182夏热冬暖地区溶液除湿独立新风空调系统的运用实验研究.docVIP

夏热冬暖地区溶液除湿独立新风空调系统的运用实验研究 广州大学土木工程学院 李峰 摘 要 建立溶液除湿独立新风空调系统的实验装置，实现温度、湿度独立控制的空调系统，对实验装置所采用的集热泵、溶液全热回收和溶液除湿技术于一体的新风处理机的工作原理进行分析，由此建立了溶液除湿独立新风空调系统的实际工程模拟实验系统。对受控对象的空调房间进行了溶液除湿新风空调系统的工作特性测试。通过对测试工况数据分析，得到室外新风温度与所要求的除湿溶液的入口温度、密度存在很好的线形关系。通过测试广州地区某典型工况下除湿新风机组温度、含湿量的运行参数变化，表明夏季完全能满足设计工况下的室内设计参数温湿度的要求。同时此溶液除湿独立新风空调机组的节能效果明显，EER值在5.0～6.0之间。 关键词：新风冷负荷；溶液除湿；溶液除湿独立新风空调系统；热回收 1 研究背景及意义 华南地区，属夏热冬暖地区，该地区夏季气候特点以高温、高湿为主，也称湿热地区。日最高气温大于30℃的天数有131天，极端温度为38.7℃,夏季很长，多于6个月，年平均相对湿度79%，有时高达95%98%。夏季建筑中的热环境较差。随着经济的快速发展，华南地区空调使用的普及率居全国前列，空调能耗非常大。 我国民用建筑空调目前大多采用的是冷冻除湿方式，即对空气进行降温除湿处理，来去除室内显热负荷和潜热负荷，这种空调方式虽然能提供舒适的室内环境，但存在三个方面的弊端：一是需要把空气降到露点温度，低于室内送风的要求，需要再热，引起再热损失；二是为了提供较低的冷媒温度（空调冷冻机提供的冷水温度通常为7℃），制冷机不得不降低蒸发温度，降低蒸发温度制冷机的效率也随之降低，三是由于冷凝水的存在，盘管的表面形成了滋生各种霉菌的温床，恶化室内空气品质，引发多种病态建筑综合症。出现这些问题的根本原因是把空气的降温和除湿同时处理，由于降温和除湿过程的本质不同，容易出现很多问题和矛盾。液体除湿独立新风空调系统将降温与除湿分开处理[1]，通过除去空气中的水蒸汽，来处理潜热负荷；对空气降温去除显热负荷，由于液体除湿具有独特的除湿效果、运动部件少、可利用低品味热源，可作为空调新风处理的新方式。本文所分析的液体除湿空调系统是一种新兴、节能环保的空气除湿技术，分为以下三部分构成：一是溶液除湿器；二是基于制冷压缩机冷凝热为热源再生的溶液除湿再生装置；三是与之结合的室内空调末端显冷设备——冷却吊顶。 2 液体除湿独立新风空调系统的构成 如图1是一个以制冷压缩机冷凝热为热源再生的热泵驱动的溶液除湿热回收型新风机组原理图[2]。 图1 热泵驱动的溶液除湿热回收型新风机组原理图 系统由全热回收单元、除湿单元、再生单元和热泵制冷系统组成[3]。图中粗直线表示除湿溶液，虚线表示制冷工质。机组的上层通道是回风处理通道，下层是新风处理通道。室外新风先经过溶液全回收装置，然后经过由蒸发器冷却的溶液喷淋除湿单元，再送入室内。室内回风首先经过溶液全热回收装置，再经过由冷凝器加热的溶液喷淋再生单元，排出室外。设置热泵系统的主要原因是仅靠全热回收单元无法送到送风温度和湿度的要求，因此加入蒸发器来对最后一级的溶液进行降温以增强其除湿能力，从而得到适宜的送风参数。 夏季运行时，制冷系统中蒸发器和冷凝器在新风机中的位置见图1，室外新风和室内排风在新风机组中的状态变化过程见图2，其中a1表示新风，a3为送风，r1为室内状态，r3为排风状态。a1，a2，a3和r1，r2，r3分别为新风和室内排风经过全热回收装置的状态变化过程，图中可以明显看出：全热回收装置的采用有效的降低了新风处理能耗。新风机中制冷循环的制冷量和排热量均得到了有效的利用，蒸发器的制冷量用于冷却进入喷淋除湿单元的溶液以增强其除湿能力，冷凝器的排热量用于溶液的浓缩再生。 图2 空气处理状态变化过程 冬季运行时，采用四通阀实现蒸发器和冷凝器的相互转换，除湿单元变为再生单元，再生单元转为除湿单元。使制冷装置工作在热泵工况下，新风被加热加湿。 3 液体除湿独立新风空调系统的运用实验研究 为了试验此新型空调设备系统的工作性能，测试其工作参数，搭建了下面的新型液体除湿新风空调系统实验装置。 3.1实验系统布置 图2 溶液除湿新风空调系统原理图 按照图2所示意的系统原理图，主要包括二部分，一是溶液除湿新风系统，主要部件有新风除湿单元、溶液全热回收单元、热泵冷凝热再生单元。二是房间空调处理末端装置，采用冷辐射吊顶，接入外部冷源高温冷冻水，为避免到房间壁面结露，供冷水温度为18℃。房间空调的处理流程为： 室外新风 ----- 组合式空调机组 新风预处理 溶液新风除湿机 降温除湿 空调房 室内回风 冷辐射