124冷凝热回收式溶液除湿空调系统研究.docVIP

冷凝热回收式溶液除湿空调系统研究 天津大学环境学院 张欢 田立贤 牛润萍 摘要：本文综述了冷凝热回收式溶液除湿空调系统的研究情况，分析了溶液除湿系统中各个部件如除湿器，再生器以及整个系统形式及性能，并阐述了系统存在的问题，得出影响溶液除湿空调系统性能的各种因素。蒸发式冷凝再生器的再生性能影响系统总制冷量及制冷性能，以除湿器和再生器数学模型为基础，理论分析得到混合系统性能随再生器入口参数的变化关系，为冷凝热回收液体除湿空调机组的设计和优化提供了理论依据。 关键词：冷凝热 回收式 除湿器 再生器 1.引言 近年来，人们对生活质量水平的要求也越来越高，因而对建筑空调通风系统有了更严格标准的环境和能耗要求，传统的压缩制冷空调技术为创造室内舒适的生活和工作环境作出了很大的贡献，但其一次性投资巨大、运行费用昂贵、维修与维护复杂,而且会引发“病态建筑综合症”和造成环境污染。 建筑能耗包括建造过程的能耗和使用过程的能耗两个方面。其中建筑使用能耗是在建筑中的采暖、空调、电气、照明、炊事、热水供应设备等所消耗的能源。全世界无论是发达国家还是发展中国家，建筑能耗在国家能源总消费量中占的比例都很大，约为25％－40％。住宅与公共建筑的采暖、空调、照明和家用电器等设施消耗了全球约1/3的能源，主要是不可再生的化石能源。目前，我国城乡既有建筑面积已超过360亿平方米，其中按采暖建筑节能标准建造的只有13亿平方米，且限于少数城市的居住建筑。在这种湿热环境下，房屋的保温隔热性能却要比发达国家差得多。墙体、屋顶和门窗单位面积的传热量，为气候条件接近的发达国家的25倍，而且室内热环境很差。现在这些高耗能建筑冬季采暖与夏季空调的使用正日益普遍，能源浪费更加严重。,从保护环境、节约能源和改善室内空气品质等方面来看是一种很有发展潜力的新的空调方式。近几年来，溶液除湿空调系统得到了较快的发展，并在一些工程中得到了应用。除湿器和再生器是溶液除湿空调系统部件，其传热传质效果直接影响整个系统的性能。LiCl溶液比LiBr溶液和CaCh溶液的蒸气分压力要低，因而在与所接触的湿空气达到平衡时，湿空气具有更低的相对湿度，或者说在处理相同的湿空气时，LiCl溶液温度可以较高，溶液浓度可以较低.但对于氯化锂溶液再生所要求的再生温度较高。而且可以看出，但是LiBr溶液的溶解度很大〔见图中的结晶线)，要想得到比氯化锂溶液更低的蒸汽压，需要采用较浓的溶液(50%-60%)，而LiCl溶液一般采用30%-45%的浓度范围(受结晶的限制)，此时LiCl溶液的再生温度就比LiBr的低，再生温度低，说明可以更有效的利用太阳能或其它低温热源。 （2）腐蚀性比较 LiCl盐溶液的PH值为7.0 ,属于中性盐。在相同的摩尔浓度下，它们溶液的PH值的大小顺序为:LiBrLiClCaCl2。当溶液PH小于7时，金属腐蚀速度较快，酸性较强的溶液(PH4.0 )对金属的腐蚀非常强烈。由于CaCl2溶液偏酸性，所以对金属的腐蚀性比较大。LiBr和LiCl对金属的腐蚀大体相当。并且，随着溶液温度的升高，腐蚀速度也会加快。但是由于LiBr溶液再生温度比LiCl溶液高，所以腐蚀剧烈。 由于盐溶液具有一定的腐蚀性，某种程度上会妨碍盐溶液的大量应用。目前可以通过对除湿溶液中加入缓蚀剂调节溶液PH值的方法和防腐材料如塑料等来替代制作材料的方法来防止盐溶液对管道等设备的腐蚀。 （3）经济性比较 除湿溶液的成本也是选择除湿溶液所要考虑的因素之一。从前面蒸汽压和腐蚀性的角度来看，氯化锂溶液作为除湿溶液具有一定的优势。然而从成本上来看，由于LiCl的价格较高为180元/kg,而溴化锂溶液更贵为350元/kg,氯化钙溶液价格为20元/kg,并且在配置除湿溶液时，要达到相同的除湿效果，溴化锂溶液浓度要比氯化锂溶液浓度高。由此便知，LiCl溶液的除湿性能优良，但价格较贵;而CaCl2溶液的价格低廉，但除湿性能较差，很多学者开始研究将两种溶液按一定的比例混合来配制成性价比高的除湿混合溶液。Ertas将氯化锂和氯化钙溶液混合，测试了不同混合比例的溶液性能，结果表明两种溶液按1：1比例混合可以获得较好的性价比。 由以上比较可知，氯化锂溶液是比较理想的选择[5]。但对于具体的除湿设备和参数要求，在确定除湿溶液浓度时也很重要。 系统结构如图1： 图1 冷凝热回收式溶液除湿空调系统结构 2.4 除湿器的工作原理 由于进入除湿器的被处理空气的水蒸气分压大于除湿溶液表面的蒸气压, 水蒸气便会从湿空气向溶液传递，随着传质过程的进行,被处理空气的湿度下降, 水蒸气分压力降低,而除湿溶液被稀释,其水蒸气压增大;若接触时间足够长,水分的传递过程将达到平衡,这是实际除湿器中所经历的过程。 2.5 除湿器类型及选择 　 除湿器也是溶液除湿空调系统的核心部分,除湿器