轉(zhuǎn)輪除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)

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1、轉(zhuǎn)輪除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)摘要：轉(zhuǎn)輪除濕與機(jī)械制冷相結(jié)合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)中，濕負(fù)荷由熱量來承擔(dān)、可有效地提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，降低能耗。本文介紹了一種天然氣發(fā)動機(jī)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(jìn)行了比較。計算結(jié)果表明，空調(diào)系統(tǒng)的濕負(fù)荷越大，復(fù)合系統(tǒng)的優(yōu)勢越明顯。關(guān)鍵詞：除濕轉(zhuǎn)輪復(fù)合空調(diào)能耗濕負(fù)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

2、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(dá)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(shí)現(xiàn)過程空氣側(cè)濕度的降低?！　】照{(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(diǎn)溫度以下、使水分凝結(jié)析出——來實(shí)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

3、大浪費(fèi)。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(jìn)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(jī)械制冷等融合而成的復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)?！　獾难芯勘砻鳎河沙凉褶D(zhuǎn)輪來負(fù)擔(dān)濕負(fù)荷的復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)，特別適用于室內(nèi)濕負(fù)荷大、新風(fēng)量大的場所，如超市、運(yùn)動場館、醫(yī)院等[1]。在可使用太陽能、發(fā)動機(jī)余熱等低品位熱量時，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性更為明顯。此外，復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)將熱、濕負(fù)荷分開處理，可實(shí)現(xiàn)與溫度無關(guān)的、精確的濕度控制，改善舒適性。同時，能保證送風(fēng)系統(tǒng)的干燥，避免與病

4、態(tài)建筑綜合癥相關(guān)的微生物和霉菌的生長?！　”疚慕榻B了一種將除濕技術(shù)與機(jī)械制冷相結(jié)合的復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)，并對其運(yùn)行能耗和適用性進(jìn)行了分析。二、系統(tǒng)說明圖1a復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)流程圖　　　　圖1b　常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)流程圖Fig.1aPsychrometricChartforHybridACSystemFig.1bPsychrometricChartforTraditionalACSystem圖1c　除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)示意圖Fig.1cSchemeofDesiccant-AssistedHybridAir-conditioningSy

5、stem　　圖1a是一種典型的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，其具體流程見圖1c。該系統(tǒng)最早由Pennington提出[2]，使用太陽能再生、結(jié)合蒸發(fā)冷卻供冷；隨著發(fā)動機(jī)驅(qū)動制冷技術(shù)的深入，余熱被越來越多地應(yīng)用于再生除濕轉(zhuǎn)輪。Parsons[3]提出了用發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動制冷同時將發(fā)動機(jī)余熱用于除濕的系統(tǒng)方案。Schmitz[4]建議將熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的余熱在夏季進(jìn)行除濕設(shè)備再生、并考慮利用冷凝器排熱補(bǔ)充再生熱量?！　≡谶@一系統(tǒng)中，濕負(fù)荷全部由新風(fēng)承擔(dān)；室外新風(fēng)(點(diǎn)1)經(jīng)轉(zhuǎn)輪除濕后(點(diǎn)2)與房間回風(fēng)進(jìn)行顯熱交換，降低溫度(點(diǎn)3)。之后再與回

6、風(fēng)混合(4點(diǎn))、一起(如圖所示)或單獨(dú)通過機(jī)械制冷處理到送風(fēng)狀態(tài)(點(diǎn)O)。當(dāng)室外空氣濕度較大，通過預(yù)冷器預(yù)冷、降低溫度后再進(jìn)行除濕；若新風(fēng)無法負(fù)擔(dān)全部濕負(fù)荷，可結(jié)合預(yù)冷減濕，形成“雙級除濕”系統(tǒng)。顯熱熱交換器既減小了機(jī)械制冷量、又降低了再生空氣加熱量。三、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(jìn)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(fù)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%

7、RH。室內(nèi)余熱量固定為40K/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(jī)器露點(diǎn)減濕之后再熱到送風(fēng)溫度(如圖1b)。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(diǎn)：１、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(fù)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(fù)荷的增大而迅速增大。在復(fù)合系統(tǒng)中，新風(fēng)比例增大、濕負(fù)荷增加

8、、需熱量迅速提高(圖3)，而需冷量的增加較為平緩。圖2　復(fù)合除濕空調(diào)系統(tǒng)與冷凍減濕系統(tǒng)的需冷量對比Fig.2parisonofCoolingCapacityforHybridACSystemandTraditionalRefrigerationSystem２、此外，由于新風(fēng)負(fù)擔(dān)所有的濕負(fù)荷，當(dāng)新風(fēng)比例較小時，要求轉(zhuǎn)輪的除濕能力較強(qiáng)。目前商業(yè)轉(zhuǎn)輪的單級除濕能力