리적 흡착 및/또는 화학 반응에 의해 제거되도록 구조물에 수용된다.
도 1에 도시되어 있는 실시태양에 따르면, 열교환 물질(16), 수착 물질(18) 및 흡음성 수착제(20)는 적절한 방식으로 서로 연결되는 분리된 구성요소로 배열된다. 열교환 물질(16)은 배기 공기의 흡입을 위한 개구 및 실외의 신선한 공기를위한 개구, 및 배기 공기의 방출 및 신선한 공기의 방출을 위한 개구를 가진 케이싱 내에 매트릭스로서 제공된다. 이러한 매트릭스는 고체의 단일 층 또는 바람직하게는 모놀리식 구조물을 포함할 수 있다. 적용 분야에 따라, 이러한 매트릭스는 세라믹과 같은 열교환 물질(16)을 포함할 수 있다.
수착 물질(18)은 적어도 유입되는 신선한 실외 공기로부터 수분을 흡착하는데 적합한 수증기를 위한 흡착제를 포함하며, 여기에서 상기 흡착제의 물 흡착 등온선(30)은 s-자 형태의 특성을 나타낸다. 수착 기간 도중에 유입되는 신선한 실외 공기로부터 수분이 흡착되어 탈착 기간 도중에 배기 공기로 전달된다. 또한, 수분 형태의 배기 공기는 수증기를 위한 흡착제 상에서 흡착될 수 있으며, 유입되는 차가운 공기 중으로 탈착될 수 있다. 수증기를 위한 상기 흡착제는 단독으로 또는 수착 물질(18)의 다른 수착제와 함께 상이한 형태로 제공될 수 있다. 수착 물질(18)은 느슨한 물질 또는 성형체로서 사용될 수 있다. 바람직한 금속-유기 구조체(MOF)는 과립, 성형체 또는 모놀리스의 형태로 사용될 수 있다. 이와 마찬가지로, 금속-유기 구조체(MOF) 및 활성탄과 같은 다른 수착제의 혼합물도 사용되며, 여기에서 성형체의 혼합물이 또한 사용될 수도 있다. 성형체의 기하학적 구조는 어떠한 제약도 받지 않는다. 예를 들면, 가능한 형상은 많은 다른 것들 중에서도 펠릿, 필, 구체, 과립, 및 봉, 벌집, 그리드 또는 중공체와 같은 압출물이다. 수착 물질(18)은 모놀리스로서 또는 기재, 예를 들면 통기성 필름에 부착된 과립 형태로 제공될 수 있다. 수착 물질(18)은 기재 또는 지지체 상에 코팅으로서 제공될 수 있다. 또한, 수착 물질(18)은 예를 들면 열선 형태의 히터를 포함하는 매트릭스로서 제공될 수 있다.
흡음성 수착제(20)는 예를 들면 모놀리식 열가소성 발포체 형태의 소음-흡수성 물질을 포함할 수 있다.
열교환 물질(16), 수착 물질(18) 및 흡음성 수착제(20)가 구조물 또는 고체를 포함할 수 있기 때문에, 바람직한 전체 압력 강하는 1 mbar 내지 100 mbar의 범위 내에 있어야 한다.
도 2를 참조하여 보면, 열 회수 흡착기를 구비한 환기 시스템(10)의 다른 실시태양이 도시되어 있다. 이러한 실시태양에서, 포함되는 구성 요소의 개수는 결합된 구성요소(24)에서 환기 시스템(10)의 상이한 기능을 통합시킴으로써 감소된다. 도 2에 따르면, 열교환 물질(16), 수착 물질(18) 및 흡음성 수착제(20)가 결합된다. 상기 결합된 구성요소(24)는 세라믹의 매트릭스로서 제공되고 수착 물질(18), 예를 들면 수증기를 위한 흡착제 및/또는 흡음성 수착제(20)로 코팅된 열교환 물질(16)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 결합된 구성요소(24)는, 일부분은 흡음성 수착제(20)로 코팅되고 다른 부분은 MOF, 즉 바솔라이트® A520과 같은 수증기를 위한 흡착제로 코팅된 모놀리스를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하여 보면, 수증기를 위한 바람직한 흡착제인 바솔라이트® A520의 물 흡착 등온선이 도시되어 있다. x- 좌표(26)는 상대 습도를 나타내며, 이는 동일한 온도에서의 수증기의 분압 대 수증기의 포화 압력의 비율로 정의된다. y- 좌표(28)는 kg물/kg흡착제로 표시되는 수증기를 위한 흡착제의 과잉-흡수율을 나타낸다. 알루미늄 푸마레이트 MOF에 기초한 바람직한 흡착제인 바솔라이트® A520은 전형적으로는 298K에서 기록된 s-자 형상의 물 흡착 등온선(30)을 나타낸다. 등온선(30)은 흡착율, 즉 바람직하게는 대략 0.10 kg물/kg흡착제 미만의 흡착율에서 < 0.15의 상대 습도를 나타내며, 0.15 내지 0.4의 좁은 영역의 상대 습도에서 유리한 급격한 증가를 나타낸다. 이러한 상대 습도 범위에서 물 흡수율은 총 로딩의 대략 80%이다. 등온선(30)은 > 0.4의 상대 습도 범위에서 덜 현저한 흡착율을 갖는 포화 정체 상태(saturation plateau)에 도달하며, 여기에서 추가의 물 흡수율은 0.05 내지 0.15 kg물/kg흡착제의 범위이다. 수증기를 위한 바람직한 흡착제인 바솔라이트® A520에 대한 바람직한 흡착제에 대한 100% 습도에서의 전체 물 흡수율은 대략 0.55 kg물/kg흡착제이다.

Claims (16)

  1. 열 회수 흡착기(heat recovery adsorber)를 가진 환기 시스템(10)으로서,
    상기 환기 시스템(10)은 건물에 설치되고,
    상기 환기 시스템(10)은 또한 상기 건물 외부로부터의 공기 스트림을 위한 적어도 하나의 외부 흡입/배출 개구(11) 및 상기 건물 내부로부터의 공기 스트림을 위한 적어도 하나의 내부 흡입/배출 개구(23), 적어도 하나의 공기 팬 유닛(14) 및 적어도 하나의 필터 유닛(12, 22)을 포함하고,
    상기 열 회수 흡착기는 상기 공기 스트림으로부터 열을 흡수 및 방출하기 위한 열교환 물질(16) 및 상기 공기 스트림으로부터 적어도 하나의 소르베이트(sorbate)를 적어도 흡착 및 탈착하기 위한 수착(sorption) 물질(18)을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 소르베이트는 수증기이고,
    상기 수착 물질(18)은, 좁은 상대 습도 범위에서 급격한 증가를 나타내는 실온 (25℃ ± 10℃)에서의 s-자형 물 흡착 등온선(30)을 나타내는, 수증기를 위한 적어도 하나의 흡착제를 포함하고,
    상기 수증기를 위한 흡착제의 주요 로딩 리프트(main loading lift)는 0.1 내지 0.5의 상대 습도 범위에서 발생하며, 포화 용량은 0.25 내지 1.2 kg물/kg흡착제(kgwater/kgadsorbent)의 범위내에 있는,
    환기 시스템(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물 흡착 등온선(30)의 급격한 증가가 0.15 내지 0.4의 상대 습도 범위내에 있는, 환기 시스템 (10).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수증기를 위한 흡착제의 포화 용량이 0.3 내지 0.6 kg물/kg흡착제의 범위내에 있는, 환기 시스템(10).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로딩 리프트가 전체 로딩의 적어도 65%인, 환기 시스템(10).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수증기를 위한 흡착제가 실리카겔, 활성 알루미나, 활성 보크사이트, 분자체 및 금속-유기 구조체(MOF)로 이루어진 군중에서 선택되는, 환기 시스템(10).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수착 물질(18)이 분말 재료, 과립, 성형체 또는 모놀리스(monolith)로서 제공되며, 매트릭스 또는 충전제 예컨대 충전층 또는 이동층으로서, 바람직하게는 모놀리스로서 케이싱내에 배열되는, 환기 시스템(10).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수착 물질(18)이 기재, 바람직하게는 세라믹, 금속, 플라스틱; 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 금속 또는 세라믹계 발포체; 플라스틱의 직조 또는 부직 섬유; 셀룰로오스 또는 이들의 혼합물로 제조된 기재상에 코팅으로서 증착되는, 환기 시스템(10).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수착 물질(18)이 금속-유기 구조체(MOF), 바람직하게는 알루미늄 푸마레이트 MOF인, 환기 시스템(10).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환 물질(16)이 세라믹 또는 벽돌 조각, 석재 또는 내화 점토 자갈 또는 자갈류, 철 또는 다른 적합한 고 열용량 펠릿화 물질의 내화 펠릿, 상이한 형상의 통상적인 세라믹, 금속 또는 플라스틱 패킹, 파형 금속(corrugated metal) 및 와이어 메쉬로 이루어진 군중에서 선택되는, 환기 시스템(10).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환 물질(16)이 벌집-구조물로서 제공되는, 환기 시스템(10).
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 코팅이 세라믹 기재상에 증착된 알루미늄 푸마레이트 MOF를 포함하는, 환기 시스템(10).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수착 물질(18)이 흡음성 수착제(20)를 더 포함하는, 환기 시스템(10).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환기 시스템(10)은, 바람직하게는 건물의 독립된 방에 설치되는, 분산형 유닛으로서 제공되거나, 또는 건물에 설치되는, 중앙 집중식 유닛으로서 제공되고,
    상기 건물 내부로부터의 공기는 상기 내부 흡입/배출 개구(23)로 유도되며,
    상기 외부 흡입/배출 개구(11)는 건물의 외벽(envelope)에 배열되는,
    환기 시스템(10).
  14. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 따른 환기 시스템(10)에 실내 및/또는 실외 공기 스트림을 통과시키되, 여기에서 상기 공기 스트림으로부터 열 및 수증기가 열 회수 흡착기에 의해 조절되는 단계
    를 포함하는, 건물에 대해 공기 스트림을 복합적으로 열 회수, 냉각/가열 및 제습/가습하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 따른 환기 시스템(10)을 갖는 건물.
  16. 건물에 대해 공기 스트림을 복합적으로 열 회수, 냉각/가열 및 제습/가습하기 위한, 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 따른 환기 시스템(10)의 용도.
KR1020187017066A 2015-11-18 2016-11-15 건물의 환기 시스템으로서의 열 회수 흡착기 Withdrawn KR20180083403A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15195166.2 2015-11-18
EP15195166 2015-11-18
PCT/EP2016/077695 WO2017085049A1 (en) 2015-11-18 2016-11-15 Heat recovery adsorber as ventilation system in buildings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180083403A true KR20180083403A (ko) 2018-07-20

Family

ID=54548114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187017066A Withdrawn KR20180083403A (ko) 2015-11-18 2016-11-15 건물의 환기 시스템으로서의 열 회수 흡착기

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180328601A1 (ko)
EP (1) EP3377197A1 (ko)
JP (1) JP2019504271A (ko)
KR (1) KR20180083403A (ko)
CN (1) CN108472580A (ko)
WO (1) WO2017085049A1 (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180088679A (ko) 2015-11-27 2018-08-06 바스프 에스이 금속-유기 골격의 초고속 시공간 합성
EP3178788A1 (en) 2015-12-08 2017-06-14 Basf Se A tin-containing zeolitic material having a bea framework structure
MX2018007068A (es) 2015-12-08 2018-08-01 Basf Se Un material zeolitico con contenido de estaño que tiene una estructura de armazon de bea.
JP7055791B2 (ja) 2016-08-23 2022-04-18 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア 複合材料
EP3544730A1 (en) 2016-11-28 2019-10-02 Basf Se Catalyst composite comprising an alkaline earth metal containing cha zeolite and use thereof in a process for the conversion of oxygenates to olefins
EP3585765A1 (en) 2016-11-30 2020-01-01 Basf Se Process for the conversion of monoethanolamine to ethylenediamine employing a copper-modified zeolite of the mor framework structure
US11091425B2 (en) 2016-11-30 2021-08-17 Basf Se Process for the conversion of ethylene glycol to ethylenediamine employing a zeolite catalyst
US10774034B2 (en) 2017-05-03 2020-09-15 Basf Se Process for the conversion of ethylene oxide to monoethanolamine and ethylenediamine employing a zeolite
KR102565093B1 (ko) 2017-06-02 2023-08-10 바스프 에스이 공기 컨디셔닝 방법 및 장치
SE542427C2 (sv) * 2018-07-04 2020-04-28 Kabe Ab Mobil boendeenhet med luftväxlingssystem
AU2019321697C1 (en) * 2018-08-16 2021-06-24 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Metal organic framework based water capture apparatus
DE102019110563B3 (de) * 2019-04-24 2020-08-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kfz-Klimaleitungs-Ventilanordnung
US11859863B2 (en) * 2019-08-16 2024-01-02 Battelle Memorial Institute Method and system for dehumidification and atmospheric water extraction with minimal energy consumption
JP7104339B2 (ja) * 2020-03-31 2022-07-21 ダイキン工業株式会社 空気質の調整システム
JP7515821B2 (ja) 2020-07-06 2024-07-16 冨士色素株式会社 水分の吸脱着器及び脱着方法、水採取システム並びに水採取方法
IL300161A (en) * 2020-08-05 2023-03-01 Termotera Ltd Evaporative cooling and adsorption heating done in an insulated air gap fed by humidity changes
JP2022090997A (ja) * 2020-12-08 2022-06-20 東洋紡株式会社 透湿シート、及びこれを用いた全熱交換素子並びに全熱交換器
US11592195B2 (en) 2021-02-12 2023-02-28 Trane International Inc. Dehumidifying air handling unit and desiccant wheel therefor
JP2022158649A (ja) * 2021-04-02 2022-10-17 東洋紡株式会社 吸脱着素子及び調湿装置
US11491298B1 (en) * 2021-06-16 2022-11-08 Telesair, Inc. Air humidification device and humidification system
WO2023112567A1 (ja) * 2021-12-13 2023-06-22 ダイキン工業株式会社 調湿装置
JP2025067132A (ja) * 2023-10-12 2025-04-24 株式会社大気社 水分吸脱着器、及び水分吸着材の担持方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3474338D1 (en) * 1983-07-08 1988-11-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Thermal system based on thermally coupled intermittent absorption heat pump cycles
US5653115A (en) * 1995-04-12 1997-08-05 Munters Corporation Air-conditioning system using a desiccant core
JPH11197439A (ja) * 1998-01-14 1999-07-27 Ebara Corp 除湿空調装置
US6612365B1 (en) * 1999-09-17 2003-09-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Heating-element accommodating-box cooling apparatus and method of controlling the same
JP4896110B2 (ja) * 2001-06-25 2012-03-14 三菱樹脂株式会社 ゼオライト及び吸着材
US20070040290A1 (en) * 2005-08-17 2007-02-22 Wen-Feng Lin Fixed moisture siphon-infiltration type honeycomb dehumidifying device
JP5261875B2 (ja) * 2006-01-10 2013-08-14 東ソー株式会社 酸素６員環からなるアルミノホスフェート系ゼオライト吸着剤及びその製造方法並びにその用途
JP5158305B2 (ja) * 2006-06-02 2013-03-06 東ソー株式会社 高純度アルミノホスフェート系ゼオライト及びその製造方法並びにその用途
JP6118498B2 (ja) * 2008-11-04 2017-04-19 ドナルドソン カンパニー，インコーポレイティド 湿度制御に用いる複合材及び材料
US9182160B2 (en) * 2012-05-24 2015-11-10 Mark PLATT Two stage dedicated heat recovery chiller
US20150090610A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 Basf Corporation Processes for filling containers in adsorbed gas systems

Also Published As

Publication number Publication date
CN108472580A (zh) 2018-08-31
US20180328601A1 (en) 2018-11-15
WO2017085049A1 (en) 2017-05-26
JP2019504271A (ja) 2019-02-14
EP3377197A1 (en) 2018-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180328601A1 (en) Heat recovery adsorber as ventilation system in buildings
KR102546428B1 (ko) 환기 공조 장치
KR102511403B1 (ko) 환기 공조 장치
JP2019504271A5 (ko)
US5426953A (en) Co-sorption air dehumidifying and pollutant removal system
JPH0628173Y2 (ja) 湿気交換用エレメント
CN110871014A (zh) 具有移动床结构的co2洗涤器
JP5048454B2 (ja) 吸脱着エレメント、およびそれを用いた二酸化炭素濃度調整装置、二酸化炭素濃度調整システム、並びに二酸化炭素濃度調整方法。
JP2673300B2 (ja) 低濃度ガス収着機
JPH0118335B2 (ko)
CA3186940A1 (en) Method and system for dehumidification and atmospheric water extraction with minimal energy consumption
KR102565093B1 (ko) 공기 컨디셔닝 방법 및 장치
JP2011143358A (ja) 吸湿フィルタおよび加湿装置
US4708000A (en) Apparatus for balanced heat recovery ventilation - heating - humidification - dehumidification - cooling and filtration of air
JPS63264125A (ja) 乾式除湿材
JP2004093013A (ja) 冷房装置
JP4352139B2 (ja) 小型デシカント空調装置
JP2009083851A (ja) 小型デシカント空調装置
WO2008045784A2 (en) Electrically conductive adsorptive honeycombs for drying of air
JP4264740B2 (ja) 小型デシカント空調装置
JP2001259417A (ja) 空調装置用吸着材，吸湿素子および除湿方法
JPH0115780B2 (ko)
JP2009030974A (ja) 小型デシカント空調装置
JP2023059419A (ja) 空気調和装置、空気調和システム及び吸着剤再生方法
JPH0724239A (ja) 空気浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20180615

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
PC1203 Withdrawal of no request for examination