太阳能除湿辐射式冷却技术测试分析蜂鸣片
时间：2022/07/07 12:53:45 编辑：
太阳能除湿辐射式冷却技术测试分析
太阳能除湿辐射式冷却技术测试分析 2011： 1.前言 太阳能除湿辐射式冷却系统采用固体或液体除湿剂来吸收潜热负荷，再引用一般的蒸发冷却器吸收显热负荷，而使用过的固体或液体除湿剂再藉由太阳热能来再生。在此前提下，太阳能除湿加强式辐射冷却系统(The Solar Desiccant Enhanced Radiative Cooling System，以下简称SDERC System)的想法及发展便孕育而生。 SDERC理论最初是由美国佛罗里达太阳能中心(Florida Solar Energy Center)于1985以再生除湿床，蒸发掉吸附在除湿剂中的水份，到了夜晚，利用风扇及管路将室内的空气抽至屋顶上，使气体流过斜放的除湿床，借着它的吸附(Adsorption)能力达到除去空气中水分的要求。而除湿过程中所释放的吸附热便由于夜间外界气温远小于屋顶上除湿床的温度，并利用夜间对空辐射的方式将吸附热排放于大气中，被除湿后的干空气再导入一直接蒸发冷却器中降低温度至室内所要求的舒适程度后，再源源不断地藉由风管吹入室内，以维持建筑物内的舒适空调环境条件，详见图一。 除了FSEC对SDERC的研究之外，另有若干其它国家的学者作了些相类似的研究。例如日本的Saito[2，3]，他提出的，「综合型除湿/太阳能集热器」(Integrated Desiccant/Solar Collector)与SDERC系统十分相似，同样以太阳能为再生除湿剂的热源，具除湿床的几何造形与摆置方式亦相同，除湿剂也是使用硅胶颗粒，不过他只针对再生部份作研究，所以面盖使用玻璃，而非金属板，也就是强调辐射热能之吸收而不考虑吸附热之排放。 另外一个更类似FSEC的太阳能除湿辐射冷却系统为澳洲的Ismail[4]于1991年提出的"太阳能再生开放式除湿床谷物冷却系统"(The Solar Re-generated Open-Cycle Desiccant Bed Grain Cooling System)，该系统主要是由一个风扇，两个27公斤的硅胶床，及面积5.85平方米的涂黑漆铝板集热器所简单构成，其主要目的在于冷却储藏谷类，以防止害虫类的繁衍，并抑制霉菌的腐败以保持谷类的品质，从一连串的实验结果显示其可冷却干燥达200吨的谷类。其操作功能也类似SDERC系统，即白天以太阳能作除湿床的再生，而晚上作除湿与辐射冷却，将干冷的空气通往谷仓以便冷却干燥谷类。 2.实验机组之建立 2.1 实验系统布置 本实验的主体为一100cmX200cm高25cm之U型不锈钢集热器(或除湿器)，(请参考图二系统布置图)，在其左端空气入风口装有不锈钢遮雨板及网洞大小为10目的蚊虫网，集热器的底层为一厚5公分表面涂有黑漆的绝热层，涂黑漆的目的在于加强其吸收太阳能，而绝热层所使用的材料为玻璃纤维，其作用在于防止热量散失。 整个集热器是以沉重且坚固的不锈钢架支撑着，离地30公分且与水平呈25°角倾斜以便吸收太阳能，由于整个系统是架在水泥屋顶上不能打膨胀钉固定，以免漏水，因此使用厚重之钢架以加强其重量不致遇强风而倾倒。此外，箱内壁焊有一U型不锈钢凹槽以作为除湿床移动轨道并支撑固定除湿床之用。而面盖的材质有三种轮流替代测试：强化玻璃(厚4mm)，铝板(厚lmm)，及PC耐力板(厚3mm)，其固定方法是以"＞"型夹以螺丝固定在集热器边缘，要拆换面盖时只要松开"＞"型夹即可。 斜跨在集热器的除湿床为一金属网状矩形体，网目大小为lO mesh，顶端开口可装入除湿剂颗粒，填妥之后，再以金属盖盖上并有弹簧扣扣紧，然后整个除湿床可由顶端顺着凹槽滑入集热器底部即固定不动，而上方与面盖接触地方的缝隙以King Tape封住以防雨天进水。在本实验此网状金属除湿床所承载的除湿剂颗粒总重量为40kg，而每一颗粒大小为2.5mm至5mm。至于为何在除湿床底端至入风口要留40公分长的空间，其目的在于再生时进口空气尚未与除湿剂接触之前，先予以预热。 在集热器顶端即为抽风系统，系统为3个独立风扇平均置于不锈钢金属集热器边上所构成，风扇产牌为日本的Orix AC轴流风扇，电压为单相100～1l5V，频率50/60Hz，电流0.49A，输入功率为55W，转速3300rpm，最大风量7.3m^3/min，最大静压16.OmmAq，噪音52dB，由于风扇电源与可变电压器连接，风速可由静止调到最大，所以系统通风量可依需要而予调变。 在风扇之后与集热箱联结的是一个辐射冷却管道，管道分别由厚度为lmm的铝板与铜板所构成。所以本实验的SDERC系统共有两组，除了在辐射冷却管道与面板材质各有不同之外，其余组成条件两系统完全相同，之所以如此是为了在相同大气条件，测试各个面盖与冷却管道在使用不同材质之下，有何优劣点，构筑完成的系统实景请参考图三。 图三 SDERC系统，左边为铝板系统，右边为玻璃面板系统。 2.系统流程 整个系统的流程可参考图二，首先被处理空气由大气经左端的入风口及蚊虫网进入集热箱之内，在天气好且日照强时，太阳热能经由面盖进入集热箱加热流过的空气及除湿床，此时热干空气流过除湿床，将除湿剂微细孔隙内的水分带