林慧穎 朱鳴鳴

摘 要：轉輪除濕空調技術相比機械制冷空調有諸多優(yōu)點，節(jié)能潛力大，本文介紹了該系統(tǒng)的工作原理和專利發(fā)展歷程，并歸納總結了相關專利申請的主要研究方向。

關鍵詞：轉輪除濕；空調；專利申請

引言

濕度是空調系統(tǒng)的一個重要參數，除濕常用的方法有冷卻除濕，液體吸收劑除濕，固體吸附劑除濕，膜法除濕以及轉輪除濕等，旋轉式除濕轉輪有一個獨特的優(yōu)點，它能夠同時回收顯熱（溫度）和潛熱（濕度），因而具有較大的節(jié)能應用潛力，近十幾年來被廣泛應用在空調系統(tǒng)中。

一、轉輪除濕空調系統(tǒng)工作原理

轉輪除濕系統(tǒng)的原理是濕空氣通過含吸濕劑的轉輪，在水蒸氣的分壓力差的作用下，水分被吸濕劑吸收或吸附，轉輪上布滿蜂窩狀的流道，空氣進入流道時，與流道壁進行熱濕交換，流道壁本身含有固體吸濕劑，它被空氣冷卻時，其對應的水蒸氣分壓力小于處理空氣的水蒸氣分壓力，其中水蒸氣被吸附到吸濕劑中，與此同時轉輪本身的顯熱和吸附產生的吸附熱使空氣溫度升高，隨著轉輪的旋轉，這部分流道的吸濕量逐漸趨于飽和，當這些吸濕后的流道旋轉到再生區(qū)時，熱空氣流過這些蜂窩狀流道，含有固體吸濕劑的流道壁被加熱，其對應的水蒸氣分壓力高于再生空氣中的水蒸氣分壓力，將吸濕劑中的水分脫離出來，隨著轉輪的旋轉和脫附的進行，蜂窩狀的吸濕劑流道恢復了吸濕能力，又被旋轉到吸濕區(qū)，這樣周而復始，除濕過程得以連續(xù)進行，因此轉輪除濕系統(tǒng)在除濕過程中還會伴隨著對再生空氣熱量的回收。

二、發(fā)展歷程

除濕轉輪是由熱回收式轉輪逐漸演變而來，最早的相關專利申請誕生于1935年的歐洲，將金屬絲網做成圓形然后轉起來，接下來又有了氧化鋁轉輪，但兩種轉輪吸濕性較差。1946年，美國人Pennington Neal A申請了轉輪除濕技術的專利，并于1949年獲得了專利權。后來相繼出現了硅膠轉輪和分子篩轉輪，此時的轉輪吸濕效果好，人們可以根據需要更有側重點的選擇轉輪種類，以對空氣進行除濕或者熱回收。中國有關專利申請是在1989年，中國建筑科學研究院空氣調節(jié)研究所申請了一種轉輪除濕設備，主要是改變再生空氣通道方向，提高轉輪除濕設備的應用性能。

國內外許多學者從吸附材料、效率評價、轉輪數值模型、傳熱傳質分析理論以及再生熱源等不同角度對轉輪除濕技術進行了研究。轉輪除濕常用的吸附材料有氯化鋰、硅膠、沸石分子篩，但這些吸附劑都有一些缺陷，當前主要任務是開發(fā)高效吸附劑，提高除濕能力，減小設備體積。對于除濕轉輪效率的定義主要有分別通過顯熱和潛熱效率進行定義分析、通過“火用”的效率進行定義分析以及采用處理空氣和再生空氣的進出口相對濕度表示轉輪除濕效率，目前業(yè)內也沒有特別統(tǒng)一的分析定義方法?，F在許多學者采用不同的分析方法得到最優(yōu)的系統(tǒng)性能優(yōu)化方案。對于再生熱源的研究主要集中在冷凝器釋放的熱量、燃氣、廢熱以及太陽能等作為再生熱源對轉輪除濕系統(tǒng)除濕劑再生進行研究。

三、專利申請中技術研究方向

通過對轉輪除濕空調系統(tǒng)的國內專利申請統(tǒng)計分析，發(fā)現專利申請的主要方向有轉輪除濕空調系統(tǒng)的優(yōu)化設置、轉輪材質的選擇、轉輪工作穩(wěn)定性便利性的改進以及再生風加熱方式的改進，本文基于檢索到的諸多專利文獻中，找出了若干篇比較有代表性的專利申請供大家研究。

1、轉輪除濕空調系統(tǒng)的優(yōu)化設置

湖南科技大學（公開號CN102261701A）提出了一種多級熱回收復合除濕新風空氣處理機，通過多級熱回收，減少再生空氣的加熱能耗和處理空氣的冷卻能耗，達到節(jié)能的目的，同時，兩級復合除濕，能有效提高機組的除濕能力。清華大學（公開號CN102226552A）提出了一種采用固體吸濕劑的新風除濕機，能有效避免被除濕空氣和再生空氣混合，并且將制冷系統(tǒng)與固體吸濕系統(tǒng)很好的結合起來，提高了除濕機組的整體性能。

2、轉輪材質的選擇

上海交通大學（公開號CN102261703A）提出了一種采用熱管熱回收和超聲強化再生的轉輪除濕空調系統(tǒng)，采用超聲波除濕轉輪，利用超聲波強化再生技術，降低轉輪除濕劑對再生空氣溫度要求，最終達到除濕空調系統(tǒng)節(jié)能目的。財團法人工業(yè)技術研究院（公開號CN101537302A）提出了一種除濕裝置及其再生結構，通過產生連續(xù)式帶電循環(huán)氣流來脫附吸附組件上的水份，取代傳統(tǒng)以電熱脫附方式的除濕裝置，利用帶電粒子脫附干燥技術，可利用高能帶電粒子所形成的驅動力及電場，直接改變水分子與除濕結構體間的吸附力，以使水汽由吸附組件上脫附。

3、轉輪工作穩(wěn)定性便利性的改進

無錫羅特新風技術有限公司（公開號CN104654539A）提出了一種能夠檢修報警式熱回收轉輪，轉輪框架中部設有紅外發(fā)生接收裝置，轉輪芯體上設有檢測孔，紅外發(fā)生接收裝置和檢測孔位于同一圓周位置上，能夠在轉輪芯體工作發(fā)生故障時，及時報警提醒維修人員進行維修，避免對驅動電機空轉，給設備正常工作提供保障。江蘇豪森維爾科技有限公司（公開號CN105276710A）提出了一種熱回收式轉輪除濕機組，在除濕轉輪的轉輪架下方設置有與轉輪架相配合的導軌，使得不需拆卸機組就可以將除濕轉輪拉出清洗、維修，且再生風機和轉輪連接處的密封條可以很好的保證系統(tǒng)的密封性，不影響整個熱回收轉輪除濕機組的正常工作。

4、再生風加熱方式

廣東申菱空調設備有限公司（公開號CN201866867U）提出了一種帶熱回收功能的轉輪除濕裝置，通過再生電加熱器連接熱回收器，并且再生電加熱器設置于除濕轉輪和熱回收器之間形成一氣流循環(huán)回路，一方面可大幅度降低再生電加熱器的能耗，另一方面也可顯著降低除濕轉輪處理后的熱氣流的冷卻能耗以節(jié)能。南京師范大學（公開號CN201255472Y）提出了一種蓄能型空調除濕系統(tǒng)，高溫環(huán)路熱泵的冷凝熱作為除濕轉輪吸附劑再生所需的高溫熱源；同時輔助以太陽能作為除濕轉輪吸附劑再生所需的高溫熱源；使熱源和熱匯的能量都得到充分利用是一種既節(jié)能又環(huán)保的系統(tǒng)形式。

結語：

除濕是空調系統(tǒng)的重要任務之一，轉輪除濕空調與傳統(tǒng)制冷空調相比具有健康、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，有著廣闊的應用前景。從目前的專利申請趨勢看，接下來的主要研究方向應從高效緊湊的除濕設備、高效廉價的除濕劑、高效的系統(tǒng)形式、低能耗的再生手段等方面入手，減小系統(tǒng)體積，降低設備成本，提高系統(tǒng)效率，進而增強轉輪除濕空調系統(tǒng)的市場競爭力。

參考文獻：

[1]謝海敏.空調系統(tǒng)中的除濕技術及其節(jié)能分析，應用能源技術，2008年第4期；

[2]鄭磊.轉輪熱交換器應用于全新風處理機組的實驗研究，南京師范大學，2015年3月；

[3]李榮年，等.國內外除濕轉輪用吸濕紙的發(fā)展，中國造紙，2013年第32卷第4期.