太阳能溶液分级集热再生与空气预除湿耦合作用机理

本项目提出一种新型太阳能除湿溶液再生方法——太阳能空气预处理溶液分级集热/再生系统。主要研究内容为：1）基于集热/再生器玻璃盖板的各种温度模型，提出溶液集热再生过程中溶液和空气之间传热传质势差的通用解析模型；2）基于同浓度溶液蒸发率扣减原理，构建太阳能溶液分级集热再生和空气预除湿耦合的数学模型；3）设计一种新型溶液除湿器—外表面蒸发式溶液除湿器，并对装置进行初步理论研究； 4）构建空气预湿器和集热/再生试验装置，进行变工况实验。重要研究结果：1）在太阳能集热再生模型中，考虑玻璃盖板对太阳光部分吸收及对溶液辐射能吸收的双向吸收模型能更好地与实验结果吻合。2）相对单级集热再生，太阳能空气预处理溶液分级集热/再生系统随环境工况变化存在临界点。3）外表蒸发除湿器的除湿效果要优于绝热除湿器。4）逆流太阳能集热/再生器应在空气较干燥、太阳辐射强度较高时运行，并选取适合的空气流量。 关键数据：1）当溶液和空气入口温度都升高10℃，太阳能集热再生器加热溶液热效率可达0.64，比加热空气的热效率提高近1倍。2）在填料除湿过程中，当液气比小于2.0时，溶液和空气入口参数变化对湿度效率影响显著；溶液和空气入口温度对等焓率影响大；随液气比增加，湿度效率增加，等焓率下降。3）带翅片的外表面蒸发除湿性能比绝热型除湿器高9%左右。4）在太阳能集热再生实验中，当空气入口湿度从10g/kg升高到20g/kg，再生效率下降0.16左右，可见较高的空气入口湿度是极为不利溶液再生。5）室外环境温湿度对空气预处理分级集热再生影响表现为存在一个临界相对湿度（60%），当室外环境湿度高于临界值时，预处理分级再生性能优于直接集热再生；并且太阳辐射强度对系统性能影响也存在临界值（780W/m2）,太阳辐射强度低于临界值时，预处理分级再生性能优于直接集热再生。 本项目的研发成功将有助于太阳能空气预处理溶液分级集热/再生方法在太阳能溶液除湿空调系统上的推广应用。 2100433B

太阳能溶液除湿制冷是替代传统制冷空调方法的重要方向之一，为解决太阳能溶液除湿制冷在高温高湿天气下较难直接利用太阳能热能对高浓度吸湿溶液进行有效再生的问题，本项目提出一种新型太阳能除湿溶液再生方法- - 太阳能空气预处理溶液分级集热/再生系统。本项目对该种溶液再生方法中太阳能溶液分级集热再生和空气预除湿之间耦合作用机理进行研究。主要研究内容为：1）基于集热/再生器玻璃盖板的各种温度模型，提出溶液集热再生过程中溶液和空气之间传热传质势差的通用解析模型；2）利用热不平衡考虑的溶液除湿/再生传热传质模型，对填料除湿装置内部传热传质特性进行研究；3）基于同浓度溶液蒸发率扣减原理，构建太阳能溶液分级集热再生和空气预除湿耦合的数学模型；4）构建空气预湿器和集热/再生试验装置，进行变工况实验。本项目的研发成功将有助于太阳能空气预处理溶液分级集热/再生方法的推广应用。

本项目提出一种将蒸汽压缩式制冷与溶液除湿技术相结合的新型空调系统，利用低温除湿溶液处理环境空气。该系统空气处理方式兼具热湿耦合处理与温湿度独立控制的特性，空气经除湿器除湿、降温后再由干式表冷器对温度进行精确控制。除湿溶液相对常规溶液除湿空调系统其浓度可降低15%左右，再生热量需求小。蒸汽压缩式循环的冷凝热在全工况条件下均能够满足溶液再生需求，且冷凝热处理采用空气冷凝与溶液冷凝相结合的方式、避免了溶液对设备腐蚀的同时有效利用了冷凝热。相比传统露点控制空调系统或常规溶液除湿空调系统，该系统的节能效果明显。采用理论与实验相结合的方式，主要研究系统的耦合形式及热力学性能提升方法，研究完善溶液与制冷剂所涉及的热力过程，实现合理的冷凝热处理及溶液的高效再生；研制系统样机，实验测定和模拟分析系统性能，确定最优运行参数范围，优化系统结构及控制运行策略。项目研究的成果将为该新型空调系统的实际应用奠定基础。

为了解决现有常规空调系统、部分温湿度独立控制空调系统以及溶液除湿热泵系统中所存在的不足，本项目对现有的蒸汽压缩式制冷与溶液除湿技术相结合的复合型空调系统进行了改进，提出一种新型的能够实现自主再生的低温溶液除湿热泵空调系统。该系统空气处理方式兼具热湿耦合处理与温湿度独立控制的特性，空气经除湿器除湿、降温后再由干式表冷器对温度进行精确控制。该系统采用低温的除湿溶液，除湿溶液的温度由压缩制冷循环的蒸发器进行调节，所以除湿溶液可以在较低浓度下运行，相对常规溶液除湿空调系统其浓度可降低15%左右，除湿后稀溶液的再生难度降低，再生热量需求小；冷凝热的处理采用空气冷凝与溶液冷凝相结合的方式、减小了溶液对设备腐蚀的同时有效的利用了冷凝热，冷凝热在正常工况及极端工况下均能够完全满足溶液再生的需求，提高了溶液再生冷凝热利用率。相比传统露点控制空调系统或常规溶液除湿空调系统，该系统的节能效果明显。课题采用理论与实验相结合的方式，重点研究低温溶液除湿过程中的热质传递特性、合理的冷凝热处理方式、以及系统运行参数之间的匹配特性。同时进一步研究系统的耦合形式及热力学性能提升方法，研究完善溶液与制冷剂所涉及的热力过程，实现合理的冷凝热处理及溶液的高效再生；研制系统样机，实验测定和模拟分析系统性能，确定最优运行参数范围，优化系统结构及控制运行策略。项目研究的成果将为该新型空调系统的实际应用奠定了一定理论研究应用基础。 2100433B

溶液除湿系统

根据上海世博会零碳馆项目需要，配合风动储能保温除湿双向通风帽并结合上海世博会零碳馆项目的总体规划，以及当地的实际情况和气候条件，在风帽下部配套上溶液除湿、加湿体系，让整体的风帽效果达到最佳，并作出结合当地季节变化而特有的模式切换，从而使得系统更全面的凸显环保性和节能性，同时也使得室内的温湿度达到更适宜的标准。