王惠惠葛天舒章學(xué)來趙耀

（1上海海事大學(xué)商船學(xué)院 上海 201306；2上海交通大學(xué)制冷與低溫工程研究所 上海 200240）

太陽能驅(qū)動(dòng)的除濕空調(diào)系統(tǒng)冬季工況下的實(shí)驗(yàn)研究

王惠惠1，2葛天舒2章學(xué)來1趙耀2

（1上海海事大學(xué)商船學(xué)院 上海 201306；2上海交通大學(xué)制冷與低溫工程研究所 上海 200240）

本文在除濕換熱器技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建太陽能驅(qū)動(dòng)的除濕空調(diào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并在上海冬季工況下對(duì)該系統(tǒng)的加濕性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和分析。采用太陽能集熱器制取的再生熱水加熱飽和干燥劑使其再生，干燥劑再生過程中解吸水分并釋放到再生空氣中，即實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣的加濕升溫。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)再生熱水為42.0℃時(shí)，環(huán)境空氣溫度從12.1℃升高至31.2℃，系統(tǒng)的平均加濕量Dave為3.4 g/kg，熱力性能系數(shù)COPth為2.0左右。

干燥劑；再生；除濕換熱器；冬季工況

近年來，隨著人民生活水平的提高以及極端氣候環(huán)境的出現(xiàn)，我國中部地區(qū)對(duì)供暖的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。上海作為中部地區(qū)的一部分，雖然冬季環(huán)境溫度（-5～10℃）高于我國北方冬季環(huán)境溫度（-25 ～0℃），但是仍需要供暖系統(tǒng)提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。

目前，建筑中應(yīng)用最為廣泛的壓縮式熱泵系統(tǒng)主要存在以下問題:

1）在夏季運(yùn)行工況下，該系統(tǒng)雖然效率較高，但需要電能驅(qū)動(dòng)，能耗較大，約占社會(huì)整體電力消耗的30%～40%，加劇能源結(jié)構(gòu)的不平衡性；同時(shí)制冷劑氟代烴類的使用，帶來各種環(huán)境問題［1］。

2）壓縮式熱泵采用冷凝除濕的熱力方式集中處理空氣的顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷。首先處理空氣被冷卻至露點(diǎn)溫度，使其中的水分凝結(jié)，實(shí)現(xiàn)潛熱負(fù)荷的處理；然后對(duì)于顯熱負(fù)荷的處理，由于露點(diǎn)溫度往往低于空調(diào)送風(fēng)溫度，因此需要加熱后送風(fēng)，造成能源浪費(fèi)［2］。

3）熱泵更側(cè)重調(diào)節(jié)溫度，而不能良好的控制濕度，因此用于冬季采暖送風(fēng)時(shí)室內(nèi)空氣較為干燥。

4）熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)器盤管表面潮濕，易滋生細(xì)菌，影響室內(nèi)空氣品質(zhì)［3］。

因此，制冷空調(diào)領(lǐng)域目前亟需解決的問題是尋求節(jié)能環(huán)保的制冷技術(shù)。一些研究者［4-6］對(duì)基于溶液除濕的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，該類系統(tǒng)再生溫度較低（55～75℃），可由低品位熱源太陽能、工業(yè)余熱等實(shí)現(xiàn)再生，但是該類系統(tǒng)在送風(fēng)過程中存在空氣帶液的問題，影響送風(fēng)品質(zhì)，運(yùn)行和維護(hù)成本較高。另有一些學(xué)者［7-8］對(duì)固體除濕空調(diào)進(jìn)行了研究，該系統(tǒng)再生溫度與溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)相比稍高（60～150℃），但同樣可以采用太陽能、地?zé)岬鹊推肺粺嵩打?qū)動(dòng)；其制冷劑可采用水等環(huán)境友好型物質(zhì)，提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的除濕制冷方式。

王全學(xué)等［9］分析了吸附式制冷空調(diào)的研究現(xiàn)狀，驗(yàn)證了固體吸附空調(diào)用于制冷空調(diào)領(lǐng)域的可行性。代彥軍等［10］介紹了現(xiàn)在普遍應(yīng)用的轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)夏季工況下的運(yùn)行原理，該系統(tǒng)無需壓縮機(jī)等部件，依靠干燥劑除濕和蒸發(fā)冷卻的原理，可以實(shí)現(xiàn)溫濕度的獨(dú)立控制；該系統(tǒng)在冬季工況下運(yùn)行時(shí)，再生階段中潮濕干燥劑被加熱再生釋放水分，處理空氣帶走這部分水分同時(shí)被加熱，成為高溫高濕空氣送入室內(nèi)。還有研究人員［11-12］驗(yàn)證了轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)在冬季運(yùn)行的可行性。黃溢等［13］在冬季工況下對(duì)一種新型的溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)（濕負(fù)荷處理系統(tǒng)DESICA與高顯熱的多聯(lián)機(jī)結(jié)合系統(tǒng)）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與由全熱交換器和多聯(lián)機(jī)組成的傳統(tǒng)熱濕獨(dú)立控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)能夠提供更舒適的室內(nèi)環(huán)境（室溫21℃，相對(duì)濕度50%左右）。但是該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且蒸發(fā)器與冷凝器需要頻繁切換運(yùn)行，壓縮機(jī)損耗較為嚴(yán)重。近年來，上海交通大學(xué)的研究人員［14］提出除濕換熱器（solid desiccant coated heat exchanger，簡稱DCHE）的概念，即將干燥劑材料（硅膠）涂覆于傳統(tǒng)翅片管式換熱器表面，管內(nèi)通入冷水帶走除濕過程中的吸附熱，或通入熱水使干燥劑實(shí)現(xiàn)再生；并通過數(shù)值模擬［15］和實(shí)驗(yàn)分析［16］驗(yàn)證了該除濕換熱器在上海夏季工況下運(yùn)行的可行性，具有較高的研究和實(shí)際意義。但是目前尚沒有該系統(tǒng)在冬季工況下運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)研究。

根據(jù)以上理論研究結(jié)果，筆者重點(diǎn)介紹了基于除濕換熱器技術(shù)的太陽能驅(qū)動(dòng)的除濕空調(diào)系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”）及其實(shí)驗(yàn)平臺(tái)裝置，介紹其在冬季低溫低濕工況下的運(yùn)行原理，對(duì)其再生加濕和性能等方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，為系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)和理論研究提供依據(jù)。

1　系統(tǒng)原理及實(shí)驗(yàn)裝置

太陽能驅(qū)動(dòng)的除濕空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行原理如圖1所示。主要部件包括:兩個(gè)涂覆有干燥劑的翅片管式換熱器，即除濕換熱器A（DCHE A）和除濕換熱器B （DCHE B）；提供再生過程中所需再生熱水的太陽能集熱器。

圖1　系統(tǒng)運(yùn)行原理示意圖Fig.1 Operation princip le of DCHE system

系統(tǒng)運(yùn)行過程中除濕換熱器主要包括除濕和再生兩種模式。再生空氣在風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作用下進(jìn)入處于再生模式的DCHE A空氣側(cè)通道，太陽能集熱器產(chǎn)生的再生熱水在管內(nèi)流動(dòng)，此時(shí)在上一除濕過程中吸附飽和的干燥劑被管內(nèi)再生熱水加熱解吸，再生空氣流經(jīng)干燥劑，在帶走干燥劑所解析的水分的同時(shí)被其加熱，成為高溫高濕空氣被送入室內(nèi)，此即完成再生空氣的升溫加濕過程；與此同時(shí)，除濕空氣在風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入處于除濕模式的除濕換熱器B，上一階段中再生完成的干燥劑吸附除濕空氣中的水分成為潮濕干燥劑，此時(shí)管內(nèi)通入冷卻水帶走吸附過程中產(chǎn)生的吸附熱。當(dāng)系統(tǒng)切換時(shí)，DCHE A和DCHE B交換工作模式，即DCHE A進(jìn)入除濕模式，而DCHE B進(jìn)入再生模式，此即完成一周期的再生和除濕過程。為保證系統(tǒng)再生連續(xù)性，實(shí)驗(yàn)過程中通過電磁閥（electromagnetic valve，簡稱EV）和風(fēng)閥（air valve，簡稱AV）的啟停，控制兩個(gè)除濕換熱器的工作模式自動(dòng)切換，確保兩個(gè)除濕換熱器處于再生和除濕兩種不同工作模式。

根據(jù)上述原理所設(shè)計(jì)搭建的太陽能驅(qū)動(dòng)的除濕空調(diào)系統(tǒng)示意圖及實(shí)驗(yàn)臺(tái)外觀如圖2所示。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)行操控為:當(dāng)EV3，EV5，AV3和AV7打開時(shí)，太陽能產(chǎn)生的再生熱水進(jìn)入DCHE A中加熱吸附飽和的干燥劑使其解吸，再生空氣在空氣通道內(nèi)流動(dòng)，吸收干燥劑的解吸水分，升溫加濕。與此同時(shí)，EV2，EV8，AV2和AV6同樣處于打開狀態(tài)，冷水進(jìn)入DCHE B帶走除濕過程中產(chǎn)生的吸附熱，未吸附飽和的干燥劑吸取空氣中的水分而變?yōu)槌睗窀稍飫?，用于下一階段的再生。當(dāng)DCHE A切換為除濕模式時(shí)，EV4，EV6，AV1和AV5處于打開狀態(tài)，此時(shí)DCHE B處于再生模式，EV1，EV7，AV4和AV8處于打開狀態(tài)，此即完成一周期的再生和除濕循環(huán)。

該系統(tǒng)中所使用的除濕換熱器為翅片管式換熱器，換熱器實(shí)物圖及涂覆有干燥劑的除濕換熱器實(shí)物圖如圖3所示。除濕換熱器的具體尺寸參數(shù)以及干燥劑相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1　除濕換熱器以及干燥劑相關(guān)參數(shù)Tab.1 Parameters of the DCHE and desiccant

圖2　太陽能驅(qū)動(dòng)的除濕空調(diào)系統(tǒng)Fig.2 Solar powered desiccant air-conditioning system

圖3　除濕換熱器Fig.3 Desiccant heat exchanger

2　系統(tǒng)測試

實(shí)驗(yàn)過程中需要測量的變量參數(shù)包括空氣側(cè)的進(jìn)出口溫度、相對(duì)濕度和質(zhì)量流量以及水側(cè)的進(jìn)出口溫度和質(zhì)量流量。實(shí)驗(yàn)中所采用的傳感器規(guī)格如表2所示。由于直接測量空氣的質(zhì)量流量比較困難，因此采用熱線風(fēng)速儀測量風(fēng)速的方法，先測量空氣風(fēng)速，再由風(fēng)管截面積和空氣密度計(jì)算空氣的質(zhì)量流量。具體方法為:在系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，測量不同位置的空氣流速，同時(shí)為了保證測量的準(zhǔn)確性，在每段空氣通道內(nèi)不同位置處重復(fù)測量10次左右，然后計(jì)算多次測量的算術(shù)平均值作為該測量點(diǎn)的實(shí)際風(fēng)速。再由該測量點(diǎn)風(fēng)管截面積和空氣密度計(jì)算最終的空氣質(zhì)量流量。

表2　實(shí)驗(yàn)中所用傳感器規(guī)格Tab.2 Specification of the different test instruments

3　性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

本文所述加濕量的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括瞬時(shí)加濕量Dτ和平均加濕量Dave，瞬時(shí)加濕量為在任意時(shí)刻再生空氣的含濕量變化狀況，而平均加濕量表示整個(gè)再生過程中的有效加濕效果，表達(dá)式分別如下:

式中:da，in和da，out為處理空氣在除濕換熱器進(jìn)出口狀態(tài)點(diǎn)的含濕量，g/kg；τ為除濕過程進(jìn)行的時(shí)間，s。

除濕換熱器的能效性能由熱力性能系數(shù)COPth表示。它的定義是再生過程中的制熱量與再生過程中熱水熱量的比值，因再生過程主要由熱能驅(qū)動(dòng)，因此忽略水泵、風(fēng)機(jī)等消耗的電能，表達(dá)式如下:

式中:Qa為再生空氣制熱量，kW；Qr為再生熱水的熱量，kW；ha，in和ha，out分別為再生空氣進(jìn)、出口焓值，kJ/kg；Ma和Mr分別為再生空氣和再生熱水的質(zhì)量流量，kg/s；cr為再生熱水比熱容，kJ/（kg·℃）；tr，in和tr，out分別為再生熱水進(jìn)、出除濕換熱器的溫度，℃。

4　實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

對(duì)該系統(tǒng)在上海冬季工況下運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與分析研究。環(huán)境空氣溫度和相對(duì)濕度分別為12.1℃和51.3%（含濕量4.33 g/kg）；系統(tǒng)中空氣、再生熱水和冷卻水的質(zhì)量流量分別為0.14 kg/s，0.4 kg/s 和0.33 kg/s，再生熱水水溫保持在42.0℃左右，冷卻水水溫保持在11℃左右。該實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行時(shí)間為720 s，數(shù)據(jù)采集的時(shí)間間隔為1 s。

4.1系統(tǒng)除濕性能分析

圖4所示為該系統(tǒng)中環(huán)境空氣在除濕換熱器進(jìn)出口處的含濕量變化圖。從圖中可以看出，再生空氣經(jīng)除濕換熱器后，含濕量明顯增大，說明該除濕系統(tǒng)在冬季具有一定的加濕效果。圖5所示為該系統(tǒng)中再生空氣在除濕換熱器進(jìn)出口處溫度變化圖。從圖中可以看出，再生空氣經(jīng)除濕換熱器后，空氣溫度明顯升高，表明該系統(tǒng)不僅能增加空氣的含濕量，同時(shí)可以提高送入室內(nèi)的空氣溫度。圖6所示為再生空氣在除濕換熱器進(jìn)出口處的相對(duì)濕度變化圖，空氣出口相對(duì)濕度低于進(jìn)口相對(duì)濕度，而絕對(duì)含濕量由空氣的干球溫度和相對(duì)濕度同時(shí)決定，因此盡管出口相對(duì)濕度降低，但是圖5中空氣溫度明顯升高，因此出口絕對(duì)含濕量增大。

圖4　系統(tǒng)進(jìn)出口空氣含濕量變化圖Fig.4 Hum idity ratio change of in let and outlet air of the system

在再生過程開始階段，由于飽和干燥劑吸附的水分較多，加熱再生開始時(shí)有較多水分解吸，因此相對(duì)濕度較大。但隨著飽和干燥劑再生過程的進(jìn)行，可釋放的水分逐漸減少，因此相對(duì)濕度逐漸下降?？諝鉁囟茸兓c相對(duì)濕度變化不同，由于除濕過程和再生過程的切換，導(dǎo)致部分低溫低濕空氣進(jìn)入再生空氣通道，導(dǎo)致除濕空氣和再生空氣混合，因此圖5中空氣出口溫度有一個(gè)降低的過程，但隨著干燥劑再生過程的進(jìn)行，再生通道的空氣被再生熱水逐漸加熱升溫。

圖5　系統(tǒng)進(jìn)出口空氣溫度變化圖Fig.5 Tem perature change of inlet and outlet air of the system

圖6　系統(tǒng)進(jìn)出口空氣相對(duì)濕度變化圖Fig.6 Relative hum idity change of inlet and outlet air of the system

系統(tǒng)出口空氣溫度平均值約為31.2℃，相對(duì)濕度平均值約為28.1%，盡管出口絕對(duì)含濕量增加，但送風(fēng)溫度略高于我國冬季工況下空調(diào)的送風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)濕度略低于我國冬季工況下空調(diào)的送風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)（t= 18～24℃，RH=30%～60%）。在后續(xù)研究過程中，考慮通過增加干燥劑量或增大換熱器面積等方法提高吸附量，從而增大出口相對(duì)濕度；確定最佳再生熱水溫度，減小除濕空氣與再生空氣混合的影響，在保證出口空氣含濕量的同時(shí)可以提供舒適的送風(fēng)溫度。

系統(tǒng)在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)的加濕量變化圖如圖7所示。當(dāng)DCHE A進(jìn)入再生模式時(shí)，剛完成除濕的干燥劑吸附大量水分，此時(shí)DCHE A管內(nèi)通入再生熱水，潮濕干燥劑被加熱再生，干燥劑中的水分迅速蒸發(fā)到再生空氣中，再生空氣加濕量在短時(shí)間內(nèi)增大到最大值4.8 g/kg左右，隨著干燥劑加熱再生過程的繼續(xù)，其解吸的水分越來越少，因此加濕能力慢慢下降，加濕量隨之減小。在系統(tǒng)運(yùn)行到360 s時(shí)，DCHE A切換為除濕模式，而DCHE B切換為再生模式，DCHE B重復(fù)上述DCHE A的再生過程。

觀察整個(gè)循環(huán)過程，系統(tǒng)的最大加濕量和平均加濕量Dave分別為4.8 g/kg和3.4 g/kg。因再生模式和除濕模式切換時(shí)，除濕過程中產(chǎn)生的低溫低濕排風(fēng)與再生過程中產(chǎn)生的高溫高濕送風(fēng)混合，導(dǎo)致剛完成切換時(shí)處理空氣出口的含濕量出現(xiàn)明顯下降，隨著再生過程的進(jìn)行，再生空氣出口含濕量逐漸升高，到達(dá)最大值后緩慢降低。在后續(xù)實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)中，若能解決因再生模式和除濕模式切換帶來的空氣混合問題，則該系統(tǒng)可以更高效地處理空氣的溫濕度。

圖7　系統(tǒng)加濕量變化圖Fig.7 M oisture addition change of the system

4.2系統(tǒng)能效性能分析

圖8所示為該系統(tǒng)的制熱量變化圖。由上述再生空氣出口溫度變化分析可以看出，當(dāng)再生模式和除濕模式切換時(shí)，由于部分低溫低濕空氣混入再生空氣通道，再生出口空氣的溫濕度均出現(xiàn)明顯降低，導(dǎo)致系統(tǒng)制熱量也明顯減小。但隨著再生過程的進(jìn)行，再生出口空氣的溫濕度均升高，制熱量也隨之升高，且其變化趨勢(shì)與溫濕度的變化趨勢(shì)基本相同。在此循環(huán)過程中，系統(tǒng)制熱量平均值約為3 932.8 W。

在實(shí)驗(yàn)過程中，可以通過測量計(jì)算得到再生熱水的消耗功率平均值約為2 114.4 W左右，由公式（3）可得熱力性能系數(shù)COPth約為2.0。若想提高系統(tǒng)熱力性能系數(shù)COPth，可通過降低再生熱水消耗功率或提高系統(tǒng)的制熱量的方式實(shí)現(xiàn)。在上述再生熱水溫度為42℃的運(yùn)行工況下，系統(tǒng)運(yùn)行得到的再生空氣溫度稍高于我國冬季工況下空調(diào)的送風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)（t=18 ～24℃），因此，在后續(xù)系統(tǒng)研究中，可以通過測試不同再生熱水溫度對(duì)系統(tǒng)性能的影響，確定最佳再生熱水溫度，從而提高系統(tǒng)能效性能。此外，當(dāng)系統(tǒng)再生模式和除濕模式切換時(shí)，低溫低濕除濕空氣混入高溫高濕再生空氣導(dǎo)致送風(fēng)溫濕度降低，影響系統(tǒng)的能效性能，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)過程中若能解決空氣混合的問題，則可提高系統(tǒng)的制熱量從而提高系統(tǒng)的性能。

圖8　系統(tǒng)制熱量變化圖Fig.8 Heating capacity change of the system

在環(huán)境含濕量4.0 g/kg，再生熱水溫度40℃的工況下，運(yùn)行時(shí)間對(duì)系統(tǒng)加濕量Dave和熱力性能系數(shù)COPth的影響如圖9所示。從圖中可以看出，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間從8 min增加至20 min時(shí)，系統(tǒng)加濕量Dave和熱力性能系數(shù)COPth均隨時(shí)間的延長先增大后減小。運(yùn)行時(shí)間為8 min時(shí)，由于干燥劑再生時(shí)間較短，再生效果較差，導(dǎo)致系統(tǒng)加濕量Dave和系統(tǒng)熱力性能系數(shù)COPth均較?。划?dāng)運(yùn)行時(shí)間為12 min時(shí)，潮濕干燥劑再生較為完全，其釋放水分較多，因此，加濕量Dave增大，系統(tǒng)熱力性能系數(shù)COPth提高，系統(tǒng)性能表現(xiàn)最佳；但當(dāng)運(yùn)行時(shí)間繼續(xù)增加時(shí)，盡管干燥劑可以實(shí)現(xiàn)更為徹底的再生，但是在再生的后半階段干燥劑釋放到再生空氣中的水分極少，導(dǎo)致系統(tǒng)整體加濕量降低，從而影響熱力性能系數(shù)COPth。因此確定系統(tǒng)最佳運(yùn)行時(shí)間為12 min。

圖9　運(yùn)行時(shí)間對(duì)系統(tǒng)加濕量和COPth的影響Fig.9 Effect of running time on moisture addition and COPth

當(dāng)再生熱水溫度40℃，運(yùn)行時(shí)間12 min時(shí)，空氣進(jìn)口含濕量對(duì)系統(tǒng)加濕量Dave和熱力性能系數(shù)COPth的影響如圖10所示。圖中結(jié)果顯示，系統(tǒng)加濕量Dave和熱力性能系數(shù)COPth均隨空氣進(jìn)口含濕量增大而提高?？諝膺M(jìn)口含濕量越大，干燥劑在除濕過程中吸附的水分越多。因此，當(dāng)該除濕換熱器進(jìn)入再生模式時(shí)，其釋放到空氣中的水分也就越多，即空氣出口含濕量越大，系統(tǒng)加濕量Dave和熱力性能系數(shù)COPth均隨之提高。在測試工況下，當(dāng)空氣進(jìn)口含濕量為4.0 g/kg時(shí)，系統(tǒng)性能最好，加濕量Dave和熱力性能系數(shù)COPth分別為3.21 g/kg和1.82。

圖10　進(jìn)口空氣含濕量對(duì)系統(tǒng)加濕量和COPth的影響Fig.10 Effect of inlet hum idity ratio on moisture addition and COPth

5　結(jié)論

本文介紹了太陽能驅(qū)動(dòng)的除濕空調(diào)系統(tǒng)在冬季采暖加濕的運(yùn)行原理和實(shí)驗(yàn)裝置，并在冬季低溫低濕工況下進(jìn)行了相關(guān)測試，環(huán)境空氣溫度和相對(duì)濕度分別為12.1℃和51.3%（含濕量4.33 g/kg）；再生熱水水溫保持在42.0℃左右，冷卻水水溫保持在11℃左右。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析表明:

1）太陽能驅(qū)動(dòng)的除濕空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備較為簡單，具有解決傳統(tǒng)空調(diào)冬季送風(fēng)干燥問題的潛力；

2）太陽能驅(qū)動(dòng)的除濕空調(diào)系統(tǒng)所需再生熱水溫度較低，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)再生熱水溫度為42℃時(shí)，能夠滿足系統(tǒng)再生熱量的需求，同時(shí)可以將環(huán)境空氣溫度從12.1℃升高至31.2℃；

3）太陽能驅(qū)動(dòng)的除濕空調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)冬季工況下的加濕，并且在該測試工況條件下，系統(tǒng)平均加濕量Dave為3.4 g/kg。盡管該系統(tǒng)中空氣出口絕對(duì)含濕量增加，但送風(fēng)溫度（31.2℃）高于我國冬季工況下空調(diào)的送風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)濕度（28.1%）略低于我國冬季工況下空調(diào)的送風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)（t=18～24℃，RH= 30%～60%）。在系統(tǒng)運(yùn)行測試工況條件下，熱力性能系數(shù)COPth可以達(dá)到2.0左右；

4）系統(tǒng)加濕量Dave和熱力性能系數(shù)COPth隨系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的延長先增大后減小，最佳運(yùn)行時(shí)間為12 min，系統(tǒng)加濕量Dave和熱力性能系數(shù)COPth隨空氣進(jìn)口含濕量的增大而提高。

在后續(xù)研究過程中，考慮通過增加干燥劑量或增大換熱器面積等方法提高吸附量，從而增大出口相對(duì)濕度；確定最佳再生熱水溫度，解決因再生模式和除濕模式切換引起的再生過程中高溫高濕送風(fēng)混入除濕過程中產(chǎn)生的低溫低濕排氣問題，在保證出口空氣含濕量的同時(shí)可以提供舒適的送風(fēng)溫度。

本文受上海市青年科技啟明星計(jì)劃（14QA1402200）項(xiàng)目資助。（The project was supported by Shanghai Science and Technology Development Funds（No.14QA1402200）.）

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Ge Tianshu，female，Ph.D.，associate professor，Institute of Refrigeration&Cryogenics，Shanghai Jiao Tong University，+86 21-34206335，E-mail:baby_wo@sjtu.edu.cn.Research fields:solid desiccant dehumidification，heat and mass transfer，solar energy.

Experimental Investigation on Solar Powered Desiccant Air-conditioning System in W inter

Wang Huihui1，2Ge Tianshu2Zhang Xuelai1Zhao Yao2

（1.Merchant Marine College，ShanghaiMaritime University，Shanghai，201306，China；2.Institute of Refrigeration and Cryogenics，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai，200240，China）

The objective is to validate the humidifying performance of a solid desiccant coated heatexchanger（DCHE）cooling system in winter.The experimental setup is designed and built to test the humidifying performance.In this system，the heatingwater required in regeneration process is coming from the solar collector system.The saturated desiccant is regenerated by the heatingwater，at the same time the regeneration air is humidified and heated.Under the condition of the temperature of the heating water is 42.0℃，the temperature of the air increases from 12.1℃ to 31.2℃.The averagemoisture addition Daveis3.4 g/kg.The thermal coefficient of performance COPthis about2.0.

desiccant；regeneration；desiccant coated heat exchanger；winter conditions

About the

TU831.5；TK511.3；TU834.9

A

0253-4339（2016）05-0063-07

10.3969/j.issn.0253-4339.2016.05.063

國家自然科學(xué)基金（51336004）資助項(xiàng)目。（The project was supported by the National Natural Science Foundation of China（No. 51336004）.）

2016年1月21日

簡介

葛天舒，女，博士，副教授，上海交通大學(xué)制冷及低溫工程研究所，021-34206335，E-mail:baby_wo@sjtu.edu.cn。研究方向:固體除濕，傳熱傳質(zhì)，太陽能。