建筑能耗中空調(diào)負荷占據(jù)很大份額,尤其在公共建筑中。傳統(tǒng)的空氣處理過程是將溫、濕度合而溫、濕度獨立調(diào)控的空調(diào)系統(tǒng)的可節(jié)能30%.因此,有關(guān)獨立除濕技術(shù)的研究日趨重要。市場現(xiàn)有的冷卻除濕系統(tǒng)是利用濕空氣在低于露點的冷表面上凝結(jié)降溫的原理,需要利用壓縮機在較低蒸發(fā)溫度下運行,因而耗電量大,有時還需再熱才能送風,而且在高濕時,由于冷表面的水膜加厚形成熱阻,使降濕能力受限,此外,除濕機的表面上容易滋生細菌等污物,不利于人體健康1.瑞典開發(fā)的轉(zhuǎn)輪式除濕機0,開創(chuàng)了硅膠類固體吸附除濕的新技術(shù),但迄今為止所有的轉(zhuǎn)輪除濕制冷系統(tǒng)34都是絕熱的(即吸附過程不伴隨冷卻),導致再生溫度很高,很難使用可再生能源、廢熱源等。目前,上市的液體除濕機,有較高的能量回收技術(shù)水平,能效比較高,但因工質(zhì)有腐蝕性,部分部件暫需進口,價格貴,難以小型化。
1固體吸附除濕有類物質(zhì)是多孔或細粉表面,其與表面上的氣體接觸面積很大,當表面上的分子與氣體分子產(chǎn)生推動力時,氣體被吸附到表面上,或反之,表面上的分子脫離返回氣體。前者稱為“吸附”后者稱為‘’脫附“或再生。把有多孔表面的固體物稱為吸附劑,而被吸附或脫附的氣體稱為吸附質(zhì)0.利用硅膠吸附濕空通訊作者:李元哲(1935―),女,教授,主要從事太陽能熱利用、氣中的水分為固體吸附除濕。由于硅膠對水汽的吸附性較好,而其脫附再生時所需溫度較低,且無毒無臭、無腐蝕性,價廉,所以在食品、藥品業(yè)中被廣泛采用。為硅膠對水的等溫吸附曲線6.硅膠對水的等溫吸附曲線由可見,硅膠溫度在55*C以上時,無論水蒸氣分壓力多大,其含水率皆不超過10%,而當硅膠溫度在25C以下時,只有當硅膠處于高濕(即高于15mmHg水蒸氣分壓力下)時,其含水率才能達到35%以上。由此可見,硅膠再生只需要將其加熱到55C以上,再生后,如冷卻到25C以下,對于一般的熱濕空氣都可使其吸附達到25%的水分。
空調(diào)制冷方面的研究。ctx1008sina.com太陽能學報33卷2內(nèi)源式固體吸附除濕機2.1內(nèi)源式固體吸附除濕機結(jié)構(gòu)特點該除濕機是一種以高效、經(jīng)濟、易市場化為目標的除濕機7(已申請國家發(fā)明專利,公布申請?zhí)枮镃N101915442A)。它是以硅膠為吸附劑,將其與金屬縱向翅片管雙表面緊密結(jié)合,翅片管簇組合與水管道連接,置于豎向風道內(nèi),風道上部裝有排氣口閥、側(cè)面有進風口閥、出風口閥、進水出水口、電動閥等部件,被處理的空氣從其中流過。當水管中通入65*C的熱水時,上部的排氣閥打開,進出風口的閥門關(guān)閉,熱傳到翅片表面的硅膠,使其脫附并有水蒸氣自排氣口排出,直至再生過程完成后,水管中再通入13C的冷水冷卻翅片和其上的硅膠使之降溫,同時上部的排氣口關(guān)閉,進出風口閥打開,被處理的空氣流經(jīng)翅片上的硅膠表面,其中的水蒸氣被吸附直到飽和,吸附過程完畢,繼續(xù)下次再生。如此周期性地切換閥門再生與吸附循環(huán)運行。
用下,以相同的周期交替運行,使出風口連續(xù)送出處理后的空氣。由于本除濕機是在硅膠被冷卻后進行吸濕的,并且是從硅膠層的內(nèi)部進行冷卻,故稱之為“內(nèi)源式”因此其再生溫度可低至65C,如果翅片與硅膠的之間熱阻進一步降低則再生溫度可以更低。
2.2內(nèi)源式固體吸附除濕機性能的實驗研究通過對內(nèi)源式固體吸附除濕機的性能測試08得知,除濕機翅片管平均肋化效率大于0.95,說明內(nèi)源式除濕機采用的翅片管簇傳熱效率高,效果好。
是除濕與吸附過程的實驗系統(tǒng)圖。
在再生過程中通入熱水,排氣溫度逐漸升高,熱水供回水溫差逐漸變小,當再生完畢時,硅膠與排氣的溫濕度變化很小,平均水溫與硅膠表面溫度相差~為實際測試時再生工況的進出口水溫差、排氣溫度變化及硅膠與水的平均溫差。
在吸附過程中,被處理的濕空氣按北京地區(qū)夏季空調(diào)設計工況控制。干球溫度為33C,濕球溫度保持26C不變,當除濕機內(nèi)通以14C冷水時,在lh內(nèi)出風干球溫度與相對濕度逐漸上升,但均在24 ~50%范圍內(nèi),由濕空氣的物性可知,其進風濕度為18g/kg干,出風濕度為10g/kg干,單位除濕量在7~8g/kg干之間,詳見、。
2期李元哲等:一種內(nèi)源式固體吸附除濕機3除濕機的處理空氣量與熱平衡計算3.1除濕量與處理風量由可知除濕機在1h考慮到吸濕過程,單位除濕量在7~8g/kg干之間,考慮到測量誤差,取6~ 7g/kg干。該除濕機的翅片表面桂膠總重為6. 6kg(忽略顆粒表面粘膠部分),再根據(jù)再生完成后硅膠的溫度以及吸附過程通入的冷水溫度和測得的硅膠表面與水的溫差并由的性能曲線可以大致判斷硅膠的吸濕總量為其自重的25%,硅膠的吸濕量計算公式為:后的總重量,M=6.6kg;n硅膠自一個狀態(tài)變化至另一個狀態(tài)的吸濕百分率,n =25%.經(jīng)計算得知硅膠的吸濕量為1.65kg. 3.2被處理的風量由式(2)計算:代入+固體吸附除濕新風系統(tǒng),5HP空氣源熱泵作為冷源,為地板輻射供冷和除濕機的吸附過程提供冷水,冷水蓄水箱750L(冬季可用于蓄熱水)。太陽集熱器為除濕機的再生過程提供熱水,其中太陽集熱器面積為18m2,水箱及管子的容積為1500L.系統(tǒng)末端為混凝土水盤管輻射地板,地表面為陶瓷面磚。在除濕機工作過程時,吸附與再生交替進行,吸附時向各房間送入新風。
4.2測試參數(shù)30~16:50對其進行測試,測試參數(shù)為:蓄水箱水溫、熱水供回水水溫、冷水供回水水溫、再生排氣的溫濕度、除濕機進出口空氣的溫濕度、室外環(huán)境及室內(nèi)的溫濕度、除濕機進出口的風量。
4.3測試儀器~55*C,溫度精度為0.1*C,濕度精度0.1%;電子微風速儀EY3~2A,量程0~30m/s;M400數(shù)據(jù)采集管理軟件,溫度精度為0. 1C,各溫度探頭間的差值范圍為0~0.2C,與標準溫度計對照小0.5~0.7C.濕度測量范圍0%~100%,濕度測量精度為0.1%,各濕度測點間差值范圍為0% 4.4測試結(jié)果~65*C進行1h后供回水溫差迅速減小為1C.排氣的濕度變化范圍在46.0%~15.3%時,認為再生結(jié)束。吸附除濕過程中,供水管外水溫的變化范圍在14.0~15.7*C,回水管外的水溫變化范圍在14.7 ~16.0*C,冷水供水的管外平均溫度為14.7*C,回水的管外平均溫度為15.2*C,除濕機吸附過程中冷水供、回水的溫差變化范圍在0.4 33卷在除濕過程中,送風的含濕量為16.0g/kg,出風含濕量為9.5~12.0g/kg,除濕量差的變化范圍是5.0~6.5g/kg干,在吸附開始時含濕量的差值******,1h后降至5. 0g/kg干,除濕劑不斷吸附除濕過程中,除濕量差顯著下降至較小數(shù)值,然后再生。
除濕機吸附過程中出風口溫濕度分別為25.7C、4%,由濕空氣焓濕圖可查此濕度對應的水蒸氣壓力為12mmHg,由可查出該工況下硅膠對水的吸附量31.78%(點3),可以得出在干燥床吸附過程中,硅膠對水的吸濕量為25%,由硅膠的總重量為14.4kg,可得出硅膠吸水的重量為3.6kg.除濕機的進風口的風量計算如式(7):濕機進口的長,l =0.2m;d除濕機進口的寬,d= 0.39.計算得出除濕機的進出口風量為533m3/h.除濕機的除濕量的計算如式(8):D單位除濕量,D=5g/kg干。得出除濕機的除濕量為3kg,與基本吻合。
本次測試的地板輻射供冷+固體吸附除濕新風系統(tǒng)能使房間達到的最終溫濕度為25.7C、6%,能滿足人體的舒適性要求。
5結(jié)論本文介紹了一種新型固體吸附除濕機,其從結(jié)構(gòu)和工作流程均不同于現(xiàn)有市場上的產(chǎn)品,除濕性能好、再生溫度低,可用太陽能、生活用熱水網(wǎng)串級熱水作為除濕的驅(qū)動力,因而在使用高溫冷水即可獲得空調(diào)用的送風參數(shù)。成本低、結(jié)構(gòu)簡單、無毒無臭、無腐蝕,對實現(xiàn)溫濕度獨立操作的空調(diào)系統(tǒng)尤其是與地板供冷相結(jié)合系統(tǒng),因可共用一個冷源而顯得更經(jīng)濟。