除湿空调技术及其应用

1、2022/8/30By Dr. X.J. Zhang1除湿空调技术及其应用除湿空调的原理定义：采用除湿蒸发冷却原理对空气进行调节处理的空调方式。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang2主要内容除湿空调的定义与特点除湿空调的分类及应用2022/8/30By Dr. X.J. Zhang3一.除湿空调的定义与特点干燥剂除湿蒸发冷却。干燥剂除湿是利用干燥剂材料对水分的吸附/吸收作用使空气湿度降低的操作过程。通常空气中含有一定的水分，不饱和湿空气具有继续吸湿的能力。增湿过程伴随着水分蒸发现象，产生蒸发冷却效果。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang4一种液体除湿空调系统20

2、22/8/30By Dr. X.J. Zhang5常用的除湿方法除湿是空气调节的主要任务之一，常用的除湿方法大致可以分为三种：利用冷却方法，使水蒸汽在露点温度下凝结分离；利用压缩方法，提高水蒸汽的分压，使之超过饱和点，成为水滴分离除去；使用干燥剂（液体或固体）进行除湿的方法。 2022/8/30By Dr. X.J. Zhang6干燥剂类型常用的固体吸附剂包括硅胶、氧化铝、分子筛等。利用聚合物材料、钛金属硅酸盐，以及其它材料和工艺希望获得更理想的吸附剂。常用的液体干燥剂有氯化钙溶液、氯化锂溶液、溴化锂溶液以及三甘醇等。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang7理想干燥剂应具有的特点

3、物理和化学稳定性。要求吸附剂材料不发生液解（对固体材料），循环不存在滞后现象。吸附率高，即单位重量吸附剂吸湿量要大。高吸附率可以减少吸附剂用量，从而减小设备尺寸。低水蒸汽分压下具有高的吸附能力。吸湿能力在很低的水蒸汽压下不下降，可以提高处理空气的干燥度，减小风机功率的消耗。吸附（或吸收）热小。这可以使制冷量和COP都有提高。理想的等温吸附线类型。可降低再生能耗，提高COP。对液体除湿剂而言，还要求低腐蚀性、无毒、导热系数高并且价格合适。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang8固体干燥剂等温吸附方程式中，wmax为相对湿度100%时的最大吸湿量；r为吸附因子，它决定了吸附等温线的形

4、状，不同的r对应不同类型的干燥剂。r越小，吸湿量对低相对湿度的敏感程度越强烈；r1时，干燥剂具有均匀的吸附特性。选择干燥剂的基本条件就是要求r1。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang92022/8/30By Dr. X.J. Zhang10R. K. Collier等（1986，1988）通过检验除湿转轮内的吸附、再生的含湿量波前（Humidity Wave Front），验证了最佳吸附干燥剂的存在，定义r0.1的吸附等温线为1M型（Modified Langmuir Type 1，形状与Brunauer类吸附等温线相似），并得出1M型干燥剂具有最佳吸附特性，并通过测定发现当吸

5、附因子r0.07时，处理空气出口含湿量最小。 固体干燥剂除湿特点干燥剂除湿技术利用特制的吸湿材料来吸收空气中的水分，卓有成效地解决常温低湿、低温低湿等用其他冷冻方法无法解决的除湿问题，特别是经配套组合处理后空气露点可达-40以下，因而倍受注目。吸湿材料是将干燥剂和保护加强剂均匀涂抹（或固化）在基材料上烘干而成。干燥剂材料应具有很强的吸湿和容湿能力。通常商用干燥剂吸附水分的质量可达其质量的10%1100%（要依干燥剂类型和环境湿度而定）。当干燥剂表面蒸汽压与周围湿空气蒸汽分压相等时，吸湿过程停止。此时使温度为50260的热空气流过干燥剂表面，可将干燥剂吸附的水分带走，这就是再生过程。如此往复，就

6、形成了除湿循环。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang11干燥剂除湿过程固体干燥剂除湿：A-D-B预冷却干燥剂除湿：A-C-E-B液体干燥剂除湿：A-B2022/8/30By Dr. X.J. Zhang12两种液体干燥剂溶液平衡图2022/8/30By Dr. X.J. Zhang13二.除湿空调的研究意义利用太阳能、余热等实现空调的有效手段。对传统空调方式的丰富和发展。精密机械、计量仪器、电子、纺织、化工、航空仪表、航空发动机维护和延寿等领域有效的除湿方案。减轻电力供应峰值负荷的技术手段。环境保护和节能技术发展的迫切需要。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang1

7、4高湿环境的危害对人体健康的危害。对建筑材料（诸如石膏墙面，木质墙板）的侵蚀。对室内家具、电器的腐蚀。当湿度由高（低）至低（高）交替变化时，又会使许多物体发生疲劳形变，特别是一些艺术品、文物、字画等，将发生粉化、褪色或镶嵌物质崩裂脱落，所造成的经济将难以估量。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang15应用背景和领域高层建筑、别墅等中央空调潜热负荷处理；武器库、桥梁钢架、图书馆、博物馆；电子仪器、精密化工、制药、橡胶等行业；飞机发动机、航空仪表维护和延寿，船舶保养等。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang16改善空气品质，用于除尘，杀菌；现有中央空调系统节能改造；可再

8、生能源利用等。三.除湿空调的分类及应用采用固体干燥剂的除湿空调采用液体干燥剂的除湿空调蒸发冷却混合式除湿空调2022/8/30By Dr. X.J. Zhang17除湿空调/蒸发冷却节能新型空调系统，具有巨大的潜在市场除湿空调：主要有固体、液体、混合式干燥剂除湿空调等形式，原理是干燥剂除湿蒸发冷却，研究重点在新型干燥剂复杂除湿机理，与湿空气有关的热质传递过程等等。高效蒸发冷却空调：采用完全自然制冷方式，湿强度高、比表面积大的降膜结构材料，涉及降膜流动复合蒸发相变过程的传质模型是研究的重要方面。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang181.固体除湿空调系统：固体干燥剂除湿蒸发冷却以

9、空气和水分为工质，环境友好。处理潜热负荷（除湿）效果好。由低品质热源（65120，如太阳能、余热、天然气等）驱动。系统COP为1.0左右，节能效果显著，可减少化石燃料消耗。可有效吸附空气中的有害气体，提高室内空气品质。冬季可用于供暖。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang19固体除湿空调结构部件2022/8/30By Dr. X.J. Zhang20固体干燥剂除湿机的类型及结构干燥剂除湿系统中的除湿部件通常称作除湿床，通常有两种类型：（1）固定床式（Packed Bed）；（2）旋转床式（Rotary Bed）。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang21旋转床式除湿

10、机包括平行通道式（Parallel Passage）除湿转轮和蜂窝式（Honey Comb）除湿转轮。由于固定床系统工作的间歇性（再生和吸附要连续切换），旋转床系统越来越受重视并得到了较快的发展。蜂窝式除湿转轮由于采用了蜂窝式流道结构，兼顾了空气的流动与除湿要求，构造非常简单，运转和维护比较方便，因而极具推广价值。 除湿转轮参数分析与优化:焓湿图分析法 转轮除湿性能评估准则:2022/8/30By Dr. X.J. Zhang22能量和质量守恒关系和优化原则 2022/8/30By Dr. X.J. Zhang23新材料复合除湿转轮采用物理吸附化学吸附除湿机理（硅胶卤素盐）。解决了液解关键问题

11、。除湿效果比常规除湿轮改善50。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang24常规材料复合材料除湿空调系统（通风模式）通风式干燥冷却系统（Pennington,1955）；COP= 0.81.0。通风模式是将室外环境中的空气引入除湿器中，空气中的水蒸气被干燥吸附，由于吸附过程中产生吸附热，所以空气温度升高，从除湿器出来后的空气经过显热交换器和蒸发冷却器后进入房间。房间的排气首先经过蒸发冷却器冷却后回收处理空气的吸附热，接下来被低品位的热源加热，产生的热空气用来再生干燥剂。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang25除湿空调系统（再循环模式）通风模式早期的变化是再循环模式，

12、与前者的不同点在于再循环模式从房间引入空气，经过除湿器和其他冷却部件，用环境空气来再生干燥剂，然后排到大气中去。该循环的COP值能够达到0.8。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang26除湿空调系统（Dunkle循环）Dunkle循环综合了再循环模式可以给制冷空间提供较大制冷量以及通风模式可以给换热器提供较低温度冷却气流的特点，把通风模式和再循环模式的优点结合在一起。只是增加了一个转轮换热器，与再循环模式一样的缺点是新风量不足。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang27除湿空调系统（SENS循环）Maclaine-cross 提出了SENS循环，理想条件下，该循环的

13、COP可达到2.0以上。在这个循环中，环境空气首先通过干燥转轮除湿，然后和室内回风混合后通过表冷器，经过表冷器处理后的冷空气一部分送到房间内，另一部分供给冷却塔，排到大气中。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang28除湿空调系统（DINC循环）在环境温度26，相对湿度26的条件下，实验COP为2.45。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang29应用：太阳能屋面除湿空调装置用太阳能屋面集热装置提供干燥转轮需要的再生热量。测试结果显示该太阳能集热屋面，能够将静止的空气加热到94，将流动的空气能够加热到71-82。从干燥剂转轮排出的再生气体温度为45-70 ，可以用来加热

14、生活热水。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang302022/8/30By Dr. X.J. Zhang312.液体除湿空调系统:液体干燥剂除湿蒸发冷却又被称作开放式液体吸收式制冷系统。调湿性能好，可以维持系统出口空气具有恒定的相对湿度。具有杀菌效果，可广泛用于医疗、卫生设施方面。COP通常小于1.0，低于固体干燥冷却系统。和液体干燥剂蓄能系统结合使用，可在没有再生条件下连续工作。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang32填料结构（规整与非规整）2022/8/30By Dr. X.J. Zhang33降膜蒸发过程的热质传递问题降膜在填料内的形成、分布和流动特性对传热

15、传质过程影响。润湿换热表面的传热传质特性。湿空气液膜界面传热传质现象理论和实验研究。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang34溶液除湿及供暖原理2022/8/30By Dr. X.J. Zhang353.西部地区空调蒸发冷却器三种方式：直接蒸发冷却、间接蒸发冷却和组合式蒸发冷却。具有能耗低、成本低、结构简单。操作维护简便、环境友好等优点。其原理被广泛用于加湿器、冷却塔、蒸发冷却器以及太阳能海水淡化技术等领域。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang36直接蒸发冷却装置2022/8/30By Dr. X.J. Zhang37间接蒸发冷却装置2022/8/30By Dr.

16、 X.J. Zhang38组合式蒸发冷却装置2022/8/30By Dr. X.J. Zhang39蒸发冷却技术适用范围划分2022/8/30By Dr. X.J. Zhang404.混合式除湿空调系统混合式干燥冷却系统包括除湿器、蒸发冷却装置、压缩制冷装置。2022/8/30By Dr. X.J. Zhang412022/8/30By Dr. X.J. Zhang42干燥除湿装置能够利用低品位能源、并且在处理潜热负荷方面具有优势。压缩制冷装置结构紧凑，传热效果好，但是耗电太多，需要过冷却来除去潜热负荷。混合式干燥冷却系统结合和二者的优点，满足降温除湿的需要，并且节约了高品位电能，非常适用于潜

17、热负荷大的宾馆、超市。5.表冷器热湿独立控制方法传统恒温恒湿系统：热湿耦合2022/8/30By Dr. X.J. Zhang43THIC系统：热湿解耦2022/8/30By Dr. X.J. Zhang44表冷器冷冻水进口温度曲线与室内相对湿度曲线变化趋势一致，冷冻水温度升高，室内相对湿度升高；反之亦然。库房内温度稳定在22.0oC22.3oC范围内，相对湿度稳定在55.8%57.6%范围内。解耦效果2022/8/30By Dr. X.J. Zhang45实验和模拟温湿度值吻合很好，偏差不超过10%。可用于变工况以及全年性能模拟。TRNSYS 模拟2022/8/30By Dr. X.J. Zhang46