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干燥剂 除湿技术综述

文章出处:杭井除湿设备 文章作者:井泉环保人气:发表时间:2020-04-14 06:53

本文概述了干燥剂技术在商业和机构建筑除湿方面的应用。由于各种市场,政策和监管因素,该技术对于20世纪90年代的除湿应用尤其具有吸引力。在简要回顾了运营原则之后,我们提出了三个案例研究–超市,酒店和办公楼。我们还讨论了最近的进展和正在进行的研发活动。

介绍

20世纪90年代,供暖,通风和空调()行业面临着若干挑战,包括能源资源减少,人口增长导致的能源需求增加以及新的监管政策。为了应对这些挑战,需要更节能的加热,冷却,通风和除湿技术。然而,部署节能技术存在一些限制因素;?其中包括即将逐步淘汰含氯氟烃(),最终逐步淘汰氢氯氟烃(),以及由于担心有关建筑物的通风率增加

室内空气质量和居住者健康。较高的通风率转化为更大的冷却负荷一尤其更大的潜在冷却季节当相对湿度在建筑物内必须保持足够低,以抑制微生物引起的健康问题,并且还生长可能会损坏建筑材料。因此,空气除湿已成为功能的一个非常重要的部分。干燥剂除湿和冷却技术可为行业提供节能解决方案。干燥剂除湿技术在产品等工业应用领域拥有60多年的成功记录

干燥和防腐蚀。它在洁净室,医院,博物馆和其他需要高度控制湿度的特殊情况下也已使用多年。?最近讨论了干燥剂技术的各种好处,其潜在的应用以及推动其未来发展的因素(,1994)。

近年来,在空调应用中使用除湿剂进行除湿的情况一直在增加(见图1),其资本成本一直在下降。超市行业是第一个意识到除湿除湿潜力的行业,目前有超过500?家超市使用与电动制冷系统集成的除湿除湿包(,1994)。在这些集成设计中,干燥剂系统用作外部(通风)空气的预调节器以去除潜在负载。干燥剂除湿的其他应用是在溜冰场,酒店和汽车旅馆,办公楼,全方位服务和快速餐馆,医疗设施和养老院。

干燥剂除湿的好处是更好的湿度控制,更有效的潜在负荷去除和减少峰值电力需求。在该国家的电力公用事业公司无法满足其最高空调负荷的地区,这种节能技术可以帮助满足这一需求。

图1.?除了1991年和1992年之外,(1992)的干燥剂除湿设备市场的近期增长趋势,这是根据与两家制造商讨论的估算。

干燥剂除湿类型

空气除湿可以通过两种方法实现:(1)将空气冷却至其露点以下并通过冷凝除去水分,或(2)通过干燥剂材料吸附。固体或液体形式的干燥剂对去除水分具有天然亲和力。当干燥剂从空气中除去水分时,干燥剂释放热量并使空气变暖,即“潜热变为

显热。然后可以通过显热冷却器(例如,蒸发器盘管,热交换器或蒸发冷却器)将干燥的暖空气冷却至所需的舒适条件。要重新使用干燥剂,必须通过一个过程来再生或重新激活干燥剂,其中水分被来自能源的热量驱除,例如电力,废热,天然气或太阳能。

图3.固体干燥剂空调的示意图(,1992)

图4.液体干燥剂除湿系统的示意图

对于工业应用,固体干燥剂循环使用双柱填充床除湿器;?然而,最适合空调应用的除湿机配置是旋转轮(见图2)。待除湿的空气进入系统,与干燥剂轮接触,并从除湿器中排出干热。所述然后轮旋转,以使已经选择了干燥剂部湿气暴露于热激活的空气和其水分除去。

图2.--?()

由于离开干燥剂的空气由于热吸附的释放而被加热,因此需要在冷却应用中冷却干燥的空气。这可以通过显热交换器(例如热管)或标准蒸汽压缩冷却盘管来实现。图3显示了包含直接蒸发冷却器和旋转固体干燥剂轮的干燥剂空调器的示意图。

图4是液体干燥剂除湿系统的示意图。在液体系统中,有两个独立的室用于进行除湿(或调节),另一个用于再活化(或再生)干燥剂。来自除湿室的处理过的空气进入调节空间。离开除湿室的干燥剂通过热交换器向下到达再生器,在再生器中加热以除去水分。当需要除湿时,液体干燥剂在两个腔室之间连续泵送。

等。(1992)提供了关于各种干燥剂冷却循环和过去研究和开发的大约900次引用的完整报告。

(1990)在除湿手册中介绍了关于心理测量学,除湿方法和许多应用的优秀教程。特刊(,

1992)包含一系列关于干燥剂系统应用,低水平湿度控制和水分负荷计算的论文。

干燥剂除湿应用

当潜在负荷高时(即,当潜热显热比高时),干燥剂系统特别有用,因为它们比去除显热更经济地去除水分。另一个理想的情况是用干燥剂除湿的成本低于用制冷系统除湿的成本。这就是热能进入图景的地方:与常规电制冷相比,有时通过废热,天然气或非高峰电力进行干燥剂再生更为经济。因为不需要使用干燥剂除湿系统进行再加热,所以另一种适当的用途是当调节空气从线圈出来后必须重新加热,以达到舒适的干球温度。最后,干燥剂的使用非常适合于在低于冰点露点温度的水平下需要除湿的情况。对于例如,冰场已经是湿度很大,但冷却线圈具有以冷却冰点以下。在这样的环境中,用干燥剂除湿可以起主要作用。

考虑到这些“最佳”情况,市场的几个部门具有干燥除湿的良好营销机会的特征。超市提供了最好的机会。溜冰场,酒店和汽车旅馆以及零售商店的除湿需求可以通过干燥剂非常有效地满足。餐馆为干燥剂提供了另一个机会,因为通风率要求高,烹饪时产生的水分含量高。办公楼可以使用干燥剂,因为对于“病态建筑综合症”和室内空气标准62-89?的高通风率要求

质量;?在高湿度(高潜在负荷)的地区的办公楼是特别好的候选人。

多年来,医院和疗养院一直使用液体干燥剂系统。在以下部分中,我们将回顾使用干燥剂除湿的三个应用程序,然后概述最近的开发活动。

超市应用的增加导致过去几年中运输的干燥剂除湿装置数量不断增加(见图1)。

系统经过了多项改进,包括使用热管换热器代替空气–空气换热器,以及用硅胶轮代替氯化锂轮。??生产的/干燥剂系统也已安装在许多超市中,从而节省了能源成本。

图5.?超市除湿的超级系统示意图()

问题定义–在超市中,传统的制冷系统倾向于循环开关,这会产生湿度和霜冻。处理两种负载的传统空调系统效率不高,因为可能需要再加热。并且因为冷却盘管必须处于低于露点的温度以允许冷凝,所以制冷系统的性能系数()或能效比()不是很高。如果可以独立于温度控制湿度,超市将更加舒适并且由于冷冻箱上的霜(超市的成本问题)的维护将被消除。

示例结果在一个例子中,除湿和冷却系统帮助在新英格兰的超市实现了每年8,500美元的能源成本节省,并且回收期不到3年。当地燃气公司的回扣将回收期降至2年以下(,1994)。使用干燥剂系统,商店为购物者和员工提供更干燥,更舒适的商店环境,同时延长产品保质期并减少冷冻产品和冷藏箱的结霜。

酒店案例研究

解决方案更有效的方法是使用燃气干燥剂模块来处理潜在负载,并使用小型化的电蒸汽压缩制冷系统来处理显着负载。这允许

?蒸发器温度较高,因此(制冷)会升高;

?单独控制湿度和温度;

?通过可能节省能源成本的潜力–减少制冷和除霜和防汗加热器的能源成本,以及–?减少空气循环,因为干燥的空气具有更多的除湿能力。

分离显热负荷和潜在负荷的原理用于超市应用的干燥设备。图5是最新的超市干燥剂中的一个的示意性除湿系统一从所述蒙特系统?。在其发展的最后几年,

问题定义一,霉菌,霉菌和霉味都是许多酒店的问题,特别是在潮湿的气候下,美国酒店和汽车旅馆协会的成员每年花费超过6800万美元(,1991)。必须经常去除地毯和墙纸,因为被困的湿气会导致霉菌和霉菌在背面上生长。霉菌和霉菌是

真菌的形式,其生长和繁殖产生我们在潮湿的房间和潮湿的气候中闻到的熟悉的霉味。

可以通过三种方式消除真菌生长:杀死真菌,去除食物或去除水分(湿度)。从材料中去除过多的水分通常是最实用的和停止霉菌和霉菌的有效方法。必须将空气湿度控制在60%相对湿度()以下,以避免霉菌和霉菌的生长。

西棕榈滩,佛罗里达州的一个小三层楼的一间酒店的建筑拥有150间客房两翼一曾与室内问题的水分。开业仅一年后,三分之二的房间正在经历霉菌和霉菌,要么正在进行维修,要么已经进行了大修,如拆除地毯和墙纸;?走廊的天花板网格也是生锈(班克斯,1992年)。现有的系统由每个机翼的25吨分体式系统组成,通过天花板压力通风系统提供约5000的空气。客房配有1吨重的单独终端空调机组。

补救措施–为了改善除湿,北翼的系统改装了干燥剂模块(,1992)。在北翼,安装了干燥剂系统作为现有蒸汽压缩系统的附加装置,增加了更多的机械除湿能力。南翼使用蒸汽压缩设备维持其传统的冷/再热系统,但空气分配系统发生了变化,每个机翼使用更多的空气量(6000),建筑物内的空气压力减少,以减少空气渗透。两翼进行了仪器化监测,监测了9个月。

结果–?在湿度控制下操作改善了冷却/再加热的南翼水分问题,但气味仍然存在,天花板上的锈迹再次出现(1992)。北翼状况比南翼显示出更多的改善,湿度较低,几周后没有霉味的再次发生。图6比较了南翼和北翼墙后面的洞穴中的水分含量。在北翼的一楼,在水分上参考标尺测量13墙板相比,20南翼一其整个召开趋势其他楼层。在具有干燥剂系统的机翼上,壁腔中的平均湿度水平为60%,而冷/再热翼上的壁腔经历平均湿度为69%。根据微生物学家的说法,当湿度超过65%?时,会出现严重的霉菌/霉菌问题。两翼的一楼由餐厅和大厅连接,南侧的一些水分可能已经进入北侧。在干燥剂方面,经过几个月的测试后,第二层和第三层的湿度问题消失了,天花板上的栅栏>瓷砖栅格也被消除了。

圜北翼–干燥系统

■南翼–冷却/再加热系统

图6.?1990年11月至1991年7月北翼与南翼的平均水分,三层酒店(,1992)

检查的另一项是两翼中发现的真菌样本量。干燥翼中的真菌数量约为冷/再热翼的四分之一–这是一个非常令人鼓舞的结果。根据基于的计算机模型在该位置获得的测试数据,适当尺寸的冷却/再加热系统比燃气干燥剂模块加上小型冷却系统的运行成本更高。在这栋建筑中,使用干燥剂模块可以将用于调节外部空气的总直接膨胀吨位减少40-50吨–?减少50%以上。干燥剂系统可以降低峰值需求,这是峰值需求电荷高的区域中的重要因素。在这个特殊的应用中,酒店每年可以通过冷/再热系统节省3,000美元的能源(,1992)。目前,干燥剂系统确实具有较高的初始成本,但具有较高的生命周期必须考虑成本,包括避免维修成本,以及墙壁湿度降低和客户舒适度提高的好处。

办公室案例研究

问题定义?修订的?标准62-89“可接受的室内空气质量通风”?的新要求要求外部通风率为当前实践的3~4倍,从而增加潜在负荷。大多数可变风量()全空气系统在一年中的大部分时间内都不符合标准(,1993)。此外,氟氯化碳制冷剂的生产将在2000年被禁止,而常用的氟氯化碳制冷剂预计价格会飙升。冷却器转换以更快地更换这些制冷剂将成为建筑管理者的一个重要问题,但转用非氟氯化碳制冷剂可能会降低冷却器的容量。必须解决这些问题(提高通风率和更换),并且必须对许多办公楼中的系统进行改造并添加新系统。这种情况为干燥剂提供了对通风空气进行预处理的机会,而不是处理添加新的传统系统。在该国的一些地区,这一变化实际上将节省能源成本。

图7显示了现有的全空气?系统的示意图,该系统位于休斯顿办公楼的六层,346,600平方英尺(,1993)。目前1000?吨容量的系统提供每平方英尺0.1的室外空气,基于每人143平方英尺和每人15。如果

通风率增加到20立方米/人,按照62-89(每人100平方英尺),那么冷却负荷将增加到约1347吨。如果冷却器转换为使用氟氯烃,其容量可能会降至850吨。

改造方案?为了满足更高的冷却负荷1347吨,(1993)研究了两种改造方案。第一种选择是增加另一台498吨的冷水机组,以应对增加的通风率和氟氯烃替代品。第二个改造方案是在现有的改装的850吨冷水机组中增加一个干燥剂系统,以提高通风率(见图8)。

提出了一种带有焓轮(全热交换器)和干燥轮的两级干燥剂预处理系统。焓轮在进入干燥剂除湿器之前预先调节外部空气,去除一些水分和显着负荷,以减少所需的再生能量;?焓轮的再生由外部空气完成。在干燥剂部分,空气被深深地干燥。再生能量可以通过空气–空气热交换器,来自系统的废热和天然气来提供。根据(1993),该系统在休斯顿天气条件下的年平均热为2.19,介于1.2和3.3?之间。在第二种选择中,干燥剂预处理器去除了566吨冷却,其中781吨由

改装的冷却器处理。

图7.?德克萨斯州休斯顿办公楼现有全空系统示意图(,1993)

能源成本节约–改造1使用电力和改造2?使用燃气和电力。改造1与改造2?的经济性取决于位置,因此必须考虑当地公用事业的费率结构。在休斯顿,公用事业费率约为0.087美元/千瓦时和4.25美元/天然气。在这个特殊的例子(1993)

包括以下能源成本:

?对于现有系统(由于其仅提供0.1/-?而无法满足要求),每年的能源成本为196,400美元。

?对于改造1(所有蒸汽压缩冷却),每年的能源成本为232,500美元。

?对于改造2(燃气干燥剂系统加上现有的冷却器),每年的能源成本为205,400美元。

在休斯顿的应用中,干燥剂选项每年可节省27,100美元的能源成本,而不是蒸汽压缩冷却。

最近的干燥剂除湿技术

尽管干燥剂除湿对于某些利基市场应用而言具有成本效益,但对于广泛的空调应用而言,干燥剂系统的首要成本仍然很高。在本节中,我们将回顾干燥剂的最新发展除湿技术旨在提高成本效益和性能。

多年来,天然气研究所()一直致力于开发用于空调应用的干燥剂技术。计划已经为超市生产了广受欢迎的产品。在1992–1993年,计划的主旨是开发低成本,高性能的干燥轮,开发设计和分析工具,以及生成数据和信息。

专注于具有成本效益的利基市场举措,如超市,以及最近的酒店和汽车旅馆。?和一直在与合作开发基于一种新型干燥剂的除湿机输入1。的1型轮在350°-400°的温度下非常有效地去除水分和再生,并且需要一个燃气系统来提供所需的再生温度。还与公司一起探索住宅应用,该公司开发了一种热水器驱动的干燥剂除湿机。和?一直致力于开发和测试酒店和汽车旅馆的干燥剂化妆空气系统。

排气

空气

预先经营的户外--?.

,。生产单一工厂包装系统,提供干燥剂除湿。他们的一些系统(例如,/型号)使用蒸发冷却器提供冷却,并已安装在超市和其他

新的空气流量测量站(典型)

现有的空气处理?单元(典型的8)单元(.?8)两级干燥剂预处理器除湿机

干燥剂再生美国专利号?4.723.417?和专利待审

图8.休斯顿全空系统改装干燥剂预处理系统(,1993)

一世零售店。还将生产小型版本,用于小型商业和住宅应用。正在与公司合作,生产一种基于一系列名为的干燥剂材料的除湿机,适用于低温应用。一种形式的()干燥剂可以在低于140°的温度下再生,因此可以使用来自冷却器冷凝装置的废热。图9显示了的/系统,它具有干燥轮,热交换器轮和蒸发冷却垫,可用作通风空气的预处理器。其中一个单元将安装在中位于纽约怀特普莱恩斯的商店,目前拥有双冷却器系统。第一台冷水机通常足以满足合理负荷,因此白天很少需要第二台冷水机组。然而,由于过夜的残余水分,商店在上午9:00?经历了峰值冷却需求,促使第二台冷水机组以高需求量运行。而不是操作第二台冷水机组,预计将/系统添加到第一台冷水机组可以消除对另一台冷水机组的需求,从而消除约140千瓦的需求。

许多其他组织也在致力于干燥剂的研究和开发:将液体干燥剂空调作为单包装系统。

分析比较表明,?在低显热比下的能效比值高于替代系统的值(等,1993)。

德克萨斯大学奥斯汀分校一直在开发一种全电动混合蒸汽压缩/干燥剂空气调节器。

,。正在研究用于下一代液体除湿空调的降膜干燥剂吸收剂和先进再生器。能源集团一直采用将干燥剂系统与传统?系统和热电联产系统集成的方法。开发了一种集成的干燥剂冷空气分配系统,可以显着减少建筑物的回流管道和能源成本(,1989)。在另一项研究中,已经证明,干燥剂辅助的无管分体式系统是小型办公楼的可行替代方案,可以节省能源成本(,1994)。

新的,?在佛罗里达电力公司的支持下,一直使用与标准蒸汽压缩装置集成的干燥剂系统用于餐馆应用,从冷凝器盘管和太阳能集热器获取热量。该系统的目标是减少高峰需求。

美国能源部支持的国家可再生能源实验室()正在研究用于太阳能冷却应用的低温干燥剂;?然而,这项工作也可以扩展到

废热回收的电气应用。和能源集团在的资助下,研究了一种用于预处理通风空气的液体干燥剂增强型热管装置。初步测试结果表明,这种方法可以产生有效的预处理器。

结束语

干燥剂除湿是一项成熟的技术,已在机构和工业应用中成功使用多年。商业应用现在正在获得认可。干燥剂系统已成功应用于

超市和溜冰场。酒店和汽车旅馆,办公楼和餐厅提供了下一次机会。

降低干燥剂除湿系统的成本并改善其性能将显然为干燥剂除湿技术提供更多机会。

目前,市场上的一些具有成本效益的应用将导致未来几年的销售额增加;?但与其他技术一样,进一步的研发和示范计划将增强该技术的更广泛应用。低温干燥剂可有效利用电动空调的余热,提高效率有效性–公用事业和需要参与进一步发展的领域。作为电气制冷系统的附加模块的干燥除湿系统可以帮助解决20世纪90年代暖通空调行业面临的挑战:提高通风率,改善室内空气质量的需求和更好的湿度控制,逐步淘汰,需要更高的国家标准冷却系统的效率,以及降低峰值电力需求的愿望。这些因素以及干燥剂系统解决特定问题的能力正在推动这些干燥剂技术成为空调市场的主流。

免责声明:本文中提到的产品,概念和组织仅作为示例。作者并未赞同其中任何一项。可以提供许多其他产品,概念和组织。

湿度轮

向后弯曲的空气风扇最大化效率,提供高静压能力和低操作声级。

天然气锅炉或蒸汽转炉;?热水或蒸汽重新加热空气,将干燥剂轮中的水分散发到大气中化妆或再循环空气户外建造排气空气供气

加热线圈:热水或蒸汽在冬季空气进入建筑物之前加热空气。

干燥剂浸渍后,即使在潮湿的气候条件下,它也可以有效地使化妆或再循环空气中的水分产生理想的相对湿度。

容易达到高达500?磅/?小时的除湿率,允许增加通风空气而不会增加能源成本。

规格:低速(10)低功率(200瓦)

?确实是双重职责。

1.冷却离开干燥剂轮的热空气并捕获80%的热量以预热再生:气流……将燃气锅炉的能源成本削减高达40%。

2.利用室外或废弃建筑废气的“自由冷却”,在暖空气进入结构之前对其进行冷却。夏季取代耗能的传统空调设备,并在冬季捕获建筑废气系统产生的废热。

规格:低速(10)低功率(400瓦)

蒸发冷却器

在炎热的天气里,它可以冷却室外或建筑废气流。实际上,它提供了第二级冷却,利用了低得多的湿球温度。取代耗能的传统空调设备。

规格:低功率1/15?..?泵)

图9./系统

此文关键字:干燥剂,系统