溶液除湿空调系统研究分析

王梦容 王硕

摘要：本文主要介紹了温湿度独立控制的溶液除湿空调系统的工作过程，通过对驱动热源的主要来源，整个空调系统的影响因素的分析，明确今后发展和改进方向，针对不同环境选择合适的除湿、再生系统以及液体吸湿剂。

关键词：溶液除湿;空调系统;驱动热源;效率

能源危机日益严重，节能观念已深入人心，在常规空调系统中，处理空气常用方法是使用表冷器或喷水室来达到降温除湿的效果，为满足除湿要求，通常要把空气冷却到很低的露点温度，同时，干空气的温度也随之降到很低，对于一些有空调精度的工艺性空调，还需要再热量来满足送风要求，这种冷凝除湿方式不仅要求制冷机蒸发温度低，在设备运行中还会产生大量凝水和霉菌，因此，采用能将空气的除湿和降温分别处理和调节的溶液除湿空调系统，来提高蒸发温度，增加制冷机效率，同时利用低品位热能和可再生能源作为驱动热源以达到节能效果，然而这种空调系统也存在一些制约因素，主要是液体吸湿剂的选择，除湿系统的合理调配，再生器的工作效率等，已成为国内外学者研究的热点话题[1-2]。

1溶液除湿空调系统工作过程

整个空调系统主要是由除湿系统、降温系统和再生系统组成，溶液除湿主要是利用液体表面水蒸气分压力差吸收空气中的水分，达到吸湿目的，考虑结构复杂程度以及接触面积等方面因素，通常选用绝热型除湿器，但这种除湿器会使再生器的效率很低，提出一种不与被处理空气直接接触的内冷型除湿器，将冷却水或冷却空气通入盘管，进行热量交换除湿。一套完整的溶液除湿空调系统是先将空气经过除湿器，消除潜热，处理完的干空气经过较高温的冷源，降低显热负荷，再使用加湿器或者调节风量达到合适的送风状态，如图所示。

2驱动能源的研究

2.1太阳能驱动

在一些太阳辐射强度大、湿度大、能源短缺、配给困难的地区，使用太阳能作为除湿空调系统的驱动能源已成为首选，太阳能驱动主要是将太阳能转化为电能用于制取较高温的冷却水来降低空气温度，集热板将太阳能转换为热能驱动溶液再生，稀溶液变成浓溶液，同时也起到蓄能作用，再进入除湿器循环使用，与太阳能发电空调系统相比可节省屋顶面积，效率提高，与常规的冷却除湿空调系统相比，能耗大大降低[3]。

2.2低品位热能驱动

温湿度独立控制好处在于蒸发温度不用很低，降低对制冷压缩机的要求，在单级除湿系统中，常见处理空气显热负荷的系统为蒸汽压缩式制冷循环，同时可利用压缩机高温高压排气以及冷凝器散发的热量驱动溶液再生，节能的同时提高了效率，现阶段多用冷凝器的散热驱动浓溶液的再生，对于高温高压排气的使用则比较少。为使低品位热能得到更加有效的利用，通常使用多级除湿系统，这样，送回再生器的溶液浓度降低，更加容易被再生，在分级除湿系统中，除湿溶液在进入下一级时需要被冷却，则可使用吸收式制冷方法，既利用了废热又产生制冷效果[4]，使吸湿后温度升高的溶液降温重新恢复吸湿能力。

3溶液除湿空调系统性能影响因素

3.1再生器的工作效率

再生器作为系统的重要部件，其效率影响着整个系统的效率。吸湿溶液在除湿器内吸收空气中的水分，水蒸气汽化潜热进入溶液，温度升高，浓度降低，吸湿能力下降，如果此时就将溶液浓缩再生，再生器的工作效率会很低，另外，再生器内空气和溶液的流量、流动方向、温度等都会对再生量产生影响，通常，溶液和空气逆向流动时，加大流量，提高温度，均可使再生效率提高[5]。对再生器采用分级方案，可进一步提高再生量，此时较浓溶液由较高温热源再生，较稀溶液由较低温热源再生，还提高了热源的利用率。

3.2液体吸湿剂的选择

除湿材料的选取不仅会影响除湿效果、再生量，还会影响空调系统的后期运行。常用的液体吸湿剂主要有CaCI2、LiBr、LiCI等盐类水溶液以及三甘醇等有机物。三甘醇粘度大，易挥发有害气体，现已很少使用。氯化钙价格低廉，来源广泛，吸湿能力强，但其溶解性差且水溶液有腐蚀性。溴化锂虽无毒无臭，易溶于水，腐蚀性小但浓度高时在常温下便会结晶。氯化锂水溶液粘度小，传热性能好，容易再生，化学性质稳定，吸湿能力大，不腐蚀钛合金、含钼的不锈钢、镍铜合金和树脂材料，但也应注意结晶问题，浓度不宜过高[6]。每种溶液各有利弊，若将其按一定比例组合起来使用，吸湿效率增强的同时再生量也会增加[7]。对于不同的空调系统，选择更加高效的除湿系统，根据系统自身特点，选择合适的吸湿剂，来提高溶液除湿空调系统的性能。

4结论

液体除湿空调系统凭借节能与环保两大优势，越来越得到人们的认可，不仅推动可再生能源的开发和利用，还使低品味的能源得到再利用，现阶段除湿系统多为两级除湿，为获得较大变化的浓度差，应加紧研制三级甚至多级系统，提高吸湿效率的同时，更有利于溶液再生。在废热使用方面，宜采用热源分级利用，来提高利用率。

参考文献：

[1]彭冬根，罗丹婷，李顺意.内热型除湿溶液再生器溶液再生方式及装置性能分析[J].农业工程学报，2017，（18）.

[2]王琴.一种冷凝热分级利用热湿独立处理空调系统性能研究[D].江苏：南京师范大学，2017.

[3]刘艳峰，刘加平，王莹莹，等.太阳能驱动溶液除湿空调系统在低纬度孤立岛礁应用的优化匹配研究[J].暖通空调，2018，（11）.

[4]陈光明，陈香玉，何一坚，等.CO_2跨临界循环耦合绝热吸收型两级溶液除湿系统性能分析[J].工程热物理学报，2018，（5）.

[5]曾台烨，张小松，陈瑶.利用冷凝热再生低浓度除湿溶液的实验研究[J].制冷学报，2018，（1）.

[6]代彦军，王如竹，熊珍琴.两级双溶液除湿系统性能研究[J].上海交通大学学报，2009，（5）.

[7]韩雨松，侯小兵，邹同华.LiCl溶液除湿系统的试验研究[J].化工进展，2017，（S1）.