浅析船用转轮除湿空调系统

浅析船用转轮除湿空调系统

解自瑾

（河北海警支队一大队，河北 秦皇岛 066000）

摘 要：对空气负荷进行处理，实现能源的节约是转轮除湿空调系统的主要功能。它对低品位能源例如太阳能，工业废热能源等进行利用。就目前来说，我国对于转轮除湿空调系统的研究以陆用为主，大多应用到建筑工程中，而船用转轮除湿空调系统的相关研究相对较少。针对这一现象，本文重点对转轮除湿空调系统在船舶方面的应用进行分析。简要阐述了转轮除湿空调系统的原理，并提出了船用转轮除湿空调系统的构建方案，旨在扩宽转轮除湿空调系统的应用领域。

关键词：转轮除湿空调系统；原理阐述；方案构建

中图分类号：U6 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）03-0077-02

引言

在经济全球化的背景之下，各国经济往来更加密切，船舶运输也随之发展起来。海上运输作为交通方式的一种，在经济贸易中承担着货物运送的功能，对于世界经济起到了十分重要的推动作用。但在船舶及相关设备的运行过程中，对能源的消耗量较大，还会排放废热和CO2，对水体和空气造成污染。随着船舶运输数量的增加，污染也在不断加剧。近年来，各国积极致力于生态环境的保护，通过制定排放标准，充分利用资源等多种方式对船舶运输行业进行管理，节能减排成为船舶行业发展所必须要解决的问题。

一、转轮除湿空调系统的原理阐述

对低品位能源进行利用，实现热源的驱动是转轮除湿空调系统的主要原理，且该系统具有较好的环保性能。它利用固体干燥剂对空气湿负荷进行处理，具备较强的稳定性和抗干扰能力。除湿转轮和冷却装置是转轮除湿空调系统的组成部分。并以前者为核心部件。硅胶干燥剂再生温度范围为120~150℃。LiCl和CaCl干燥剂可以在100℃之内实现完全再生，再生温度相较于废气温度来说更低，因此可以将废气产生的余热用于干燥剂再生，为其提供热能，有效节约能源。

二、船用转轮除湿空调系统方案 1．单级除湿系统方案

单极除湿方案系统流程参照图1。

图1 单级除湿方案系统流程图

收稿日期：2017-02-10

作者简介：解自瑾，河北海警支队一大队。

图2 两级除湿方案系统流程图

该系统除湿转轮数量为2，且空调机组和冷却器配合使用。除湿转轮分区以及结构与单级方案一致。除湿转轮对处理空气湿符合进行处理。海水冷却器一二和以及压缩式制冷剂组对显热负荷进行处理。海水冷却器传热温差以及海水温度和单极除湿方案一致。转轮一对处理空气进行除湿，海水冷却器完成冷却，由转轮二进行再次除湿，并由压缩式制冷机组及海水冷却器再次冷却并送入舱室之中。

3．两种系统方案比较

两种除湿方案空气处理过程参照图3和图4。 单极除湿方案中在预冷阶段和后冷阶段需要压缩式制冷机组进行功率的消耗。两级除湿方案中，除湿过程以及蒸发

再生区以及处理区是除湿转轮的两个组成部分，其面积比为1:3。对于温度较低，湿度较大的空气宜选择硅胶除湿转轮。硅胶除湿转轮最佳效果在处理空气温度为25℃时。先利用压缩式空调机组将处理空气进行预冷，在通过处理区对湿负荷进行处理，这样能确保单一转轮除湿效果的发挥。处理空气经过转轮的过程主要是降低问题增加湿度，这是因为有吸附热产生。为了降低能源消耗，在除湿可利用海水冷却器对处理空气进行冷却。对利用蒸发器进行再次处理，最终进入舱室。

2．两级除湿系统方案

两级除湿方案系统流程图参照图2。

78 中 国 水 运 第17卷 器冷却过程涉及到压缩式制冷机组功率的消耗。设定制冷量为Q，制冷量的计算公式如下：

图3 单级除湿方案空气处理过程

图4 两级除湿方案空气处理过程

Q=1.2Δh·m

在上述公式中，设置所需制冷量为系数为1.2，即理论和消耗量的总和。设置冷却过程的焓差为Δh。设置处理空气质量为m。空气密度为每方米1.143kg。结合空调机组制冷系统COP值为2.853，制冷机组功率的消耗可用制冷量÷制冷系数进行计算。

经过计算可得，单极除湿方案制冷量为172.2kw，功率消耗为60.35kw。两级除湿方案制冷量为146.8kw，功率消耗为51.45kw。两方案都用船舶余热作为转轮干燥剂再生热源，无需对其它能源进行消耗。通过实验数据可以表明，相较于单级除湿方案来说，两级除湿方案能源消耗更低。

在文中实验中，对海水设计温度设定为32℃。但在实际中，多数海域温度低于设计温度，因此，制冷机组实际运行过程中的功率消耗往往低于计算功率。另外，蒸发温度的上升，也会使得辅助制冷剂实际制冷系数高于2.853，具备很好的能源节约潜力。

与两级除湿方案相比，单极除湿方案的能源消耗量多出8.9

0kw。多消耗的能源主要完成处理空气的冷却，以确保单一转轮除湿水平的正常发挥。若应用场合对于除湿量没有较大要求，且不需要进行处理空气的预冷，制冷机组的功率相同，则此时单级除湿方案对于能源的节约潜力与两级除湿方案相一致。

由于单极除湿方案只有一个转轮，因此结构相对简单。但只能使用一个转轮对所有除湿量进行处理，所以需要选择的转轮尺寸更大。且处理空气温度以及再生空气温度等都会对单一转轮除湿能力造成较大影响，对于除湿量较大的船舶则不适用，应用范围相对较小。

而两级除湿方案的除湿转轮数量为2，可以实现处理空气的完全除湿，除湿性能更好。两转轮可以对总除湿量进行分担，所以每个转轮也相对较小，不需要较大尺寸的转轮。处理区除湿能力的主要影响因素为再生区干燥剂的再生效果。单极除湿方案的再生空气量仅为两级除湿方案的2/1，且两级除湿方案可以对船舶余热进行充分利用，为干燥剂再生提供更多热源。在除湿量大小相等的情况下，单级除湿方案干燥剂再生效果不及两级除湿方案，后者可以确保处理区专论干燥剂除湿性能的更好发挥。船舶余热较多，可以进行利用，并且空调系统除湿量较大，所以两级除湿方案更为适用。

在两级除湿方案中，再生空气有四分之一来源一室外空气。若传播中选用的除湿方案多余两级，则对室外空气的需求量也更大。但船舶在航行过程中，海水中湿气较大，室外空气潮湿度稿，对干燥剂再生效果会造成影响，不利于转轮除湿能力的发挥。另外，空气湿度大则对再生热源的需求也更大，余热使用量更大，船舶余热往往无法满足。在这种情况下就需要安装余热利用装置，成本较高，转轮以及海水冷却器也会有所增多，使得除使空调系统的复杂性提高。所以说，两级以上的除湿方案在船舶上的运用也不适宜。

三、结束语

船用轮船除湿空调系统对湿负荷的处理主要利用废气余热和海水，成本较低，对能源的消耗较小，且可以降低碳的排放量，具备良好的环保性能。随着海上运输事业的发展，转轮除湿空调系统在船舶中的应用也会越来越普遍。但目前我国对于船用转轮除湿空调系统的相关研究较少，亟需进一步完善和加深，才能使转轮除湿空调系统更好地为船舶运输服务，促进世界经济的交流和发展。

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