关键词：空调冷凝热；太阳能；液体除湿空调系统
一、研制背景及意义
近年来，随着我国空调日益普及，大量冷凝热直接排入大气，既造成热量的流失浪费，又使周围环境温度升高，造成严重的环境热污染，使城市及街区的“热岛效应”进一步加剧。
随着生活水平的提高，人们对居住环境舒适度的要求也逐渐提高。我国南方地区的梅雨季节，温度都较低，大部分时间都在20℃以下，但湿度很重，人会感到闷热难受。空调也有除湿功能。但这时若使用空调机除湿，吹出的是冷风，越除湿越冷，给人的感觉相当不舒服。此外，空凋机除湿时增加了几倍的负荷运行，不但耗电量大，还使压缩机受损，缩短机器的寿命，因此需要使用除湿机除湿。但在使用除湿机的同时，也会导致用电量的剧增。
为此，本文设计了一个利用家用空调冷凝热和太阳能再生液体除湿系统，充分利用空调的冷凝热，减少了空调的冷凝排热造成的大气的热污染，达到了节能减排的目的，同时也为我们创造了一个舒适的生活环境。
二、设计方案
本文设计的低品位空调冷凝热和太阳能再生液体除湿空调系统，制冷空调系统只负责冷负荷，液体除湿系统专门负责新风湿负荷。
液体除湿空调系统内除湿剂溶液主要进行包括吸湿和再生两个循环过程。吸湿时，高浓度除湿剂溶液通过泵被输送到除湿器，低温高浓度除湿剂溶液表面的水蒸气分压小于被处理空气的水蒸气分压，除湿剂溶液就从空气中吸收水蒸气，使空气湿度降低到要求的湿度，完成除湿过程，高浓度的除湿剂溶液吸收水蒸气后，变为稀溶液，在重力的作用下回到稀溶液储液器。为使吸湿过程延续循环，除湿剂溶液需再生。再生时，稀除湿剂溶液首先需要提高温度（再生需要的热量来自于室外空调机的冷凝热和太阳能辅助热源），通过泵被输送到室外空调机的冷凝器与高温高压的气体制冷剂进行热量交换，用过稀溶液的强制对流换热把气态制冷剂冷凝下来，这种冷凝方式比空气冷凝的换热效果好很多，提高了制冷剂过冷度，提高了空调机的性能系数，当室外空气湿度很高时，需要的再生温度也就有所提高，为了保证送风的湿度要求，需要添加辅助热源，本文设计了一个太阳能蓄热器（相比燃气辅助热源或电热辅助热源，也可以达到节能减排的效果），将太阳转换成热能，加热通过蓄热水箱的稀溶液，使它达到再生要求温度，然后通过泵被输送到再生器，在再生器内高温的稀溶液与室内排出空气充分接触，此时除湿剂溶液表面的水蒸气分压大于排风的水蒸气分压，排风机排出的空气具有一定动能，可以很好将除湿剂稀溶液蒸发出来的水蒸气带走，加强除湿效果，实现除湿剂溶液的浓缩再生，同时，室内排风的温度相对于空气低很多，排风与送风在回热器进行热量交换，降低送风的温度，低温的排风又能很好地直接冷却再生的浓缩溶液，然后在重力作用下回到浓溶液储液器，继续除湿循环。系统示意图如下所示：1、除湿器的设计
本系统采用的装置为绝热型填料塔除湿器，在此除湿器中，高湿的被处理空气由风机通过送风管道自下而上通过除湿床体，而除湿床体由填料层构成，溶液除湿剂由溶液泵通过液体分布器喷淋到填料层上并形成均匀的液体向下流动，液体与空气在除湿器中进行热质交换，由于溶液表面形成的水蒸气分压力低于空气中水蒸气的分压力，水蒸气就由空气扩散到溶液除湿剂中，最终达到除湿的目的。工作示意图如下：
2、再生器的设计
溶液再生是液体除湿空调系统得以连续运行的必要条件，再生过程是除湿过程的反过程。再生器的结构形式一般为绝热型喷淋塔式，其填料选择与除湿器基本相同。从除湿器中流出的较稀的除湿溶液在再生器中将部分水分蒸发变成较浓溶液，以保证除湿溶液的循环往复使用。在液体除湿空调系统稳定工作时，从再生器蒸发掉的水分和除湿溶液所吸收的水分是相等的。
3、空调冷凝热计算
现有家用空调多采用带活塞式、螺杆式或涡旋式压缩机的风冷机组，制冷剂仍多为R22。在空调工况下，其COP值在2.9~3.2范围内，比水冷式机组COP值要来得低。因机组的冷凝热量=（1+1/cop）倍机组制冷量，故机组释放的冷凝热量约为制冷量的1.3倍，可利用的冷凝热量比水冷式机组来得多。100办公室，冷负荷指标为150W/m2，冷负荷Q=15kW，其空调总装机制冷量约为15kW，满负荷运行时产生的冷凝热量约为19.5kW。再生需要的热量为43.6kw，故需要24.1KW的辅助热源。
4、太阳能集热器的选用
本文选用平板太阳能集热器，因为太阳能集热器只是提供辅助热源，需要的制热量不大，设备可以做得很小巧。空调季节单位面积日均太阳辐射量达12.8lMJ/㎡。进口温度50℃，出口要到达再生温度80℃。直接加热系统集热器总面积根据下式计算
：
式中——直接式系统集热器总面积，
Qw——设计日用除湿剂量，系统每天工作8小时，8580.7L
C——除湿剂的定压比热容，2.66KJ/（kg•℃）
除湿剂的密度，1215kg/
——储热水箱内除湿剂的终止设计温度，80℃
——除湿剂的初始温度，50℃
——太阳能保证率，根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定，宜为30%~80%，本文取50%
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——当地集热器单位面积上的年平均日或月平均日太阳辐射量，12.81MJ/
——集热器年或月平均集热效率，根据经验值取0.25~0.55，具体取值根据集热器产品的实际测试结果而定，取0.55
——管路及储热液箱热损失率，根据经验取值宜为0.20~0.30，取0.20
计算得为73.8，采用平板型太阳能集热器，采用分组串并联方式进行组合，集热器的安装倾角为23°，集热器方位角朝正南放置。
三、设计总结
利用空调冷凝热和太阳能再生液体除湿空调系统（采用温度与湿度两套独立的空调控制系统，分别控制、调节室内的温度与湿度），其优点是：
1）避免了常规空调系统中热湿联合处理所带来的损失；
2）由于温度、湿度采用独立的控制系统，可以满足不同房间热湿比不断变化的要求；
3）克服了常规空调系统中难以同时满足温、湿度参数要求的致命弱点；
4）能有效地避免出现室内湿度过高或过低的现象；
5）过渡季节能充分利用自然通风来带走余湿，保证室内较为舒适的环境，缩短空调系统运行时间；
6）利用了产生热岛污染的空调冷凝热并提高了室内的舒适程度；
7）通过溶液的喷洒可以除去空气中的尘埃、细菌、霉菌及其他有害物；同时由于避免了使用有凝结水的盘管，也消除了室内的一大污染源；采用全新风运行；提高了室内空气品质；
8）相比压缩机式除湿器，这套液体除湿没有耗电，节省了用电量；
9）使用低温热源驱动，为低品位热源的利用提供了有效的途径。
参考文献：
1，生活热水太阳能集热器面积的确定赵世明，高峰（中国建筑设计研究院，北京100044）；
2，谈家用空调冷凝热的回收利用，林宏（福建省林业勘察设计院）
3，液体除湿研究与进展，华南理工大学，徐学利，张立志，朱冬生
4，太阳能液体除湿处理热湿地区冷却顶板新风湿负荷，张燕，丁云飞（广州大学土木工程学院，广州510405）；
5，深圳建筑太阳能利用技术研究，论文作者：郭永聪；
6，利用低品位余热的液体除湿系统优化方案分析与应用研究，邓玉艳1，陈祖铭2，林岚岚3（1.仲恺农业工程学院，广州510225；2.华南理工大学建筑设计研究院，广州510640；3.中国建筑标准设计研究院，北京100048）
7，双级液体去湿冷却空调性能分析，顾卫国柳建华周大汉王瑾路阳
（上海理工大学动力学院，上海200093）
，溶液除湿系统中除湿塔的设计，刘帅（1977-），女，助教，广东工程职业技术学院建筑工程系，广东广州510520
9.溶液除湿在空调系统中的能耗分析，吴潇潇，赵敬德，殷璐，东华大学环境科学与工程学院