太陽能溶液分級集熱再生與空氣預(yù)除濕耦合作用機理

本項目提出一種新型太陽能除濕溶液再生方法——太陽能空氣預(yù)處理溶液分級集熱/再生系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容為：1）基于集熱/再生器玻璃蓋板的各種溫度模型，提出溶液集熱再生過程中溶液和空氣之間傳熱傳質(zhì)勢差的通用解析模型；2）基于同濃度溶液蒸發(fā)率扣減原理，構(gòu)建太陽能溶液分級集熱再生和空氣預(yù)除濕耦合的數(shù)學(xué)模型；3）設(shè)計一種新型溶液除濕器—外表面蒸發(fā)式溶液除濕器，并對裝置進(jìn)行初步理論研究； 4）構(gòu)建空氣預(yù)濕器和集熱/再生試驗裝置，進(jìn)行變工況實驗。重要研究結(jié)果：1）在太陽能集熱再生模型中，考慮玻璃蓋板對太陽光部分吸收及對溶液輻射能吸收的雙向吸收模型能更好地與實驗結(jié)果吻合。2）相對單級集熱再生，太陽能空氣預(yù)處理溶液分級集熱/再生系統(tǒng)隨環(huán)境工況變化存在臨界點。3）外表蒸發(fā)除濕器的除濕效果要優(yōu)于絕熱除濕器。4）逆流太陽能集熱/再生器應(yīng)在空氣較干燥、太陽輻射強度較高時運行，并選取適合的空氣流量。 關(guān)鍵數(shù)據(jù)：1）當(dāng)溶液和空氣入口溫度都升高10℃，太陽能集熱再生器加熱溶液熱效率可達(dá)0.64，比加熱空氣的熱效率提高近1倍。2）在填料除濕過程中，當(dāng)液氣比小于2.0時，溶液和空氣入口參數(shù)變化對濕度效率影響顯著；溶液和空氣入口溫度對等焓率影響大；隨液氣比增加，濕度效率增加，等焓率下降。3）帶翅片的外表面蒸發(fā)除濕性能比絕熱型除濕器高9%左右。4）在太陽能集熱再生實驗中，當(dāng)空氣入口濕度從10g/kg升高到20g/kg，再生效率下降0.16左右，可見較高的空氣入口濕度是極為不利溶液再生。5）室外環(huán)境溫濕度對空氣預(yù)處理分級集熱再生影響表現(xiàn)為存在一個臨界相對濕度（60%），當(dāng)室外環(huán)境濕度高于臨界值時，預(yù)處理分級再生性能優(yōu)于直接集熱再生；并且太陽輻射強度對系統(tǒng)性能影響也存在臨界值（780W/m2）,太陽輻射強度低于臨界值時，預(yù)處理分級再生性能優(yōu)于直接集熱再生。 本項目的研發(fā)成功將有助于太陽能空氣預(yù)處理溶液分級集熱/再生方法在太陽能溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)上的推廣應(yīng)用。 2100433B

太陽能溶液除濕制冷是替代傳統(tǒng)制冷空調(diào)方法的重要方向之一，為解決太陽能溶液除濕制冷在高溫高濕天氣下較難直接利用太陽能熱能對高濃度吸濕溶液進(jìn)行有效再生的問題，本項目提出一種新型太陽能除濕溶液再生方法- - 太陽能空氣預(yù)處理溶液分級集熱/再生系統(tǒng)。本項目對該種溶液再生方法中太陽能溶液分級集熱再生和空氣預(yù)除濕之間耦合作用機理進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容為：1）基于集熱/再生器玻璃蓋板的各種溫度模型，提出溶液集熱再生過程中溶液和空氣之間傳熱傳質(zhì)勢差的通用解析模型；2）利用熱不平衡考慮的溶液除濕/再生傳熱傳質(zhì)模型，對填料除濕裝置內(nèi)部傳熱傳質(zhì)特性進(jìn)行研究；3）基于同濃度溶液蒸發(fā)率扣減原理，構(gòu)建太陽能溶液分級集熱再生和空氣預(yù)除濕耦合的數(shù)學(xué)模型；4）構(gòu)建空氣預(yù)濕器和集熱/再生試驗裝置，進(jìn)行變工況實驗。本項目的研發(fā)成功將有助于太陽能空氣預(yù)處理溶液分級集熱/再生方法的推廣應(yīng)用。

本項目提出一種將蒸汽壓縮式制冷與溶液除濕技術(shù)相結(jié)合的新型空調(diào)系統(tǒng)，利用低溫除濕溶液處理環(huán)境空氣。該系統(tǒng)空氣處理方式兼具熱濕耦合處理與溫濕度獨立控制的特性，空氣經(jīng)除濕器除濕、降溫后再由干式表冷器對溫度進(jìn)行精確控制。除濕溶液相對常規(guī)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)其濃度可降低15%左右，再生熱量需求小。蒸汽壓縮式循環(huán)的冷凝熱在全工況條件下均能夠滿足溶液再生需求，且冷凝熱處理采用空氣冷凝與溶液冷凝相結(jié)合的方式、避免了溶液對設(shè)備腐蝕的同時有效利用了冷凝熱。相比傳統(tǒng)露點控制空調(diào)系統(tǒng)或常規(guī)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的節(jié)能效果明顯。采用理論與實驗相結(jié)合的方式，主要研究系統(tǒng)的耦合形式及熱力學(xué)性能提升方法，研究完善溶液與制冷劑所涉及的熱力過程，實現(xiàn)合理的冷凝熱處理及溶液的高效再生；研制系統(tǒng)樣機，實驗測定和模擬分析系統(tǒng)性能，確定最優(yōu)運行參數(shù)范圍，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制運行策略。項目研究的成果將為該新型空調(diào)系統(tǒng)的實際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

為了解決現(xiàn)有常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)、部分溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)以及溶液除濕熱泵系統(tǒng)中所存在的不足，本項目對現(xiàn)有的蒸汽壓縮式制冷與溶液除濕技術(shù)相結(jié)合的復(fù)合型空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，提出一種新型的能夠?qū)崿F(xiàn)自主再生的低溫溶液除濕熱泵空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)空氣處理方式兼具熱濕耦合處理與溫濕度獨立控制的特性，空氣經(jīng)除濕器除濕、降溫后再由干式表冷器對溫度進(jìn)行精確控制。該系統(tǒng)采用低溫的除濕溶液，除濕溶液的溫度由壓縮制冷循環(huán)的蒸發(fā)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以除濕溶液可以在較低濃度下運行，相對常規(guī)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)其濃度可降低15%左右，除濕后稀溶液的再生難度降低，再生熱量需求?。焕淠裏岬奶幚聿捎每諝饫淠c溶液冷凝相結(jié)合的方式、減小了溶液對設(shè)備腐蝕的同時有效的利用了冷凝熱，冷凝熱在正常工況及極端工況下均能夠完全滿足溶液再生的需求，提高了溶液再生冷凝熱利用率。相比傳統(tǒng)露點控制空調(diào)系統(tǒng)或常規(guī)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的節(jié)能效果明顯。課題采用理論與實驗相結(jié)合的方式，重點研究低溫溶液除濕過程中的熱質(zhì)傳遞特性、合理的冷凝熱處理方式、以及系統(tǒng)運行參數(shù)之間的匹配特性。同時進(jìn)一步研究系統(tǒng)的耦合形式及熱力學(xué)性能提升方法，研究完善溶液與制冷劑所涉及的熱力過程，實現(xiàn)合理的冷凝熱處理及溶液的高效再生；研制系統(tǒng)樣機，實驗測定和模擬分析系統(tǒng)性能，確定最優(yōu)運行參數(shù)范圍，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制運行策略。項目研究的成果將為該新型空調(diào)系統(tǒng)的實際應(yīng)用奠定了一定理論研究應(yīng)用基礎(chǔ)。 2100433B

溶液除濕系統(tǒng)

根據(jù)上海世博會零碳館項目需要，配合風(fēng)動儲能保溫除濕雙向通風(fēng)帽并結(jié)合上海世博會零碳館項目的總體規(guī)劃，以及當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況和氣候條件，在風(fēng)帽下部配套上溶液除濕、加濕體系，讓整體的風(fēng)帽效果達(dá)到最佳，并作出結(jié)合當(dāng)?shù)丶竟?jié)變化而特有的模式切換，從而使得系統(tǒng)更全面的凸顯環(huán)保性和節(jié)能性，同時也使得室內(nèi)的溫濕度達(dá)到更適宜的標(biāo)準(zhǔn)。