溶液除湿空调系统运行特性研究

摘要

目前中国的环境问题日益严峻，节能降耗也成为了社会发展的一个大方向。根据调查发现，建筑能耗占社会消耗的总能耗的30％以上，而空调系统的能耗在建筑能耗中又占到了一半左右。因此，降低空调系统的能耗，研究设计出更加合理的空气调节方式就成为了人们关注的课题。
　　温湿度独立控制是一种较为新型的室内空气调节方案，其具有改善室内空气品质的优势，核心思想是使用两套设备分别对室内的温度和湿度进行控制，即显热处理设备和潜热处理设备。本文针对其中一种潜热处理设备-热泵式溶液除湿新风机组进行了一系列的研究。
　　首先，本文对热泵式溶液除湿新风机中的主要部件进行了传热传质分析，并且建立了数学模型。耦合各个模型，利用计算机程序建立了整个热泵式溶液除湿机组的计算机仿真平台。
　　紧接着，利用实验验证仿真平台的准确性。文中搭建了热泵式溶液除湿机组的实验平台，对其进行了多工况测试。除此之外，对重庆地区部分实际使用中的热泵式溶液除湿机组也进行了现场实地测试。结果表明，计算机仿真平台对于出风温度的预测偏差均小于5%，对于排风的预测偏差也基本上在10%之内，具有较高的准确性。
　　然后，本文利用搭建的仿真平台对于热泵式溶液除湿机填料尺寸、热交换级数等进行了仿真优化。通过模拟计算提出了相同填料体积下改变长度和高度的比例对于除湿效率以及全热交换效率的影响。模拟分析表明，潜热、全热交换效率同长高比在一定范围内服从对数分布。同时，对全热交换模块的模拟提出了效率和全热交换级数之间的关系，模拟结果表明，相对于一级热回收模式，多级全热回收有明显的效率提升，但是在热回收级数达到4级之后，提升效率就非常有限。文中对于海拔高度对热泵式溶液除湿机组也进行了一些模拟研究，结果表明：在不同的海拔高度下，机组的显热处理能力并没有太大的区别。但是在不同海拔高度下的除湿能力就有较大的变化：随着海拔的升高，除湿能力逐渐减弱。
　　除此之外，本文对于热泵式溶液除湿机组在温湿度独立控制系统中的运行控制方案进行了讨论，针对不同的室外气候特点，提出了热泵式溶液除湿机组和显热处理设备的控制方案。尤其对于常规风机盘管作为末端和热泵式溶液除湿机组的耦合运行进行了较为详细的讨论，实测研究说明常规盘管在高温工况下运行随着供水温度的提高，供回水温差应当逐渐减小，同时给出了不同进水温度的最佳设计供回水温差。
　　最后，本文以一个具体的工程案例，利用Designbuilder对建筑进行全年逐时负荷计算。利用计算机建立地源热泵、热泵式溶液除湿机组的能耗计算模型，计算全年的设备能耗情况。计算结果显示，采用热泵式溶液除湿机组和地源热泵耦合运行的方式较单独的地源热泵系统节能8%，相对于传统的锅炉和冷水机组运行的方式节能34%。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 溶液除湿研究现状

1.3 研究内容

1.4 文章拟解决问题

2 热泵型溶液除湿新风机组数学模型

2.1 溶液除湿基本原理及过程

2.2 典型热泵型溶液除湿机组

2.3 热泵型溶液除湿机组数学模型

2.4 本章小结

3 热泵型溶液除湿新风机组仿真平台及平台验证

3.1 仿真平台建立

3.2 仿真平台实验验证

3.3 仿真平台实测验证

3.4 本章小结

4 热泵型溶液除湿机组性能分析

4.1 热泵型溶液除湿机组单元优化

4.2 热泵型溶液除湿机组整体优化

4.3 热泵型溶液除湿机组对于海拔的适应性

4.4 本章小结

5 热泵型溶液除湿机组温湿度独立控制方案

5.1热泵型溶液除湿机组分区控制

5.2 室内温度控制设备方案

5.3 温湿度独立控制系统+传统末端

5.4 温湿度独立控制系统显热处理末端

5.5 本章小结

6 温湿度独立控制实践案例

6.1 项目简介

6.2 基于溶液除湿的温湿度独立控制的空调系统设计

6.3 本章小结

7 结论和展望

7.1 工作和结论

7.2 不足与展望

致谢

参考文献

附录