淺談空調熱管除濕再熱問題

吳國彪

河北華飛科技咨詢有限責任公司

1 引言

節能是社會進步的物質基礎，反映人類進步的重要標志。節能問題已成為人們的焦點問題，并且滲透到社會的各個領域。在我國建筑運行能耗所占總能耗比重越來越大，而空調能耗占建筑運行能耗的50%左右，空調除濕能耗已經占到空調總能耗的30%左右，主要是醫藥、電子、化工等行業的發展對特定空間濕度的要求高所致。由于空調除濕能耗高，故引起暖通空調專業對除濕高度重視，因此節能的除濕技術對空調的發展有極其重要的意義。

2 除濕技術進行對比

下面對空調除濕中冷卻除濕、液體吸收除濕、固體吸附除濕、膜除濕、熱泵除濕等技術進行分析對比。

2.1 冷卻除濕技術

冷卻除濕是把制冷機作為冷源設備，以直接蒸發式冷卻方式把空氣溫度冷卻至露點溫度，析出大于相應狀態下的飽和含濕量的水分，降低空氣的絕對濕度。冷凍除濕方法相對濕度下降快，運行費用低，不需要熱源，操作方便，但是最大的缺點是存在再熱能耗損失。

2.2 液體吸收除濕技術

液體吸收除濕是空氣中的水蒸氣分壓高于除濕劑濃溶液表面的水蒸氣分壓，由于液體和空氣分壓不同的作用，濃溶液吸收空氣中的水蒸氣達到除濕的目的。液體吸收式除濕除濕能力大、除濕效果好，缺點是COP 較低，設備的體積大。

2.3 固體吸附除濕技術

固體吸附式除濕的原理與液體吸收式除濕原理相似，固體吸附式除濕通過固體干燥劑除濕，轉輪除濕是固體吸附除濕中比較典型的一種。它的優點是可以連續獲得濕度低的干燥空氣，濕空氣處理能力強，尤其對空氣溫度、濕度低的處理效果更為明顯，缺陷是轉輪除濕裝置能耗較高，再生耗熱量大。

2.4 膜除濕技術

膜除濕技術是溶解-擴散機理，膜通過某些特殊材料制成，膜表面與水蒸氣接觸后被膜表面吸收，由于膜的兩側形成濃度不同，水分子在膜內向濃度高的一側擴散，到達膜的另一側被解析出來，從而達到除濕的效果。膜除濕系統的除濕過程可連續進行，沒有運動部件，不需要閥門的切換，能耗較低，系統運行可靠性比較高。

2.5 熱泵除濕技術

熱泵除濕通過熱泵系統的蒸發器降低空氣溫度和濕度，把冷凝器釋放的冷凝熱回收的技術。熱泵除濕技術降低了冷卻除濕的能耗，空氣溫濕度可隨意調節，對空氣進行干燥時，可使空氣干燥均勻，并且不產生污染。使用熱泵除濕系統進行除濕時，由于室內外空氣溫濕度的變化運行參數需要不斷的調整，故除濕控制較為復雜，并且熱泵除濕不適合于露點溫度低于5℃的空氣除濕。

綜上所述，冷卻除濕、液體吸收劑除濕、固體吸附劑除濕、轉輪法除濕方法在空調行業廣泛應用，由于人們在節約能源方面的意識不斷提高，也發現了一些不足。為此，研究并提出新型除濕技術便成為關鍵。

3 熱管除濕再熱方案的應用

3.1 熱管除濕再熱的原理

熱管除濕主要是利用一對熱管中的冷盤管事先對新風進行預冷除濕，降低二級表冷盤管的冷負荷，熱管中的加熱盤管放置在二級表冷之后再熱。采用多級、分段超導環流循環熱管技術，利用熱端（預冷段）與冷端（再熱段）的溫度差，熱端的熱量自動傳輸到冷端（不消耗任何功）。熱端的溫度下降，冷端的溫度上升，從而實現系統內的能量互助，減少能源消耗，節約大量的能源。這種互助式能量循環系統節能原理就是利用系統本身溫度差，實現能量的循環利用，而且是同時利用兩次，熱管再熱除濕方案有較大的單位電能除濕量。

3.2 熱管無功耗除濕增效系統節能計算（簡易）

3.2.1 節能量計算

例如：混風溫度26℃，相對濕度54%，預降溫后溫度16.5℃，相對濕度95%，降溫除濕后溫度12.5℃，相對濕度95%，預加熱溫度22℃，相對濕度50%，計算10000m3/h 風量顯熱回收量。

（1）預冷段回收熱量：

（2）再熱段回收量：

（3）電能節能量：空調能效比COP 按3.5 計算，不考慮熱損失，10000m3/h風量每小時預冷電能節能量為9.7kW，再熱電能節能量為34 kW，每小時電能節能量總計為43.7kW。（4）經濟效益：空調運行每天按照24小時，每年120天計算，考慮部分熱損和工況的可變，按照計算值的80%計算，每年電能節能量為125856 kW。電價按照0.8元計算，10000m3/h風量的空調除濕每年節省100684.8 元，增加熱管費用約為86000 元，回報周期不到一年。綜上看，采用熱管無功耗除濕系統，節約的經濟效益還是非常可觀的。

式中：

V——空氣流量，m3/h；

Cp——空氣定壓熱容，kj/m3·℃；

ΔT——溫度差，℃。

4 熱管除濕再熱系統的優勢

4.1 傳統空調冷卻除濕存在以下缺陷和不足

傳統空調需要空氣的溫度降低到露點溫度，消耗的能源很大；當空氣露點溫度達到0℃以下時，蒸發盤管需要除霜需要給運行管理增加了負擔，且能耗也高；并且存在二次消耗能源的問題。為了滿足空調房間的濕度需要，將空氣冷卻到空氣露點溫度，降低空氣中的水分后再將空氣再熱送至空調房間。

4.2 熱管除濕再熱系統的優勢

與傳統的除濕方法對比，熱管預冷作用減少了冷卻盤管負荷，可以有效到達除濕效果，熱管在熱作用，也去除二次消耗能源再熱問題，熱管除濕換熱器依靠溫差驅動，只要有溫差便能工作，無須另外的能源輸入，達到節能效果。

5 結語

通過對各種空調除濕方法的進行對比分析，熱管除濕再熱系統通過先預冷再加熱的方式，減少了空調制冷和再熱的能耗，達到節能經濟效果。此外熱管除濕再熱系統結構簡單，運行可靠穩定，能效比高，可以匹配任何尺寸的空調機組，依靠溫差傳動無須額外動力，沒有運轉部件基本無須維護，使用壽命長，同時改善傳統除濕系統的一些不足。熱管除濕再熱系統對空調除濕做出了許多的改善，同時也為保護環境和節約能源做出了重要的貢獻。