一種自冷式固體干燥劑降溫除濕空調循環(huán)機理研究結題摘要

固體除濕空調技術以其節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢成為進來空調領域研究的熱點。本項目針對基于除濕轉輪和直接蒸發(fā)冷卻的常規(guī)固體轉輪除濕循環(huán)難以實現(xiàn)冷卻除濕、顯熱負荷處理能力不高的問題，提出基于除濕換熱器和再生式蒸發(fā)冷卻的自冷式固體干燥劑降溫除濕空調循環(huán)。在研究過程中，首先對除濕換熱器實現(xiàn)干燥劑降溫除濕、內熱再生及再生式蒸發(fā)冷卻的原理進行熱力學分析，完成新型內冷式循環(huán)的構建，并探討了其熱濕調控機理。其次，通過將干燥劑附著到金屬鋁箔片上構建金屬基干燥劑樣片，進行了金屬基干燥劑材料的動態(tài)吸附、解吸性能測試；隨后構建了開式除濕換熱器動態(tài)熱力性能測試臺，進一步完成干燥劑材料的優(yōu)選，并推導獲得除濕換熱器關鍵熱質傳遞系數(shù)。再次，構建了除濕換熱器雙重內熱源耦合傳熱傳質的動態(tài)數(shù)學模型，分析了換熱器參數(shù)對除濕換熱器傳熱傳質性能的影響，基于此建立了內反饋式整體循環(huán)的動態(tài)模型，模擬分析了整體循環(huán)在典型工況下的熱力性能。最后，基于上述部件和理論研究，搭建了降溫除濕循環(huán)的實驗測試系統(tǒng)，在典型工況下進行了循環(huán)性能測試，結合實驗和理論，通過回熱循環(huán)進一步提高了循環(huán)參數(shù)，達到預期性能。通過上述研究內容的開展，發(fā)現(xiàn)除濕換熱器管內通過的冷凍水在除濕過程中對處理空氣進行顯熱負荷處理的同時帶走了吸附劑釋放的吸附熱，解決了傳統(tǒng)固體除濕空調的吸附熱問題，使干燥劑的表面維持較低的水蒸汽分壓力，提高了除濕換熱器的除濕效率，達到了等溫除濕的效果，同時通過內冷卻水處理吸附熱的方式，減少了能量的浪費，能耗減小。循環(huán)通過對再生溫度以及再生蒸發(fā)冷卻流量的調節(jié)，可以獲得不同的潛熱負荷和顯熱負荷處理能力的配比。綜合考慮靜態(tài)、動態(tài)除濕及再生能力，硅膠是循環(huán)中除濕換熱器的優(yōu)選干燥劑材料。模擬結果顯示在典型ARI夏季工況下，循環(huán)可以在較低的再生溫度下（50度）提供所需冷量，此外處理空氣側控制策略和切換時間是影響冷量大小的決定因素。上海夏季工況下的實際運行結果顯示，循環(huán)可采用50-70度的低溫熱源驅動，循環(huán)熱力COP在0.5左右，采用回熱循環(huán)可有效提高循環(huán)熱力COP至1.4。與傳統(tǒng)固體轉輪除濕空調循環(huán)相比，干燥劑降溫除濕空調循環(huán)中的除濕換熱器和再生式蒸發(fā)冷卻器具有制作工藝相對簡單、設備投資費用不高和易于安裝等特點，可與普通的低成本太陽能熱水集熱器相結合，研究為內冷式固體除濕空調的研究提供理論和實踐基礎，并為低品位熱能制冷提供新思路。

固體除濕空調技術以其節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢成為目前研究的熱點。本項目針對常規(guī)固體轉輪除濕循環(huán)難以實現(xiàn)冷卻除濕、顯熱負荷處理能力和再生換熱效率不高的問題，提出采用除濕換熱器代替除濕轉輪，利用再生式蒸發(fā)冷卻產生的冷凍水作為除濕過程內冷源實現(xiàn)降溫除濕的新方法，其再生過程是將低品位熱能產生的熱水作為加熱內熱源引入干燥劑解吸過程，通過除濕和再生過程的連續(xù)切換，構建新型的自冷式固體干燥劑降溫除濕空調循環(huán)，其涉及的核心是除濕換熱器。項目擬通過對循環(huán)熱力學機理、金屬基干燥劑特性、耦合傳熱傳質機理等關鍵問題的研究，完成干燥劑材料的匹配優(yōu)選，揭示雙重內熱源除濕換熱器及整體循環(huán)的耦合傳熱傳質機理，實現(xiàn)循環(huán)熱力特性的優(yōu)化，達到ARI夏季/潮濕工況下可采用50-70度熱源驅動，同時熱力COP大于1.0。最終形成一種高效節(jié)能型空氣溫濕度處理方法，旨在為內冷式固體除濕空調的研究提供理論和實踐依據(jù)，并為低品位熱能制冷提供思路。

除濕劑再生不僅影響除濕劑在吸附除濕過程中的除濕性能，而且還影響除濕系統(tǒng)的能效比。為了克服某些傳統(tǒng)除濕劑再生溫度高的缺陷，本項目設想將超聲技術引入除濕劑再生，由于超聲波具有許多特殊效應，如超聲振動的強大加速度及聲流效應可直接破壞吸附在固體除濕劑表面上的水膜，降低由水膜引起的傳質阻力，使再生速度加快；其熱效應可降低固體除濕劑表面的活化能，為低品位熱源在再生中的利用創(chuàng)造條件。為此，本項目將從理論和實驗兩方面對空調用固體除濕劑的超聲波再生技術進行深入研究，內容主要包括：超聲波作用下固體除濕劑的傳熱傳質機理；超聲場和溫度場協(xié)同作用下固體除濕劑的再生特性；超聲頻率、強度等因素對固體除濕劑再生效果的影響；固體除濕劑的超聲再生技術在實際工程應用可能存在的問題等。為超聲技術在固體除濕劑再生中應用提供理論依據(jù)，也為空調用除濕劑再生開辟一條新路。 2100433B

降溫除濕機,實質是在普通除濕機的基礎上增加調溫模塊（升溫和降溫功能模塊），對空氣的濕負荷及冷/熱同時進行控制。按冷凝方式分為：風冷調溫除濕機和水冷調溫除濕機。

伊島降溫除濕機風冷調溫除濕機

共有有兩個冷凝器和一個蒸發(fā)器；其中一個冷凝器放置室

外，一個冷凝器放置在室內主機內，它們在四通閥的作用下抽進熱能或排出熱能，達到對室內溫度控制目的；上海奧泰除濕機室內主機中的蒸發(fā)器，起到抽濕的作用。

產品特點：

1、機組選配的全封閉制冷壓縮機、膨脹閥、、電磁閥等零部件均采用進口名牌產品。

2、控制開關采用觸摸式按鈕，操作面板具有工作運行指示和故障顯示功能。

3、機組配備的風機采用高性能、低噪音的離心風機，具有噪音低、風量大、靜壓高等優(yōu)點。

4、機組可實現(xiàn)中央控制，根據(jù)用戶要求配置通信接口，實現(xiàn)遠距離計算機集中控制和顯示。

5、機組運平穩(wěn)、操作簡便、外型美觀、維護工作量小

伊島降溫除濕機水冷調溫除濕機

是用水殼管或水盤管做冷凝器，其冷凝熱由流經的冷

卻水給帶走。作為冷凝器的水殼管或水盤管曾同心圓管設計，在內圓管流動制冷劑（氟利昂），外圓管流動冷卻水，兩種液體在除濕機工作時呈逆向運動，這樣熱量交換無疑是最為充分的。 水冷調溫除濕機，具有除濕效率高，節(jié)能等特點，如上海尚代水冷調溫除濕機被廣泛應用于人防、地鐵、電站、高檔賓館、光伏產品車間、寫字樓等對濕負荷、冷/熱負荷都有要求的場所。

溫度調節(jié)方法（水冷調溫型)

采用風冷冷凝器和水冷冷凝器各一只，利用調節(jié)水冷冷凝器冷卻水量的手段，來控制空氣在風冷冷凝器時的升溫，從而達到調節(jié)出口空氣溫度的目的。

降溫除濕機是提供一種可以在不同室內、外溫度下對室內進行供熱、制冷和除濕以滿足室內溫濕度要求的管道式調溫調濕方法及其設備，具有如下優(yōu)點：

(1)降溫除濕模式

當室內溫濕度都比較高，而且室內冷負荷比較大時，系統(tǒng)運行于降溫除濕模式。此時四通閥不帶電，系統(tǒng)按制冷方式運行，室內第二換熱器支路為電磁閥關斷，室外換熱器為冷凝器，室內第一換熱器為蒸發(fā)器。室內空氣只被室內第一換熱器降溫除濕，成為低溫低濕的空氣返回室內。在這種模式下，還可以調節(jié)室外換熱器的風量或水量進一步調節(jié)制冷量和除濕量，制冷量和除濕量都隨著室外換熱器風量或水量的增加而上升。

(2)調溫除濕模式

當室內濕度和濕負荷都比較高，而且室內冷負荷比較小時，系統(tǒng)運行于調溫除濕模式。此時四通閥不帶電，系統(tǒng)仍按制冷方式運行，室外換熱器和室內第二換熱器為兩個并聯(lián)的冷凝器，室內第一換熱器為蒸發(fā)器。室內空氣被室內第一換熱器降溫除濕后，經過室內第二換熱器時被部分冷凝熱進行再熱后，空氣返回室內。在這種模式下，還可以調節(jié)室外換熱器的風量和水量來調節(jié)兩個冷凝器換熱量的分配，進一步控制室內再熱量，從而達到控制室內空氣溫度的目的。

(3)升溫除濕模式

當室內濕度和濕負荷都比較高，但是室內溫度低且熱負荷比較小時，系統(tǒng)運行于升溫除濕模式。此時四通閥不帶電，系統(tǒng)按制冷方式運行，室外換熱器支路被電磁閥關斷，室內第二換熱器為冷凝器，室內第一換熱器為蒸發(fā)器。由于室內第二換熱器2中也有高溫制冷劑流過，室內空氣被室內第一換熱器降溫除濕后，經過室內第二換熱器全部冷凝熱都被用來再熱空氣。在這種模式下，由于室外換熱器的制冷劑流路關斷，全部冷凝熱都由室內第二換熱器承擔，系統(tǒng)冷凝熱要大于蒸發(fā)熱，所以被處理的空氣濕度下降溫度上升。

(4)制熱模式

當室內溫度很低，而且熱負荷比較大時，盡管相對濕度比較高，但是含濕量比較低，出去空氣中的水分比較困難，但是將空氣加熱后，含濕量不變的情況下，空氣的相對濕度就迅速下降，因此可以通過系統(tǒng)制熱運行，來實現(xiàn)對室內溫濕度的控制。此時四通閥帶電，系統(tǒng)按制熱方式運行，室內第二換熱器被電磁閥關斷，室外換熱器為蒸發(fā)器，室內第一換熱器為冷凝器。在這種模式下，室內空氣被室內第一換熱器加熱后，經過室內第二換熱器不進行換熱后返回室內。這樣空氣的溫度上升、濕度下降，從而實現(xiàn)對室內溫濕度的控制。

(5)自動除霜

當系統(tǒng)運行于模式(1)-(3)時，室內第一換熱器為蒸發(fā)器，當蒸發(fā)器表面溫度低于0oC，進入蒸發(fā)器的空氣相對濕度大時，空氣中的水分可能在蒸發(fā)器外表面結霜，當霜達到一定厚度后，使得空氣側壓力損失上升，空氣流量降低，換熱效果差，需要進行除霜。此時，使得機組運行于制熱調濕模式("para" label-module="para">

當系統(tǒng)運行于制熱模式(4)時，室外換熱器為蒸發(fā)器，當室外空氣溫度低濕度高而且蒸發(fā)器表面溫度低于0℃時，室外換熱器外表面也可能結霜，當霜達到一定厚度后，使得機組運行于調溫除濕模式(2)，室外換熱器作為冷凝器，高溫制冷劑的進入使得霜迅速融化，室內第二換熱器也作為冷凝器，防止被室內第一換熱器降溫的空氣直接進入室內，當霜完全除掉后，恢復制熱調溫模式。