空调系统除湿技术与干燥房原理

除湿方法及分类：

除湿方式选择和对应露点温度
出口露点温度以一般入风规格为基准
除湿方式	出口  露点温度	特         征
冷却式    冰水 5 ℃	1O  ℃ DP	设备费小、运转费大、控制容易，不适合低露点
冷却式    盐水 3 ℃	5  ℃   DP	设备费小、运转费大、控制容易，不适台低露点
冷却式    直膨	5  ℃   DP	设备费小、控制容易，不适合低露点
压缩式	-2O  ℃   DP	运转费大、不适合大容量
液体式	-30  ℃    DP	具有杀菌效果，适合大容量，维护费大
塔式      间歇性	-60  ℃    DP	设备及运转费大，湿度不稳，可用于低露点
干式		构造简单，系统化容易，控制容易
LICL  转盘	-60  ℃    DP	可用于连续低露点，维护容易，不可清洗
矽胶转盘	-60  ℃    DP	可用于连续低露点，维护容易，可清洗

整理如下：

 

1、压缩除湿方式：

将空气压缩再冷却，空气中的水气即凝结成水。将凝结的水排除再加热即可获得低湿度的空气。

2、化学除湿方式：

（1）固体型吸附剂：

吸附剂的表面为多孔性的结构，空气中的水份因毛细管作用而吸附于表面，因此有吸湿作用。

（2）液体型吸附剂

由除湿器、再生器及循环泵构成主要系统，当空气在除湿器内与喷撒的吸收液接触时，空气中的水份被溶液吸收而除湿，再由冷却盘管冷却因吸收作用产生的凝结吸收热。

（3）转盘除湿

以蜂巢结构组成圆筒状转盘，再由特殊结晶加工法附着吸湿剂(氯化锂，矽胶、沸石等)原料制成除湿转盘。此除湿转盘在隔成除湿区和再生区的箱体内回转。

冷却除湿技术：

冷却除湿技术是目前应用最为广泛的除湿技术，它的基本原理是让空气流过一冷盘管表面，盘管表面的温度低于空气的露点温度，空气在盘管表面产生凝结水， 空气的含湿量得到降低。冷盘管一般是通冷冻水的冷水盘管或者是流动制冷剂的直接蒸发式冷却盘管，经过冷盘管处理后的空气温度越低，则空气就越干燥。冷却除湿技术成熟，使用可靠，但当室内舒适要求或空调精度要求的空调送风温度高于露点温度时，为了达到室内送风温度，不得不对空气进行再热，从而造成再热损失。在对新风进行除湿处理时，可以采用图1所示的带水盘管热回收装置的除湿系统来减小再热损失。室外新鲜空气经过热回收盘管1，将热量传递给盘管1中的水，温度降低的空气进入冷却除湿盘管进行除湿，除湿后的低温空气再经过热回收盘管2，吸收盘管2中水的热量，空气温度升高后送出。该系统中热回收的介质是水，在泵的作用下在热回收盘管1、2 之间不停循环流动，管路上装有三通阀，可根据出风温度的高低控制进入热回收盘管2中的水流量以实现热回收量的调节。

集中空调系统中冷水机组所提供的冷水温度一般为7℃，进入表冷器可实现11.5℃露点温度。当要求的露点温度低于11.5℃ 时，如果为了满足除湿的要求而降低制冷机的蒸发温度，将会导致制冷机效率降低，这时可采用图2所示的常规冷水盘管和机械制冷联合处理的双冷源空调机组。在用7℃冷水盘管对空气进行冷却除湿后，再让空气通过直接膨胀式盘管，利用空气与氟利昂的换热再次进行冷却除湿，利用机械制冷可以使空气处理到7℃露点温度甚至更低。这种双冷源设计既可以满足除湿的要求，又避免了制冷机出水温度过低而造成的效率下降。

在以电力为主要驱动能源的除湿技术中，冷却除湿的成本较其他方式低。用冷却除湿方式实现的极限低湿空调系统的设计和实践显示，冷却除湿的场合，如冷水温度在-2℃以下, 处理空气的露点温度极限值为3℃，如低于3℃将可能结冰；对要求处理露点温度在25℃范围的场合，冷水温度要控制在-1.51℃之间；设计过程要进行准确的计算并要对空调机组的结构特别是盘管进行改进处理，如采用多排结构的非标准配置、加大翅片的间距，翅片表面进行涂膜处理、加大盘管与挡水板的距离等。在我国空调使用时数多的南方地区，夏季空气潮湿，新风负荷中潜热负荷很大，对夏热冬冷地区各主要城市的计算表明，夏季平均新风负荷中潜热负荷所占比例基本在80%~ 90%。如果采用直接蒸发式新风机组应用于这一地区的新风除湿， 应在机组设计时采取措施提高空调设备的潜热处理能力，降低蒸发盘管中制冷剂的温度，增大制冷剂流速，增大换热面积，降低空气流速，增加盘管排数以及注意不要采用过大的翅片密度都有利于提高机组设备的潜热比。

液体吸收除湿技术：

液体吸收除湿的基本原理是让潮湿空气与液体吸湿剂接触，因吸湿剂溶液表面的水蒸气分压低于湿空气中的水蒸气分压，在压力梯度的作用下，湿空气中的水蒸气就会转移到溶液中，从而实现空气除湿，常用的除湿剂有氯化钙、溴化锂、氯化锂、三甘醇等。图3显示了不同温度浓度下氯化锂溶液表面表面空气含湿量情况，空气含湿量与空气中水蒸气分压力是对应的。可以看出：溶液表面水蒸气分压力总是小于同温度下纯水表面的水蒸气分压力，随着溶液浓度的增加， 溶液表面的水蒸气分压力逐渐下降；在同一浓度下，随着温度的升高，其水蒸气分压力逐渐增大。溶液喷淋除湿时，浓溶液吸收空气中的水分后浓度降低，当溶液浓度稀释到一定值后不再有吸湿能力，需要对其进行再生，用电能、蒸汽等对溶液进行加热，使水蒸气分子从溶液中转移到空气中，溶液重新变为浓溶液并恢复吸湿能力。图4是液体除湿系统的流程图。

液体除湿空调系统中所消耗的能源主要是用于再生的热能，由于其温度要求并不高，只要50~ 80℃的低温热源即可实现溶液的再生，因此，一些低品位热源如太阳能、工业余热废热、浅层地热能和压缩制冷的冷凝废热等都可以利用。以不同的能源作为再生能源形成多种除湿空调系统，如热泵驱动的液体除湿空调系统、太阳能液体除湿空调系统等。与传统的冷却除湿空调系统相比，液体除湿空调系统除湿能力大；且溶液的喷洒具有空气净化的作用，可以除去空气中的尘埃等粒子；由于能量在除湿剂中的储存方式是化学能而不是热能，因此除湿剂还具有相当强的的储能能力，可以方便地实现蓄能，减小系统的容量和相应的投资。但是，液体除湿技术用于民用舒适性空调还并不普遍，分析原因主要有以下几点：液体除湿设备体积较大，需要占用较多的建筑空间，在实际应用中有一定困难；需要有气体和废热的排除，不易与建筑设计相协调；液体除湿一般都以盐类物质的溶液作为吸湿剂，盐对金属有腐蚀作用，虽然塑料材料能够解决腐蚀问题，但塑料的换热性能差，所以，寻找合适的材料，解决好腐蚀与换热问题是发展液体除湿技术的重要问题；另外非常重要的一点就是由于被处理空气与溶液直接接触进行除湿，送风空气中会存在一定量的盐类分子，这是否会影响室内空气品质和人员健康还没有明确的研究结论。有学者认为，对于液体除湿技术可以积极探讨研究，但现阶段应慎重对待大面积的推广应用，并建议应与病理研究结合，探讨微量吸湿剂对健康的长期影响。

固体吸附除湿技术：

固体吸附除湿指用固体吸湿剂来吸附空气中的水蒸气，常用的有活性炭、活性氧化铝、分子筛、硅胶、氯化锂和氯化钙等。活性炭这类固体吸湿剂具有大量孔隙，吸附面积大，能从空气中吸附水分，其吸湿过程为纯物理作用，而氯化钙等材料的吸湿作用为物理化学作用，吸附水分后变成含更多结晶水的化合物。采用固体吸湿剂，可以将空气处理到低至1g/kg 的含湿量，而一般情况下，冷却除湿的送风含湿量不低于8g/kg，而溶液除湿的送风含湿量不低于4g/kg。在对湿度有严格要求的干燥环境中，如药物生产、军火保管、药品贮存、粮仓库存等工业领域固体吸湿得到了广泛的应用。对于固体除湿空调，依其吸附床工作状态不同又分为固定床式和转轮式。固定床的床结构、除湿材料和湿空气进口状态等都会影响吸附除湿性能。固定床系统一般为间歇式工作，采用图5 所示的固体吸附除湿系统，可通过阀的切换实现两个固定床交替进行除湿和再生过程，从而使得除湿系统连续工作。

空调领域需要对空气进行连续处理，转轮除湿成为固体除湿中应用最广泛的技术。转轮除湿机的结构示意图见图6，其主要部件是吸湿转轮。吸湿转轮由均匀载有吸湿剂的波纹状介质构成，由于转轮的比表面积极大，浸附其上的吸湿剂又有很强的水蒸气吸附能力， 故除湿效率很高。转轮分成除湿区和再生区，有的还有冷却区。随着转轮的转动，转轮在除湿区吸附水分， 在再生区解吸水分，再生后又进入除湿区(或经过冷却区冷却后再进入除湿区)吸附水分，从而连续不断的处理空气，使之达到要求的湿度。空气经过吸湿转轮时，空气中的水蒸汽凝结释放出的潜热进入空气中， 且转轮必须经高温气流对其吸附剂再生，因此输出干空气温升较大，若要得到温度较低的空气，应对干燥后的空气进行冷却处理。

图6 转轮除湿机结构示意图

图7所示为一冷却除湿与转轮除湿相结合的系统，潮湿空气A 流经机械制冷装置的蒸发器，冷却除湿后得到的空气B在通过转轮除湿机的除湿区进行进一步除湿，处理后的干燥空气C 由风机送出，再生空气D 流经机械制冷装置的冷凝器，被冷凝热加热了的干的再生空气E 流过转轮除湿机的再生区，将转轮中的水分带走，在风机的作用下，湿的再生空气F离开转轮。该系统用冷却除湿作为前期除湿，转轮除湿作为深度除湿，发挥了各自的的优点，在湿度较高时冷却除湿效率高且设备简单，经冷却除湿后空气湿度较低，此时利用转轮除湿可以不受露点的限制且由于湿负荷已被冷却除湿处理了大部分，转轮除湿无需负担大量的湿负荷，除湿效率提高。机械制冷系统中冷凝器放出的热量用于加热再生空气，实现了冷凝热回收，减少了转轮除湿机的再生耗热量，达到节能的目的。

转轮除湿机的COP 较低且初投资较大，目前主要应用在大风量、低湿空气的处理中，由于再生耗热量大， 以电力为再生能源显然是不经济的，在实际应用中，应尽量采用太阳能和工厂废余热等低品位热源将吸湿剂再生。关于转轮除湿的研究目前主要集中在新型吸湿剂材料的研制、再生热源温度的降低和运行控制的优化等方面，也有学者开展了将超声波技术应用于液体和固体除湿剂的再生过程以提高能源利用效率的研究工作。

膜除湿技术：

膜除湿是近年来随着膜分离技术发展而产生的新型除湿技术，其关键部件为选择性透过膜，水蒸气可以通过膜而氧气、氮气等不能通过，这样就将水蒸气从空气中分离出来，达到除湿的目的。由于膜分离技术具有设备简单、操作方便、分离效率高、能耗低等特点，在水有机溶剂混合物的分离、天然气脱湿等石油化工领域和压缩空气干燥领域中已得到越来越多的应用，具有很大的发展潜力。

要使水蒸气透过膜，必须在膜两侧有水蒸气分压力差，且要保证在使用过程中水分子不能在膜的渗透侧积聚以免降低膜的除湿性能。有不同的工艺方法解决水分子积聚的问题，图8 所示为一种渗透侧抽真空的空气除湿系统，抽真空的目的是为了增大膜两侧的压力差以强化传湿。为了改善传统膜除湿法的机械复杂性和高耗能性，很多学者对新型膜除湿系统进行了研究，目前在空调领域研究较多的新的除湿方法主要有膜/吸收剂法，膜湿泵法，再循环膜接触器系统法等。除湿膜是决定膜除湿效果的主要因素，膜材料的研究是膜除湿技术的重要研究内容，理想的除湿膜应分离效率高、机械强度好、使用寿命长、价格合理和易于生产。现除湿膜多为有机高分子复合膜，其性能主要由表层决定，机械强度主要由支撑层提供。目前研究和应用较多的亲水膜中，作为活性分离层的有聚丙烯酸、壳聚糖、聚乙烯醇，而支撑层一般选用通用的高分子多孔膜，如聚丙烯腈、聚砜等。

虽然现在除湿膜存在透湿率低、强度差、成本高等缺点，在空调除湿领域还没有得到实际应用，但已有研究将除湿膜用于空调新风的热回收，制成了全热交换器，测试结果表明显热交换效率为0.76，潜热交换效率为0.71，有较好的产业化前景，膜除湿技术有望在空调除湿领域得到更广泛的应用。

以上部分段落作者：王倩。

干燥房工作原理：

干燥房由保温、防静电房，IDS（Integrated Dehumidification System）和制冷（Condenser）三部分组成。

例：某干燥房，一台1#30匹和一台2#10匹的制冷压缩机组成，将液态R22送到IDS的蒸发器里蒸发制冷再回到压缩机，如此循环往复。

IDS由Make up air蒸发器将2100CFM新风制冷到45℉，冷凝出大部分水，再与900CFM回风混合进入Return air蒸发器，再制冷到55℉进入蒙特干燥转轮，其中1000CFM的风经加热器加热到110~130℃，再经90°扇形再生活化区将转轮吸收的水分带走排到室外。另外2000CFM的风经270°除湿区除湿，再经Supply air蒸发器制冷，将温度控制在15~21℃送入干燥房，经一定时间的连续制冷、干燥除湿，就可将干燥房内的湿度降到2%以下。

原理图

整个系统受下列因素影响：

1.外界环境温湿度的影响，在夏季，外界新风为高温高湿的空气，要求Make up air蒸发器提供大的制冷量，1#压缩机将全载运行，而外界的高温，又影响风冷式制冷机将高温高压的气态氟立昂快速地冷却成液态，极易造成系统高压保护跳闸。白天和晚上、雨天和晴天、季节的变化等都有很大的影响。

2.干燥房内空气的平衡。

3.干燥房内人员的控制和加热设备的控制。

4.再生空气的温度控制。

5.干燥房内的化学物质的使用可能影响干燥转轮的效能。

转自网络，版权属于原作者，供学习交流。