除湿法空调及系统.doc

1 除湿法空调及系统摘要: 本文综合了各种湿度控制方式, 总结出液体除湿方式的优势。该方式对提高空调系统运行性能, 优化城市能源结构有重要意义。关键词:独立除湿,溶液,三联供,能效比 1. 引言空调的湿负荷主要来自室内人员的产湿及新风中的湿,这部分湿负荷在总的空调负荷中占 20% ~ 40% ,是整个空调负荷的重要组成部分。目前, 常用的空调形式的空气处理方式为采用表冷器降温除湿。这样为了满足除湿的要求, 经常要把空气冷到很低的温度。如满足室内舒适性需求 2 的空气温度为 24℃,露点为 14℃,为了实现除湿的目的, 冷冻水的温度要低到 7℃,而冷机的蒸发温度低到 2-5 ℃。不难看出,需要在温度为 24℃的热源下取热以满足降温要求, 而需要在 14℃下取热以满足除湿要求。冷源的低温要求首先是为了满足除湿要求而设定的, 若只是为了降温, 蒸发温度可以高的多。为了除湿在冷凝过程中把干空气也冷到了同样低的温度,某些情况下还需要再热来满足送风温度的要求, 这也造成能量的浪费。所以,需要一种能够独立除湿的手段,把除湿和降温过程分开, 从而使用温度较高的冷源就能把空气处理到送风状态,提高制冷机的效率,也可提高室内的舒适性。本文对目前各种除湿方法进行分析比较,进而给出一种通过液体除湿实现空调的方法。 2 现有的除湿方法及吸附除湿过程的基本原理 几种现有除湿方法除湿有很多方法,归纳起来如下表: 3 除湿原理除湿方式特点通过降低空气中饱和含水量的办法使水份析出冷凝除湿效率低(如引言所述) 将空气加压冷凝干空气也同时被压缩,功耗大营造一个外部吸湿源来吸收空气中的湿膜法除湿另一侧抽真空(依靠膜两侧的水蒸气分压差) 抽真空方法同样耗功很大,另外对膜的强度也有很高的要求另一侧加热再生(依靠膜两侧的水蒸气化学势差) 4 膜本身很薄,膜两侧的温差很小,而温差又是产生化学势差的原因,所以,导致膜两侧的传湿动力很小,不可行利用吸附材料吸湿固体吸附材料多孔材料:硅胶,活性炭,沸石(分子筛) ,氧化铝凝胶, 有机物及盐类:高分子材料,***化锂晶体等液体吸附材料溴化锂,***化锂,***化钙,乙二醇,三甘醇等[2] 对表中各种除湿方式比较可以看出,利用吸附材料除湿是现有的除湿方式中能够实现湿度独立控制的较为可行的方式。 吸湿材料除湿基本原理采用液体和固体吸湿材料除湿[] 的系统出现于本世纪 50 年代,之后蓬勃的发展起来,已经开发出多种形式的系统。篇幅所限, 这里不做介绍。吸湿剂完成整个除湿---- 再生循环的状态变化如下图所示: 图1 吸湿剂状态的变化 5 采用固体吸附材料除湿的系统,有固定床式和转轮式两种。固定床式固体吸附除湿装置是通过改变空气测流向实现间歇式的吸湿再生;转轮式除湿得到了更广泛的应用, 它可实现连续的除湿和再生。这两种除湿方式有着致命的弱点就是动态的运行过程,期间混合损失大, 影响效率,另外, 这种形式很难实现等温的除湿过程, 而除湿过程释放出的潜热使除湿剂的温度升高, 吸湿能力大打折扣, 整个过程传热传质的不可逆损失大,效率不高。相对于固体吸附材料,由于液体具有流动性,采用液体吸湿材料的传热传质设备比较容易实现; 另外, 液体除湿过程容易被冷却, 从而实现等温的除湿过程, 不可逆损失可以减小。所以采用液体吸收除湿的方法有可能达到较好的热力学效果。图2、图3 是带有不同浓度溶液的饱和分压力线的湿空气的温湿图。图 2 是液体除湿中溶液状态变化过程, 1--2 是除湿过程,溶液浓度升高,同时若采用逆流、冷却等手段, 该过程可以近似等温甚至降温进行; 2--3--4 是溶液被加热、再生的过程,该过程需要提供热量,使溶液中的水份蒸发, 溶液变浓; 4--1 溶液被冷却,再进入除湿器除湿。图 3 表示的是液体除湿中空气的状态的变化过程, 双线表示除湿的过程,单线表示再生的过程。 6 图2 吸湿溶液的循环过程图3 除湿及再生空气的循环过程 3 液体除湿空调系统液体除湿系统发展已经有 40 几年的历史, 应用过程中出现了诸多问题, 如开始使用的溴化锂、***化锂溶液对管道、设备有强腐蚀性, 而一些有机的溶液如三甘醇有挥发性, 有机物弥漫在空气中, 会危害人体健康; 由于稀释和再生过程都为变温过程, 不可逆损失大, 导致该类系统的效率很低, 产出冷量与消耗的再生热量的比( 能效比) 一般在 左右。上述的问题现在已经基本得到了解决: 使用塑料材料可以防止盐溶液的腐蚀, 而且成本较低, 盐溶液不会挥发到空气中影响污染室内空气; 通过对调整工艺流程,可以得到接近等温的除湿与再生过程,实现较高的能效比。 液体降湿系统的能耗分析要提高液体除湿系统的能耗,首先要分析原有的液体除湿系统能耗低的原因。传统的液体除湿空调系统除湿器溶液的流量很大,浓溶液和