浅谈浅谈中央空调系统中央空调系统中央空调系统的节能的节能的节能除湿除湿除湿方式方式聂 庆（特灵空调系统有限公司 上海 200001）摘要：对于有较高要求的除湿项目，本文提出一种更节能环保，系统更简单的除湿系统。
通过实际项目，验证其实际的使用情况。
关键字：除湿，节能，串联Analyze the Energy Saving Method for Dehumidification in Central AC SystemNie Qing(Trane Air Conditioning System Company, Ltd., Shanghai, 200001)Abstract: For the high dehumidification requirement in somewhere, this paper present a new dehumidification method with simpler system and less energy consumption. According the existed project, it was clarified prove the actual performance.Key words: Dehumidification, Energy saving, Series type 引言随着生产工艺的不断发展和对空气品质的进一步研究，对于空气质量的要求也越来越高。
湿度是影响室内空气品质的重要因素之一。
本文针对目前市场上常见的除湿方式进行比较，提出一种应用于空气处理机组内的新型除湿方式——串联式干燥除湿转轮。
目前目前现有的除湿方式现有的除湿方式目前的中央空调系统，大多采用表冷器冷却除湿的方法，来达到除湿的效果。
但这种系统存在一个问题，当要求空气的绝对含湿量较低时，必须使用低温冷冻水来达到除湿要求，另一方面，完成冷却除湿以后，由于空气温度很低，必须采用再热的方式来提升空气温度，达到送风的温度条件。
因此会造成较大的能量消耗。
另一方面，因为冷冻水本身的温度条件限制，其处理后的空气温度很难降到很低，对于更高要求的除湿要求的场所将很难满足，同时，由于组合空调箱内的空气温度降到很低，箱体内外之间温差大，就必须要求空调箱体的保温性能达到相当高的水平，才能够保证在使用过程中不产生大量能量损失，以及箱体表面的凝露现象。
另一种被经常使用的除湿方式是干燥除湿方式。
一般做成转轮形式，所以通常称为干燥除湿转轮。
这种设备的出现，能够很好的解决处理后空气露点温度不能做到很低的问题，露点温度一般能做到零下十几度。
不过这种除湿方式仍然存在能耗较大的问题，在除湿过程中必须先采用高温加热的方式来提高干燥吸湿材料的吸水性能，之后再采用冷却降温的方式，将空气处理到较低的送风温度，全部过程中对于能耗的需求较大。
串联式干燥除湿方式串联式干燥除湿方式的工作原理的工作原理目前还有另一种除湿方式——串联式干燥除湿方式，在解决除湿露点和能耗这两方面都能够提供一个较好的解决方案。
该除湿方式仍然采用转轮除湿的工作方式，但是在最关键的除湿材料上突破性的研发了一种新型的吸湿材料。
图1是一张常见吸湿干燥剂材料吸附水蒸气的性能的图表。
横坐标表示接触干燥剂的空气相对湿度，纵坐标表示在某一温度条件下材料的吸附水蒸气的能力。
表格中类型II 干燥剂通常被用来作为普通干燥除湿转轮的吸附材料。
类型III 干燥剂是一种新型的干燥剂。
干燥除湿设备通常都是利用吸湿材料吸放水的物理性能来完成水分的转移过程。
从表格中我们可以看到，对于类型III 干燥剂，当空气相对湿度大于80%时，其吸附水蒸气的能力迅速提高，因此，在高相对湿度的情况下，采用此吸附材料吸水后，当处于低于80%的相对湿度条件环境中，水分就会很容易被带离吸附材料，从而完成一个吸水放水的除湿过程。
同样，对于类型II 干燥剂，当相对湿度高于20%，材料的吸水能力基本不会产生变化，当相对湿度低于20%情况下，吸附水蒸气能力将会有较大变化。
因此其放水的过程是在一个很低的相对湿度环境中完成。
根据这样的工作原理，决定了这两种吸湿材料的除湿流程将会按照如图2和图3的布置方式。
根据其气流的运行方式，我们暂且称采用类型II 干燥剂的转轮除湿设备为并联型干燥除湿转轮，将采用类型III 干燥剂的转轮除湿设备为串联型干燥除湿转轮。
串联式干燥除湿方式的优串联式干燥除湿方式的优点分析点分析首先，对冷冻水要求不高。
普通的盘管冷却除湿如果要做到较低的露点温度（即较低的含湿量），需要将进入盘管的冷冻水温度降低。
通常中央空调系统的冷却盘管在正常进出水温度条件下，出风露点温度可以达到10度左右，绝对含湿量7g /kg 干空气以上。
如果要达到更低的绝对含湿量，必须降低冷冻水进水温度。
假设送风绝对含湿量要求达到5.5g/kg 干空气，那么出风干球温度要求低于6℃，正常情况下，进水温度不能高于4℃。
这样对于冷冻主机而言，制冷效率将大大降低，以某合资品牌的主机生产厂家的主机行能估算，如果冷冻水进出水温度由正常的7-12℃变更为4-9℃，其制冷效率COP 值将降低7-8%。
如果干燥区域仅为局部小面积区域，为了不影响大系统的能效，需要一台独立的低温小主机来供低温冷冻水，空调系统的管理将更加复杂。
同时，经过冷却盘管后的空气温度降低到6度时，对于整体空调箱体将是一个挑战。
箱体内的低温和机房内的高温高湿，很容易产生箱体的表面结露问题。
以成都为例，夏季的室外计算空调干湿球温度为：31.9℃/26.7℃，假设机房内条件与室外相当，其空气露点温度为25.1℃，当箱体表面温度低于25.1℃时，箱体表面容易引起结露。
根据空调箱体冷桥因子计算公式（图4），计算得出此种情况下，空调箱体的冷桥因子必须大于0.737才能够保证夏季高湿条件时箱体无结露现象。
Kb>0.737对于空调箱体的保温是比较高的要求，参照权威的欧洲Eurovent 标准EN1886：2006中对于箱体冷桥因子的要求，Kb>0.75已经达到该标准的最高等级TB1级。
目前国内各空调箱生产厂家能达到此要求的不多，而且空调箱体的框架需要经过特殊的防冷桥设计，其设备成本相应增加。
而对于串联和并联型除湿转轮机组，不存在这样的问题，因为在整个处理过程中，箱体内的温度一般不需要低于10℃。
其次，设备投资将有所下降。
从图2和图3不难看出，串联式除湿转轮的系统进需要除湿转轮本体，1套送风机，1个制冷盘管3个最主要的部件；而并联式除湿转轮系统需要除湿转轮本体，至少1个制冷盘管，1个制热盘管，1套再生风机，1套送风风机。
因此，串联除湿系统的结构更为简单，在初投资上将有所降低。
第三，运行能耗将有所下降，特别是制热能耗。
通过上面的分析，并联型除湿转轮采用的类型II 干燥剂，释放水蒸气的过程必须在小于20%的相对湿度情况下完成，因此这种干燥剂的放水过程需要一个很干燥的环境，而通常的室内回风很难满足小于表冷器并联除湿转轮 (带旁通)24C 干球温度水蒸气吸附能力0%20%40%60%80%100%相对湿度%类型II干燥剂类型III干燥剂图1 两种不同干燥剂物理性能图3 串联型除湿转轮工作过程图2并联型除湿转轮工作过程K b = (T out-surface – T in-air ) / (T ambient air - T in-air ) K b ：空调箱体冷桥因子 T out-surface ：箱体外表面干球温度 T in-air ：箱体内空气干球温度 Tambient ：机房干球温度 图4 空调箱体冷桥因子计算方法 K b > (T out-surface – T in-air ) / (T ambient air - T in-air ) >(25.1-6)/(31.9-6) >0.73720%的相对湿度，因此，需要提供再生热源来对空气进行加热，由于除湿转轮表面的高温，加热了室外的新风，如果要送到室内，必须进行再冷过程才能得到合适温度的空气输送进室内。
换成采用串联式除湿转轮将不需要此加热制冷过程所需的能耗，而只需要直接经过一次表冷器即可达到除湿的效果。
因此在能源消耗上，后者存在较大优势，是一种绿色节能的除湿方式。
以5000CMH的空气为例，室内回风温度21C/45%（含湿量7.2g /kg干空气），需要将空气处理到12.9C干球温度/含湿量5.7g /kg干空气。
根据某些并联型除湿转轮厂家的数据，在此过程需要提供50-55kW的制热量将再生空气加热到合适的相对湿度，而在此过程中，需要的再冷盘管的制冷量一般在22-30kW。
（图5）采用相同的进风参数和送风要求，对于采用类型III干燥剂的串联式，在此过程中所需的能耗仅有制冷需求，根据该种材料的测试计算出的制冷量需求为17kW。
（图6）由上例，可以看到串联型除湿转轮可有效地节省对于机组的冷量和热量的需求。
同时，考虑到并联型除湿系统需要两套风机电机作为输送动力，其电能消耗也会大于串联型除湿系统的单风机配置情况。
第四，串联式风管系统设计将更加简单。
在风管系统的配置上，串联型除湿系统需要布置进风管与送风管，而并联型除湿系统需要布置回风管，新风管，排风管与送风管这4套风管，在风管系统布置和设计方面会增加工作量。
同时工程成本也会随之增加，建筑空间的利用率将有所下降。
最后，可以有效减少交叉感染的几率。
目前常见的并联型除湿转轮机组，由于其工作原理是采用新风和排风这两股气流来进行除湿，排风中有时会带有一些有害物质，特别是一些实验室，或者化工工业场所，对于室内排风不允许使用；另外，由于转轮是一种转动部件，在旋转过程中，排风风道和新风风道难免会产生泄露从而发生交叉感染的问题。
即使在一些场所排风可以被利用，如医疗，制药行业，但如果有产生交叉感染的风险，这种除湿方式也是不能被采用的。
反观串联式除湿转轮系统，整个处理过程中，不需要排风的参与，完全可以对室外新风进行单独处理，就可以将干净、干燥、适温的空气输送到室内，调节室内的温湿度。
结语除湿设备在化工、制药、医疗、电子、食品、造船，仓储等很多行业都是不可或缺的重要组成部分，其对于产品质量，工作环境，工艺流程都是一个可靠的保障，目前的除湿设备对于能源的利用还存在可以节省的潜力空间，本文中提到的串联式干燥除湿转轮设备，在适当的湿度要求条件下，其性能，初投资，能耗，系统设计等经济性均有其独特的优势。
参 考 文 献[1]ASHRAE 90421 Humidity Control for Design Guide forCommercial and Institutional[2]SYS-APM004-EN Dehumidification in HV AC, TraneApplication Manual[3] Eurovent 1886:2006 标准图5焓湿图中并联型焓湿图中并联型除湿转轮工作过程除湿转轮工作过程图6 焓湿图中串联型除湿转轮工作过程。