空氣的除濕處理技術

唐 亮 祖述程

（1、北大荒龍墾麥芽有限公司哈爾濱分公司，黑龍江 哈爾濱 150060 2、哈爾濱奧科空調制冷設備安裝工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

在標準的狀態(tài)下，通風工程中研究的濕空氣由干空氣和水蒸汽兩部分組成，干空氣中又包括氮氣（N2）、氧氣（O2）、二氧化碳（CO2）及其他一些稀有氣體。本文主要研究如何降低空氣中水蒸汽的含量（即含濕量）。空氣的減濕方法有多種，空調工程中常用的空氣除濕技術有：冷凍除濕、壓縮除濕、熱管除濕、轉輪除濕和溶液除濕等。下面將分別介紹除濕原理、使用范圍。

1 冷凍除濕技術

冷凍除濕機的工作原理：除濕機一般由制冷系統(tǒng)和送風系統(tǒng)組成，其除濕原理見圖1，在焓濕圖上，除濕過程空氣參數(shù)的變化過程見圖2。冷卻的介質可以是冷凍水、低溫鹽水、制冷劑等。制冷系統(tǒng)：由壓縮機1 壓縮出來的高溫高壓制冷劑氣體進入再熱器3（作冷凝器用），將熱量傳給空氣后，冷凝成常溫高壓液體，經膨脹閥6節(jié)流后進入蒸發(fā)器4，吸收通過蒸發(fā)器的空氣中的熱量，變成低溫低壓氣體，被吸入壓縮機1 進行壓縮，如此往復循環(huán)。送風系統(tǒng)：濕空氣被吸入后，在蒸發(fā)器4 被冷卻到露點溫度以下，在hd 圖中由狀態(tài)1 到狀態(tài)2，析出凝結水，絕對含濕量下降，再進入再熱器3，吸收制冷劑的熱量而升溫，相對濕度降低，變?yōu)闋顟B(tài)3，由送風機5送入房間。

冷凍除濕機特點：由于能耗小、操作簡單、易于控制，得到了廣泛的應用。濕空氣中水份在低于0℃的表面易凍結，處理空氣與換熱器表面又有一定的溫差，從而導致處理空氣能達到的露點溫度最低也就在0℃，如需用此方式達到工業(yè)所需一般除濕要求則需有低溫鹽水和加大空氣處理風量，勢必增加冷凍機與風機、水泵運行能耗，而設備也需更大型化。

2 壓縮除濕技術

壓縮空氣除濕機原理：壓縮空氣除濕機將空氣壓縮再冷卻，空氣中的水氣即凝結成水。將壓縮空氣除濕機凝結的水排除再加熱即可獲得低濕度的空氣。除濕機的內循環(huán)：通過壓縮機的運行，排氣口排出高溫高壓的氣體，進入冷凝器冷卻，變成低溫高壓氣體，通過毛細管截流，變成低溫低壓的液體，通過蒸發(fā)器蒸發(fā)吸熱，回到壓縮機變成低溫低壓的氣體。如此循環(huán)往復。除濕機的外循環(huán)：在正常開機的情況下，通過風機的運行，潮濕的空氣從進風口吸入，經過蒸發(fā)器，蒸發(fā)器將空氣中的水份吸附在鋁片上，變成干燥的空氣，經過冷凝器散熱，從出風口吹出。壓縮空氣除濕機特點：適合小風量，低露點除濕機；壓縮動力費較大；適合儀表、控制等需要高壓少量除濕空氣者用。

3 熱管除濕技術

熱管除濕機有升溫型、調溫型和降溫型三種功能。調溫型熱管除濕機和降溫型熱管除濕機又有水冷和風冷兩種冷卻方式，可滿足用戶各種場合的需要。調溫型熱管除濕機具有升溫、調溫、降溫三種除濕功能。風冷調溫型和風冷降溫型熱管除濕機的風冷冷凝器可直接放在樓頂或露臺上，節(jié)省機房，面積，免去冷卻塔、冷卻水泵等設備及工程投資。

熱管除濕機特點是熱管內部充以工作液體，利用液體蒸發(fā)和冷凝的過程傳熱，所以它工作時沒有機械部件和能源消耗。除濕熱管由二個區(qū)段所組成。第一個區(qū)段被放在空調冷盤管前的空氣入口處。當熱氣流在熱管的第一個區(qū)段經過的時候，管內的液體蒸發(fā)，將熱量傳送到放在空調冷盤管后氣流下端的熱管第二個區(qū)段。因為進入蒸發(fā)器的空氣中的熱量已經被轉移了一部分，空氣通過冷盤管后空氣的溫度就相對較低，結果空氣中的水分冷凝量增多。

4 轉輪除濕技術

轉輪除濕機的原理：轉輪除濕機的核心部件是一個蜂窩狀轉輪，轉輪由特殊陶瓷纖維載體和活性硅膠復合而成；轉輪兩側由特制的密封裝置分成兩個區(qū)域：處理區(qū)域（270℃扇形區(qū)域，占總面積的3/4）及再生區(qū)域（90℃扇形區(qū)域，占總面積的1/4），結構如圖3；干燥轉輪以8～10r/h 的速度緩慢地轉動著；當需要除濕的潮濕空氣通過轉輪的處理區(qū)域時，濕空氣的水蒸汽被轉輪的活性硅膠所吸附，干燥空氣被處理風機送至需要處理的空間；而不斷緩慢轉動的轉輪載著趨于飽和的水蒸汽進入再生區(qū)域；再生區(qū)內反向吹入的高溫空氣使得轉輪中吸附的水份被脫附，被風機排出室外，從而使轉輪恢復了吸濕的能力而完成再生過程，轉輪不斷地轉動，上述的除濕及再生周而復始地進行，從而保證除濕機持續(xù)穩(wěn)定的除濕狀態(tài)。每種轉輪均能提供巨大的吸濕表面積，所以除濕能力強。就強度而言，氯化鋰轉輪不如硅膠轉輪。

轉輪除濕機的除濕量可以從以下兩個方面進行調節(jié)：一是控制處理風量的大小；二是控制再生溫度的高低。對于前者，當要求除濕量大時，則讓全部處理空氣通過干燥（吸濕）轉輪；若要求除濕量減少時，則讓部分處理空氣從旁通風管流過。對于后者，若要減少除濕量則應降低再生空氣的溫度，使再生區(qū)的載體內仍有少量水分未能排出，待轉到吸濕區(qū)時，吸濕能力降低，除濕量減少。

轉輪除濕機的主要特點是除濕量大，濕度可調，容易控制處理后空氣的濕度；對低溫低濕空氣除濕效果顯著，是冷凍除濕法難以達到的；吸濕轉輪性能穩(wěn)定，使用年限長，其運行可靠、易于操作、維護簡便、設備體積小、安裝簡便。

5 溶液除濕技術

溶液除濕技術是利用空氣和易吸濕的鹽溶液接觸，使空氣中的水蒸氣吸附于鹽溶液中而實現(xiàn)的空氣除濕過程。溶液對空氣除濕后自身會變稀，需要再生，根據(jù)再生驅動源的不同，可將溶液除濕系統(tǒng)分為兩類：電驅動方式和熱驅動方式。電驅動方式的系統(tǒng)，使用的電能驅動溶液再生的系統(tǒng)。電能屬于高品位能，運行成本較高。熱驅動方式的系統(tǒng)，即利用城市熱網熱水（70～90℃）、BCHP（建筑熱電冷聯(lián)供）系統(tǒng)廢熱、太陽能等低品位熱能驅動溶液再生的系統(tǒng)。

溶液除濕技術的特點：冷卻除濕（冷凝除濕）方法存在空氣處理過程的顯熱與潛熱比與室內熱濕負荷不匹配的問題。通過冷卻方式對空氣進行除熱、除濕，其吸收的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內變化。而建筑物實際需要的顯熱與潛熱比卻在較大的范圍內變化。室內的濕負荷產生于人體，當室內人數(shù)不變時，潛熱量不變，但顯熱卻隨著氣候、室內設備狀況等的不同大幅度變化。或者室內人數(shù)有可能大幅度變化，但很難與顯熱量的變化呈正比。室內顯熱與潛熱的比值是不斷變化的，而空氣冷卻除濕處理過程的顯熱與潛熱比值基本固定不變，對于這種不匹配問題，往往是僅滿足室內溫度的要求，而不顧濕度的要求，造成室內相對濕度過高或過低。在某些情況下，為協(xié)調熱濕之間的矛盾，還需要對降溫除濕的空氣進行再熱，造成不必要的能源浪費。最好的方法就是尋找新的除濕方式，實現(xiàn)不依賴于降溫的獨立除濕方式。

[1]彥器森.空氣調節(jié)用制冷技術，中國建筑工業(yè)出版社，1981.

[2]薛殿華.空氣調節(jié)，清華大學出版社，2003.[3]邢振禧.空氣調節(jié)技術與應用，2002.

[4]謝曉云.新型高效熱驅動溶液除濕空調原理及應用，清華大學博士論文，2008.

[5]周朝霞.空氣調節(jié),武漢工程大學理學院.