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上海交大创新空调设计理念使空调能效提高近一倍

2019-08-14 18:50:00来源:励志吧0次阅读

如果将干燥剂除湿与蒸汽压缩制冷结合,可以在不增加空调系统体积并保证送风舒适性的前提下,让普通家用空调的能效提高一倍。这是上海交通大学机械与动力工程学院制冷与低温工程研究所王如竹教授团队提出的创新空调设计理念。相关研究成果日前在《自然》杂志出版集团旗下的《科学报道》(Scientific Reports)上在线发表,并已申请国际国内发明专利。

传统空调先对空气深度冷却除湿后再加热的模式,能效和舒适性成为一对矛盾。而该研究则提出将一种复合干燥剂直接喷涂到传统热泵空调换热器的表面,可以一边利用干燥剂除湿,一边利用制冷剂降温,降低空调系统的制冷蒸发器热负荷。而同时制冷剂的冷凝热可用于干燥剂再生,实现部分冷凝废热的资源化利用;干燥剂内的水解吸可增强冷凝器空气侧的散热能力,有利于冷凝温度从传统的50-55℃降至40-45℃,进一步提高空调能效和舒适性。

据介绍,团队设计的这种复合干燥剂的奥秘在于,将吸湿盐封装进普通介孔干燥剂的孔隙,使溶液吸收与吸附结合,实现在30℃的温差下吸湿与再生。这样不仅能够显著提高固体干燥剂吸湿速率等吸水能力,而且可避免盐溶液与金属换热器的直接接触,规避腐蚀问题。通过合理控制复合干燥剂中的含盐量以及运行条件,避免干燥剂吸湿过量,保证换热器表面始终处于干燥状态,解决盐溶液泄露或者出风带液的问题。另外,由于盐溶液冰点温度较低,冬天采暖时,有望实现无霜热泵。同时,该团队还开发了一套将溶液浸渍与静电喷涂相结合的换热器涂覆工艺,实现干燥剂涂层在换热器的表面原位合成,降低了储湿换热器的生产成本及制造难度。

此外,团队还提出“温湿度弱关联控制”的新颖空气调节概念,即空调的送风温度和湿度可以在同一个换热器上进行独立控制——调节蒸发温度来控制送风温度,调节干燥剂吸湿过程的持续时间来控制送风含湿量,这将更加灵活、高效地适应房间负荷水平的变化,并始终维持室内的热舒适性;而且只需一套空调系统即可处理全部空调热湿负荷,与温湿度独立控制的系统相比,其体积紧凑,造价更低。

目前,团队试制了一台干燥剂增强型直膨式热泵空调器,实验结果表明,在典型夏季空调工况下,该新型空调器的系统能效比可达6.20(根据国家标准,最环保的1级产品效能比为3.6)。

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