空气的除湿处理技术

唐 亮 祖述程

（1、北大荒龙垦麦芽有限公司哈尔滨分公司，黑龙江 哈尔滨 150060 2、哈尔滨奥科空调制冷设备安装工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

在标准的状态下，通风工程中研究的湿空气由干空气和水蒸汽两部分组成，干空气中又包括氮气（N2）、氧气（O2）、二氧化碳（CO2）及其他一些稀有气体。本文主要研究如何降低空气中水蒸汽的含量（即含湿量）。空气的减湿方法有多种，空调工程中常用的空气除湿技术有：冷冻除湿、压缩除湿、热管除湿、转轮除湿和溶液除湿等。下面将分别介绍除湿原理、使用范围。

1 冷冻除湿技术

冷冻除湿机的工作原理：除湿机一般由制冷系统和送风系统组成，其除湿原理见图1，在焓湿图上，除湿过程空气参数的变化过程见图2。冷却的介质可以是冷冻水、低温盐水、制冷剂等。制冷系统：由压缩机1 压缩出来的高温高压制冷剂气体进入再热器3（作冷凝器用），将热量传给空气后，冷凝成常温高压液体，经膨胀阀6节流后进入蒸发器4，吸收通过蒸发器的空气中的热量，变成低温低压气体，被吸入压缩机1 进行压缩，如此往复循环。送风系统：湿空气被吸入后，在蒸发器4 被冷却到露点温度以下，在hd 图中由状态1 到状态2，析出凝结水，绝对含湿量下降，再进入再热器3，吸收制冷剂的热量而升温，相对湿度降低，变为状态3，由送风机5送入房间。

冷冻除湿机特点：由于能耗小、操作简单、易于控制，得到了广泛的应用。湿空气中水份在低于0℃的表面易冻结，处理空气与换热器表面又有一定的温差，从而导致处理空气能达到的露点温度最低也就在0℃，如需用此方式达到工业所需一般除湿要求则需有低温盐水和加大空气处理风量，势必增加冷冻机与风机、水泵运行能耗，而设备也需更大型化。

2 压缩除湿技术

压缩空气除湿机原理：压缩空气除湿机将空气压缩再冷却，空气中的水气即凝结成水。将压缩空气除湿机凝结的水排除再加热即可获得低湿度的空气。除湿机的内循环：通过压缩机的运行，排气口排出高温高压的气体，进入冷凝器冷却，变成低温高压气体，通过毛细管截流，变成低温低压的液体，通过蒸发器蒸发吸热，回到压缩机变成低温低压的气体。如此循环往复。除湿机的外循环：在正常开机的情况下，通过风机的运行，潮湿的空气从进风口吸入，经过蒸发器，蒸发器将空气中的水份吸附在铝片上，变成干燥的空气，经过冷凝器散热，从出风口吹出。压缩空气除湿机特点：适合小风量，低露点除湿机；压缩动力费较大；适合仪表、控制等需要高压少量除湿空气者用。

3 热管除湿技术

热管除湿机有升温型、调温型和降温型三种功能。调温型热管除湿机和降温型热管除湿机又有水冷和风冷两种冷却方式，可满足用户各种场合的需要。调温型热管除湿机具有升温、调温、降温三种除湿功能。风冷调温型和风冷降温型热管除湿机的风冷冷凝器可直接放在楼顶或露台上，节省机房，面积，免去冷却塔、冷却水泵等设备及工程投资。

热管除湿机特点是热管内部充以工作液体，利用液体蒸发和冷凝的过程传热，所以它工作时没有机械部件和能源消耗。除湿热管由二个区段所组成。第一个区段被放在空调冷盘管前的空气入口处。当热气流在热管的第一个区段经过的时候，管内的液体蒸发，将热量传送到放在空调冷盘管后气流下端的热管第二个区段。因为进入蒸发器的空气中的热量已经被转移了一部分，空气通过冷盘管后空气的温度就相对较低，结果空气中的水分冷凝量增多。

4 转轮除湿技术

转轮除湿机的原理：转轮除湿机的核心部件是一个蜂窝状转轮，转轮由特殊陶瓷纤维载体和活性硅胶复合而成；转轮两侧由特制的密封装置分成两个区域：处理区域（270℃扇形区域，占总面积的3/4）及再生区域（90℃扇形区域，占总面积的1/4），结构如图3；干燥转轮以8～10r/h 的速度缓慢地转动着；当需要除湿的潮湿空气通过转轮的处理区域时，湿空气的水蒸汽被转轮的活性硅胶所吸附，干燥空气被处理风机送至需要处理的空间；而不断缓慢转动的转轮载着趋于饱和的水蒸汽进入再生区域；再生区内反向吹入的高温空气使得转轮中吸附的水份被脱附，被风机排出室外，从而使转轮恢复了吸湿的能力而完成再生过程，转轮不断地转动，上述的除湿及再生周而复始地进行，从而保证除湿机持续稳定的除湿状态。每种转轮均能提供巨大的吸湿表面积，所以除湿能力强。就强度而言，氯化锂转轮不如硅胶转轮。

转轮除湿机的除湿量可以从以下两个方面进行调节：一是控制处理风量的大小；二是控制再生温度的高低。对于前者，当要求除湿量大时，则让全部处理空气通过干燥（吸湿）转轮；若要求除湿量减少时，则让部分处理空气从旁通风管流过。对于后者，若要减少除湿量则应降低再生空气的温度，使再生区的载体内仍有少量水分未能排出，待转到吸湿区时，吸湿能力降低，除湿量减少。

转轮除湿机的主要特点是除湿量大，湿度可调，容易控制处理后空气的湿度；对低温低湿空气除湿效果显著，是冷冻除湿法难以达到的；吸湿转轮性能稳定，使用年限长，其运行可靠、易于操作、维护简便、设备体积小、安装简便。

5 溶液除湿技术

溶液除湿技术是利用空气和易吸湿的盐溶液接触，使空气中的水蒸气吸附于盐溶液中而实现的空气除湿过程。溶液对空气除湿后自身会变稀，需要再生，根据再生驱动源的不同，可将溶液除湿系统分为两类：电驱动方式和热驱动方式。电驱动方式的系统，使用的电能驱动溶液再生的系统。电能属于高品位能，运行成本较高。热驱动方式的系统，即利用城市热网热水（70～90℃）、BCHP（建筑热电冷联供）系统废热、太阳能等低品位热能驱动溶液再生的系统。

溶液除湿技术的特点：冷却除湿（冷凝除湿）方法存在空气处理过程的显热与潜热比与室内热湿负荷不匹配的问题。通过冷却方式对空气进行除热、除湿，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化。而建筑物实际需要的显热与潜热比却在较大的范围内变化。室内的湿负荷产生于人体，当室内人数不变时，潜热量不变，但显热却随着气候、室内设备状况等的不同大幅度变化。或者室内人数有可能大幅度变化，但很难与显热量的变化呈正比。室内显热与潜热的比值是不断变化的，而空气冷却除湿处理过程的显热与潜热比值基本固定不变，对于这种不匹配问题，往往是仅满足室内温度的要求，而不顾湿度的要求，造成室内相对湿度过高或过低。在某些情况下，为协调热湿之间的矛盾，还需要对降温除湿的空气进行再热，造成不必要的能源浪费。最好的方法就是寻找新的除湿方式，实现不依赖于降温的独立除湿方式。

[1]彦器森.空气调节用制冷技术，中国建筑工业出版社，1981.

[2]薛殿华.空气调节，清华大学出版社，2003.[3]邢振禧.空气调节技术与应用，2002.

[4]谢晓云.新型高效热驱动溶液除湿空调原理及应用，清华大学博士论文，2008.

[5]周朝霞.空气调节,武汉工程大学理学院.