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(jié)約的角度來處理空氣負荷，它主要利用的是一些低品位的能源，比如：工業(yè)廢熱能源和太陽能等。當前我國對轉輪除濕空調系統的研究僅限于建筑工程方面，在船用方面研究的較少。本文重點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，以此來更好地將轉輪除濕空調系統的應用領域擴寬。

　　世界經濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，各國間的經濟往來變得更加頻繁，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，有效推動了世界經濟的發(fā)展。在船舶及相關設備運行中，會消耗較大的能源量，同時還會排出二氧化碳和廢熱等，因此會污染環(huán)境和周圍的水體。隨著海上運輸業(yè)的繁榮，船舶數量日趨增加，污染問題也變得越來越嚴重了。近年來，各國都在積極保護生態(tài)環(huán)境，同時將排放標準制定好，以此來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(jié)能減排問題解決好。

　　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，以此來驅動熱源，因此它的環(huán)保性能良好。它能有效將空氣濕負荷通過固態(tài)干燥劑來處理，因此其抗干擾能力和穩(wěn)定性非常強。對于轉輪除濕空調系統來說，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。對于硅膠干燥劑來說，它的再生溫度范圍為120℃-150℃，再生溫度相較于廢氣溫度來說更低，所以干燥劑可以通過廢氣余熱來再生，通過廢氣來為干燥劑再生提供熱能，起到了很好的能源節(jié)約效果。

　　2、船用轉輪除濕空調系統方案

　　方案

　　對于除濕轉輪來說處理區(qū)和再生區(qū)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行預冷，濕負荷需要經過處理區(qū)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，此時會產生吸附熱。為了盡量避免消耗過多能源，處理空氣可以通過海水冷卻器進行冷卻。然后經過處理蒸發(fā)器，最后進入到艙室。

　　方案

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

　　兩種方案的比較

　　對于這兩種除濕方案來說，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，因此會消耗功率，在兩級除濕方案中，其蒸發(fā)器冷卻過程和除濕過程需要使用壓縮式制冷劑組，會消耗功率。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。空調機組的制冷系統COP=2.853，那么計算制冷機組功率消耗可以通過制冷量/制冷系數得出。經過計算知，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說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。通過上述實驗數據可知，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，隨著蒸發(fā)溫度的增高，輔助制冷劑實際制冷系數要比2.853高，在能源節(jié)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，以此來充分發(fā)揮單級轉輪除濕水平。如果在除濕量方面沒有嚴格的要求，同時不需要預冷處理空氣，制冷機組有著相同的功率，那么不管使用的是哪一種除濕方案在節(jié)約能源方面都是一樣的。對于單級除濕方案來說，它有一個轉輪，所以有著相對簡單的結構，在處理的過程中只能使用一個轉輪，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2個轉輪，所以其除濕效果更佳。總除濕量可以由這兩個轉輪來分擔，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，裝置的成本會高，同時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說，它主要是通過利用廢氣余熱和海水來處理濕負荷，沒有很高的成本，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。隨著世界經濟的發(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日趨廣泛，需要加強在這方面的相關研究，以此來更好地服務船舶運輸業(yè)，促進世界經濟的持續(xù)發(fā)展。