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轉輪除濕復合空調系統

10-04 19:38:15  瀏覽次數:329次  欄目:暖通空調
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  摘要:轉輪除濕與機械制冷相結合的復合空調系統中,濕負荷由熱量來承擔、可有效地提高系統的經濟性,降低能耗。本文介紹了一種天然氣發動機直接驅動制冷與轉輪除濕相結合的復合空調系統,并與常規冷凍減濕系統進行了比較。計算結果表明,空調系統的濕負荷越大,復合系統的優勢越明顯。

  關鍵詞:除濕 轉輪 復合空調 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(desiccant dehumidification),現已廣泛應用于對濕度要求較高的生產車間、倉庫以及要求空氣濕度較低的場合,如鋰電池生產、聚酯切片生產等。除濕轉輪是其中一種結構緊湊、性能好、應用廣泛的設備,含有除濕材料的轉芯在微型馬達的驅動下,交替地暴露于溫度較低、濕度較高的過程空氣側和溫度較高、濕度較低的再生空氣側,利用再生空氣的熱量實現過程空氣側濕度的降低。

  空調系統的任務之一是消除建筑內的余濕量,并將其維持在一定的舒適性水平上。傳統的舒適性空調系統中,這一過程是通過冷凍減濕——將空氣冷卻到露點溫度以下、使水分凝結析出——來實現的,在熱力學上很不合理,而且為避免吹冷風的感覺常需將深冷后的空氣再熱到送風溫度,冷熱相抵的過程造成極大浪費。隨著過去十年中除濕轉輪制造技術的不斷完善和新型除濕材料的不斷商業化,原來主要用于工藝空調的除濕轉輪開始進入到舒適性空調系統中,出現了多種形式的與蒸發冷卻、機械制冷等融合而成的復合式空調系統。

  國外的研究表明:由除濕轉輪來負擔濕負荷的復合式空調系統,特別適用于室內濕負荷大、新風量大的場所,如超市、運動場館、醫院等[1].在可使用太陽能、發動機余熱等低品位熱量時,系統的經濟性更為明顯。此外,復合式空調系統將熱、濕負荷分開處理,可實現與溫度無關的、精確的濕度控制,改善舒適性。同時,能保證送風系統的干燥,避免與病態建筑綜合癥相關的微生物和霉菌的生長。

  本文介紹了一種將除濕技術與機械制冷相結合的復合式空調系統,并對其運行能耗和適用性進行了分析。

  二、系統說明

  在這一系統中,濕負荷全部由新風承擔;室外新風(點1)經轉輪除濕后(點2)與房間回風進行顯熱交換,降低溫度(點3)。之后再與回風混合(4點)、一起或單獨通過機械制冷處理到送風狀態(點O)。當室外空氣濕度較大,通過預冷器預冷、降低溫度后再進行除濕;若新風無法負擔全部濕負荷,可結合預冷減濕,形成“雙級除濕”系統。顯熱熱交換器既減小了機械制冷量、又降低了再生空氣加熱量。

  三、能耗計算與分析

  為對比復合空調系統與常規冷凍減濕系統的能耗,我們借助國外某品牌除濕轉輪的設計程序[5]進行了計算。計算條件如下:室外空氣34℃-40%RH;室內狀態25℃-50%RH.室內余熱量固定為40KW,余濕量分別取4kg/hr、8kg/hr、16kg/hr.除濕轉輪的吸濕材料為氯化鋰,面風速取廠家推薦值1.7m/s;顯熱熱交換器的效率取為75%.作為對比的常規系統為一次回風,先冷凍到機器露點減濕之后再熱到送風溫度。兩種系統的送風溫差均固定為5℃;

  該系統有下面一些主要特點:

  1、在同樣的新風比例和室內余濕量情況下,復合系統的需冷量大大低于常規系統;這是由于系統的濕負荷由熱量承擔。而且對于兩種系統,在同樣的室內余濕量下、需冷量均隨新風比例的增大而增加,但復合空調系統的增加要平緩得多。常規冷凍減濕系統的需冷量由于新風濕負荷的增大而迅速增大。在復合系統中,新風比例增大、濕負荷增加、需熱量迅速提高,而需冷量的增加較為平緩。

  2、此外,由于新風負擔所有的濕負荷,當新風比例較小時,要求轉輪的除濕能力較強。目前商業轉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濕負荷較大時,較小的新風量可能無法滿足全部濕負荷。這時可在轉輪的過程空氣側增設預冷器進行冷凍減濕、分擔部分濕負荷,或者增大新風量。

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