【硕士论文】GHP结合除湿转轮的复合空调系统研究.pdf

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1、摘要摘要除湿供冷技术是近年来逐渐被人们重视的一项新技术，除湿供冷空调系统先将空调近似等焓除湿，然后结合常规的供冷系统使之被处理到所需要的送风状态点。转轮除湿供冷空调系统将空气的除湿与降温处理过程分开进行，有效地解决了空调系统中温度控制和湿度控制耦合的问题；对于有空气温、湿度精度控制要求的场合，可以节省再热量及其所抵消的冷量，减少能耗；可以有效解决大气环境问题、能源的有效利用及室内空气品质问题。本文介绍了一种燃气发动机热泵(GHP)与除湿转轮相结合的复合空调系统，夏季将回收的发动机余热和GHP冷凝热用于除湿转轮再生、承担湿负荷；冬季通过排热回收减小空调系统的采暖负荷

2、，做到了真正意义上的能源高效利用。目前国外对于复合空调系统的工程应用已数不胜数，而国内对这方面的研究开展较晚，主要集中在理论方面和静态研究。本文便采用了建立在模型基础上的动态能耗计算机仿真，从而更精确的对建筑能耗进行分析。本课题的主要工作：一．分析复合空调系统各段体(包括GHP、表冷器、加热器、显热热交换器、加湿器)工作原理，利用已有经验公式和适当数值处理方法，将之转化成计算机能够识别的数学模型。二．利用数学回归法和内插法得到除湿转轮内部函数传递关系式。三．考虑表冷器干工况制冷。设计了预冷器和表冷器间冷冻水的流程系统；通过事先假设，设计了GHP冷凝热、发动机冷却水

3、和烟气余热热回收装置。四．分析整个系统工作原理，将之简化成数学模型。利用Matlab进行编程、运行仿真，求解全年(不考虑过渡季)逐时冷量、热量、燃气量消耗。五与普通GHP系统、溴化锂吸收式制冷系统和电动EHP系统比较，计算回收年限，从而得出结论。最后，关于进一步工作的方向进行了简要讨论。关键词：复合空调，燃气热泵(GI-IP)，除湿转轮，除湿供冷，动态能耗第1章绪论第1章绪论1．1能源1．1．1能源的重要性能源是人类生存和发展所不可缺少的物质基础之一。多年以来，人类使用的主要能源一直是煤、石油、天然气等化石燃料以及水力、风力等资源，现在我们又利用上了核能。其中以煤

4、、石油、天然气为主的化石燃料以及核能燃料都是不可再生的能源，而且它们在地球上的储存量是有限的。(BP世界能源统计2006))的数据表明，全球石油探明储量可供应40多年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年flJ。另一方面，化石燃料是重要的化工原料，可用于制造化纤、塑料、合成橡胶、化肥和药品，与国民经济各部门的发展和人们生活水平的提高有非常密切的关系。水力和风力资源的利用受到地理条件及其它环境条件的影响。而核能废物的放射性能延续上千年，造成了严重的环境污染和生态平衡的破坏。1．1．2全球与我国能源现状据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004))预测，全球能

5、源消费总量将从2001年的102．4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量，世界能源消费在2001--2025年将增加54％。日本、欧盟等能源机构预计，全球能源消费峰值将出现在2020_-2030年。全球化石能源的枯竭是不可避免的，将在本世纪能基本开采殆尽。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分，目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的12．3％，世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。据预测，目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储采比分别为约80、15和近50，大致为全球平均水平的50％、4004和70％左右，均早于全球化石能源枯竭速度。未来5一lO年，中

6、国煤炭国内生产量基本能够满足国内消费量，原油和天然气的生产则不能满足需求，特别是原油的缺口最大。1．1．3节约能源的重要性与紧迫性自从能源出现危机以来，人们才意识到能源的有限，特别是作为主导资源的一次能源(也称不可再生能源)化石燃料正逐年减少致使各国开始投入相当大的第1章绪论人力、物力、财力来进行能源方面的研究．纵观其发展，无外乎两个方向：一是研制开发新的能源，如美国、日本等国利用海藻；日本、美国、俄国、法国等正在研究将炸药的爆炸能转换成电能等等。另一方面则是利用高新技术研制和开发高科技产品或利用余热(或称废热)，像废水、排烟、冷却水余热、润滑油余热、涡轮增压器出

7、口高温压缩空气的余热等等。注重能源资源的节约，提高能源利用效率，对于中国来说既重要又迫切。如表1．1所示，日本的能源利用率为57％，美国为51％，而中国仅为30％t2I。表1．1日本、美国、中国能源利用率表(％)发送电工业交通民生总效率日本30．076．022．475．457．0美国30．675．125．175．151．0中国23．935．015．225．530．O1．2燃气空调技术概述1．2．1燃气空调介绍燃气空调是以天然气、液化石油气为能源的中央空调设备。以燃气为一次能源的空调技术主要有三种：吸收式制冷、发动机驱动制冷技术(GasDrivenHeatPump。

8、简称GHP