除湿空调 溶液除湿空调与湿度独立控制系统[行业材料]

1、溶液除湿空调与湿 度独立控制系统 江亿 清华大学建筑技术科学系 2003.11.20 1优质荟萃 溶液除湿空调与湿度独立控制系统溶液除湿空调与湿度独立控制系统 n目前建筑环境控制面临的问题目前建筑环境控制面临的问题 n目前的除湿和热回收方式目前的除湿和热回收方式 n溶液除湿和热回收技术溶液除湿和热回收技术 n温度湿度独立控制系统温度湿度独立控制系统 n其它的应用与展望其它的应用与展望 2优质荟萃 建筑环境控制领域面临的问题建筑环境控制领域面临的问题 n建筑节能建筑节能 n围护结构节能围护结构节能 n系统节能系统节能 室外室外 35 C 室温室温25C 送风送风 16 C 回水回水12C 供水供

2、水 7C 蒸发温度蒸发温度 0C 冷凝温度冷凝温度 40C 中央空调系统有效能利用中央空调系统有效能利用:25% 制冷机有效能利用制冷机有效能利用: 70% 除湿的实质除湿的实质: 从从15C露点温度向露点温度向 25C室外露点温度室外露点温度 送热送热 3优质荟萃 建筑环境控制领域面临的问题建筑环境控制领域面临的问题 n减少夏季用电改善电力负荷品质减少夏季用电改善电力负荷品质 n热电联产热网的热驱动空调热电联产热网的热驱动空调 n燃气发动机热驱动空调燃气发动机热驱动空调 n高效蓄能以协调热负荷电负荷的不同步高效蓄能以协调热负荷电负荷的不同步 4优质荟萃 建筑环境控制领域面临的问题建筑环境控制

3、领域面临的问题 n改善空气品质改善空气品质 n加大新风，不增加能耗加大新风，不增加能耗 n避免冷凝表面，防止霉菌滋生避免冷凝表面，防止霉菌滋生 n解决过滤器问题解决过滤器问题 n创造舒适健康的室内环境创造舒适健康的室内环境 n改进末端装置，置换通风，辐射改进末端装置，置换通风，辐射 n降低湿度，提高温度，避免热冲击降低湿度，提高温度，避免热冲击 5优质荟萃 建筑环境控制领域面临的问题建筑环境控制领域面临的问题 n核心突破口：热驱动除湿与热回收技术核心突破口：热驱动除湿与热回收技术 n满足能源结构调整的需要满足能源结构调整的需要 n可大幅度提高冷源温度可大幅度提高冷源温度 1820 oC n避免

4、潮湿表面，解决霉菌问题避免潮湿表面，解决霉菌问题 n改善末端方式改善末端方式 n加大新风，不增大能耗加大新风，不增大能耗 6优质荟萃 目前的除湿与热回收方式目前的除湿与热回收方式 n冷凝除湿冷凝除湿 n除显热也只好用低温冷源除显热也只好用低温冷源 n热湿比只适应于一定范围热湿比只适应于一定范围 n存在潮湿表面存在潮湿表面 7优质荟萃 目前的除湿与热回收方式 n转轮除湿与热回收转轮除湿与热回收 n除湿过程为等焓减湿升温除湿过程为等焓减湿升温 过程，不可逆损失大过程，不可逆损失大 n热回收与除湿的要求矛盾热回收与除湿的要求矛盾 n热回收：转轮为大热容热回收：转轮为大热容 n除湿：转轮为小热容除湿：

5、转轮为小热容 n漏风问题漏风问题 n积灰与堵塞积灰与堵塞 n安装空间安装空间 8优质荟萃 目前的除湿与热回收方式目前的除湿与热回收方式 n盐溶液与空气直接接触盐溶液与空气直接接触 n溴化锂，氯化锂，三甘溴化锂，氯化锂，三甘 醇醇 n70 年代用于地下建筑年代用于地下建筑 n空气等焓变化，使液体空气等焓变化，使液体 吸湿能力降低，效率低吸湿能力降低，效率低 n溶液再生要求温度高溶液再生要求温度高 n腐蚀腐蚀 9优质荟萃 盐溶液除湿的关键技术 浓溶液 稀溶液 冷却水 加中间换热器加中间换热器： 可实现等温或降温减湿 通过多级逆流可实现高效 空气 10优质荟萃 盐溶液除湿的关键技术 待处理新风 浓盐

6、水稀盐水 冷却水 送风 多级串联处理: 可实现逆流热湿交换 进一步提高系统效率 11优质荟萃 盐溶液除湿与热回收技术 处理空气再生空气溶液 12优质荟萃 热水驱动的热湿独立控制空调系统热水驱动的热湿独立控制空调系统 新风处理机再生器的模拟分析新风处理机再生器的模拟分析 13优质荟萃 除湿器夏季运行模式除湿器夏季运行模式 Return Air Cooling Water Solution Air Weak Solution Supplying Air Strong Solution Heat Exchanger Dehumidifier Outdoor Air Fig. 2 Schematic

7、of dehumidifier in summer mode I II III IV I II III IV II IV Direct Evaporative Cooling Unit Exhaust Air Water 回风 送风 排风 新风 水 溶液 14优质荟萃 除湿器夏季运行模式除湿器夏季运行模式 036912151821242730 10 15 20 25 30 35 40 20% 100% 80% 60% 40% 30% 90% 70% 50% T Humidity g kg-1 Air Solution I Further cooling Fig.3 Outdoor air ha

8、ndling process 15优质荟萃 除湿器冬季运行模式除湿器冬季运行模式 Return Air Solution Air Strong Solution Supplying Air Weak Solution or Water Heat Exchanger Outdoor Air Fig. 4 Schematic of dehumidifier in winter mode I II III IV I II III IV Exhaust Air Solution 16优质荟萃 除湿器冬季运行模式除湿器冬季运行模式 0123456789101112 -5 0 5 10 15 20 25

9、20% 60% 40% 80% 100% T Outdoor Air Solution Heat Humidity g kg-1 Fig. 5 overall heat recovery process 17优质荟萃 再生器的工作原理图 18优质荟萃 湿度独立控制系统湿度独立控制系统 n人产生的负荷人产生的负荷 nCO2， 湿，湿， 气味，气味， 热热 n可能的排除方法：换气稀释可能的排除方法：换气稀释 n对室外空气除湿，降温，净化对室外空气除湿，降温，净化 n根据人数确定风量，实现根据人数确定风量，实现“变风量变风量” n由由CO2 或或 绝对湿度绝对湿度 控制风量控制风量 n设备，围护结构

10、的冷热负荷设备，围护结构的冷热负荷 n显热，可用辐射或干式风机盘管消除显热，可用辐射或干式风机盘管消除 n高温冷冻水高温冷冻水 1822 C （风机盘管）（风机盘管） n高温冷冻水高温冷冻水 2024 C （辐射末端）（辐射末端） 19优质荟萃 溶 液 除 湿 新 风 系 统 20优质荟萃 溶液系统及水系统施工原理图 五层顶 五层 四层 三层 二层 一层 溢流管 溢流管 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 热水供回水 再生溶液 冷冻水供回水 除湿溶液 1 新风机组 2 再生器 3 风冷冷水机组 4 稀溶液罐 5 浓溶液罐 6 风机盘管 7 冷冻水泵 8 浓溶液

11、泵 9 稀溶液泵 10 稀溶液溢液箱 11 浓溶液溢液箱 12 膨胀水箱 水系统原理图 21优质荟萃 22优质荟萃 23优质荟萃 24优质荟萃 25优质荟萃 日期 时刻 温度 湿度 g/kg 总冷负荷 W/m2 湿负荷 W/m2 送风温 度 送风湿度 g/kg 新风机 组 COP 再生效率 新风冷量 W/m2 再生加热量 W/m2 6_16_1737.714.955.05.5621.19.832.050.862411.7 6_21_826.512.120.45.5619.89.831.860.83105.4 6_22_1538.818.052.55.5621.79.831.640.8730.7

12、18.8 6_25_1322.212.38.55.5619.59.831.210.827.15.9 6_30_2126.414.333.15.5620.29.831.350.8514.210.5 7_7_2030.320.246.45.5621.59.831.190.8728.423.8 7_9_1731.830.239.55.5623.29.831.030.8648.747.5 7_14_1639.012.156.75.5620.79.833.700.8419.65.3 7_18_1130.516.127.75.5620.99.831.430.8620.714.5 7_29_1026.617

13、.418.55.5620.89.831.150.8720.217.6 8_3_1132.525.036.05.5622.49.831.130.8739.435.0 8_4_1534.916.344.55.5621.29.831.640.8724.414.9 8_5_1930.524.745.25.5622.39.831.090.8737.134.1 8_15_1535.120.744.05.5621.99.831.330.873324.9 8_17_1230.212.028.45.5620.19.832.410.8312.85.3 8_24_2026.221.633.55.5621.59.83

14、1.030.8727.826.9 9_8_2121.614.322.15.5619.99.830.990.8510.510.6 9_18_1222.016.64.65.5620.39.830.960.8615.115.7 26优质荟萃 机组效率与室外状况的关系 27优质荟萃 溶液除湿新风机与常规方式经济比较 28优质荟萃 溶液系统可能采用热源方式 n利用城市集中供热管网提供的 热水为热源 n与BCHP结合，使用发电余热 n用热泵集中供热供冷 n安装在新风机组的小型热泵 29优质荟萃 与与BCHP结合的集中冷热源结合的集中冷热源 内燃机天然气 100 电 35 缸套水 30 再生器 蓄溶液 容器

15、 除湿 25 高温烟气 35 双效 吸收机 15C冷水 30 低温烟气 10 加热器 自来水生活热水 5 损失5 30优质荟萃 热泵式集中冷源热泵式集中冷源 冷凝器 蒸发器 冷凝器 蒸发器 冷凝器 蒸发器 蒸 发 器 冷 凝 器 稀溶液 浓溶液 室外 空气 排除湿 空气 1518 C 冷水系统 31优质荟萃 采用溶液循环的全热回收方式 32优质荟萃 单级溶液热回收 新风新风 回风回风排风排风 送风送风 空气溶液空气溶液 接触式交换器接触式交换器 自循环泵自循环泵 33优质荟萃 多级溶液热回收器 新风新风 回风回风排风排风 送风送风 I I II II III III a1a3a2a4 a8a6

16、a7a5 s11s12s21 s22 s31s32 34优质荟萃 溶液热回收器模拟（夏季） 空气状态 15 20 25 30 35 40 d / (kg/kg) t / oC 100% 80% 40% 60%a1 a2 a3 a4 a5 a7 a8 a6 20% 0 0.010.020.040.03 35优质荟萃 溶液热回收器模拟（夏季） 溶液状态 15 20 25 30 35 40 50wt% 55wt% 45wt% 40wt% RH100% t / oC d / (kg/kg) 0 s11 s12 s31 s32 s22 s21 0.010.020.04 0.03 36优质荟萃 溶液热回收

17、器模拟（冬季） 空气状态 -10 0 10 20 30 d / (kg/kg) t / oC 100% 80% 40% 60% a1 a2 a3 a4 a5 a7 a8 a6 20% 0 0.0020.0040.0060.0080.010 37优质荟萃 溶液热回收器状态（冬季） 溶液状态 -10 0 10 20 30 t / oC d / (kg/kg) s11 s12 s31 s32 s22 s21 00.0020.0040.0060.0080.010 38优质荟萃 送风送风 双级溶液热回收器双级溶液热回收器 回风回风 蒸发器蒸发器 排风排风 新风新风 冷凝器冷凝器 压缩机压缩机 膨胀阀膨胀

18、阀 电磁阀电磁阀 辅助冷凝器辅助冷凝器 系统原理图系统原理图 热泵驱动的带热泵驱动的带溶液溶液热回收的新风机热回收的新风机 39优质荟萃 实施方案（一） n现行方案系统流程图现行方案系统流程图 回风回风 送风送风 蒸发器蒸发器 辅助冷凝器辅助冷凝器 排风排风 新风新风 冷凝器冷凝器 右溶液槽右溶液槽 左溶左溶 液槽液槽 压缩机压缩机 热力膨胀阀热力膨胀阀 电磁阀电磁阀 中间溶液槽中间溶液槽 25.5 12.8g/kg 26.9 14.4g/kg 29.6 17.3g/kg 37.0 20.9g/kg 29.7 20.3g/kg 26.5 16.9g/kg 24.9 14.9g/kg 21.8

19、10.6g/kg 37.4 46.2% 23.2 43.9% 32.4 37.1% 28.3 37.0% 40优质荟萃 应用现场应用现场 人民医院天井新风机人民医院天井新风机 热泵驱动的带热泵驱动的带溶液溶液热回收的新风机热回收的新风机 41优质荟萃 实测得到的机组效率 6.26 7.27 7.29 热泵驱动的带热泵驱动的带溶液溶液热回收的新风机热回收的新风机 42优质荟萃 模拟分析机组的运行状况（夏季） 热泵驱动的带热泵驱动的带溶液溶液热回收的新风机热回收的新风机 43优质荟萃 模拟分析机组的运行状况（冬季） 热泵驱动的带热泵驱动的带溶液溶液热回收的新风机热回收的新风机 室内室内 新风新风

20、送风送风 排风排风 44优质荟萃 集中的排风全热回收系统集中的排风全热回收系统 45优质荟萃 溶液除湿与热回收系统的特点 46优质荟萃 溶液除湿与热回收系统特点溶液除湿与热回收系统特点 n形式类似与风形式类似与风 机盘管加新风机盘管加新风 系统，并不增系统，并不增 加系统结构的加系统结构的 复杂性复杂性 47优质荟萃 溶液除湿与热回收系统特点溶液除湿与热回收系统特点 n能源利用率高能源利用率高 n大幅度提高冷冻水温度，提高大幅度提高冷冻水温度，提高COP n可直接利用地下水循环作为冷水，替代冷机可直接利用地下水循环作为冷水，替代冷机 n低温热源（低温热源（90C）实现）实现 COP0.85 除

21、湿除湿 n管道，装置不需要保温，无冷损失管道，装置不需要保温，无冷损失 48优质荟萃 溶液除湿与热回收系统特点溶液除湿与热回收系统特点 n适合于夏季热利用，热驱动空调适合于夏季热利用，热驱动空调 n使城市热网夏季运行，同时降低夏季电负荷使城市热网夏季运行，同时降低夏季电负荷 n适用于适用于BCHP， 满足热电冷负荷匹配需要满足热电冷负荷匹配需要 n最佳的蓄能方式最佳的蓄能方式 n储存浓溶液储存浓溶液 n浓度从浓度从50降到降到40，每升可吸收，每升可吸收150大卡，大卡， 为冰的为冰的1.85倍倍 49优质荟萃 溶液除湿与热回收系统特点溶液除湿与热回收系统特点 n全面解决全面解决IAQ问题问题 n无冷凝潮湿表面无冷凝潮湿表面