浅谈湿度调节在制冷低温领域中的应用

何海琴

（四川省能源投资集团有限责任公司，四川 成都 610000）

1 湿空气相关性质

干湿空气转换计算：制冷低温领域实际情况下均为干湿空气混合，通常通过干湿空气转换进行混合空气质量、体积计算。

实际情况下：PV=mrT

标准状态下：PNVN=mrTN

比较得：VN=PVTN/PNTM

得干湿标准气体转化公式为VN=PVN/（P-H）

混合气体整体湿度计算：

根据理想气体状态方程：HiVi=mirT

焓湿图的使用： 湿空气焓湿图含有等比焓线、等焓湿线、等温线和等相对湿度线，定含湿量线与坐标轴垂直，等温线与水平线接近平行，每条线代表一个温度，等比焓线相互平行。 代表每一点空气状态的4个参数，其中两个参数确定后，其他的参数可以根据图表查询，析出水滴后的湿空气状态仍然在百分百相对湿度线上，相对湿度为零是干空气状态。 在空气调节过程中可以灵活运用焓湿图和衍生的热湿比小工具，利用电子数据处理系统和相关软件，计算湿或者热负荷，焓湿图在空调制冷领域设计计算中起到重要的作用。很多空气变化过程可以通过焓湿图进行分析和计算。

图1 焓湿图

2 常用湿度测量原理

氯化锂湿度计：氯化锂湿度计是一种测量工作湿度的仪器，它利用蒸气压平衡的原理测量水蒸气的分压并求得露点温度，氯化锂是一种吸湿盐，它的吸水率随温度的升高而降低，而电阻又会因吸水量增加而减少，湿度计利用电流效益维持自身温度，环境深度变化会引起电阻值变化，从而可以测量湿度。

3 湿度控制在制冷低温领域中的使用

在空调系统中，通过不同的空气处理工艺可以使空气达到要求的状态，在夏季的室外空气处理过程中经常采用冷却除湿。常规空调系统，往往采用热、湿综合处理， 为降低某个房间内的显热负荷和潜热负荷，需要降温和减湿结合进行。常用除湿手段包括转轮去湿、溶液去湿、冷凝去湿等。 等焓过程应用于转轮除湿，在转芯中加入固体材料，空气与这些材料直接接触，能够对空气中含有的水蒸气进行去湿。 溶液去湿利用化学方法达到去湿的目的，空气直接与具有吸湿能力的盐溶液接触， 空气中的水蒸气被盐溶液吸收，可实现空气的去湿过程。使用空气加热器将空气温度提高，为等湿升温过程，空气的相对湿度降低，但这种方式会导致空气温度升高，在对温度要求高的场合不适用。利用表面冷却器冷却、干燥空气达到去湿目的，空气流过低温表面，湿空气中水汽冷凝，从而达到去湿的目的。

夏季室外空气状态确定，干球温度和湿球温度均已知，计划设计风量一定的直流全新风系统，同时提供的新风参数需要满足固定要求（包括干球温度、相对湿度等）， 根据这些前提条件可以考虑一级冷却除湿加轮转除湿方案，其中轮转除湿过程可视为等焓升温过程，两级冷却过程结合除湿过程，等含湿量线与等焓线的交点即为除湿后状态点，可推算出转轮除湿后的空气温度值。

通过已知湿负荷可反推除湿机出口含湿量，工业中在已知厂房室内干球温度和湿球温度，整个空间中的设备和人员的散湿量已知，自然渗透空气换气量已知，通过室外空气温度和相对湿度，可计算出自然渗透带来的湿负荷，自然渗透带来的湿负荷加厂房内湿负荷之和即为总湿负荷，根据热湿平衡原理，如果室内的空气状态维持不变，除湿机送风排风带走的热量就等于总湿负荷，从而可结合送风量求出除湿机出口湿度。 同理，在已知夏季空调房间总余热量和总含湿量，如果要求室内全年保持固定的温度、相对湿度和含湿量，送风温差取合理范围内的固定值，也可确定送风量大小，其中需要运用热湿比的概念，热湿比为热负荷与湿负荷的比值，在焓湿图上过室内固定状态点，可以做该热湿比的直线，与要求的温度线相交确定送风点。

空调制冷领域中， 在确定了房间里总湿负荷、总热负荷， 在需要维持一定的室内空气状态条件下，通过外界定量的送风，可以推算出送风含湿量。 如果送风量已经确定，其中有一定的新风负荷，新风的温度和含湿量已确定，这时可以通过计算推算出空调系统的总冷负荷。对于有送风温差限制（非机器露点送风）的一次回风系统， 系统的总冷负荷主要包括室内负荷、新风负荷和再热负荷。 根据室内空气温度和含湿量，可以计算出室内空气焓值，同理根据室外新风的温度和含湿量，也可计算出室外新风焓值，新风的含湿量已经确定，可以反算出送风状态的含湿量，结合送风状态温度，求出送风状态的焓值，新风负荷加室内负荷之和即为该空调系统的总冷负荷。

采用温度和湿度分别独立控制的系统中， 已知整个结构的所有冷负荷，人员和设备的显热冷负荷，人员的潜热负荷，房间内其他设备的冷负荷，房间内设计空气温度已知，设计的新风量已知，送入房间的新风温度为一定值。 温湿度独立控制系统中新风承担所有的系统湿负荷，房间里的末端干工况运行，仅仅承担显热负荷， 在已经知道新风送风温度低于室内空气干球温度的情况下，新风也同时承担了一部分室内显热负荷。计算出房间内的总显热负荷， 得出干工况末端的最小供冷量。 温湿度独立空调系统的负荷计算与常规系统不同，首先，需要根据室内湿负荷和新风量计算出新风系统的送风状态点，此时新风承担全部的湿负荷。 另外，通过新风送风点，可得出新风能承担的室内显热负荷，剩余的显热负荷即可由末端干工况来处理。

4 结语

论文对湿度的相关基本概念进行了介绍，通过说明空气和水的热湿交换原理，了解湿度控制的内在机理，常用湿度测量仪器在空调领域应用广泛，通过湿度值的测量能显示当前状态下系统的湿度控制水平。精准而快速的湿度控制方案在空调领域内显得尤为重要， 需要根据目前环境情况及流通介质的参数，采用合适的湿度控制方案。 湿空气流经热工设备的时候，热交换会引起湿空气焓值变化，也会引起含湿量的变化。工业领域的各项湿度调节装置往往不是单一原件组成，由各种物理过程配合作用，以达到最终湿度控制的目的。