[发明专利]使用介质渗透蒸发技术的空气除湿方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于空调除湿技术领域，尤其是涉及利用一种使用固体介质将被除湿空气与其他空气有效分隔开，改变此介质两侧空气中水蒸气浓度，使固体介质两侧空气水蒸气压力不同，水蒸气向浓度分压力低的一侧析出，达到给空气除湿的目的；用此除湿方法与空调系统常用的表冷器组合，形成的新风空调机和混合风空调机。

背景技术

目前全球性能源危机及环境恶化迫使人们高度重视节能减排，空气除湿领域乃至整个空调行业都在积极行动，采用各种新技术、新方法降低空气除湿及空调过程中消耗的能源。由于空调的主要功能之一是夏季为空气除湿，为了能有效去除空气处理过程中空气的湿度，夏季空调致冷器的表面温度均低于15℃，从而使干球温度26℃，湿球温度19.5℃的空气，降温至16℃以下达到冷却除湿的效果。因此传统制冷系统的蒸发温度为5℃。理论与实践告诉我们，提高蒸发温度可以有效提高制冷空调系统的能耗。近年来，我国正在积极推广的温湿度独立控制的空调系统是将空气的湿度与空气的温度分别通过不同的设备进行处理，使占总制冷量约70％的空调降温设备的系统蒸发温度可以提高到12度以上，其能耗可以大幅度降低。因此空气除湿方式的合理应用可以改变整个空调行业的能耗水平。

目前常用的空气除湿方式有：冷冻除湿、固体吸附除湿、液体吸附除湿三种。常用空气除湿技术的主要原理如下：

1、冷冻除湿：冷冻除湿是一种比较成熟并广泛使用的除湿方式，用机械制冷方式使空气降温到露点温度以下，空气中水蒸气凝结成水排出完成除湿过程。其处理空气最低相对湿度只能控制在40％以上。如想进一步降低其含湿量需将冷冻温度下降，同时消耗较多电能。

2、固体吸附除湿：使用固体吸附剂如硅胶、分子筛、氟石等做吸附剂与湿空气充分接触吸收空气中的水蒸气，将空气除湿。固体吸附剂需要定期再生(将吸附剂中水份拖去)，常见的固体吸附剂除湿设备是转轮式除湿机。由于固体吸附剂需要定期再生因此，故其处理空气过程会不连续，若想连续工作其装置体积较大，使一部分吸附剂在吸湿，另一部分吸附剂在再生状态。同时固体吸附剂再生过程需要消耗一定的能量，运行费用昂贵。因此，此类加湿器目前只被使用在制药、电子锂电池制造等对湿度有严格要求的环境。

3、液体吸收除湿：使用液体吸收剂如溴化锂、氯化锂等盐溶液，盐溶液通过喷洒方式与湿空气充分接触，水蒸气被吸附剂吸收同时产生一定的凝结热，吸收到水蒸气的溶液需要通过加热再与空气接触，将水溶液中的水蒸气蒸发排出，完成溶液再生过程。空气除湿过程需要经历吸湿、换热、加热再生过程，系统比较复杂同时设备体积庞大，吸湿剂与空气直接接触，因此吸湿剂溶液质量受空气品质影响较大需要定期更换。虽其除湿能耗较低，但体积庞大、造价昂贵、操作复杂等因素影响，目前尚未被市场所接受。

发明内容

本发明目的之一是为了有效去除空气中水蒸气，提出一种使用介质渗透蒸发技术的空气除湿方法，使空气湿度可以达到相对湿度40％以下，同时能耗较低、系统简单、运行可靠。

本发明目的之二是提出一种利用上述方法的除湿装置，该装置应用于温湿独立控制的中央空调系统，作为新风机独立除湿机，使空调系统总能耗有较大幅降低。

本发明目的之三是将上述除湿装置与空调表冷器结合，组成新风空调机或新、回混合风空调机，提供一种高效节能的绿色空调设备。

本发明目的由下述方法和装置实现：本发明提出一种利用固体介质渗透蒸发特性的空气除湿方法，该空气除湿方法以一种具有亲水性和渗透性特点的固体介质为媒介，通过抽空方式降低所述固体介质一侧空气中水蒸气浓度，使所述固体介质二侧空气中水蒸气浓度和水蒸气分压力产生差异，由于所述固体介质本身的亲水性和渗透性特点，水蒸气将从浓度高的一侧通过所述固体介质析出到浓度低的另一侧并被排除，使浓度高的一侧的水蒸气浓度降低达到除湿的效果。在应用该方法时，具体包括以下步骤：

1)将所述固体介质做成隔离装置，将空气分隔开，形成除湿侧和排湿侧，将被除湿的空气处于所述除湿侧，带走水蒸气的空气处于所述排湿侧；

2)在所述隔离装置的排湿侧设立抽真空装置，通过抽真空的方式在所述排湿侧形成负压，使所述隔离装置的除湿侧和排湿侧的空气的水蒸气浓度和分压力产生差异；

3)所述固体介质中含有的具有亲水性和渗透性的物质将除湿侧空气中的水蒸气吸入到介质内，水蒸气从所述介质内析出到排湿侧。

4)维持负压使排湿侧空气中水蒸气浓度始终低于除湿侧空气中水蒸气浓度，连续将除湿侧空气有效除湿。