太阳能两级转轮除湿空调系统试验研究

摘要

除湿空调依靠干燥剂除湿和蒸发冷却原理进行工作，可实现潜热负荷和显热负荷的分开处理。突出优点是采用对环境无污染的自然工质-水作为制冷剂，同时能够充分利用低品位热能，如太阳能、余热等驱动空调过程。本文通过热力学分析提出了带中间冷却的两级转轮除湿空调流程，结合采用一种复合干燥剂材料，能够利用更低（50～90℃）的再生温度运行，同时系统热性能系数提高到1.0左右。结果表明与传统一级除湿空调流程相比，两级系统具有再生温度低、除湿量大等显著优点。 本研究建立了一套由两级转轮除湿空调机组、太阳能集热系统以及冷却塔水循环系统构成的太阳能除湿空调系统。夏季工况下，系统的除湿量约为6g/kg左右，制冷量在10至11kW之间浮动，热力COP约1.0，可将36.8％的太阳辐射能转化为10.9kW的空调制冷量输出。对太阳能两级转轮除湿空调的送风条件进行分析，比较了太阳能两级转轮除湿空调和风冷空调的热力性和经济性。结果显示太阳能两级转轮除湿空调处理新风，风冷空调处理回风，在联合运行情况下，可以实现节电24.5％。经过测试，确定平板式太阳能集热器所需面积约为36 ㎡。计算模拟多种工况下不同形状微通道转轮除湿器运行性能表现，发现纵横比为3.46的正三角形转轮除湿器在DCOP和DP数值上均为最高。对太阳能两级转轮除湿空调机组末端不同的蒸发冷却方式进行分析对比，发现再循环式蒸发冷却方式虽然损失了部分送风量及制冷量，但是有效避免了对送风的加湿，同时拥有最大的送风干球温度降幅。