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淺析復(fù)合空調(diào)轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)

欄目：企業(yè)新聞編輯：CEO 來源：網(wǎng)絡(luò) 熱度：0 日期：2022-07-02

信息摘要：

摘要：今天的除濕技術(shù)與1930年代的機械制冷有很多的相似點

。一方面，除濕系統(tǒng)不會減少機械制冷的使用

，就象機械制冷并未減少風(fēng)機和風(fēng)扇的使用；另一方面

，就象機械制冷增加了風(fēng)扇供冷系統(tǒng)的費用一樣

，除濕系統(tǒng)也會增加機械制冷的成本

；但是

，除濕系統(tǒng)所帶來的利益也超過了機械制冷。除濕技術(shù)可望在未來有更大的發(fā)展和

淺析復(fù)合空調(diào)轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)

　　摘要：今天的除濕技術(shù)與1930年代的機械制冷有很多的相似點

。一方面，除濕系統(tǒng)不會減少機械制冷的使用

，就象機械制冷并未減少風(fēng)機和風(fēng)扇的使用；另一方面，就象機械制冷增加了風(fēng)扇供冷系統(tǒng)的費用一樣

，除濕系統(tǒng)也會增加機械制冷的成本；但是

，除濕系統(tǒng)所帶來的利益也超過了機械制冷

。除濕技術(shù)可望在未來有更大的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用

。

　　關(guān)鍵詞：除濕轉(zhuǎn)輪復(fù)合空調(diào)能耗濕負荷

　　一

、前言

　　利用除濕材料(desiccant)的親水性來處理潮濕空氣的除濕技術(shù)(desiccantdehumidification)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于對濕度要求較高的生產(chǎn)車間

、倉庫以及要求空氣濕度較低的場合，如鋰電池生產(chǎn)

、聚酯切片生產(chǎn)等。除濕轉(zhuǎn)輪是其中一種結(jié)構(gòu)緊湊

、性能好

、應(yīng)用廣泛的設(shè)備

，含有除濕材料的轉(zhuǎn)芯在微型馬達的驅(qū)動下

，交替地暴露于溫度較低、濕度較高的過程空氣側(cè)和溫度較高

、濕度較低的再生空氣側(cè)，利用再生空氣的熱量實現(xiàn)過程空氣側(cè)濕度的降低

。

　　空調(diào)系統(tǒng)的任務(wù)之一是消除建筑內(nèi)的余濕量

，并將其維持在一定的舒適性水平上

。傳統(tǒng)的舒適性空調(diào)系統(tǒng)中

，這一過程是通過冷凍減濕——將空氣冷卻到露點溫度以下

、使水分凝結(jié)析出——來實現(xiàn)的

，在熱力學(xué)上很不合理，而且為避免吹冷風(fēng)的感覺常需將深冷后的空氣再熱到送風(fēng)溫度

，冷熱相抵的過程造成極大浪費。隨著過去十年中除濕轉(zhuǎn)輪制造技術(shù)的不斷完善和新型除濕材料的不斷商業(yè)化

，原來主要用于工藝空調(diào)的除濕轉(zhuǎn)輪開始進入到舒適性空調(diào)系統(tǒng)中

，出現(xiàn)了多種形式的與蒸發(fā)冷卻、機械制冷等融合而成的復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)

。

　　國外的研究表明：由除濕轉(zhuǎn)輪來負擔(dān)濕負荷的復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)

，特別適用于室內(nèi)濕負荷大

、新風(fēng)量大的場所

，如超市

、運動場館、醫(yī)院等[1]

。在可使用太陽能

、發(fā)動機余熱等低品位熱量時

，系統(tǒng)的經(jīng)濟性更為明顯

。此外，復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)將熱

、濕負荷分開處理，可實現(xiàn)與溫度無關(guān)的

、A的濕度控制

，改善舒適性

。同時

，能保證送風(fēng)系統(tǒng)的干燥

，避免與病態(tài)建筑綜合癥相關(guān)的微生物和霉菌的生長

。

　　本文介紹了一種將除濕技術(shù)與機械制冷相結(jié)合的復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)，并對其運行能耗和適用性進行了分析

。

　　二、能耗計算與分析

　　為對比復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)冷凍減濕系統(tǒng)的能耗

，我們借助國外某品牌除濕轉(zhuǎn)輪的設(shè)計程序[5]進行了計算

。圖2

、圖3分別為計算得到的

、在不同的新風(fēng)百分比和室內(nèi)濕負荷情況下兩種系統(tǒng)的能耗情況。計算條件如下：室外空氣34℃-40%RH

；室內(nèi)狀態(tài)25℃-50%RH

。室內(nèi)余熱量固定為40KW

，余濕量分別取4kg/hr、8kg/hr

、16kg/hr

。除濕轉(zhuǎn)輪的吸濕材料為氯化鋰

，面風(fēng)速取廠家推薦值1.7m/s

；顯熱熱交換器的效率取為75%。作為對比的常規(guī)系統(tǒng)為一次回風(fēng)

，先冷凍到機器露點減濕之后再熱到送風(fēng)溫度

。兩種系統(tǒng)的送風(fēng)溫差均固定為5℃；

　　該系統(tǒng)有下面一些主要特點：

　?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">。?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">、在同樣的新風(fēng)比例和室內(nèi)余濕量情況下

，復(fù)合系統(tǒng)的需冷量大大低于常規(guī)系統(tǒng)(圖2)

；這是由于系統(tǒng)的濕負荷由熱量承擔(dān)

。而且對于兩種系統(tǒng)

，在同樣的室內(nèi)余濕量下、需冷量均隨新風(fēng)比例的增大而增加

，但復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的增加要平緩得多。常規(guī)冷凍減濕系統(tǒng)的需冷量由于新風(fēng)濕負荷的增大而迅速增大

。

　?div id="jfovm50" class="index-wrap">。?div id="jfovm50" class="index-wrap">、此外

，由于新風(fēng)負擔(dān)所有的濕負荷

，當(dāng)新風(fēng)比例較小時

，要求轉(zhuǎn)輪的除濕能力較強。目前商業(yè)轉(zhuǎn)輪的單級除濕能力一般在6~12g/Kg

，在室外空氣含濕量較大或室內(nèi)濕負荷較大時，較小的新風(fēng)量可能無法滿足全部濕負荷

。這時可在轉(zhuǎn)輪的過程空氣側(cè)增設(shè)預(yù)冷器進行冷凍減濕

、分擔(dān)部分濕負荷，或者增大新風(fēng)量

。從圖2中可以看出

，復(fù)合系統(tǒng)在新風(fēng)量50%的需冷量比常規(guī)系統(tǒng)在10%時還要低

。

　　３

、除濕轉(zhuǎn)輪的焓增在一定程度降低了系統(tǒng)的效能

。在經(jīng)典的空氣調(diào)節(jié)理論[6]以及大部分的工程設(shè)計中，都認為過程空氣在轉(zhuǎn)輪內(nèi)的過程是等焓的

；實際上由于蓄熱效應(yīng)

，過程空氣側(cè)總有一定的焓增；圖4為對上述的轉(zhuǎn)輪計算得到的

、當(dāng)再生溫度由40℃增高到70℃(過程空氣側(cè)的除濕量由0.87提高到4.47g/Kg)時，過程空氣側(cè)的焓增情況

。顯然再生側(cè)的溫度越高

，過程側(cè)的焓增越大

。對過程側(cè)進口焓值較低的情形，其出口的焓增可達10%

。因此，制造商紛紛開發(fā)各種熱容較小的材料

，以盡可能降低焓增

，改善效率。

　?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">。础褙摵捎脽崃縼沓袚?dān)的方法

，經(jīng)濟性取決于熱量的來源

。電加熱的方法由于簡單

、可靠

、容易控制而為很多的轉(zhuǎn)輪制造商所采用，但并不經(jīng)濟

，因為1KW由電轉(zhuǎn)化而來的熱量比1KW的冷量更昂貴。但當(dāng)熱量是某種形式的余熱時

，除濕就具備產(chǎn)生經(jīng)濟競爭力了

。表1是一種發(fā)動機直接驅(qū)動冷水機組的制冷量和可利用余熱量隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律

。

　　表1天然氣發(fā)動機驅(qū)動冷水機組的制冷量與可回收熱量[7]

　　壓縮機轉(zhuǎn)速(rpm)

　　1400

　　1300

　　1200

　　1100

　　1000

　　900

　　800

　　700

　　天然氣耗量（Nm3/h）

　　5.50

　　5.08

　　4.68

　　4.20

　　3.78

　　3.38

　　2.96

　　2.57

　　制冷量(kW)

　　52.56

　　48.12

　　46.66

　　45.64

　　40.93

　　38.54

　　34.75

　　31.81

　　可回收的熱量(kW)

　　32.87

　　31.21

　　28.45

　　26.22

　　23.46

　　21.46

　　18.07

　　15.86

　　例如當(dāng)室內(nèi)余濕量為4Kg/hr

、新風(fēng)比例為25%時，由圖2

、圖3可以發(fā)現(xiàn)：需冷量為46.6KW

、需熱量26.4KW

。與該機組在1200rpm的冷

、熱量正好吻合。此時的天然氣耗量為4.68Nm3/h

，以天然氣價格2.2元/Nm3計

，運行能耗費用為10.3元/hr。若使用冷凍減濕

、電加熱再熱的常規(guī)處理流程

，需冷量與需熱量分別為114.6KW和41.5KW。設(shè)電動冷水機組的COP=5

，電價為0.62元/KW.h

。其運行費用為40元/hr。即使以露點送風(fēng)

、降低舒適性的話，運行費用也為14.2元/hr

。

　　當(dāng)然

，復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)使用了除濕轉(zhuǎn)輪而較常規(guī)系統(tǒng)更為復(fù)雜，也帶來維護上的麻煩

。并且當(dāng)室內(nèi)的熱、濕負荷變化時

，需要更為及時

、準確

、有效的控制來保證冷

、熱量的匹配。這類復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的推廣有賴于自動控制程度的提高和集成

。

　　四、結(jié)論

　　本文介紹了一種將轉(zhuǎn)輪除濕與機械制冷相結(jié)合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)

。并對復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)冷凍減濕

、再熱的處理過程進行了能耗對比

。

　　由于將空調(diào)系統(tǒng)的濕負荷由熱量處理

、并使用顯熱熱交換器回收排風(fēng)的冷量

，在同樣的新風(fēng)比例和室內(nèi)余熱/余濕量情況下

，復(fù)合系統(tǒng)的需冷量比常規(guī)冷凍減濕系統(tǒng)低很多

。而且，復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的需冷量隨新風(fēng)比例的增大不如冷凍減濕系統(tǒng)敏感

。

　　過程空氣在除濕轉(zhuǎn)輪內(nèi)的焓增會影響復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的效能。

　　當(dāng)再生熱量來自于發(fā)動機的余熱時(既所謂“發(fā)動機驅(qū)動的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)”)

，熱力學(xué)上的合理性會直接轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟性

。復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的能耗較常規(guī)系統(tǒng)大為減少

。當(dāng)然

，這一系統(tǒng)的推廣還面臨控制系統(tǒng)的完善等技術(shù)細節(jié)問題。

　　轉(zhuǎn)輪除濕機與機械制冷相結(jié)合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)中

，濕負荷由熱量來承擔(dān)

、可有效地提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性，降低能耗

。本文介紹了一種天然氣發(fā)動機直接驅(qū)動制冷與轉(zhuǎn)輪除濕相結(jié)合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，并與常規(guī)冷凍減濕系統(tǒng)進行了比較

。計算結(jié)果表明，空調(diào)系統(tǒng)的濕負荷越大

，復(fù)合系統(tǒng)的優(yōu)勢越明顯。

　　隨著“京都協(xié)議”的實施

，替代工質(zhì)的應(yīng)用會導(dǎo)致制冷量的下降

，而除濕技術(shù)會彌補這一下降

。另外

，隨著建筑節(jié)能技術(shù)的普及、熱負荷與濕負荷的比例會發(fā)生變化

，濕負荷會相對增大

，將熱、濕負荷分開處理的方法會更有經(jīng)濟競爭力

。

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