除濕空調(diào)技術(shù)及其應(yīng)用

1、2022/8/30By Dr. X.J. Zhang1除濕空調(diào)技術(shù)及其應(yīng)用除濕空調(diào)的原理定義：采用除濕蒸發(fā)冷卻原理對空氣進行調(diào)節(jié)處理的空調(diào)方式。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang2主要內(nèi)容除濕空調(diào)的定義與特點除濕空調(diào)的分類及應(yīng)用2022/8/30By Dr. X.J. Zhang3一.除濕空調(diào)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(chǎn)生蒸發(fā)冷卻效果。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang4一種液體除濕空調(diào)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(diào)節(jié)的主要任務(wù)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(jié)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(yīng)具有的特點

3、物理和化學(xué)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(shè)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(fēng)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?，提高COP。對液體除濕劑而言，還要求低腐蝕性、無毒、導(dǎo)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(yīng)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(zhuǎn)輪內(nèi)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(shù)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(yīng)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(zhì)量可達其質(zhì)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(fù)，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(yù)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(diào)的研究意義利用太陽能、余熱等實現(xiàn)空調(diào)的有效手段。對傳統(tǒng)空調(diào)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(lǐng)域有效的除濕方案。減輕電力供應(yīng)峰值負荷的技術(shù)手段。環(huán)境保護和節(jié)能技術(shù)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(zhì)墻板）的侵蝕。對室內(nèi)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(shù)品、文物、字畫等，將發(fā)生粉化、褪色或鑲嵌物質(zhì)崩裂脫落，所造成的經(jīng)濟將難以估量。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang15應(yīng)用背景和領(lǐng)域高層建筑、別墅等中央空調(diào)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(zhì)，用于除塵，殺菌；現(xiàn)有中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造；可再

8、生能源利用等。三.除濕空調(diào)的分類及應(yīng)用采用固體干燥劑的除濕空調(diào)采用液體干燥劑的除濕空調(diào)蒸發(fā)冷卻混合式除濕空調(diào)2022/8/30By Dr. X.J. Zhang17除濕空調(diào)/蒸發(fā)冷卻節(jié)能新型空調(diào)系統(tǒng)，具有巨大的潛在市場除濕空調(diào)：主要有固體、液體、混合式干燥劑除濕空調(diào)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(fù)雜除濕機理，與濕空氣有關(guān)的熱質(zhì)傳遞過程等等。高效蒸發(fā)冷卻空調(diào)：采用完全自然制冷方式，濕強度高、比表面積大的降膜結(jié)構(gòu)材料，涉及降膜流動復(fù)合蒸發(fā)相變過程的傳質(zhì)模型是研究的重要方面。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang181.固體除濕空調(diào)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(zhì)，環(huán)境友好。處理潛熱負荷（除濕）效果好。由低品質(zhì)熱源（65120，如太陽能、余熱、天然氣等）驅(qū)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?？捎行娇諝庵械挠泻怏w，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。冬季可用于供暖。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang19固體除濕空調(diào)結(jié)構(gòu)部件2022/8/30By Dr. X.J. Zhang20固體干燥劑除濕機的類型及結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)床式（Rotary Bed）。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang21旋轉(zhuǎn)床式除濕

10、機包括平行通道式（Parallel Passage）除濕轉(zhuǎn)輪和蜂窩式（Honey Comb）除濕轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)輪由于采用了蜂窩式流道結(jié)構(gòu)，兼顧了空氣的流動與除濕要求，構(gòu)造非常簡單，運轉(zhuǎn)和維護比較方便，因而極具推廣價值。 除濕轉(zhuǎn)輪參數(shù)分析與優(yōu)化:焓濕圖分析法 轉(zhuǎn)輪除濕性能評估準則:2022/8/30By Dr. X.J. Zhang22能量和質(zhì)量守恒關(guān)系和優(yōu)化原則 2022/8/30By Dr. X.J. Zhang23新材料復(fù)合除濕轉(zhuǎn)輪采用物理吸附化學(xué)吸附除濕機理（硅膠鹵素鹽）。解決了液解關(guān)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(fù)合材料除濕空調(diào)系統(tǒng)（通風(fēng)模式）通風(fēng)式干燥冷卻系統(tǒng)（Pennington,1955）；COP= 0.81.0。通風(fēng)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(chǎn)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(chǎn)生的熱空氣用來再生干燥劑。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang25除濕空調(diào)系統(tǒng)（再循環(huán)模式）通風(fēng)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(diào)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(fēng)模式可以給換熱器提供較低溫度冷卻氣流的特點，把通風(fēng)模式和再循環(huán)模式的優(yōu)點結(jié)合在一起。只是增加了一個轉(zhuǎn)輪換熱器，與再循環(huán)模式一樣的缺點是新風(fēng)量不足。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang27除濕空調(diào)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(zhuǎn)輪除濕，然后和室內(nèi)回風(fēng)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(nèi)，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(diào)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(yīng)用：太陽能屋面除濕空調(diào)裝置用太陽能屋面集熱裝置提供干燥轉(zhuǎn)輪需要的再生熱量。測試結(jié)果顯示該太陽能集熱屋面，能夠?qū)㈧o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(zhuǎn)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(diào)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(diào)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(shè)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(jié)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(jié)構(gòu)（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(zhì)傳遞問題降膜在填料內(nèi)的形成、分布和流動特性對傳熱

15、傳質(zhì)過程影響。潤濕換熱表面的傳熱傳質(zhì)特性。濕空氣液膜界面?zhèn)鳠醾髻|(zhì)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(diào)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(jié)構(gòu)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(shù)等領(lǐng)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(shù)適用范圍劃分2022/8/30By Dr. X.J. Zhang404.混合式除濕空調(diào)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(jié)構(gòu)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(jié)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(nèi)相對濕度曲線變化趨勢一致，冷凍水溫度升高，室內(nèi)相對濕度升高；反之亦然。庫房內(nèi)溫度穩(wěn)定在22.0oC22.3oC范圍內(nèi)，相對濕度穩(wěn)定在55.8%57.6%范圍內(nèi)。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