利用各种排热驱动的新型高效吸附式除湿空调系统.doc

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1、利用各种排热驱动的新型高效吸附式除湿空调系统摘要：本文分析了现行吸附式除湿空调系统存在的问题，对开发的新型高效吸附式除湿空调系统的构造、运转原理、性能特性，实证实验结果及讨论作了详细阐述。为该新型节能环保型空调的设计与应用提供了重要的基础数据和设计指南。关键词：吸附式热电并给蜂窝式除湿转轮废热利用1．前言由于吸附式除湿空调系统可以对空气的温度和湿度分别加以处理，使其近年来在许多领域得到了广泛的应用。鉴于上述情况，我们从数年前开始了对吸附式除湿空调系统性能改进及实用化的开发研究。特别是针对近年来各种分布型热电并给系统不断普及

2、的现状，成功地开发了一种可以直接利用各种排热的新型高性能吸附式除湿空调机。本文阐述了这一新型高性能吸附式除湿空调系统的运转原理、性能特性，以及实证实验及结果讨论。2．現行的吸附式除湿空调系统吸附式除湿空调系统的概念是1960年代提出的，1980年代各国的研究人员开始从实验及模拟计算两方面对这一系统进行了大量的研究1-6）。其典型的流程如图1所示，由蜂窝式吸附除湿转轮、显热交换转轮、再生空气加热器、直接蒸发式冷却器、风机等构成。该空调系统运转时空气状态变化过程在空气焓湿图上表示的结果如图2所示。新风风机将室外空气OA送到吸附

3、除湿转轮的除湿区，空气中的水分被除湿转轮所吸附，由于有吸附热发生空气温度会升高(1→2)。经过显热交换转轮与从空调对象室内的排气RA进行热交换，其被冷却到室温状态(2→3)。然后，通过直接蒸发式冷却器，向此干燥空气中喷水，借助水的蒸发潜热使空气进一步等焓冷却到较低温度（3→4），冷风被送到空调对象室内。另一方面，从空调对象室内返回的换气RA首先经过直接蒸发冷却器，借助喷雾水的蒸发，将空气等焓冷却到较低温度(5→6)，然后通过显热交换转轮与除湿后的空气进行热交换，在冷却被干燥空气的同时，自身被加热(6→7),再经过再生空气加

4、热器被加热到再生温度(7→8)后送到吸附除湿转轮的再生部，将除湿转轮吸附的水分脱附，使除湿转轮得到再生。再生后的空气被排放到大气中(8→9)。图2现行的吸附式除湿空调系统空气状态变化12对这一空调系统运转过程分析可以看出该吸附式除湿空调系统存在着以下的问题：（1）随着显热交换转轮的旋转，会有一部分高湿度的换气RA被转轮携带到冷风SA侧（这一现象也被称为内部泄漏）；（2）由于显热交换转轮的内部泄漏，会将室内被香烟、人体的汗味，或者是其他挥发性有机物污染的空气带到冷风中，造成所谓交叉污染；（3）系统设备多，制造成本高。为了冷却

5、冷风空气SA，需要直接蒸发冷却器和显热交换转轮两台设备；（4）热交换器效率较低，直接蒸发冷却器+显热交换转轮的综合热交换效率低于80%；（5）排热回收利用率较低。现行的吸附式除湿空调系统是将排热转换成热水后再利用，通常从废热锅炉仍然要排出100℃左右的气体，加上废热锅炉及热水配管的热损失，排热回收利用率大大降低；（6）由于使用热水作为再生空气加热的热源，再生空气温度只能达到约80℃，其再生效率较低7）。3．新型高效吸附式除湿空调系统3．1高性能吸附式除湿转轮及其最佳再生方法探讨在吸附式除湿空调系统中，虽然除湿过程(1→2)

6、中空气的焓值没有降低，但是由于除湿转轮将空气的潜热转换成了显热，这为后续的热交换及冷却过程降低空气的焓值奠定了基础。因此，高性能的除湿转轮是实现高性能的吸附式除湿空调系统的先决条件。在设想排热热源温度为150℃以上的前提下，对除湿转轮的最佳再生方式进行了实验研究7)。实验方法如下，选用了直径300mm，厚度200mm的除湿转轮SSCR-U，在其处理风量（224m3/h）、及再生空气加热用能量（3.64kw）一定的前提下，改变再生空气的温度，对除湿转轮的除湿性能进行测试。而且，为了消除再生空气面风速的影响，制作了三种不同再生

7、区面积比的除湿转轮实验用风洞，使再生空气面风速维持在2m/s。详细的实验条件在表1中给出。表1除湿转轮性能实验条件一览表流程类型低温再生标准再生高温再生再生区/处理区1/11/31/412再生用能量(kW)3.64再生空气温度(℃)80130155再生风量OR(m3/h)22411289.6再生风速VR(m/s)2.02.02.0处理风量QP(m3/h)224处理风速VP(m/s)21.331.25风量比QR/QP1/1121/21/2.5处理入口空气温度(℃)30再生空气湿度(g/kg)再生空气湿度与处理空气湿度相同转轮

8、转速N(rph)141211.5实验结果如图3所示。当空气湿度低于XP1=13g/kg时，高温再生流程的除湿性能显现出若干优势。但是，在入口湿度高于XP1=13g/kg的条件下，标准再生流程的除湿性能变得最好。原因是：再生空气温度越高，其相对湿度就越低，除湿转轮的再生程度也就越好，因此在低湿度范围内，提