记者:您好!感谢您接受我们的采访。首先想请教一下,传统观点认为空调仅仅是用来调节室内温度的工具,但是根据您的研究,这一认知似乎已经不再适用?
专家:是的,传统的看法确实有些片面。随着气候变化和干球温度与湿球温度的上升,空调系统的性能受到了严峻考验。过去的设计标准可能已经不足以应对当前的气候条件。
记者:那么,从1990年到2000年间,空调设计的参数发生了怎样的变化呢?
专家:从1990年到2000年,*大的空调设计干湿球温度显著提高。1990年的设计参数是26.5°Cdb和19.25°Cwb,相当于11克的绝对湿度;到了1995年,参数变成了28°Cdb和21.25°Cwb,对应着13克的绝对湿度;而在1998年和2000年,设计参数再次上调,分别达到了30°Cdb和21.25°Cwb,以及35°Cdb和25°Cwb,对应的绝对湿度分别是13克和15克。这些变化反映了现实环境中气温和湿度的逐年增加。
记者:这样的变化会对空调系统和我们的生活带来哪些潜在的影响呢?
专家:较高的干球温度可能导致制冷设备的容量不足,从而影响人们的舒适度。此外,对于维护人员来说,他们可能会担心冷凝器的*大设计值是否会被超越。这个问题可以通过在冷凝器前面添加一个冷却板来解决,这样可以去除多余的显热。一般来说,如果制冷设备处于良好状态,它们不太会影响工厂的生产过程。但是,过大的湿度却是另一回事。
记者:高湿度会引起哪些具体的问题呢?
专家:高湿度会导致一系列的问题,其中*常见的有:
- 由于潜热负荷过大导致制冷设备超载
- 在包装区域的高湿度可能导致设备故障
- 原材料可能在潮湿的仓库中被损坏
- 成品包装可能会吸收水分变软
- 白色货物在没有防潮的仓库中会产生棕色斑点
- 冰箱内的结冰速度加快,可能导致产品中心温度不稳定
- 蒸发盘管的结冰过多可能导致冷藏室温度波动
- 在食品准备区域的冷凝水形成了健康和安全风险
- 在冷却隧道中,冷凝水可能会损坏未包装的产品
记者:针对这些问题,有哪些解决方案呢?
专家:人们普遍听说过“除湿”这个词,但对如何准确计算除湿设备的尺寸并不太了解。实际上,基本的除湿理论很简单。一旦理解了这一点,我们可以精确地确定所需的除湿类型以适应特定应用的需求。
有三种从空气中除去湿气的基本方法:
- 通过冷却空气使其中的水蒸汽凝结
- 通过增加空气的全压使其中的水蒸汽凝结
- 使用吸附剂利用蒸汽压差从空气中吸取水分
第二种基于压力的除湿方法的详细信息可以在关于压缩空气的技术文献中找到。工业领域中*常见的除湿方法是:
- 基于冷却的除湿方法,包括直接膨胀式系统和冷水系统
- 化学除湿(吸附剂),包括喷雾塔、固体除湿器和转轮除湿器等
通常情况下,转轮除湿器是*广泛使用的化学除湿形式。
冷却除湿
大多数人都能理解冷凝的基本原理。当空气被冷却到露点温度以下时,水汽会凝结在其附近的表面上,这就是除湿降温的过程。除湿的多少取决于空气被冷却的程度——温度越低,空气就越干燥。商业和家庭用的主要空调系统正是利用了这个原理来进行除湿。制冷剂系统先将空气冷却,并将冷凝的水分排出,然后将干燥的空气送入空间。
冷却除湿的过程可以用空气状态图来解释(如图1所示)。当空气从25°C冷却到14°C时,空气达到饱和状态,相对湿度为100%,这时没有除湿效果。继续降低温度会使水分开始凝结,这才是真正的除湿过程。比如,从14°C降到10°C,每千克空气能去除2.4克的水分。
冷却除湿有很多可能的硬件配置(如图2和图3所示),大致可分为三类:
- 直接膨胀式冷却
- 低温液体冷却
- 除湿再加热系统
直接膨胀式冷却
直接膨胀式系统是通过让制冷剂气体膨胀并进入冷却管道来工作的,低温的管道表面会带走空气中的水分。家用空调机和商用吊顶空调机大多是直接膨胀式系统,有时也被称为DX主机。
低温液体冷却
低温液体冷却系统使用制冷剂冷却液体,然后该液体流经冷却管道来除湿空气。液体可以是水、乙二醇或其他防冻液。在小型的空调系统中,这种方法较为复杂且成本较高。因此,它通常用于大型系统中,其安装成本和运行效率高于DX系统。
除湿再加热系统
除湿再加热系统使用DX或低温液体系统进行除湿,然后在空气重新进入空间之前对其进行再加热。除湿机就是一个例子,它在商业和工业环境中也有广泛应用,如游泳池和木材烘干等领域。通常,它适用于高温和高湿环境的除湿。
冷却除湿存在一定的局限性,即湿气可能会在管道上冻结,这可能有两个问题:一是形成的霜会增加热传递阻力,降低设备的效能;二是霜层可能会堵塞管道,减少空气流量,*终完全阻止除湿功能。如果在0°C环境下除湿,需要配备除霜系统来融化管道上的冻结水。除霜期间,除湿和冷却功能将会暂停。
工程师需要注意,在高湿度环境下除湿,同时要将空气除湿到5°C以下的露点温度(5.4 g/kg)时,需要采取额外的预防措施。