張亮++施佳++陳玉君

摘 要本文提出一種新型的將溶液除濕與熱泵相結(jié)合的溫濕度獨立處理空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用低溫、低濃度的除濕溶液，在任何工況下冷凝熱都能滿足溶液再生的需求。建立了整個系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，研究系統(tǒng)自身參數(shù)變化（溶液溫度、濃度）和環(huán)境參數(shù)變化（空氣溫度、濕度）對系統(tǒng)性能的影響；并對系統(tǒng)應(yīng)對高溫、高濕度環(huán)境的調(diào)整方法進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在夏季典型工況下，除濕溶液的理想溫度為17-19℃、相應(yīng)的質(zhì)量濃度為25.39%-26.88%；系統(tǒng)具有較高的能效，并且能夠在高溫潮濕地區(qū)發(fā)揮其節(jié)能潛力。

【關(guān)鍵詞】非常溫溶液 空調(diào)系統(tǒng) 性能

1 前言

隨著建筑功能的多元化和人員密度的不斷提升，建筑能耗占國民經(jīng)濟總能耗的比例將達(dá)到30%左右，空調(diào)系統(tǒng)能耗則占到建筑物總能耗的50%以上，因此降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗對提高全社會能源使用效率具有重要意義。當(dāng)前普遍使用的空調(diào)系統(tǒng)由于其自身結(jié)構(gòu)和在空氣處理方式上的缺陷，消耗了大量的電能并造成了較嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，因此開發(fā)節(jié)能環(huán)保的空調(diào)系統(tǒng)顯得越發(fā)緊迫和具有實際意義。

2 非常溫溶液除濕自主再生空調(diào)系統(tǒng)的性能分析

本文提出了一種基于非常溫溶液除濕的熱泵驅(qū)動自主再生復(fù)合型空調(diào)（HPLD-SR）系統(tǒng)，采用理論與實驗研究相結(jié)合的方法對溶液除濕與再生過程的傳熱傳質(zhì)特性，以及系統(tǒng)整體的性能進(jìn)行了深入分析。

2.1 完成了HPLD-SR系統(tǒng)的設(shè)計并搭建了其綜合性實驗測試平臺

HPLD-SR系統(tǒng)由溶液除濕/再生循環(huán)和熱泵循環(huán)耦合而成，應(yīng)用低溫低濃度的溶液處理空氣，使用冷凝熱作為再生熱源。系統(tǒng)中溶液循環(huán)的特點為采用除濕/再生自循環(huán)和級間交換循環(huán)的設(shè)計模式，實現(xiàn)了溶液濃度的梯級利用；熱泵循環(huán)的特點為冷凝熱由串聯(lián)連接的溶液冷凝器和空氣冷凝器共同處理，實現(xiàn)了冷凝熱的高效利用。

2.2 對低溫低濃度溶液除濕過程進(jìn)行了實驗和理論研究

通過實驗研究分析了進(jìn)口空氣和溶液參數(shù)對該過程傳熱傳質(zhì)性能的影響，利用實驗數(shù)據(jù)總結(jié)出了描述該過程熱質(zhì)傳遞特性的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式。理論研究的內(nèi)容包括：對描述空氣與溶液直接接觸過程的NTU-Le模型進(jìn)行了推導(dǎo)與修正；提出了一種計算除濕/再生過程耦合傳熱傳質(zhì)系數(shù)的新方法。

2.3 對冷凝熱利用溶液再生過程進(jìn)行了實驗和理論研究

通過變工況實驗掌握了熱空氣/熱溶液這種再生方式的性能特點，總結(jié)了該過程的傳熱傳質(zhì)經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式，為后續(xù)理論分析奠定了基礎(chǔ)。提出了冷凝熱再生利用率的概念，并指出了HPLD-SR系統(tǒng)的冷凝熱再生利用率范圍。從冷凝熱再生利用率、平均傳質(zhì)驅(qū)動力、可及處理區(qū)域等方面對比了三種不同的冷凝熱利用再生模式，總結(jié)出了冷凝熱再生的熱量優(yōu)化分配原則。另外，從溶液再生能級的角度分析了系統(tǒng)中除濕過程采用低濃度溶液的優(yōu)勢。

2.4 對HPLD-SR系統(tǒng)的整體性能和熱力學(xué)特性進(jìn)行了實驗和理論分析，并利用有效能分析方法對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化

通過實驗研究，分析了自身可控制參數(shù)和環(huán)境參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，同時驗證了機組的環(huán)境適應(yīng)性。建立了整個系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，為理論分析計算提供了條件。隨后采用理論和實驗相結(jié)合的方式深入揭示了系統(tǒng)溶液濃度平衡和能量變化之間的匹配關(guān)系。通過與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)和相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的比較，明確了HPLD-SR機組的節(jié)能特性。在此基礎(chǔ)上，提出了一種溶液計算的新方法，并建立了一套完整的系統(tǒng)有效能分析數(shù)學(xué)模型。隨后利用上述模型對空氣處理和溶液再生過程的流程，以及系統(tǒng)整體形式進(jìn)行了優(yōu)化分析，并對機組中主要設(shè)備的節(jié)能潛力進(jìn)行了探討。

3 結(jié)論

這篇文章設(shè)計了一個研究液體除濕空調(diào)里除濕器的試驗臺，建立一個適用于液體去濕空調(diào)系統(tǒng)中的填料塔除濕器的傳熱傳質(zhì)模型，然后經(jīng)過試驗和模擬以后，對除濕器的入口參數(shù)分別對除濕效果性能的影響進(jìn)行了分析，并且得出了結(jié)論：如果模型偏差在20%以內(nèi)，并且建立的除濕模型適應(yīng)性也比較好的話就能比較準(zhǔn)確的運用這個除濕器模擬測試。

當(dāng)空氣的質(zhì)流密度范圍在1.179-2.359 kg/（m2·s），空氣溫度在25-40℃時，空氣的相對濕度為40%-95%，溶液的質(zhì)流密度為1.68-8.40kg/（m2·s），溶液溫度在20-45℃，溶液濃度30-40%的范圍內(nèi)對300mm直徑的除濕器，800mm高度的填料，然后以LiCI溶液作為除濕劑的除濕器進(jìn)行試驗和模擬測試，得出的結(jié)論為：溶液溫度越低，溶液的濃度也就越低，相對應(yīng)的除濕效果也就越好，當(dāng)溶液的質(zhì)流密度在一定的范圍以內(nèi)里越大時，除濕量越好，如果質(zhì)流密度超過那個范圍，則影響不大。而且得出空氣進(jìn)口參數(shù)溫度、風(fēng)速和含濕量對除濕的影響都比較小。所以想要提高除濕器的性能，需要重點考慮除濕溶液的質(zhì)流密度和溫度，然后提高系統(tǒng)整體的性能

參考文獻(xiàn)

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[2]張小松，費秀峰.溶液除濕蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)及其蓄能特性初步研究[J].大連理工大學(xué)學(xué)報，2001，41（Suppl.1）：30-33.

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作者單位

上海杰瑞兆新信息科技有限公司 上海市 201210endprint