摘要：轉(zhuǎn)輪除濕與機(jī)械制冷相結(jié)合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)中，濕負(fù)荷由熱量來承擔(dān)、可有效地提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，降低能耗。本文介紹了一種天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)制冷與轉(zhuǎn)輪除濕相結(jié)合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，并與常規(guī)冷凍減濕系統(tǒng)進(jìn)行了比較。計(jì)算結(jié)果表明，空調(diào)系統(tǒng)的濕負(fù)荷越大，復(fù)合系統(tǒng)的優(yōu)勢越明顯。

　　關(guān)鍵詞：除濕 轉(zhuǎn)輪 復(fù)合空調(diào) 能耗 濕負(fù)荷

　　一、前言

　　利用除濕材料（desiccant）的親水性來處理潮濕空氣的除濕技術(shù)（desiccant dehumidification），現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于對濕度要求較高的生產(chǎn)車間、倉庫以及要求空氣濕度較低的場合，如鋰電池生產(chǎn)、聚酯切片生產(chǎn)等。除濕轉(zhuǎn)輪是其中一種結(jié)構(gòu)緊湊、性能好、應(yīng)用廣泛的設(shè)備，含有除濕材料的轉(zhuǎn)芯在微型馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下，交替地暴露于溫度較低、濕度較高的過程空氣側(cè)和溫度較高、濕度較低的再生空氣側(cè)，利用再生空氣的熱量實(shí)現(xiàn)過程空氣側(cè)濕度的降低。

　　空調(diào)系統(tǒng)的任務(wù)之一是消除建筑內(nèi)的余濕量，并將其維持在一定的舒適性水平上。傳統(tǒng)的舒適性空調(diào)系統(tǒng)中，這一過程是通過冷凍減濕——將空氣冷卻到露點(diǎn)溫度以下、使水分凝結(jié)析出——來實(shí)現(xiàn)的，在熱力學(xué)上很不合理，而且為避免吹冷風(fēng)的感覺常需將深冷后的空氣再熱到送風(fēng)溫度，冷熱相抵的過程造成極大浪費(fèi)。隨著過去十年中除濕轉(zhuǎn)輪制造技術(shù)的不斷完善和新型除濕材料的不斷商業(yè)化，原來主要用于工藝空調(diào)的除濕轉(zhuǎn)輪開始進(jìn)入到舒適性空調(diào)系統(tǒng)中，出現(xiàn)了多種形式的與蒸發(fā)冷卻、機(jī)械制冷等融合而成的復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)。

　　國外的研究表明：由除濕轉(zhuǎn)輪來負(fù)擔(dān)濕負(fù)荷的復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)，特別適用于室內(nèi)濕負(fù)荷大、新風(fēng)量大的場所，如超市、運(yùn)動(dòng)場館、醫(yī)院等[1].在可使用太陽能、發(fā)動(dòng)機(jī)余熱等低品位熱量時(shí)，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性更為明顯。此外，復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)將熱、濕負(fù)荷分開處理，可實(shí)現(xiàn)與溫度無關(guān)的、精確的濕度控制，改善舒適性。同時(shí)，能保證送風(fēng)系統(tǒng)的干燥，避免與病態(tài)建筑綜合癥相關(guān)的微生物和霉菌的生長。

　　本文介紹了一種將除濕技術(shù)與機(jī)械制冷相結(jié)合的復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)，并對其運(yùn)行能耗和適用性進(jìn)行了分析。

　　二、系統(tǒng)說明

　　在這一系統(tǒng)中，濕負(fù)荷全部由新風(fēng)承擔(dān)；室外新風(fēng)（點(diǎn)1）經(jīng)轉(zhuǎn)輪除濕后（點(diǎn)2）與房間回風(fēng)進(jìn)行顯熱交換，降低溫度（點(diǎn)3）。之后再與回風(fēng)混合（4點(diǎn)）、一起或單獨(dú)通過機(jī)械制冷處理到送風(fēng)狀態(tài)（點(diǎn)O）。當(dāng)室外空氣濕度較大，通過預(yù)冷器預(yù)冷、降低溫度后再進(jìn)行除濕；若新風(fēng)無法負(fù)擔(dān)全部濕負(fù)荷，可結(jié)合預(yù)冷減濕，形成“雙級除濕”系統(tǒng)。顯熱熱交換器既減小了機(jī)械制冷量、又降低了再生空氣加熱量。

　　三、能耗計(jì)算與分析

　　為對比復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)冷凍減濕系統(tǒng)的能耗，我們借助國外某品牌除濕轉(zhuǎn)輪的設(shè)計(jì)程序[5]進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算條件如下：室外空氣34℃-40%RH；室內(nèi)狀態(tài)25℃-50%RH.室內(nèi)余熱量固定為40KW，余濕量分別取4kg/hr、8kg/hr、16kg/hr.除濕轉(zhuǎn)輪的吸濕材料為氯化鋰，面風(fēng)速取廠家推薦值1.7m/s；顯熱熱交換器的效率取為75%.作為對比的常規(guī)系統(tǒng)為一次回風(fēng)，先冷凍到機(jī)器露點(diǎn)減濕之后再熱到送風(fēng)溫度。兩種系統(tǒng)的送風(fēng)溫差均固定為5℃；

　　該系統(tǒng)有下面一些主要特點(diǎn)：

　　1、在同樣的新風(fēng)比例和室內(nèi)余濕量情況下，復(fù)合系統(tǒng)的需冷量大大低于常規(guī)系統(tǒng)；這是由于系統(tǒng)的濕負(fù)荷由熱量承擔(dān)。而且對于兩種系統(tǒng)，在同樣的室內(nèi)余濕量下、需冷量均隨新風(fēng)比例的增大而增加，但復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的增加要平緩得多。常規(guī)冷凍減濕系統(tǒng)的需冷量由于新風(fēng)濕負(fù)荷的增大而迅速增大。在復(fù)合系統(tǒng)中，新風(fēng)比例增大、濕負(fù)荷增加、需熱量迅速提高，而需冷量的增加較為平緩。

　　2、此外，由于新風(fēng)負(fù)擔(dān)所有的濕負(fù)荷，當(dāng)新風(fēng)比例較小時(shí)，要求轉(zhuǎn)輪的除濕能力較強(qiáng)。目前商業(yè)轉(zhuǎn)輪的單級除濕能力一般在6-12g/Kg，在室外空氣含濕量較大或室內(nèi)濕負(fù)荷較大時(shí)，較小的新風(fēng)量可能無法滿足全部濕負(fù)荷。這時(shí)可在轉(zhuǎn)輪的過程空氣側(cè)增設(shè)預(yù)冷器進(jìn)行冷凍減濕、分擔(dān)部分濕負(fù)荷，或者增大新風(fēng)量。