溶液除濕空調系統研究分析

王夢容 王碩

摘要：本文主要介紹了溫濕度獨立控制的溶液除濕空調系統的工作過程，通過對驅動熱源的主要來源，整個空調系統的影響因素的分析，明確今后發展和改進方向，針對不同環境選擇合適的除濕、再生系統以及液體吸濕劑。

關鍵詞：溶液除濕;空調系統;驅動熱源;效率

能源危機日益嚴重，節能觀念已深入人心，在常規空調系統中，處理空氣常用方法是使用表冷器或噴水室來達到降溫除濕的效果，為滿足除濕要求，通常要把空氣冷卻到很低的露點溫度，同時，干空氣的溫度也隨之降到很低，對于一些有空調精度的工藝性空調，還需要再熱量來滿足送風要求，這種冷凝除濕方式不僅要求制冷機蒸發溫度低，在設備運行中還會產生大量凝水和霉菌，因此，采用能將空氣的除濕和降溫分別處理和調節的溶液除濕空調系統，來提高蒸發溫度，增加制冷機效率，同時利用低品位熱能和可再生能源作為驅動熱源以達到節能效果，然而這種空調系統也存在一些制約因素，主要是液體吸濕劑的選擇，除濕系統的合理調配，再生器的工作效率等，已成為國內外學者研究的熱點話題[1-2]。

1溶液除濕空調系統工作過程

整個空調系統主要是由除濕系統、降溫系統和再生系統組成，溶液除濕主要是利用液體表面水蒸氣分壓力差吸收空氣中的水分，達到吸濕目的，考慮結構復雜程度以及接觸面積等方面因素，通常選用絕熱型除濕器，但這種除濕器會使再生器的效率很低，提出一種不與被處理空氣直接接觸的內冷型除濕器，將冷卻水或冷卻空氣通入盤管，進行熱量交換除濕。一套完整的溶液除濕空調系統是先將空氣經過除濕器，消除潛熱，處理完的干空氣經過較高溫的冷源，降低顯熱負荷，再使用加濕器或者調節風量達到合適的送風狀態，如圖所示。

2驅動能源的研究

2.1太陽能驅動

在一些太陽輻射強度大、濕度大、能源短缺、配給困難的地區，使用太陽能作為除濕空調系統的驅動能源已成為首選，太陽能驅動主要是將太陽能轉化為電能用于制取較高溫的冷卻水來降低空氣溫度，集熱板將太陽能轉換為熱能驅動溶液再生，稀溶液變成濃溶液，同時也起到蓄能作用，再進入除濕器循環使用，與太陽能發電空調系統相比可節省屋頂面積，效率提高，與常規的冷卻除濕空調系統相比，能耗大大降低[3]。

2.2低品位熱能驅動

溫濕度獨立控制好處在于蒸發溫度不用很低，降低對制冷壓縮機的要求，在單級除濕系統中，常見處理空氣顯熱負荷的系統為蒸汽壓縮式制冷循環，同時可利用壓縮機高溫高壓排氣以及冷凝器散發的熱量驅動溶液再生，節能的同時提高了效率，現階段多用冷凝器的散熱驅動濃溶液的再生，對于高溫高壓排氣的使用則比較少。為使低品位熱能得到更加有效的利用，通常使用多級除濕系統，這樣，送回再生器的溶液濃度降低，更加容易被再生，在分級除濕系統中，除濕溶液在進入下一級時需要被冷卻，則可使用吸收式制冷方法，既利用了廢熱又產生制冷效果[4]，使吸濕后溫度升高的溶液降溫重新恢復吸濕能力。

3溶液除濕空調系統性能影響因素

3.1再生器的工作效率

再生器作為系統的重要部件，其效率影響著整個系統的效率。吸濕溶液在除濕器內吸收空氣中的水分，水蒸氣汽化潛熱進入溶液，溫度升高，濃度降低，吸濕能力下降，如果此時就將溶液濃縮再生，再生器的工作效率會很低，另外，再生器內空氣和溶液的流量、流動方向、溫度等都會對再生量產生影響，通常，溶液和空氣逆向流動時，加大流量，提高溫度，均可使再生效率提高[5]。對再生器采用分級方案，可進一步提高再生量，此時較濃溶液由較高溫熱源再生，較稀溶液由較低溫熱源再生，還提高了熱源的利用率。

3.2液體吸濕劑的選擇

除濕材料的選取不僅會影響除濕效果、再生量，還會影響空調系統的后期運行。常用的液體吸濕劑主要有CaCI2、LiBr、LiCI等鹽類水溶液以及三甘醇等有機物。三甘醇粘度大，易揮發有害氣體，現已很少使用。氯化鈣價格低廉，來源廣泛，吸濕能力強，但其溶解性差且水溶液有腐蝕性。溴化鋰雖無毒無臭，易溶于水，腐蝕性小但濃度高時在常溫下便會結晶。氯化鋰水溶液粘度小，傳熱性能好，容易再生，化學性質穩定，吸濕能力大，不腐蝕鈦合金、含鉬的不銹鋼、鎳銅合金和樹脂材料，但也應注意結晶問題，濃度不宜過高[6]。每種溶液各有利弊，若將其按一定比例組合起來使用，吸濕效率增強的同時再生量也會增加[7]。對于不同的空調系統，選擇更加高效的除濕系統，根據系統自身特點，選擇合適的吸濕劑，來提高溶液除濕空調系統的性能。

4結論

液體除濕空調系統憑借節能與環保兩大優勢，越來越得到人們的認可，不僅推動可再生能源的開發和利用，還使低品味的能源得到再利用，現階段除濕系統多為兩級除濕，為獲得較大變化的濃度差，應加緊研制三級甚至多級系統，提高吸濕效率的同時，更有利于溶液再生。在廢熱使用方面，宜采用熱源分級利用，來提高利用率。

參考文獻：

[1]彭冬根，羅丹婷，李順意.內熱型除濕溶液再生器溶液再生方式及裝置性能分析[J].農業工程學報，2017，（18）.

[2]王琴.一種冷凝熱分級利用熱濕獨立處理空調系統性能研究[D].江蘇：南京師范大學，2017.

[3]劉艷峰，劉加平，王瑩瑩，等.太陽能驅動溶液除濕空調系統在低緯度孤立島礁應用的優化匹配研究[J].暖通空調，2018，（11）.

[4]陳光明，陳香玉，何一堅，等.CO_2跨臨界循環耦合絕熱吸收型兩級溶液除濕系統性能分析[J].工程熱物理學報，2018，（5）.

[5]曾臺燁，張小松，陳瑤.利用冷凝熱再生低濃度除濕溶液的實驗研究[J].制冷學報，2018，（1）.

[6]代彥軍，王如竹，熊珍琴.兩級雙溶液除濕系統性能研究[J].上海交通大學學報，2009，（5）.

[7]韓雨松，侯小兵，鄒同華.LiCl溶液除濕系統的試驗研究[J].化工進展，2017，（S1）.