船用转轮除湿空调系统方案的应用

摘要：转轮除湿空调系统主要是从能源节约的角度来处理空气负荷，它主要利用的是一些低品位的能源，比如：工业废热能源和太阳能等。当前我国对转轮除湿空调系统的研究仅限于建筑工程方面，在船用方面研究的较少。本文重点研究了在船舶方面转轮除湿空调系统的应用，在分析转轮除湿空调系统原理的基础上，构建出了船用除湿空调系统方案，以此来更好地将转轮除湿空调系统的应用领域扩宽。

世界经济全球化发展趋势日趋明显，各国间的经济往来变得更加频繁，船舶运输业由此也得到了快速发展。在经济贸易中，海上运输所承担的功能是非常重要的，它主要负责货物的运送等，有效推动了世界经济的发展。在船舶及相关设备运行中，会消耗较大的能源量，同时还会排出二氧化碳和废热等，因此会污染环境和周围的水体。随着海上运输业的繁荣，船舶数量日趋增加，污染问题也变得越来越严重了。近年来，各国都在积极保护生态环境，同时将排放标准制定好，以此来更好地管理船舶运输业，在船舶行业发展中亟需将节能减排问题解决好。

1、分析转轮除湿空调系统原理

转轮除湿空调系统的主要工作原理就是充分利用低品位能源，以此来驱动热源，因此它的环保性能良好。它能有效将空气湿负荷通过固态干燥剂来处理，因此其抗干扰能力和稳定性非常强。对于转轮除湿空调系统来说，冷却装置和除湿转轮是其主要组成部分，其中的核心部件是除湿转轮。对于硅胶干燥剂来说，它的再生温度范围为120℃-150℃，再生温度相较于废气温度来说更低，所以干燥剂可以通过废气余热来再生，通过废气来为干燥剂再生提供热能，起到了很好的能源节约效果。

单级转轮除湿空调系统方案

对于除湿转轮来说处理区和再生区是其主要的组成部分，它们所占据的面积比例是3：1。硅胶除湿转轮适用于一些湿度较大、温度较低的空气，要想得到最佳的效果应保持处理空气温度在25℃。对处理空气，要先用压缩式空调机进行预冷，湿负荷需要经过处理区处理，这样才能将单级转轮除湿效果发挥到极致。转轮中处理空气主要是将湿度增加，此时会产生吸附热。为了尽量避免消耗过多能源，处理空气可以通过海水冷却器进行冷却。然后经过处理蒸发器，最后进入到舱室。

对于两级转轮除湿空调系统方案来说，在它的转轮除湿系统中有两个转轮，并且将冷却器和空调机组配合起来使用。和单级方案相比，除湿转轮的结构和分区都是相同的。除湿转轮会处理空气湿负荷，显热负荷会由压缩式制冷剂组和海水冷却器1、2来处理，然后還需要经过海水冷却器和压缩式制冷剂组的再冷却，最后将其送进舱室中。

两种方案的比较

对于这两种除湿方案来说，在单级除湿方案中，其预冷阶段和后冷阶段需要使用压缩式制冷机组，因此会消耗功率，在两级除湿方案中，其蒸发器冷却过程和除湿过程需要使用压缩式制冷剂组，会消耗功率。将Q设定为制冷量，那么计算制冷量的公式可以表示为：Q=1.2Δh·m。空调机组的制冷系统COP=2.853，那么计算制冷机组功率消耗可以通过制冷量/制冷系数得出。经过计算知，在单级除湿方案中使用的制冷量是172.2千瓦，消耗的功率是60.35千瓦。采用两级除湿方案得到的制冷量是146.8千瓦，消耗的功率是51.45千瓦。对于使用的这两种除湿方案来说转轮干燥剂的再生热源都是船舶的余热，因此不需要消耗其他的能源。通过上述实验数据可知，两级除湿方案相较于单级除湿方案要消耗更低的能源。设定本次实验中的海水设计温度是32℃，因为大部分海域的温度相较于该温度要低，所以，实际运行中制冷机组所消耗的功率压低于计算得出的功率值。此外，随着蒸发温度的增高，辅助制冷剂实际制冷系数要比2.853高，在能源节约方面具有很好的潜力。单级除湿方案相较于两级除湿方案需要多消耗8.9千瓦的能源。这些多消耗的能源主要用于冷却处理空气，以此来充分发挥单级转轮除湿水平。如果在除湿量方面没有严格的要求，同时不需要预冷处理空气，制冷机组有着相同的功率，那么不管使用的是哪一种除湿方案在节约能源方面都是一样的。对于单级除湿方案来说，它有一个转轮，所以有着相对简单的结构，在处理的过程中只能使用一个转轮，因此需要较大的转轮尺寸。此外，单级转轮的除湿能力还会受到再生空气温度和处理空气温度的影响，如果船舶的除湿量较大，那么使用它是不合适的，因此其应用范围相对要窄。两级除湿方案有着2个转轮，所以其除湿效果更佳。总除湿量可以由这两个转轮来分担，因此不需要较大尺寸的转轮。两级除湿方案可以提供更多的热源给干燥剂再生，同时还能充分利用好船舶的余热，除湿量相对要大，所以应用范围更广。如果使用的是两级以上的除湿方案，装置的成本会高，同时需要增加海水冷却器和转轮，空调系统相对变得复杂，在船舶上运用并不适合。

3、小结

对于船用转轮除湿空调系统来说，它主要是通过利用废气余热和海水来处理湿负荷，没有很高的成本，不需要消耗很高的能源，能有效将碳排放量降低，环保性能良好。随着世界经济的发展，海上运输业得到了较快的发展，因此在船舶中转轮除湿空调系统的应用会日趋广泛，需要加强在这方面的相关研究，以此来更好地服务船舶运输业，促进世界经济的持续发展。