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溶液除湿在独立新风系统中的应用研究

作　者: 袁乐
导　师: 张建利
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 独立新风系统溶液除湿进水温度冷源选择运行控制
分类号: TU831.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 154次
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内容摘要

传统的空调设计方法在发展中暴露出一些不可忽视的问题,如:温湿度耦合控制造成大量能量浪费,难以适应室内温湿度的变化,末端风机盘管表面潮湿及新风过滤器疏于清理导致的霉菌污染等等。特别是2003年SARS(Severe Acute Respiratory Syndromes)病毒肆虐以后,空调系统方式已成为空调界甚至全社会的热点问题。因此,30年前Gershon Meckler设计的独立新风系统开始逐渐受到社会广泛关注,该系统全新风运行,回风与新风不混合,避免了空气交叉污染,使建筑物的环境安全性大大提高。但是该系统需要冷冻水温度较低,通常得选用5℃出水的冰蓄冷系统,而冰蓄冷系统在我国尚处于起步阶段。另外,该系统需要采用高诱导比的诱导风口,而国内诱导风口价格又居高不下。为了解决这两个问题,笔者设想用溶液除湿技术完成除湿环节以代替冰蓄冷系统和诱导风口。溶液除湿技术是采用除湿盐溶液为循环工质,利用空气中水蒸气的分压力与溶液表面饱和边界层的蒸汽压力之差来进行除湿的。由于该系统不使用CFCs制冷剂,不会破坏臭氧层,所以是绿色环保系统。盐溶液除湿后需要进行再生以循环利用,由于再生温度不高,低品位热源如太阳能、地热及工业余热等便有了较大的利用空间。经研究表明,溶液除湿与独立新风系统的结合在系统运行能耗,室内环境安全性方面具有优越性。本文先阐述了应用溶液除湿技术的独立新风系统原理,分析总结了系统各主要组成部件的结构型式,并通过引入全热交换效率和质交换效率,建立了除湿器的数学模型。在除湿模型的基础上,通过对一办公建筑较详细的设计计算,指出其与常规空调系统在负荷计算等方面的不同,讨论了风机盘管干工况运行时进水温度应如何确定的问题。本文重点分析总结了该系统的冷源选择,讨论了各种冷冻水系统组合形式的优缺点,并通过对土壤冷源直接供冷的干盘管系统的分析,说明了该系统特殊的冷水系统形式为天然冷源的利用提供了条件。另外,运用Fluent软件对该例中一个房间进行了简单模拟,得出该系统满足房间舒适性要求的结论。本文在对室外空气状态点分区的基础上,得到了本系统夏季和过渡季的运行控制策略。最后,以该办公楼为例,通过与常规冷凝除湿系统的初投资和运行经济性的对比分析,得出该系统初投资相对较高,但运行费用大大小于常规冷凝除湿系统的结论。本文的研究工作,将对独立新风系统的推广起到了一定的推动作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 独立新风系统的研究现状及分析  10-12
    1.2.1 国外研究现状  10-11
    1.2.2 国内研究现状  11-12
  1.3 溶液除湿的研究现状及分析  12-14
    1.3.1 国外研究现状  13
    1.3.2 国内研究现状  13-14
  1.4 主要研究内容  14-16
第2章应用溶液除湿的独立新风空调系统  16-35
  2.1 系统原理  16-20
    2.1.1 常规独立新风系统原理  16-17
    2.1.2 应用溶液除湿的独立新风系统原理  17-20
  2.2 除湿器  20-25
    2.2.1 除湿器的结构  20-21
    2.2.2 除湿剂的种类  21-22
    2.2.3 除湿器模型的建立  22-25
  2.3 再生器  25-31
    2.3.1 再生器的结构  25-27
    2.3.2 再生能源的选择  27-31
  2.4 全热交换器  31-34
    2.4.1 转轮式换热器  32-33
    2.4.2 静止型板翅式全热交换器  33-34
  2.5 本章小结  34-35
第3章应用溶液除湿的独立新风空调系统设计  35-57
  3.1 室内温湿度  35
  3.2 全热交换器的设计计算  35-36
  3.3 负荷计算及分配  36-38
  3.4 除湿器的设计计算  38-40
    3.4.1 除湿器新风机组最不利工况  38
    3.4.2 除湿液浓度和温度的选择  38-39
    3.4.3 经除湿器处理后的新风状态点  39
    3.4.4 利用除湿器模型对本例进行参数设计计算  39-40
  3.5 再生效率的影响及再生热量的估算  40-42
    3.5.1 各参数对再生效率的影响  40-41
    3.5.2 再生热量的估算  41-42
  3.6 末端设备干工况运行设计  42-51
    3.6.1 风机盘管进水温度  42-43
    3.6.2 供冷量换算  43-45
    3.6.3 冷源选择  45-48
    3.6.4 冷水系统型式  48-51
  3.7 舒适性分析  51-56
    3.7.1 Fluent 软件介绍  51-52
    3.7.2 模型建立及边界条件设定  52-54
    3.7.3 网格划分  54-55
    3.7.4 模拟结果分析及舒适性评价  55-56
  3.8 本章小结  56-57
第4章系统的运行调节  57-62
  4.1 空调多工况分区  57-58
  4.2 各典型工况的运行调节  58-61
  4.3 本章小结  61-62
第5章系统的经济性分析  62-73
  5.1 经济性分析  62-72
    5.1.1 传统冷凝除湿系统  62-63
    5.1.2 初投资比较  63-66
    5.1.3 运行能耗比较  66-72
  5.2 本章小结  72-73
结论  73-75
参考文献  75-81
致谢  81

溶液除湿在独立新风系统中的应用研究

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