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浅谈溶液除湿技术及其在空调系统中的应用
 

    我国建筑能耗占社会总能耗的30%以上,其中暖通空调能耗所占比重最大,约为55%-65%。在广大南方省市空调能耗以制冷为主,其中空调制冷量的40%用于空气除湿过程,在某些高湿地区空调湿负荷甚至占总负荷的50%以上。 

  夏季当室温为23-28℃,湿度为40%-60%时,人体感到最舒适。目前,大多数空调系统都将温度和湿度一起处理,采用间壁式换热方式,将空气冷却到露点温度以下,使空气中的水蒸气冷凝出来,达到降低空气湿度的目的。如果单纯降低空气温度,制冷机制冷温度达到16℃左右即可满足要求,为了满足湿度的控制目标制冷机制冷温度要降低到5℃;制冷温度的降低使制冷机性能大幅降低,能耗升高。另外,传统空调所采用的冷凝除湿方式产生的潮湿表面成为霉菌等生物污染物繁殖的良好场所,严重影响室内空气品质。 

  近年来,溶液式除湿技术的应用越来越广泛。由于常温盐溶液(氯化锂、氯化钙、溴化锂溶液等)具有较低的表面水蒸气分压力,使其具有较强的吸湿能力,被广泛应用于溶液除湿过程。图1为盐溶液除湿过程示意图。在溶液除湿塔内,被处理的空气水蒸汽分压力大于浓溶液的水蒸汽分压力,利用两者之间的压力差,驱动水分从空气传递到溶液中,溶液浓度变稀。再生过程则相反,对溶液加热后进行再生处理,同样也是利用再生空气与溶液之间的水蒸汽分压力差,使盐溶液中的多余水分向再生空气中转移,再生后的浓盐溶液循环使用,继续对空气进行除湿。盐溶液再生过程所需热量可由分布式发电机组余热、太阳能集热、城市热网热水等多种能源提供。 

1 溶液除湿过程示意图

  基于溶液除湿技术的发展,温度和湿度独立控制的空调系统受到广泛关注,图2为温湿度独立控制空调系统示意图。该系统利用溶液除湿机组降低空气湿度,采用压缩式制冷机组降低空气温度。由于空气除湿负荷由溶液除湿湿度控制系统承担,空气温度控制系统制冷温度可从传统空调系统的5℃提高至16℃,使电压缩式制冷系统的性能大幅提高,相同制冷量节电30%左右,同时也能为地下水等很多天然冷源的使用提供了条件。 

2 温度和湿度独立控制空调系统示意图

  溶液除湿技术还有诸多其他优势,通过溶液喷洒除湿的方式,可以除去空气中的细菌、霉菌及其它有害物,有利于提高室内空气品质。此外,溶液除湿技术还具有较强的蓄能特性。单位体积溶液的蓄能能力可达5001000 MJ/m3,是冰蓄冷的13倍。当热源充足时,可以多余的浓盐溶液储存起来,当系统浓溶液需求量较大时再进行利用。溶液除湿空调系统使用盐溶液作为工质,代替了氟利昂等有机工质,不会对大气臭氧层造成破坏。综上所述,溶液除湿空调设备对于提高空调系统运行性能、降低能源消耗、提高室内空气品质、优化城市能源结构等方面均有重要意义。(分布式供能与可再生能源实验室 苏博生 韩巍)