溶液除湿机组在高温高湿储粮区低温粮库中的应用

王鑫 苏宏凯 唐有为 郭亚东

摘 要：文章先对低温粮库所需要的环境进行了分析，指出了低温粮库需要满足的温湿度要求。之后分析了常規冷冻除湿空气处理机组在低温粮库中的应用弊端，研究提出了适用于低温粮库的基于温湿度协同控制技术的溶液除湿技术。

关键词：溶液除湿；低温粮库；应用

中图分类号：TU831.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）26-0179-02

Abstract： In this paper， the environment of low-temperature grain depot is analyzed， and the requirements of temperature and humidity for low-temperature grain depot are pointed out. After analyzing the disadvantages of the conventional refrigeration dehumidification air treatment unit in the low temperature grain depot， the solution dehumidification technology based on the temperature and humidity synergetic control technology for the low-temperature grain depot is studied and put forward.

Keywords： solution dehumidification； low-temperature grain depot； application

引言

在我国，南方绝大多数地区都是高温高湿地区，这些地区的共同特点就是雨热同期，温度高、湿度大，夏季酷热，但是冬季较为温暖。这一地区在储粮过程中的最大的隐患就是外界的高温高湿环境严重影响粮仓内的温度和湿度，使粮食水分增高、粮堆温度变化波动大、粮食水分转移等，严重影响粮食的品质及储粮的安全。现阶段要解决的问题就是在高温高湿这种恶劣的条件下，在确保储粮安全的同时，最大限度的保持粮食品质、降低维护运营费用，实现低成本、低损耗和低污染储粮，提高粮企的经济效益。

1 空调设备在低温粮库中应用的现状

现阶段，我国很多粮企根据各自粮库的特点、各自所在地区的气候特征及地理条件，试验了许多不同种类的低温储粮的技术方式，尝试了利用家用空调、地源热泵、水源热泵、谷物冷却机以及太阳能制冷等方法进行低温储粮，以上方法虽都具有一定效果，但同时也都具有一定的局限性。如：家用空调见效快、施工简单、成本低，但仅能对粮面进行降温，不能保证粮堆内部的温度；地源热泵及水源热泵可以达到低温粮库的要求，同时也能满足进粮时的降温需求，但地源及水源热泵投资成本高、施工复杂、工程量大、维护运行复杂，与常规空调夏季制冷冬季制热不同，由于其只夏季取冷，无冬季取热过程，使用效果会逐年变差；谷物冷却机能满足低温储粮的要求，施工简单，能对粮堆内部降温，但谷物冷却机投资成本高，能效比低，仅在1.9-2.0左右，耗电量大。太阳能制冷虽节能，但是投资成本高，无法对粮食内部降温，对外界气候条件依赖性大，不确定因素多，以现阶段的太阳能制冷技术，还无法成为低温储粮的主要解决方案。同时，以上方案还存在同样的弊端，即均会产生冷凝水，冷空气与粮食直接接触，还易产生结露现象，上层粮食吸水会发生霉变，影响粮食品质。

总体来讲，我国低温粮库空调主要有以下几种形式：一是普通空调机；二是谷物冷却机；三是地源、水源热泵。

2 低温粮库的环境要求

综合国家标准的要求和我国粮库的实际情况，以控制建设或改造成本、控制运行维护成本，同时确保粮食全年能处于低温的状态下保存为目标，低温粮库的技术要求为粮堆平均温度小于或等于15℃，不得高于18℃，上层粮面的平均温度小于或等于20℃，不得高于22℃。

3 传统空调系统在低温粮库中的应用

传统空调系统均采用表冷器降温除湿的方法，在低温粮库中使用虽可行，但是存在以下弊端：

（1）常规空调系统易产生湿表面，易滋生细菌和霉菌，对粮库内的空气品质有很大的影响。传统的空调系统都采用降温除湿的技术手段，因此，冷凝器上就会产生湿表面，同时滋生大量的细菌和霉菌，进行降温除湿后的空气温度过低，达不到送风温度，还需要对冷空气进行再热，能源浪费严重。

（2）机组能效比低，不属于节能产品。传统的空调系统都是采用表冷器冷却的方式对空气进行降温和除湿，热和湿同时处理就存在以下的问题：a.浪费能源：一般情况下，蒸发温度控制在14-19℃即可达到室内送风温度的要求，但是要达到除湿的要求，就需要将蒸发温度降低5℃，如此造成的后果就是空气湿度虽达到了要求，但是温度过低，为达到送风温度，还需要对空气进行再热，能源浪费严重。b.热湿联合处理的空气显热潜热比与室内热湿不一致，舒适度低。c.耗电量高，效率低。

空气处理过程分析：

图1为表冷器冷却除湿过程。在该系统的空气处理过程中，室外新风经表冷器冷却除湿至状态点L（由dL和ψ=95%可以确定状态点L），再等湿加热至状态点O后沿等热湿比线ε送入室内。

4 溶液除湿原理

溶液除湿技术是利用化学性质稳定、安全的特殊配置溶液的吸湿能力，吸收空气中的水分，达到对空气湿度进行控制的目的。

除湿过程是传热同时进行的复杂的过程，空气和溶液的温差是传热的动力，空气水蒸气分压力和溶液表面蒸气压的差是传质的推动力。除湿过程：在一定的温度和浓度下，被处理空气的水蒸气分压力大于除湿溶液表面的饱和蒸气压时，除湿溶液就会吸收空气中的水分，空气被除湿。加湿过程是除湿过程的反过程，在一定的温度和浓度下，被处理空气的水蒸气分压力小于除湿溶液表面的饱和蒸气压时，除湿溶液就会向空气中释放水分，空气被加湿。

空气处理过程分析：

图3为溶液除湿过程，新风经溶液除湿至状态点H，然后通过表冷器干冷至状态点O后沿热湿比线ε送入室内。

5 溶液除湿机组在高温高湿储粮区低温粮库中的应用

高温高湿地区的低温粮库采用溶液除湿技术，溶液除湿机组区别于传统空调系统的是，溶液调湿机组无需降温来进行除湿，而是采用除湿溶液进行调温、调湿，直接将空气处理到送风状态点，无冷热抵消过程，精准调温调湿。在低温粮库使用溶液调湿机组具有以下特点：

（1）溶液调湿系统对空气具有净化作用，当空气经过系统中的盐溶液时，盐溶液的杀菌性质自然地对空气进行净化，一次便可清除空气中所含的悬浮颗粒物、微生物甚至是异味。因除湿过程中没有冷凝水产生，不会使系统长期积聚冷凝水及灰尘，成为传染性病毒繁殖的温床，从而抑制霉菌滋生，避免对新风的二次污染，为室内环境提供最佳的空气质量。

（2）具有很好的除尘作用。水或其他的液体几乎可以吸附所有的粉尘，市场上存在的湿式除尘器即为用液体吸附粉尘的除尘器，除尘效率可达60%-80%。在溶液除濕机组的调湿模块中，利用高效填料的空隙结构，增大了溶液与空气的接触面积，利于液体成膜，传热传质效率高。喷淋溶液具有过滤的作用，粉尘进入调湿模块后即可被过滤，不会再次扩散到空气中，进入室内，提高室内空气品质。

（3）节能效果显著。不需要将空气降到露点温度一下即可直接处理到送风状态点，可使用高温冷水，无需过冷、无需再热，无传统空调系统的冷热抵消过程，系统节能20%-50%，提高机组cop。

（4）温、湿度独立控制，控制过程中不受室外环境条件的影响，即使室外环境极端恶劣，夏季温湿度极高，温度高于40℃，相对湿度高于75%，冬季温湿度极低，温度低于-15℃，相对湿度低于25%，仍可达到送风状态点，满足设计要求。

6 结束语

传统空调机组在低温粮库中使用，空气需降到露点温度以下后再升温，冷热抵消，能源浪费严重，还易产生凝结水、滋生细菌，温、湿度调节范围和调节精度受限，严重影响粮食储存的质量，而溶液除湿空调用于低温粮库可有效的解决上述问题。

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