一種自冷式固體干燥劑降溫除濕空調(diào)循環(huán)機(jī)理研究項目摘要

固體除濕空調(diào)技術(shù)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(zhuǎn)輪除濕循環(huán)難以實現(xiàn)冷卻除濕、顯熱負(fù)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(zhuǎn)輪，利用再生式蒸發(fā)冷卻產(chǎn)生的冷凍水作為除濕過程內(nèi)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(chǎn)生的熱水作為加熱內(nèi)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(gòu)建新型的自冷式固體干燥劑降溫除濕空調(diào)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(xué)機(jī)理、金屬基干燥劑特性、耦合傳熱傳質(zhì)機(jī)理等關(guān)鍵問題的研究，完成干燥劑材料的匹配優(yōu)選，揭示雙重內(nèi)熱源除濕換熱器及整體循環(huán)的耦合傳熱傳質(zhì)機(jī)理，實現(xiàn)循環(huán)熱力特性的優(yōu)化，達(dá)到ARI夏季/潮濕工況下可采用50-70度熱源驅(qū)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(nèi)冷式固體除濕空調(diào)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。

固體除濕空調(diào)技術(shù)以其節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢成為進(jìn)來空調(diào)領(lǐng)域研究的熱點。本項目針對基于除濕轉(zhuǎn)輪和直接蒸發(fā)冷卻的常規(guī)固體轉(zhuǎn)輪除濕循環(huán)難以實現(xiàn)冷卻除濕、顯熱負(fù)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(diào)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(nèi)熱再生及再生式蒸發(fā)冷卻的原理進(jìn)行熱力學(xué)分析，完成新型內(nèi)冷式循環(huán)的構(gòu)建，并探討了其熱濕調(diào)控機(jī)理。其次，通過將干燥劑附著到金屬鋁箔片上構(gòu)建金屬基干燥劑樣片，進(jìn)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(gòu)建了開式除濕換熱器動態(tài)熱力性能測試臺，進(jìn)一步完成干燥劑材料的優(yōu)選，并推導(dǎo)獲得除濕換熱器關(guān)鍵熱質(zhì)傳遞系數(shù)。再次，構(gòu)建了除濕換熱器雙重內(nèi)熱源耦合傳熱傳質(zhì)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，分析了換熱器參數(shù)對除濕換熱器傳熱傳質(zhì)性能的影響，基于此建立了內(nèi)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(jìn)行了循環(huán)性能測試，結(jié)合實驗和理論，通過回?zé)嵫h(huán)進(jìn)一步提高了循環(huán)參數(shù)，達(dá)到預(yù)期性能。通過上述研究內(nèi)容的開展，發(fā)現(xiàn)除濕換熱器管內(nèi)通過的冷凍水在除濕過程中對處理空氣進(jìn)行顯熱負(fù)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(diào)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(dá)到了等溫除濕的效果，同時通過內(nèi)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(diào)節(jié)，可以獲得不同的潛熱負(fù)荷和顯熱負(fù)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(jié)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(cè)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(jié)果顯示，循環(huán)可采用50-70度的低溫?zé)嵩打?qū)動，循環(huán)熱力COP在0.5左右，采用回?zé)嵫h(huán)可有效提高循環(huán)熱力COP至1.4。與傳統(tǒng)固體轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)循環(huán)相比，干燥劑降溫除濕空調(diào)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(shè)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(jié)合，研究為內(nèi)冷式固體除濕空調(diào)的研究提供理論和實踐基礎(chǔ)，并為低品位熱能制冷提供新思路。

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(shè)想將超聲技術(shù)引入除濕劑再生，由于超聲波具有許多特殊效應(yīng)，如超聲振動的強(qiáng)大加速度及聲流效應(yīng)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(zhì)阻力，使再生速度加快；其熱效應(yīng)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(diào)用固體除濕劑的超聲波再生技術(shù)進(jìn)行深入研究，內(nèi)容主要包括：超聲波作用下固體除濕劑的傳熱傳質(zhì)機(jī)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(qiáng)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(shù)在實際工程應(yīng)用可能存在的問題等。為超聲技術(shù)在固體除濕劑再生中應(yīng)用提供理論依據(jù)，也為空調(diào)用除濕劑再生開辟一條新路。 2100433B

降溫除濕機(jī),實質(zhì)是在普通除濕機(jī)的基礎(chǔ)上增加調(diào)溫模塊（升溫和降溫功能模塊），對空氣的濕負(fù)荷及冷/熱同時進(jìn)行控制。按冷凝方式分為：風(fēng)冷調(diào)溫除濕機(jī)和水冷調(diào)溫除濕機(jī)。

伊島降溫除濕機(jī)風(fēng)冷調(diào)溫除濕機(jī)

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(nèi)主機(jī)內(nèi)，它們在四通閥的作用下抽進(jìn)熱能或排出熱能，達(dá)到對室內(nèi)溫度控制目的；上海奧泰除濕機(jī)室內(nèi)主機(jī)中的蒸發(fā)器，起到抽濕的作用。

產(chǎn)品特點：

1、機(jī)組選配的全封閉制冷壓縮機(jī)、膨脹閥、、電磁閥等零部件均采用進(jìn)口名牌產(chǎn)品。

2、控制開關(guān)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(jī)組配備的風(fēng)機(jī)采用高性能、低噪音的離心風(fēng)機(jī)，具有噪音低、風(fēng)量大、靜壓高等優(yōu)點。

4、機(jī)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(yuǎn)距離計算機(jī)集中控制和顯示。

5、機(jī)組運平穩(wěn)、操作簡便、外型美觀、維護(hù)工作量小

伊島降溫除濕機(jī)水冷調(diào)溫除濕機(jī)

是用水殼管或水盤管做冷凝器，其冷凝熱由流經(jīng)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(shè)計，在內(nèi)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(jī)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(diào)溫除濕機(jī)，具有除濕效率高，節(jié)能等特點，如上海尚代水冷調(diào)溫除濕機(jī)被廣泛應(yīng)用于人防、地鐵、電站、高檔賓館、光伏產(chǎn)品車間、寫字樓等對濕負(fù)荷、冷/熱負(fù)荷都有要求的場所。

溫度調(diào)節(jié)方法（水冷調(diào)溫型)

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

降溫除濕機(jī)是提供一種可以在不同室內(nèi)、外溫度下對室內(nèi)進(jìn)行供熱、制冷和除濕以滿足室內(nèi)溫濕度要求的管道式調(diào)溫調(diào)濕方法及其設(shè)備，具有如下優(yōu)點：

(1)降溫除濕模式

當(dāng)室內(nèi)溫濕度都比較高，而且室內(nèi)冷負(fù)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(nèi)第二換熱器支路為電磁閥關(guān)斷，室外換熱器為冷凝器，室內(nèi)第一換熱器為蒸發(fā)器。室內(nèi)空氣只被室內(nèi)第一換熱器降溫除濕，成為低溫低濕的空氣返回室內(nèi)。在這種模式下，還可以調(diào)節(jié)室外換熱器的風(fēng)量或水量進(jìn)一步調(diào)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(fēng)量或水量的增加而上升。

(2)調(diào)溫除濕模式

當(dāng)室內(nèi)濕度和濕負(fù)荷都比較高，而且室內(nèi)冷負(fù)荷比較小時，系統(tǒng)運行于調(diào)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(nèi)第二換熱器為兩個并聯(lián)的冷凝器，室內(nèi)第一換熱器為蒸發(fā)器。室內(nèi)空氣被室內(nèi)第一換熱器降溫除濕后，經(jīng)過室內(nèi)第二換熱器時被部分冷凝熱進(jìn)行再熱后，空氣返回室內(nèi)。在這種模式下，還可以調(diào)節(jié)室外換熱器的風(fēng)量和水量來調(diào)節(jié)兩個冷凝器換熱量的分配，進(jìn)一步控制室內(nèi)再熱量，從而達(dá)到控制室內(nèi)空氣溫度的目的。

(3)升溫除濕模式

當(dāng)室內(nèi)濕度和濕負(fù)荷都比較高，但是室內(nèi)溫度低且熱負(fù)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(guān)斷，室內(nèi)第二換熱器為冷凝器，室內(nèi)第一換熱器為蒸發(fā)器。由于室內(nèi)第二換熱器2中也有高溫制冷劑流過，室內(nèi)空氣被室內(nèi)第一換熱器降溫除濕后，經(jīng)過室內(nèi)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(guān)斷，全部冷凝熱都由室內(nèi)第二換熱器承擔(dān)，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(dāng)室內(nèi)溫度很低，而且熱負(fù)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(nèi)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(nèi)第二換熱器被電磁閥關(guān)斷，室外換熱器為蒸發(fā)器，室內(nèi)第一換熱器為冷凝器。在這種模式下，室內(nèi)空氣被室內(nèi)第一換熱器加熱后，經(jīng)過室內(nèi)第二換熱器不進(jìn)行換熱后返回室內(nèi)。這樣空氣的溫度上升、濕度下降，從而實現(xiàn)對室內(nèi)溫濕度的控制。

(5)自動除霜

當(dāng)系統(tǒng)運行于模式(1)-(3)時，室內(nèi)第一換熱器為蒸發(fā)器，當(dāng)蒸發(fā)器表面溫度低于0oC，進(jìn)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(jié)霜，當(dāng)霜達(dá)到一定厚度后，使得空氣側(cè)壓力損失上升，空氣流量降低，換熱效果差，需要進(jìn)行除霜。此時，使得機(jī)組運行于制熱調(diào)濕模式("para" label-module="para">

當(dāng)系統(tǒng)運行于制熱模式(4)時，室外換熱器為蒸發(fā)器，當(dāng)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(jié)霜，當(dāng)霜達(dá)到一定厚度后，使得機(jī)組運行于調(diào)溫除濕模式(2)，室外換熱器作為冷凝器，高溫制冷劑的進(jìn)入使得霜迅速融化，室內(nèi)第二換熱器也作為冷凝器，防止被室內(nèi)第一換熱器降溫的空氣直接進(jìn)入室內(nèi)，當(dāng)霜完全除掉后，恢復(fù)制熱調(diào)溫模式。