除湿技术与复合空调系统的能耗分析

除湿技术，尤其是利用除湿材料亲水性的除湿转轮技术，在近年来得到了广泛的关注和应用。这种技术不仅适用于对湿度要求很高的生产环境，如锂电池生产和聚酯切片生产等，还逐渐渗透到了舒适性空调系统中，与机械制冷技术相结合，形成了新型的复合式空调系统。本文将深入探讨除湿转轮与机械制冷相结合的复合空调系统的能耗特点及其在实际应用中的优势。

（工业除湿机）

除湿转轮的工作原理是，含有除湿材料的转芯在微型马达的驱动下，交替地暴露于温度较低、湿度较高的过程空气侧和温度较高、湿度较低的再生空气侧。再生空气通过加热除湿材料，使其释放出水蒸气，从而降低过程空气侧的湿度。这一过程不仅实现了湿度的精确控制，还避免了传统冷冻减湿过程中冷热相抵的极大浪费。

传统的舒适性空调系统通常采用冷冻减湿的方式来消除建筑内的余湿量。这种方法将空气冷却到露点温度以下，使水分凝结析出，然后在送风前再将空气加热到适宜的温度。这一过程在热力学上显然是不合理的，因为它既消耗了大量的冷量，又需要额外的热量来加热空气，造成了能源的极大浪费。

相比之下，复合式空调系统通过将湿负荷与热负荷分开处理，实现了更为高效的能源利用。在复合式空调系统中，除湿转轮负责处理湿负荷，而机械制冷系统则负责处理热负荷。由于湿负荷的去除不再依赖于空气的冷却，因此可以避免冷冻减湿过程中的冷热相抵现象，从而显著提高系统的能效。

为了对比复合式空调系统与常规冷冻减湿系统的能耗，我们进行了详细的计算和分析。计算条件设定为室外空气温度为34℃、相对湿度为40%，室内状态为25℃、相对湿度为50%。室内余热量固定为40KW，余湿量分别取4kg/hr、8kg/hr、16kg/hr。除湿转轮的吸湿材料为氯化锂，面风速取厂家推荐值1.7m/s；显热热交换器的效率取为75%。

计算结果表明，在同样的新风比例和室内余湿量情况下，复合式空调系统的需冷量大大低于常规系统。这是由于复合系统通过除湿转轮去除了湿负荷，从而减少了机械制冷系统的负担。此外，随着新风比例的增大，两种系统的需冷量均有所增加，但复合式空调系统的增加幅度要平缓得多。这进一步证明了复合式空调系统在处理湿负荷方面的优势。

然而，除湿转轮在运行过程中也存在一定的焓增现象。这是由于除湿材料在吸湿过程中会释放热量，导致过程空气侧的焓值增加。虽然焓增在一定程度上降低了系统的效能，但制造商们已经通过开发热容较小的材料来尽可能降低焓增，从而改善系统的效率。

除了焓增问题外，复合式空调系统的经济性还取决于热量的来源。如果采用电加热的方式来提供再生热量，那么系统的运行费用将会很高。因为电能的成本通常高于冷量的成本。然而，当热量来源于某种形式的余热时，如发动机余热或太阳能等，复合式空调系统的经济性就会显著提高。这是因为余热是一种低成本的能源，可以大大降低系统的运行费用。

以天然气发动机驱动的复合式空调系统为例，当室内余湿量为4Kg/hr、新风比例为25%时，复合系统的需冷量为46.6KW、需热量26.4KW。而天然气发动机在1200rpm时的制冷量和可回收热量正好与这一需求相吻合。此时的天然气耗量为4.68Nm3/h，以天然气价格2.2元/Nm3计，运行能耗费用为10.3元/hr。相比之下，如果采用冷冻减湿、电加热再热的常规处理流程，运行费用将高达40元/hr。即使以降低舒适性为代价的露点送风方式运行，费用也高达14.2元/hr。

当然，复合式空调系统也存在一些技术上的挑战。由于系统更为复杂，因此维护成本也会相应提高。此外，当室内的热、湿负荷发生变化时，需要更为及时、准确、有效的控制来保证冷、热量的匹配。因此，复合式空调系统的推广有赖于自动控制程度的提高和集成技术的发展。

综上所述，除湿转轮与机械制冷相结合的复合式空调系统具有显著的能耗优势和经济性。通过将湿负荷与热负荷分开处理，复合系统实现了更为高效的能源利用。虽然除湿转轮在运行过程中存在一定的焓增现象，但制造商们已经通过开发新材料来降低焓增、改善效率。此外，当热量来源于余热时，复合系统的经济性会更为显著。因此，随着建筑节能技术的普及和湿负荷相对增大的趋势，复合式空调系统有望在未来得到更广泛的应用和发展。

在未来的发展中，复合式空调系统还需要在控制系统、集成技术等方面进行进一步的完善和优化。同时，随着“京都协议”的实施和替代工质的应用，制冷量的下降也将为除湿技术提供更多的发展空间和机遇。因此，我们有理由相信，除湿技术在未来将会有更大的发展和更广泛的应用前景。