船用轉輪除濕空調系統方案的應用

船用轉輪除濕空調系統方案的應用

　　摘要：轉輪除濕空調系統主要是從能源節約的角度來(lái)處理空氣負荷，它主要利用的是一些低品位的能源，比如：工業(yè)廢熱能源和太陽(yáng)能等。當前我國對轉輪除濕空調系統的研究?jì)H限于建筑工程方面，在船用方面研究的較少。本文重點(diǎn)研究了在船舶方面轉輪除濕空調系統的應用，在分析轉輪除濕空調系統原理的基礎上，構建出了船用除濕空調系統方案，以此來(lái)更好地將轉輪除濕空調系統的應用領(lǐng)域擴寬。

　　世界經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，各國間的經(jīng)濟往來(lái)變得更加頻繁，船舶運輸業(yè)由此也得到了快速發(fā)展。在經(jīng)濟貿易中，海上運輸所承擔的功能是非常重要的，它主要負責貨物的運送等，有效推動(dòng)了世界經(jīng)濟的發(fā)展。在船舶及相關(guān)設備運行中，會(huì )消耗較大的能源量，同時(shí)還會(huì )排出二氧化碳和廢熱等，因此會(huì )污染環(huán)境和周?chē)乃w。隨著(zhù)海上運輸業(yè)的繁榮，船舶數量日趨增加，污染問(wèn)題也變得越來(lái)越嚴重了。近年來(lái)，各國都在積極保護生態(tài)環(huán)境，同時(shí)將排放標準制定好，以此來(lái)更好地管理船舶運輸業(yè)，在船舶行業(yè)發(fā)展中亟需將節能減排問(wèn)題解決好。

　　1、分析轉輪除濕空調系統原理

　　轉輪除濕空調系統的主要工作原理就是充分利用低品位能源，以此來(lái)驅動(dòng)熱源，因此它的環(huán)保性能良好。它能有效將空氣濕負荷通過(guò)固態(tài)干燥劑來(lái)處理，因此其抗干擾能力和穩定性非常強。對于轉輪除濕空調系統來(lái)說(shuō)，冷卻裝置和除濕轉輪是其主要組成部分，其中的核心部件是除濕轉輪。對于硅膠干燥劑來(lái)說(shuō)，它的再生溫度范圍為120℃-150℃，再生溫度相較于廢氣溫度來(lái)說(shuō)更低，所以干燥劑可以通過(guò)廢氣余熱來(lái)再生，通過(guò)廢氣來(lái)為干燥劑再生提供熱能，起到了很好的能源節約效果。

　　2、船用轉輪除濕空調系統方案

　　方案

　　對于除濕轉輪來(lái)說(shuō)處理區和再生區是其主要的組成部分，它們所占據的面積比例是3：1。硅膠除濕轉輪適用于一些濕度較大、溫度較低的空氣，要想得到最佳的效果應保持處理空氣溫度在25℃。對處理空氣，要先用壓縮式空調機進(jìn)行預冷，濕負荷需要經(jīng)過(guò)處理區處理，這樣才能將單級轉輪除濕效果發(fā)揮到極致。轉輪中處理空氣主要是將濕度增加，此時(shí)會(huì )產(chǎn)生吸附熱。為了盡量避免消耗過(guò)多能源，處理空氣可以通過(guò)海水冷卻器進(jìn)行冷卻。然后經(jīng)過(guò)處理蒸發(fā)器，最后進(jìn)入到艙室。

　　方案

　　對于兩級轉輪除濕空調系統方案來(lái)說(shuō)，在它的轉輪除濕系統中有兩個(gè)轉輪，并且將冷卻器和空調機組配合起來(lái)使用。和單級方案相比，除濕轉輪的結構和分區都是相同的。除濕轉輪會(huì )處理空氣濕負荷，顯熱負荷會(huì )由壓縮式制冷劑組和海水冷卻器1、2來(lái)處理，然后還需要經(jīng)過(guò)海水冷卻器和壓縮式制冷劑組的再冷卻，最后將其送進(jìn)艙室中。

　　兩種方案的比較

　　對于這兩種除濕方案來(lái)說(shuō)，在單級除濕方案中，其預冷階段和后冷階段需要使用壓縮式制冷機組，因此會(huì )消耗功率，在兩級除濕方案中，其蒸發(fā)器冷卻過(guò)程和除濕過(guò)程需要使用壓縮式制冷劑組，會(huì )消耗功率。將Q設定為制冷量，那么計算制冷量的公式可以表示為：Q=1.2Δh·m?？照{機組的制冷系統COP=2.853，那么計算制冷機組功率消耗可以通過(guò)制冷量/制冷系數得出。經(jīng)過(guò)計算知，在單級除濕方案中使用的制冷量是172.2千瓦，消耗的功率是60.35千瓦。采用兩級除濕方案得到的制冷量是146.8千瓦，消耗的功率是51.45千瓦。對于使用的這兩種除濕方案來(lái)說(shuō)轉輪干燥劑的再生熱源都是船舶的余熱，因此不需要消耗其他的能源。通過(guò)上述實(shí)驗數據可知，兩級除濕方案相較于單級除濕方案要消耗更低的能源。設定本次實(shí)驗中的海水設計溫度是32℃，因為大部分海域的溫度相較于該溫度要低，所以，實(shí)際運行中制冷機組所消耗的功率壓低于計算得出的功率值。此外，隨著(zhù)蒸發(fā)溫度的增高，輔助制冷劑實(shí)際制冷系數要比2.853高，在能源節約方面具有很好的潛力。單級除濕方案相較于兩級除濕方案需要多消耗8.9千瓦的能源。這些多消耗的能源主要用于冷卻處理空氣，以此來(lái)充分發(fā)揮單級轉輪除濕水平。如果在除濕量方面沒(méi)有嚴格的要求，同時(shí)不需要預冷處理空氣，制冷機組有著(zhù)相同的功率，那么不管使用的是哪一種除濕方案在節約能源方面都是一樣的。對于單級除濕方案來(lái)說(shuō)，它有一個(gè)轉輪，所以有著(zhù)相對簡(jiǎn)單的結構，在處理的過(guò)程中只能使用一個(gè)轉輪，因此需要較大的轉輪尺寸。此外，單級轉輪的除濕能力還會(huì )受到再生空氣溫度和處理空氣溫度的影響，如果船舶的除濕量較大，那么使用它是不合適的，因此其應用范圍相對要窄。兩級除濕方案有著(zhù)2個(gè)轉輪，所以其除濕效果更佳?？偝凉窳靠梢杂蛇@兩個(gè)轉輪來(lái)分擔，因此不需要較大尺寸的轉輪。兩級除濕方案可以提供更多的熱源給干燥劑再生，同時(shí)還能充分利用好船舶的余熱，除濕量相對要大，所以應用范圍更廣。如果使用的是兩級以上的除濕方案，裝置的成本會(huì )高，同時(shí)需要增加海水冷卻器和轉輪，空調系統相對變得復雜，在船舶上運用并不適合。

　　3、小結

　　對于船用轉輪除濕空調系統來(lái)說(shuō)，它主要是通過(guò)利用廢氣余熱和海水來(lái)處理濕負荷，沒(méi)有很高的成本，不需要消耗很高的能源，能有效將碳排放量降低，環(huán)保性能良好。隨著(zhù)世界經(jīng)濟的發(fā)展，海上運輸業(yè)得到了較快的發(fā)展，因此在船舶中轉輪除濕空調系統的應用會(huì )日趨廣泛，需要加強在這方面的相關(guān)研究，以此來(lái)更好地服務(wù)船舶運輸業(yè)，促進(jìn)世界經(jīng)濟的持續發(fā)展。