除湿系统知识
关键字：除湿
内容摘要：除湿潜在的问题,除湿与再热系统,吸湿剂转子,吸湿剂与冷却除湿机
空调常被人误认为只是简单的温度控制，这观念在今天已不能满足不断变迁中的环境。许多空调系统面对最近气候干球温度与湿球温度的增加，已发生能力不足的现象。
回顾1990年之最大空调设计干湿球温度为26.5℃db与19.25℃wb(等于11 g/kg绝对湿度)。当时这个数据广为顾问公司与工业界所引用。
但到了1995年，此数据已增加到28℃db与21.25℃wb(13 g/kg)。在1998年干球设计温度又再增加，因为那年夏天，英国出现30℃以上的高温，因此设计值增为30℃db与21.25℃wb(13g/kg)。在2000年，一些顾问公司更使用35℃db与25℃wb(15g/kg)，这设计值已涵盖了大部分工业制程用途的范围。
当然并非每个工程师都使用此设计规格，但可以确认的是，夏季高温与潮湿已与我们同在，而且可以预测未来亦是如此。
潜在的问题
过高的干球温度表示冷却设备可能会有能力不足的现象而影响到人员的舒适感。设备维护人员也会关心如此高的干球温度是否会超过冷凝器的最大设计值。此问题可以藉由冷凝器前加装一冷却板，将过多的显热移除解决。一般而言，若冷却设备是处在良好的状态，应该不会对厂内制程造成太大的影响。但过高的湿度就不是这么回事了。
高绝对湿度会以各种不同的方法在许多典型的制程或产品中造成问题。困难的是去发现与确认问题的根源(湿度)。
一些由高湿所引起的问题有：
由于高潜热负载造成冷却设备过载 包装区的湿度过高会造成设备异常 原料会在潮湿的仓库中损坏 成品的包装因吸湿后变得很软 白色的货物在未防湿的仓库中产生褐斑 冷冻库的结冰速度增快，造成产品中心温度漂移 蒸发盘管结冰过多造成冷藏温度漂移 在食物准备区的冷凝水，形成健康与安全的风险 在冷却隧道中冷凝水将未包装的产品破坏 解决方法
一般人都有听过除湿这两个字，但却少有人熟悉估算主机尺寸的复杂细节。然而，基本的除湿理论是简单而易懂的。一旦了解之后，我们就可以仔细的确认除湿的种类以符合特定的应用需求。
有三种由空气中除湿的方法：
冷却空气使其中的水蒸气冷凝 藉由增加空气全压使其中的水蒸气冷凝 使用吸湿剂利用蒸气压差把空气中的湿气吸出
上述第二项以压力为基础的除湿相关资料，可以参考压缩空气的相关技术资料。
工业界常用的除湿方法为：
以冷却为基础的方法，包括直膨系统与冰水系统 化学除湿(吸湿剂)，包括液体喷洒塔、固体除湿与蜂巢旋转轮等 一般而言，除湿剂系统常使用蜂巢旋转轮的方式 冷却除湿
大部份的人都熟悉冷凝的原理，当空气被冷却到露点温度以下，水气会凝结在距离最近的表面，这就是除湿降温的过程。除湿的量与空气被冷却的程度有关，温度愈低，空气愈干燥。主要的商用与家用空调系统即是利用此原理除湿。冷媒系统先将空气冷却，同时将冷凝的水份排出，再将干空气送至空间中。
冷却空气的除湿过程可以由空气线图来说明(见图1)。当空气由25℃冷却至14℃，空气呈现饱和状态，相对湿度为100%，此时仍无除湿现象。若再进一步冷却空气，湿气就会开始凝结出来，空气就被除湿了，若由14℃冷却到10℃，则每公斤空气可以移除2.4克的水气。
冷却除湿可以有千种以上的硬件组合，但可归纳为下列三种：
直膨冷却 低温液体冷却 除湿再热系统
直膨冷却
直膨系统是让冷媒气体膨胀后进入冷却管排中，以低温的管排表面积移除空气中的水份。家用空调机与商用天花板空调机大多为直膨系统，有时简称为DX主机。
液体冷却
低温液体冷却系统使用冷媒冷却流体，低温流体再流经冷却管排来冷却空气加以除湿。液体可以用水、乙二醇或其它不冻液。在小型空调的应用中，此方式较复杂且成本较高。因此液体冷却系统常用于大型系统，其安装成本与运转效率都比DX系统高。
除湿与再热系统
除湿再热系统可以使用DX或低温液体系统来冷却空气，但在空气返回空间之前要加以回热，家用除湿机即是这种系统，另外商用与工业用途也常使用，例如游泳池、木材干燥等。一般而言，它是用在高温与高湿的环境除湿。
冷却除湿有一个限制，就是湿气有可能被冻结在管排上，这会造成两个问题。第一是，湿气被冻结所产生的霜，会在热交换器表面形成热阻抗，使得设备的能力下降。第二是，霜会阻塞管排造成风量减小，最后会将管排完全阻塞而无法除湿。若系统在0℃的环境除湿时，必须要有除霜系统，以融化管排上的冻结水。除霜时，除湿与冷却的功能是暂停的。
工程师要了解，在高温的环境下除湿，却又要将空气除湿至5℃露点温度(5.4g/kg)以下时，必须要有一些预防措施。
大部份的固态材料都会吸湿。例如，塑料尼龙可以吸收本身重量6%的水气，石膏建筑板也会储存大量的水蒸气，这些材料与商用吸湿剂最大的不同在于吸湿能力，吸湿剂可以吸收超过10,000 %本身重量的水气，成为极有效率的除湿装置。
吸湿剂的重要特征为其低表面蒸气压力。如果吸湿剂又干又冷时，它的表面蒸气压很低且很容易吸收空气中的水份。当吸湿剂是既湿且热时，表面蒸气压很高，会将表面的水份释放至空气中。水气进出吸湿剂是由表面水蒸气压力而定。
吸湿剂可以是固体或液体，两者都可以吸收湿气。例如常见在商品中的小包干燥剂即是使用硅胶，属于固态吸湿剂。另外三乙烯乙二醇防冻液也是极强的吸湿剂，属于液态吸湿剂。液体与固体的吸湿机制相同，它们的表面水蒸气压力与本身温度及水份含量有关。
种类不同的吸湿剂之间有个很微妙的差别，在于它们与湿气间的反应。有些反应很简单，就像海绵吸水一样，水份被留在海绵中的细小缝隙，这些吸湿剂叫做吸附剂，通常为固体。硅胶是固体吸收剂的一个例子。
除了上述简单的机制之外，有些吸湿剂可能会经历物理与化学反应，它们被称为吸收剂，通常为液体或吸湿后会变为液体的固状物。
氯化锂是一种吸湿的盐类，藉由吸收的方式吸收湿气，氯化钠也是一种。
当空气被除湿时会释放出热，在冷却除湿系统中，这现象并不明显，因为热很快会被冷却管排带走。而在吸湿剂系统中，热会传给空气与吸湿剂，所以离开吸湿剂的空气温度会比进入时来得高。
温度升高的程度与除湿量有关，除湿量愈多，温度愈高。
以下例说明吸湿剂除湿过程。空气进入除湿机的状态为25℃与50%RH，吸湿后，干球温度上升且湿度下降，所以空气的总能(焓)是不变的。但在实际上，总能量会稍微增加，因为化学反应热会进入空气。在很多应用场合，出风温度升高没什么关系，但在某些地方，额外的显热没有好处，因此在送到最终目的前必须加以冷却。在工业中有四种常用的吸湿剂系统，各有优缺点，目前最广为应用的是蜂巢旋转式。
吸湿剂转子
瑞典工程师与科学家Carl Munter在50年前首次发表了吸湿剂转子的专利。目前吸湿转子的技术已可达到-70℃的露点温度(0.002 g/kg)。见图1。
转子的设计限制并非在材料的使用，而是在如何防止设备中的交叉泄漏。
无论使用何种吸湿剂或转子的组合方式，其操作原理是相同的。见图2。
吸湿剂充填于半陶磁结构中，外表像是波浪纸板卷成的轮子。此轮子缓慢于除湿与脱湿的两道空气流中转动。
制程空气流经过波浪所形成的细槽中，结构中的吸湿剂会吸收或吸附空气中的水气。当吸湿剂吸收水份后，表面蒸气压会上升，此时轮子转动到脱湿的另一边时，吸湿剂会被热空气加热，表面的蒸气压会更高，而将湿气释放于空气中。
在脱湿过程之后，热的吸湿剂会转回制程空气流中，一小部份的制程空气会将其冷却，于是它又可以吸收其它制程空气中的水份。
此型式与其它吸湿系统比较，有几个好处。它是多孔的结构，质地较轻，许多种不同的吸湿剂─液体或固体─可充填于其中，可让转子应用于各种不同用途。由于结构中的细槽很像各自独立的风道，可提供最大的干燥面积，也可以减少不少的静压损失。
可以藉由不同的吸湿剂制造出低露点温度高除湿能力的转子。因为转子的除湿能力比其质量大，因此能源效率很高。
有个令人关心的是成本的问题，除湿轮的制作成本较高，且维护时要特别小心不要伤害到本体，然而高初置成本可被它的多项优点平衡掉，例如高效率、系统简单、可靠度高、易于维护等。
吸湿剂与冷却除湿机
在许多状况下，吸湿剂与冷却除湿机皆可达到除湿的目的。要用哪一种系统最恰当呢？这答案不易回答，但有一些基本的准则可参考：
两系统合并使用是最经济的方法，两者的优缺点可以互补。 电力消耗与热能使用的成本是决定两系统最佳比例的因素。吸湿剂除湿机可以使用蒸气、瓦斯或电力来作为脱湿的热源。在热能便宜而电力较贵的地区，可以采用吸湿剂除湿机。 冷却除湿于高温高湿的环境中是较为经济的系统，但因为有冷凝水结冰的问题，它们很少应用于露点温度低于5℃的场合。 吸湿剂系统通常用于露点5℃或以下的场合，它是相当容易控制的系统。
文章来源：来源不详 文章作者：作者不详
人查阅了此页，其中人发表了评论。
由谢涛于2010-01-11 00:57:06编辑。
相关内容：