船用轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)方案的應用

　　摘要：轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)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(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)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(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)的應用，在分析轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)原理的基礎上，構(gòu)建出了船用除濕空調(diào)系統(tǒng)方案，以此來更好地將轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)的應用領域擴寬。

　　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(mào)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(jīng)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(shù)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(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)原理

　　轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)的主要工作原理就是充分利用低品位能源，以此來驅(qū)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(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)來說，冷卻裝置和除濕轉(zhuǎn)輪是其主要組成部分，其中的核心部件是除濕轉(zhuǎn)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(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)方案

　　方案

　　對于除濕轉(zhuǎn)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(jù)的面積比例是3：1。硅膠除濕轉(zhuǎn)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(diào)機進行預冷，濕負荷需要經(jīng)過處理區(qū)處理，這樣才能將單級轉(zhuǎn)輪除濕效果發(fā)揮到極致。轉(zhuǎn)輪中處理空氣主要是將濕度增加，此時會產(chǎn)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(jīng)過處理蒸發(fā)器，最后進入到艙室。

　　方案

　　對于兩級轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)方案來說，在它的轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)中有兩個轉(zhuǎn)輪，并且將冷卻器和空調(diào)機組配合起來使用。和單級方案相比，除濕轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)和分區(qū)都是相同的。除濕轉(zhuǎn)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(jīng)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(diào)機組的制冷系統(tǒng)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(shù)得出。經(jīng)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)輪，所以有著相對簡單的結(jié)構(gòu)，在處理的過程中只能使用一個轉(zhuǎn)輪，因此需要較大的轉(zhuǎn)輪尺寸。此外，單級轉(zhuǎn)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(zhuǎn)輪，所以其除濕效果更佳。總除濕量可以由這兩個轉(zhuǎn)輪來分擔，因此不需要較大尺寸的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)輪，空調(diào)系統(tǒng)相對變得復雜，在船舶上運用并不適合。

　　3、小結(jié)

　　對于船用轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)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(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(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)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(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。