導語：太陽能智能控制除濕系統(tǒng)研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：設計了一種太陽能再生式智能控制除濕系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的除濕系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)通過結構設計有效降低了對太陽輻射的反射率和熱損失，系統(tǒng)內外筒間充填變色硅膠，達到了迎光側通過太陽能加熱硅膠脫附再生，背光側對風機送入的風吸附除濕的效果。同時系統(tǒng)采用在內筒配置智能溫控儀、間歇轉動等方法提高了再生熱量的吸收率，使得系統(tǒng)除濕和再生效果大幅度提高。

關鍵詞：太陽能；再生；硅膠；智能控制

隨著經濟的快速發(fā)展、人民生活水平的不斷提高以及工業(yè)發(fā)展的迫切需要，人們對空氣品質的要求也越來越高，不僅要求空氣的溫度和濕度合適，還要求空氣中污染物濃度處在較低水平，因而對除濕機需求量越來越大。然而除濕工作還面臨著一些問題，如干燥劑除濕率及機械性能問題，能源利用率及傳熱問題，除濕區(qū)和再生區(qū)之間、轉芯和風道之間的結構、密封問題，整個裝置的輕巧性、拆裝性和成本問題等，實際應用中都需要加以考慮。為此，研發(fā)一種節(jié)能、環(huán)保、高效、低噪聲、體積輕巧的新型除濕系統(tǒng)迫在眉睫。

1除濕技術研究進展

目前，常用的空氣除濕方法有冷卻除濕法、壓縮除濕法、溶液吸收除濕法和固體吸附除濕法［1］。其中，固體吸附除濕是將固體除濕材料裝載在空氣流道內對流過的空氣進行除濕，除濕材料經加熱再生后又可繼續(xù)吸附，具有處理空氣量大、除濕能力強、結構簡單且無污染等優(yōu)點。固體除濕主要包括轉輪除濕［2－4］和固定床除濕，主要能耗均為再生耗能［5］。再生耗能的來源和能源形式直接影響整個系統(tǒng)的運行效果和節(jié)能效果。傳統(tǒng)的電加熱存在能源利用率低、對吸附劑造成損壞等缺點［6］。為了降低再生過程中的能耗，提高再生效率，不同的研究者根據能量來源提出了各種加熱再生方法，包括太陽能輻射再生、超聲波再生、電滲再生以及微波再生等。有研究表明，通過太陽能系統(tǒng)可滿足室內50％的能源消耗［7］。采用太陽能等低品位能源將顯熱和潛熱分開處理，能實現節(jié)能和舒適性的要求［8］。

2除濕系統(tǒng)結構設計

2．1整體設計

除濕系統(tǒng)由除濕筒體、轉動驅動部件、通風機與柔性連接件、電控組件、支架等組成。其中除濕筒體由太陽能加熱外筒、電加熱內筒（兩筒內填充硅膠干燥劑）、風筒等構成；轉動驅動部件主要由步進電機、加速器、軸承及相關連接與固定件等構成；電控組件主要由電機、加熱等控制元件等構成。整體結構設計如圖1所示。

2．2工作原理

太陽能再生式除濕系統(tǒng)工作原理圖如圖2所示。除濕系統(tǒng)結合了太陽能再生方式及轉輪除濕和固定床除濕的優(yōu)點，在結構設計上采用迎光再生側與背光除濕側1∶1的多層筒狀結構，兩側面積越接近，均勻性越好，所需的再生溫度也越低。外層為太陽能加熱筒，筒中設置真空夾層以提高太陽能利用率。太陽能加熱筒利用太陽能熱輻射的能量加熱硅膠使其再生，當夜晚或冬季太陽能不足時，內層電加熱筒對硅膠進行輔助加熱。通過這種多層筒狀結構，可為除濕系統(tǒng)中的硅膠再生持續(xù)集中供熱。背光側硅膠吸附飽和后轉動到迎光側進行脫附再生，原迎光側的硅膠則相應轉動到背光側對空氣除濕，由此可實現硅膠的邊吸附邊脫附，從而縮短再生時間，降低能耗，減弱噪聲提高除濕系統(tǒng)整體性能。

2．3除濕轉筒

為了使太陽能利用率最大化，太陽能加熱筒雙層有機玻璃間為真空層，內層有機玻璃筒外壁包裹高吸收率、低發(fā)射率的太陽能熱吸收膜。有機玻璃筒端設置法蘭，以便與不銹鋼筒連接。太陽能加熱筒設計結構如圖3所示。電加熱筒采用不銹鋼筒作為支撐，不銹鋼外壁加設2塊肋片將轉筒分為迎光側再生區(qū)和背光側除濕區(qū)，同時配備智能溫控儀，控溫更精準。外壁包裹如圖4所示硅橡膠加熱帶，直接加熱筒間填充的變色硅膠使其再生。電加熱筒結構如圖5所示。特殊結構轉軸（如圖6所示）上兩圓盤分別與電加熱筒筒端采用平頭螺絲連接。太陽能加熱筒與電加熱筒再通過筒端法蘭結構連接，筒間填充硅膠干燥劑。組裝出的除濕系統(tǒng)轉筒部分如圖7所示，筒端部開有通氣孔，內襯托有既防漏硅膠又能通風的內絲網。

2．4控制系統(tǒng)設計

采用步進電機作為驅動，帶動聯軸器另一端的轉軸旋轉。通過計算機編寫程序輸入研控驅動器，實現轉筒的間歇式旋轉。計算機連接GRM200G等遠程控制模塊，對PLC中的數據進行收集，并通過軟件遠程對太陽能除濕器進行及時控制和研判。當除濕系統(tǒng)除濕效率達不到要求時，可通過計算機或手機更換模式和增大除濕系統(tǒng)功率。該情況下的大數據會反饋到控制系統(tǒng)，在以后出現類似情況時，除濕系統(tǒng)會自動加大功率。遠程操控過程如圖8所示。為了增加進氣量，提高除濕系統(tǒng)除濕效率，在轉筒左側加設進風口與風機相連，為裝置供風。最后綜合實際性能及成本因素，對電機及風機進行優(yōu)選計算。步進電機參數見表1。因為硅膠堆積，風僅能從孔隙流動，風量達不到最大，故選用JQ12032L12B型風機，其參數見表2。

2．5殼體設計

風筒固定于支架上，筒內加裝分隔板將風道均分為上下兩部分，與轉筒再生區(qū)和除濕區(qū)位置相對應。轉筒法蘭上開溝槽連接風筒，采用O型密封圈進行動態(tài)密封。轉軸兩端靠軸承及軸承座固定于支架。在風筒下側設置進風口和送風口，風機引流的濕空氣經干燥除濕后送到室內；再生區(qū)風筒右側開通風孔，硅膠脫附再生后釋放的水蒸氣由此排出。風筒通風示意圖如圖9所示。圖9風筒通風示意圖

3系統(tǒng)創(chuàng)新性

（1）采用間歇轉動連續(xù)工作形式，延長單側工作時間，使硅膠吸附脫附充分，同時保持連續(xù)工作，達到最大除濕效率。與傳統(tǒng)轉輪式除濕系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)綜合了轉輪式和固定床式除濕系統(tǒng)的優(yōu)點，在高效除濕的同時保證了連續(xù)工作。（2）除濕機體為多層筒狀覆膜轉筒，增加了硅膠的填充量，提高了除濕量。在有機玻璃筒中采用真空＋太陽能熱吸收膜集熱，提高了太陽能利用率。（3）為保證除濕系統(tǒng)在夜間或陰天等太陽能資源少而濕度大的情況下仍高效運行，在轉筒迎光側內側設置電加熱器，輔助太陽能加熱。與傳統(tǒng)的側邊設置加熱器相比，內側設置集熱器增加了傳熱面積，強化換熱，提高了脫附效率。（4）系統(tǒng)各部分采用組合式安裝，裝配方便，拆卸靈活，便于維修，延長了使用壽命，還利于材料更換。（5）采用傾斜安裝方式，使太陽能輻照角度達到最佳。通過輕巧簡單的支架設計，以最低的成本獲得最大的脫附效率。

4結語

本文通過對除濕系統(tǒng)各組成部分的優(yōu)化設計，實現了具有高效節(jié)能、空氣凈化除濕雙功能、智能控制、成本低、壽命長等特點的太陽能再生式智能控制除濕系統(tǒng)。該除濕系統(tǒng)以太陽能加熱方式使硅膠脫附再生，節(jié)能環(huán)保；結構設計綜合了轉輪除濕和固定床除濕技術的優(yōu)點，使得除濕性能顯著提高；智能控制既可根據太陽能光照強度和除濕效率自動切換太陽能和電能，也能通過遠程控制模塊，將信號發(fā)送到手機、計算機等終端；裝置設備簡單緊湊，整體造價低；組合式裝配使得裝置不僅靈活性較好，拆裝容易，維修和清洗方便，而且使用壽命延長；與傳統(tǒng)的空氣壓縮及冷凍除濕技術相比，以變色硅膠作為干燥劑，保證了除濕效果的同時，價格還低廉。

作者：田中訓 劉偉軍 余琦 單位：上海工程技術大學機械與汽車工程學院