除濕空調技術及其應用

1、2022/8/30By Dr. X.J. Zhang1除濕空調技術及其應用除濕空調的原理定義：采用除濕蒸發(fā)冷卻原理對空氣進行調節(jié)處理的空調方式。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang2主要內容除濕空調的定義與特點除濕空調的分類及應用2022/8/30By Dr. X.J. Zhang3一.除濕空調的定義與特點干燥劑除濕蒸發(fā)冷卻。干燥劑除濕是利用干燥劑材料對水分的吸附/吸收作用使空氣濕度降低的操作過程。通常空氣中含有一定的水分，不飽和濕空氣具有繼續(xù)吸濕的能力。增濕過程伴隨著水分蒸發(fā)現(xiàn)象，產生蒸發(fā)冷卻效果。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang4一種液體除濕空調系統(tǒng)20

2、22/8/30By Dr. X.J. Zhang5常用的除濕方法除濕是空氣調節(jié)的主要任務之一，常用的除濕方法大致可以分為三種：利用冷卻方法，使水蒸汽在露點溫度下凝結分離；利用壓縮方法，提高水蒸汽的分壓，使之超過飽和點，成為水滴分離除去；使用干燥劑（液體或固體）進行除濕的方法。 2022/8/30By Dr. X.J. Zhang6干燥劑類型常用的固體吸附劑包括硅膠、氧化鋁、分子篩等。利用聚合物材料、鈦金屬硅酸鹽，以及其它材料和工藝希望獲得更理想的吸附劑。常用的液體干燥劑有氯化鈣溶液、氯化鋰溶液、溴化鋰溶液以及三甘醇等。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang7理想干燥劑應具有的特點

3、物理和化學穩(wěn)定性。要求吸附劑材料不發(fā)生液解（對固體材料），循環(huán)不存在滯后現(xiàn)象。吸附率高，即單位重量吸附劑吸濕量要大。高吸附率可以減少吸附劑用量，從而減小設備尺寸。低水蒸汽分壓下具有高的吸附能力。吸濕能力在很低的水蒸汽壓下不下降，可以提高處理空氣的干燥度，減小風機功率的消耗。吸附（或吸收）熱小。這可以使制冷量和COP都有提高。理想的等溫吸附線類型?？山档驮偕芎模岣逤OP。對液體除濕劑而言，還要求低腐蝕性、無毒、導熱系數(shù)高并且價格合適。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang8固體干燥劑等溫吸附方程式中，wmax為相對濕度100%時的最大吸濕量；r為吸附因子，它決定了吸附等溫線的形

4、狀，不同的r對應不同類型的干燥劑。r越小，吸濕量對低相對濕度的敏感程度越強烈；r1時，干燥劑具有均勻的吸附特性。選擇干燥劑的基本條件就是要求r1。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang92022/8/30By Dr. X.J. Zhang10R. K. Collier等（1986，1988）通過檢驗除濕轉輪內的吸附、再生的含濕量波前（Humidity Wave Front），驗證了最佳吸附干燥劑的存在，定義r0.1的吸附等溫線為1M型（Modified Langmuir Type 1，形狀與Brunauer類吸附等溫線相似），并得出1M型干燥劑具有最佳吸附特性，并通過測定發(fā)現(xiàn)當吸

5、附因子r0.07時，處理空氣出口含濕量最小。 固體干燥劑除濕特點干燥劑除濕技術利用特制的吸濕材料來吸收空氣中的水分，卓有成效地解決常溫低濕、低溫低濕等用其他冷凍方法無法解決的除濕問題，特別是經(jīng)配套組合處理后空氣露點可達-40以下，因而倍受注目。吸濕材料是將干燥劑和保護加強劑均勻涂抹（或固化）在基材料上烘干而成。干燥劑材料應具有很強的吸濕和容濕能力。通常商用干燥劑吸附水分的質量可達其質量的10%1100%（要依干燥劑類型和環(huán)境濕度而定）。當干燥劑表面蒸汽壓與周圍濕空氣蒸汽分壓相等時，吸濕過程停止。此時使溫度為50260的熱空氣流過干燥劑表面，可將干燥劑吸附的水分帶走，這就是再生過程。如此往復，就

6、形成了除濕循環(huán)。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang11干燥劑除濕過程固體干燥劑除濕：A-D-B預冷卻干燥劑除濕：A-C-E-B液體干燥劑除濕：A-B2022/8/30By Dr. X.J. Zhang12兩種液體干燥劑溶液平衡圖2022/8/30By Dr. X.J. Zhang13二.除濕空調的研究意義利用太陽能、余熱等實現(xiàn)空調的有效手段。對傳統(tǒng)空調方式的豐富和發(fā)展。精密機械、計量儀器、電子、紡織、化工、航空儀表、航空發(fā)動機維護和延壽等領域有效的除濕方案。減輕電力供應峰值負荷的技術手段。環(huán)境保護和節(jié)能技術發(fā)展的迫切需要。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang1

7、4高濕環(huán)境的危害對人體健康的危害。對建筑材料（諸如石膏墻面，木質墻板）的侵蝕。對室內家具、電器的腐蝕。當濕度由高（低）至低（高）交替變化時，又會使許多物體發(fā)生疲勞形變，特別是一些藝術品、文物、字畫等，將發(fā)生粉化、褪色或鑲嵌物質崩裂脫落，所造成的經(jīng)濟將難以估量。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang15應用背景和領域高層建筑、別墅等中央空調潛熱負荷處理；武器庫、橋梁鋼架、圖書館、博物館；電子儀器、精密化工、制藥、橡膠等行業(yè)；飛機發(fā)動機、航空儀表維護和延壽，船舶保養(yǎng)等。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang16改善空氣品質，用于除塵，殺菌；現(xiàn)有中央空調系統(tǒng)節(jié)能改造；可再

8、生能源利用等。三.除濕空調的分類及應用采用固體干燥劑的除濕空調采用液體干燥劑的除濕空調蒸發(fā)冷卻混合式除濕空調2022/8/30By Dr. X.J. Zhang17除濕空調/蒸發(fā)冷卻節(jié)能新型空調系統(tǒng)，具有巨大的潛在市場除濕空調：主要有固體、液體、混合式干燥劑除濕空調等形式，原理是干燥劑除濕蒸發(fā)冷卻，研究重點在新型干燥劑復雜除濕機理，與濕空氣有關的熱質傳遞過程等等。高效蒸發(fā)冷卻空調：采用完全自然制冷方式，濕強度高、比表面積大的降膜結構材料，涉及降膜流動復合蒸發(fā)相變過程的傳質模型是研究的重要方面。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang181.固體除濕空調系統(tǒng)：固體干燥劑除濕蒸發(fā)冷卻以

9、空氣和水分為工質，環(huán)境友好。處理潛熱負荷（除濕）效果好。由低品質熱源（65120，如太陽能、余熱、天然氣等）驅動。系統(tǒng)COP為1.0左右，節(jié)能效果顯著，可減少化石燃料消耗。可有效吸附空氣中的有害氣體，提高室內空氣品質。冬季可用于供暖。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang19固體除濕空調結構部件2022/8/30By Dr. X.J. Zhang20固體干燥劑除濕機的類型及結構干燥劑除濕系統(tǒng)中的除濕部件通常稱作除濕床，通常有兩種類型：（1）固定床式（Packed Bed）；（2）旋轉床式（Rotary Bed）。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang21旋轉床式除濕

10、機包括平行通道式（Parallel Passage）除濕轉輪和蜂窩式（Honey Comb）除濕轉輪。由于固定床系統(tǒng)工作的間歇性（再生和吸附要連續(xù)切換），旋轉床系統(tǒng)越來越受重視并得到了較快的發(fā)展。蜂窩式除濕轉輪由于采用了蜂窩式流道結構，兼顧了空氣的流動與除濕要求，構造非常簡單，運轉和維護比較方便，因而極具推廣價值。 除濕轉輪參數(shù)分析與優(yōu)化:焓濕圖分析法 轉輪除濕性能評估準則:2022/8/30By Dr. X.J. Zhang22能量和質量守恒關系和優(yōu)化原則 2022/8/30By Dr. X.J. Zhang23新材料復合除濕轉輪采用物理吸附化學吸附除濕機理（硅膠鹵素鹽）。解決了液解關鍵問題

11、。除濕效果比常規(guī)除濕輪改善50。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang24常規(guī)材料復合材料除濕空調系統(tǒng)（通風模式）通風式干燥冷卻系統(tǒng)（Pennington,1955）；COP= 0.81.0。通風模式是將室外環(huán)境中的空氣引入除濕器中，空氣中的水蒸氣被干燥吸附，由于吸附過程中產生吸附熱，所以空氣溫度升高，從除濕器出來后的空氣經(jīng)過顯熱交換器和蒸發(fā)冷卻器后進入房間。房間的排氣首先經(jīng)過蒸發(fā)冷卻器冷卻后回收處理空氣的吸附熱，接下來被低品位的熱源加熱，產生的熱空氣用來再生干燥劑。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang25除濕空調系統(tǒng)（再循環(huán)模式）通風模式早期的變化是再循環(huán)模式，

12、與前者的不同點在于再循環(huán)模式從房間引入空氣，經(jīng)過除濕器和其他冷卻部件，用環(huán)境空氣來再生干燥劑，然后排到大氣中去。該循環(huán)的COP值能夠達到0.8。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang26除濕空調系統(tǒng)（Dunkle循環(huán)）Dunkle循環(huán)綜合了再循環(huán)模式可以給制冷空間提供較大制冷量以及通風模式可以給換熱器提供較低溫度冷卻氣流的特點，把通風模式和再循環(huán)模式的優(yōu)點結合在一起。只是增加了一個轉輪換熱器，與再循環(huán)模式一樣的缺點是新風量不足。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang27除濕空調系統(tǒng)（SENS循環(huán)）Maclaine-cross 提出了SENS循環(huán)，理想條件下，該循環(huán)的

13、COP可達到2.0以上。在這個循環(huán)中，環(huán)境空氣首先通過干燥轉輪除濕，然后和室內回風混合后通過表冷器，經(jīng)過表冷器處理后的冷空氣一部分送到房間內，另一部分供給冷卻塔，排到大氣中。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang28除濕空調系統(tǒng)（DINC循環(huán)）在環(huán)境溫度26，相對濕度26的條件下，實驗COP為2.45。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang29應用：太陽能屋面除濕空調裝置用太陽能屋面集熱裝置提供干燥轉輪需要的再生熱量。測試結果顯示該太陽能集熱屋面，能夠將靜止的空氣加熱到94，將流動的空氣能夠加熱到71-82。從干燥劑轉輪排出的再生氣體溫度為45-70 ，可以用來加熱

14、生活熱水。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang302022/8/30By Dr. X.J. Zhang312.液體除濕空調系統(tǒng):液體干燥劑除濕蒸發(fā)冷卻又被稱作開放式液體吸收式制冷系統(tǒng)。調濕性能好，可以維持系統(tǒng)出口空氣具有恒定的相對濕度。具有殺菌效果，可廣泛用于醫(yī)療、衛(wèi)生設施方面。COP通常小于1.0，低于固體干燥冷卻系統(tǒng)。和液體干燥劑蓄能系統(tǒng)結合使用，可在沒有再生條件下連續(xù)工作。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang32填料結構（規(guī)整與非規(guī)整）2022/8/30By Dr. X.J. Zhang33降膜蒸發(fā)過程的熱質傳遞問題降膜在填料內的形成、分布和流動特性對傳熱

15、傳質過程影響。潤濕換熱表面的傳熱傳質特性。濕空氣液膜界面?zhèn)鳠醾髻|現(xiàn)象理論和實驗研究。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang34溶液除濕及供暖原理2022/8/30By Dr. X.J. Zhang353.西部地區(qū)空調蒸發(fā)冷卻器三種方式：直接蒸發(fā)冷卻、間接蒸發(fā)冷卻和組合式蒸發(fā)冷卻。具有能耗低、成本低、結構簡單。操作維護簡便、環(huán)境友好等優(yōu)點。其原理被廣泛用于加濕器、冷卻塔、蒸發(fā)冷卻器以及太陽能海水淡化技術等領域。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang36直接蒸發(fā)冷卻裝置2022/8/30By Dr. X.J. Zhang37間接蒸發(fā)冷卻裝置2022/8/30By Dr.

16、 X.J. Zhang38組合式蒸發(fā)冷卻裝置2022/8/30By Dr. X.J. Zhang39蒸發(fā)冷卻技術適用范圍劃分2022/8/30By Dr. X.J. Zhang404.混合式除濕空調系統(tǒng)混合式干燥冷卻系統(tǒng)包括除濕器、蒸發(fā)冷卻裝置、壓縮制冷裝置。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang412022/8/30By Dr. X.J. Zhang42干燥除濕裝置能夠利用低品位能源、并且在處理潛熱負荷方面具有優(yōu)勢。壓縮制冷裝置結構緊湊，傳熱效果好，但是耗電太多，需要過冷卻來除去潛熱負荷?；旌鲜礁稍锢鋮s系統(tǒng)結合和二者的優(yōu)點，滿足降溫除濕的需要，并且節(jié)約了高品位電能，非常適用于潛

17、熱負荷大的賓館、超市。5.表冷器熱濕獨立控制方法傳統(tǒng)恒溫恒濕系統(tǒng)：熱濕耦合2022/8/30By Dr. X.J. Zhang43THIC系統(tǒng)：熱濕解耦2022/8/30By Dr. X.J. Zhang44表冷器冷凍水進口溫度曲線與室內相對濕度曲線變化趨勢一致，冷凍水溫度升高，室內相對濕度升高；反之亦然。庫房內溫度穩(wěn)定在22.0oC22.3oC范圍內，相對濕度穩(wěn)定在55.8%57.6%范圍內。解耦效果2022/8/30By Dr. X.J. Zhang45實驗和模擬溫濕度值吻合很好，偏差不超過10%?？捎糜谧児r以及全年性能模擬。TRNSYS 模擬2022/8/30By Dr. X.J. Zhang46