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本文针对辐射空调系统用于高热高湿地区夏季供冷时辐射板表面结露的问题,提出基于热湿负荷分开处理思想的液体除湿辐射空调。系统采用LiCl溶液作为除湿剂,由除湿后的干空气承担空调房间的湿负荷;同时除湿后的干空气直接蒸发冷却,使空调回水降温,负担空调房间的热负荷。系统具有辐射空调节能、舒适的优点,避免了表面结露的问题,同时不需要另外添加冷水机组,节约系统初投资。此外系统考虑了能量回收和太阳能的利用。
本文基于集总参数法的思想,根据液体降膜除湿的传热传质理论建立平衡方程,推导出除湿器中湿空气与除湿溶液的状态参数沿填料高度方向的分布,研究了除湿器进口溶液与空气的状态参数,以及溶液和空气的流动方向对除湿器出口流体状态参数和除湿量的影响。同时,采用LiCl水溶液进行溶液除湿的局部实验,进一步研究了除湿器进口空气的含湿量、相对湿度及温度对溶液除湿量的影响。实验结果验证了理论模型计算的结论,实验数据表明溶液除湿器的除湿性能能够满足夏季空调工况下的空气处理要求。
本文建立溶液再生过程的顺流稳态分布数学模型,通过Matlab软件进行数值模拟,研究了溶液温度、溶液浓度、空气含湿量、水蒸气分压力等参数沿再生器降膜竖壁高度方向的变化趋势,以及竖壁温度、再生器入口工况参数对再生性能的影响。文章采用电加热器提供热源,LiCl溶液作为除湿剂,对溶液除湿与再生系统进行局部实验,研究了热源温度、环境空气干球温度以及溶液温度对溶液再生量的影响,验证了理论计算得到的浓度变化规律。
本文根据溶液除湿和再生的理论与实验研究的结果及相关结论,设计了基于溶液除湿的热湿独立处理辐射空调系统。系统应用波纹板内冷型除湿器和有内热源的填料型再生器,采用太阳能集热器提供溶液再生热源,溶液除湿与再生模块中设置浓溶液储液桶用于实现溶液潜能蓄能,采用无填料雾化喷淋式直接蒸发冷却器制取空调冷水。文章根据二维肋片模型以及计算制冷量的半经验公式计算得到,在南京地区夏季辐射空调设计工况下,采用冷网格辐射板结构的单位面积制冷量可以达到64W/m<2>。根据除湿器的理论与实验数据,得到在空调水平均温度19℃的情况下辐射板表面不会结露的结论。此外,文章根据理论计算,得到系统的能效比。