极端热湿孤立地区光伏空调系统除湿方式适用性研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luoyanxiang
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高温高湿的低纬度岛礁地区,远离内陆且常规能源匮乏,选择合适的低能耗空气处理方案以匹配当地的热湿负荷需求至关重要。传统的蒸气压缩式空调系统采用冷凝除湿方法将空气冷却至露点温度以下,集中处理显热负荷与潜热负荷,存在着能耗高、除湿能力有限的问题。温湿度独立控制系统具有能耗低和热湿负荷独立处理的特点,该系统中常用的除湿方式主要有溶液除湿装置和转轮除湿装置。本文针对高温高湿低纬度岛礁地区的空气处理需求及能源状况,选择适宜该地区使用的空调系统来匹配不同的除湿装置,通过数值模拟配合参数的匹配计算讨论了不同除湿装置在该地区的适用性规律。本研究以太阳能光伏驱动的高温冷水空调系统为载体,分别匹配单级全热回收溶液除湿装置及两级除湿两级显热交换转轮除湿装置。除湿剂再生热源为当地丰富的太阳能资源,并考虑高温冷水机组冷凝热回收。本研究建立了除湿模块、光伏发电系统、太阳能热水集热系统及高温冷水机组的数学模型。通过MATLAB编程计算,得到不同工况下的系统动态重生温度,重生热量,除湿温度及除湿系统冷量后,完成进一步匹配计算得到重生热量削减率、设备规模、经济性等参数。对不同室外含湿量、不同室内含湿量、不同制冷机组运行冷凝温度下系统的运行匹配计算结果进行对比分析。结果表明:在本文计算工况下,重生温度方面,转轮系统高于溶液系统,且随着工况湿度的提升,两种系统的热质量需求差距会进一步加大。室外空气含湿量高于20 g/kg(干)时,转轮除湿系统会出现重生温度高于100℃的工况。重生热量方面,溶液系统略高于转轮系统。系统总冷量方面,由于两种系统处理相同的热湿负荷,而转轮除湿系统的除湿冷量较高,使得转轮除湿系统总耗冷量高于溶液除湿系统。设备铺设面积方面,当高温冷水机组冷凝温度低于40℃时,转轮除湿系统铺设总面积占优;40~50℃时,溶液除湿系统从高湿度区开始逐渐优于转轮系统;冷凝温度低于50℃时,溶液除湿系统全面占优。设备初投资方面,当冷凝温度高于35℃时,溶液除湿系统初投资即全面优于转轮除湿。余热利用能力方面,溶液除湿系统具有良好的余热回收能力,热源温度50~60℃的大流量低温热源即可充分削弱溶液除湿系统重生热量,平均削减率可达34%~58%。相比之下转轮除湿的热量回收效果一般,平均削减率在15%左右。本研究建立了两种光伏驱动的温湿度独立除湿空调系统匹配计算模型,得到除湿方式与重生方式在低纬度岛礁地区的适用性规律,结果可为不同热湿条件、不同建筑负荷下太阳能空调系统的除湿方式选型及重生方式选择提供参考。
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