建築熱濕解耦環境控制原理及方法研究

《建築熱濕解耦環境控制原理及方法研究》是依託東南大學，由張小松擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：建築熱濕解耦環境控制原理及方法研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：張小松
• 依託單位：東南大學

中文摘要

本項目針對傳統建築環境控制方法存在的缺陷與不足，提出利用除濕劑除濕或者非單一蒸發溫度逆向循環的熱濕解耦環境控制體系構建原理，建立其熱力循環理論分析方法與評價指標，深入揭示熱濕解耦環境控制體系熱力循環的節能特性，獲得循環關鍵參數的最佳化原理。以強化除濕劑除濕循環性能為目的，通過引入冷/熱源干預的方法強化溶液除濕劑與濕空氣間的傳熱傳質過程，研究冷/熱源干預條件下溶液與濕空氣熱質耦合傳遞特性，建立科學描述該傳熱傳質過程的跨區多變數耦合模型。通過合理設計固體除濕劑孔隙結構或者採用表面改性的方法，強化固體吸濕性能，並降低驅動熱源溫度。提出以太陽能為主的複合能源補償方法，解決除濕循環中除濕劑再生的低品位熱能補償問題；並輔以除濕劑潛能蓄能方法，來保障熱濕解耦環境控制系統的穩定高效運行。通過對熱濕解耦環境控制系統進行實驗研究，探討其動態運行特性，構建系統動態模型並獲取關鍵參數的最佳化方法。

結題摘要

本項目圍繞有效的熱濕解耦環境控制體系的構建與實現進行研究，主要表現在獨立除濕方法與過程的實現、強化除濕劑循環性能的研究、除濕劑再生中涉及的高效能源補償與蓄能方法的研究、以及完整的熱濕解耦環境控制系統的動態特性的研究等方面；而子課題則主要圍繞採用太陽能驅動固體除濕循環的熱力過程特性、熱濕解耦型固體除濕循環、除濕基材強化吸附與解吸機理、熱濕解耦固體除濕空調循環熱力分析與評價進行研究。項目主要研究內容和取得成果總結如下： 項目首先對熱濕解耦環境控制體系熱力循環構建原理進行研究：①構建了基於溶液除濕的熱濕解耦環境控制系統，對溶液除濕、蒸發冷卻、太陽能集熱、吊頂輻射供冷及置換通風等技術進行全面實驗研究。②構建了利用雙蒸發溫度的熱濕解耦分段處理的空調系統，進行了相關的實驗研究，建立系統動態模型，獲取關鍵參數的最佳化方法。③利用冰蓄冷方式解決熱負荷的處理問題，構建了與深度溶液除濕相結合的帶預冷的蒸髮式過冷水製冰系統。④基於固體除濕，建立了採用太陽能驅動的新型雙轉輪兩級固體除濕空調循環，對循環在冬季採暖和夏季製冷工況下進行了熱力性能測試。 其次，對除濕過程多變數的耦合傳熱傳質機理進行了研究：①利用平板降膜溶液除濕/再生實驗平台對空氣與溶液間的耦合熱質傳遞特性進行分析。②通過以新型氧化鋁(Al2O3)泡沫陶瓷作為填料的直接蒸發冷卻實驗系統，對空氣與水的跨溫區熱質傳遞特性以及填料的性能進行研究。③進行了除濕基材複合除濕劑強化吸附與解吸機理研究；設計了新型熱濕解耦型除濕換熱器，對其傳熱傳質性能進行研究。 第三，針對除濕劑再生過程低品位熱能高效補償與利用的方法進行研究：①建立了新型電滲析再生器，並進行了相關性能研究；在其研究基礎上又建立了改進型太陽能溶液預處理電滲析再生系統。②完成了新型熱濕解耦太陽能除濕換熱器循環的構建和測試。 最後，對熱濕解耦環境控制系統動態特性和參數最佳化進行了研究：①構建了新型熱泵驅動溶液除濕自主再生溫濕度獨立處理空調系統，並對其動態特性進行研究；②建立起雙轉輪兩級除濕空調系統的熱力學理論模型，模擬分析了全年的運行工況；③進行了熱濕解耦固體除濕空調循環熱力學分析與性能評價。