摘    要：　以文獻綜述的方式對當前的除濕技術進行了較為詳細的分析，從各除濕技術的原理、類別、優缺點以及全生命周期等進行了分析與比較。當前除濕技術已被運用于生活與生產中，未來除濕技術在各個領域的應用將更加廣泛。

　　關鍵詞 :     除濕技術;除濕分類;冷凝除濕;

　　Abstract：　In this paper, a detailed analysis of the current dehumidification technology was carried out in the way of literature review. The current dehumidification technology has been applied in life and production, and the future dehumidification technology will be more widely used in various fields.

　　Keyword：　dehumidify; dehumidification classification; condensation dehumidifiation;

　　引言

　　濕度和人們的生產生活具有密切聯系。無論是生活時所處的環境，還是生產活動中所需要的條件，都是一個不可忽略的因素。如對于舒適性，夏季空調相對濕度宜維持在40%～80%、冬季采暖相對濕度宜維持在30%～60%[1]。此外還有其他領域對濕度的要求不同。當今社會，隨著人類社會的發展，人們對于環境中濕度的要求越來越高，而除濕技術也已經在生活、生產中廣泛運用。

　　除濕技術有很多種類，并且在不同的環境中除濕的要求也不同。曾等[2]介紹了舒適性空調、設備用氣等領域的除濕要求，并以露點為依據對除濕進行了等級劃分。除了除濕要求不同之外，除濕系統所需要的裝備成本、能耗與后期維護等也各不相同。

　　綜上所述，目前的較多研究和應用均涉及到除濕領域，所以本文以文獻綜述的方式對一些除濕技術進行原理的介紹以及較為詳細的分類，并針對近來的除濕研究從優缺點、全生命周期以及耦合系統等方面對其進行簡略分析。

　　1、 除濕技術

　　1.1 、冷凝除濕

　　1.1.1、 冷凝除濕原理

　　冷凝除濕是應用較廣泛的除濕技術，利用了露點法的原理，將濕空氣接觸某物體表面，使其冷卻至露點溫度以下，凝結為液態水，然后再對空氣進行加熱排出，從而降低空氣濕度。

　　1.1.2 、冷凝除濕分類

　　根據冷凝除濕的原理，可分為壓縮除濕、熱電冷凝除濕和熱泵除濕。

　　壓縮除濕是通過對空氣加壓實現較高的露點，再用冷凍除濕的方式將溫度降至露點以下；熱電冷凝除濕屬于新型除濕技術，建立在熱電制冷的基礎上，主要是利用了塞貝克效應和珀爾帖效應，而關鍵是珀爾帖效應；熱泵除濕是以熱泵技術為基礎的除濕方式，熱泵技術[3]本質是運輸熱量，以逆循環方式將熱量從低溫環境送至高溫環境，可以有效地利用低品位熱源。該除濕技術[4]可以多種熱源為能源，如空氣源、水源、地源等。熱泵除濕可按干燥器、熱泵工質與物料接觸方式、干燥介質的循環等分類。該技術已廣泛地應用于木材干燥、食品加工和物料的干燥過程等。
 

　　1.1.3 、優缺點及全生命周期分析

　　冷凝除濕是現在一種成熟、可靠的除濕技術，性能穩定，可連續除濕。其中壓縮制冷除濕效率高，環境相對濕度下降快，不需要熱源，在除濕量較大時更為經濟。但其對環境不友好，產生的氟利昂會破壞臭氧層，并且難以深度除濕。從其全生命周期分析，制冷除濕設備成本較高、耗能大，不宜在溫度過高或過低的場所使用，維護保養比較麻煩。

　　熱電冷凝除濕[5]相比于傳統的除濕技術，具有以下優勢：設備體積小、穩定性高；無需制冷劑和干燥劑，對環境友好；對環境要求低，即可在較為惡劣的環境中工作；熱電除濕裝置可以利用低品位能源。雖然熱電除濕技術運用越來越廣泛，但仍存在眾多問題。從其全生命周期分析，該除濕技術裝置結構簡單，設備成本較低，后期也不需要經常維修。

　　熱泵干燥技術[6]具有以下優勢：明顯的節能效果且十分高效；對環境友好無排放，可密閉不受外界環境影響；在工作時可獲得冷量，能夠加以利用；一種較為溫和的干燥方式，對干燥物基本無影響。但其設備需要高品位能源供應。從其全生命周期分析，設備內部裝置成本高，前期投入大，投入使用后維護保養要求高，需要有一定技術的維修人員定期維修，檢查工質是否泄漏。

　　1.1.4、 與其他技術的耦合

　　冉廣鵬等[7]提出將冷卻除濕與轉輪除濕結合的新風除濕系統，實驗結果表明新的除濕系統提高了除濕量；查小波等[8]提出基于蒸發冷卻技術的間接蒸發冷卻與冷凝除濕新風系統，實驗結果表明系統具有較高的節能潛力；魏超等[9]就某地下水電站的潮濕和結露問題，提出了冷卻除濕和轉輪除濕綜合運用的除濕改造方案，徹底解決了潮濕結露問題。

　　1.2 、溶液吸收除濕

　　1.2.1、 溶液吸收除濕原理

　　溶液吸收除濕的原理是除濕溶液表面飽和水蒸汽分壓力低于同溫度下水表面飽和空氣層水蒸汽分壓力，以此將空氣中的水分子轉移至溶液中，達到空氣除濕的效果。除濕溶液（除濕劑）一般有二甘醇、三甘醇和氯化鋰水溶液等[10]。

　　1.2.2、 溶液除濕分類

　　溶液除濕系統一般由除濕器、再生器和循環泵構成，其中根據是否對空氣和液體之間的熱質交換過程進行冷卻，可將除濕器分為絕熱型（即除濕器與外界熱傳遞很少，可忽略）和內冷型（即除濕器工作時，被外加的冷源冷卻，內冷型除濕器根據冷卻介質的不同，根據冷卻介質的不同，分為空氣冷卻型、水冷卻型和混合冷卻型[11]）。又可根據溶液再生形式的不同將再生器分為空氣式和沸騰式，以及新提出的電滲析溶液再生法[12]。

　　1.2.3 、優缺點及全生命周期分析

　　溶液除濕相對于傳統的冷卻除濕具有以下優勢[10,11,12]：在利用太陽能、工業余熱等低品位熱源方面有一定優勢，節能環保；能夠實現對熱、濕負荷的獨立控制，系統設計靈活；除濕溶液除可以作為除濕劑除濕外，還可以消滅細菌和微生物等有害物，提高空氣品質。由于該除濕方式的特殊性，所以受限于除濕溶液，而當前對除濕溶液和除濕器的研究較少；經過除濕溶液的空氣可能附帶液體。張[8]等列出理想除濕溶液應具備的一些特性：表面蒸氣壓低，溶解度高，揮發性小，腐蝕性小，性質穩定，無毒等。從其全生命周期分析，溶液除濕設備成本較高，并且除濕溶液的再生耗能較大，由于其溶液多為腐蝕性液體，投入使用后一方面需要注意控制溶液的濃度，避免損壞循環泵或堵塞；另一方面需要定期補換除濕溶液，有較高的設備維護費用。

　　內冷型除濕器[8]降低了溶液的溫度，保持了其除濕能力。不同的冷卻介質的除濕器有著不同的特點，如空氣介質除濕器，可帶走部分汽化潛熱，提高傳質過程；水冷介質除濕器[13]所需溶液除濕流量小，蓄能能力強，但比表面積小，結構復雜。

　　絕熱型除濕器[13]單位體積的換熱面積（比表面積）大，能處理流量較大的濕空氣，并且結構簡單緊湊，但絕熱型除濕器與外界熱的傳遞少，除濕過程產生的熱量被空氣和溶液吸收，導致溶液除濕效果下降。雖可通過加大除濕溶液流量來增強除濕效果，但溶液除濕能力仍會有所下降，并且導致溶液耗費。

　　1.2.4、 與其他技術的耦合

　　劉松松針對傳統空調采用冷卻除濕的方法，存在再熱損耗、熱濕比適應性差等問題，提出熱泵預熱型溶液除濕空調系統，該系統耦合傳統的熱泵系統和溶液系統，解耦處理熱濕負荷[14]。折曉會提出了一種溶液除濕蒸發過冷復合制冷系統，主要包括蒸汽壓縮制冷循環、溶液除濕再生循環和間接蒸發冷卻循環。旨在解決制冷劑過冷方法存在的不足，以及冷凝熱的利用需要較高的冷凝溫度（60℃以上）,降低了系統性能等問題[15]。

　　1.3 、吸附與轉輪除濕

　　1.3.1、 吸附與轉輪除濕（吸附和吸收）原理

　　吸附除濕是利用固體吸附劑吸附空氣中的水蒸汽來除濕的，常見的固體吸附劑有活性炭、硅膠、溴化鋰和氧化鈣等�；钚蕴窟@類固體吸附劑具有大量孔隙，與空氣接觸面積大，除濕過程為物理作用；而氧化鈣這類固體吸收劑，吸收水分后變成帶有結晶水的水化物，除濕過程為物理化學過程。

　　1.3.2 、吸附與轉輪除濕分類

　　吸附轉輪除濕裝置一般分為除濕區和再生區。吸附轉輪除濕根據除濕區吸附裝置分為固定床式和旋轉式，而旋轉式一般為蜂窩狀式轉輪。

　　固定床式系統[16]一般采用間歇式的工作方式，可通過切換實現兩個固定床交替除濕和再生的過程，從而使系統連續除濕。旋轉式除濕器一般以蜂窩狀式轉輪[17]作為主體，該結構用載有固體吸附劑的特殊復合耐熱材料制成。內用隔板分別為270°和90°的兩個扇區，前者除濕，后者再生。

　　1.3.3、 優缺點及全生命周期分析

　　當前的轉輪除濕技術已較為成熟，并廣泛應用于醫療制藥、食品加工等行業。與傳統的壓縮冷凝除濕相比具有以下優勢[18]：采用轉輪除濕技術可節約總的電力消耗，已實現節能；低能消耗，所需要的熱源溫度要求低，能夠利用太陽能、余熱等低品位能源；能夠較好地控制周圍環境的相對濕度低達±1%；除濕所用吸附吸收劑無污染，對環境友好。但也存在很多不足，如吸附吸收劑除濕能力差，能源利用效率較低，在相對濕度較高時需要增加加熱器避免吸附劑過飽和等。從其全生命周期分析，該設備結構較復雜，成本費用較高，使用后耗能較低，后期維護較為簡單。

　　固定床式吸附除濕系統具有處理風量大、適用范圍廣等優點。李維等[19]人以硅膠為吸附劑，對固定床式除濕性能進行了實驗分析。固定床的床結構、吸附材料和濕空氣進口溫度、含濕量都會影響系統的除濕性能。

　　蜂窩狀轉輪除濕系統[17]可以連續除濕，采用的固體吸附劑避免了帶液問題，但由于除濕過程為絕熱除濕，其除濕效果隨著吸附熱的產生而降低，再生溫度也隨吸附溫度升高而提升，需要輔助熱源實現再生。

　　1.3.4 、與其他技術的耦合

　　劉異等提出高溫熱泵轉輪除濕及輻射供冷復合空調系統，高溫熱泵轉輪除濕系統承擔全部潛熱和新風復合，輻射板承擔顯熱復合，分析得出了其滿足高溫高濕地區的濕負荷處理要求[20]。李江波提出將熱管換熱器替代傳統的熱交換熱備，組成兩極轉輪除濕和熱管換熱器復合空調系統，并研究了復合系統的地區適用性[21]。

　　1.4 、膜除濕

　　1.4.1 、膜除濕原理

　　膜除濕技術[22]是以膜分離技術為基礎的新型除濕技術，膜分離技術原理是一種利用膜材料的選擇透過性，使得濕空氣在通過膜表面時，水蒸氣透過膜進入而其他氣體不能透過，實現了水蒸氣與干燥空氣分離。該技術以膜兩側水蒸氣壓力差為驅動力，在滲透側水分子容易聚積，使后續透過速率降低，導致除濕效率下降，通�？刹捎么祾�、抽真空等方法去解決。

　　1.4.2 、膜除濕分類

　　除濕膜[22]是膜除濕技術最核心的部件，膜除濕技術通常以除濕膜為基礎進行分類。根據膜的物理結構和化學性質，除濕膜可分為微孔膜、均質膜和復合膜：

　　1）微孔膜的結構比較疏松,孔徑范圍是3～100nm，其除濕原理和傳統的過濾機理類似；

　　2）均質膜的孔徑一般在1.5 nm以下，結構非常緊湊，又叫致密膜，其分離效率取決于組分在膜中的擴散系數和溶解度；

　　3）復合膜是由支撐層和分離層構成，支撐層通常由多孔材料制成，為除濕膜的機械性能和化學穩定性提供保障，分離層很薄，且具有良好的選擇滲透性。

　　膜材料可分為高分子聚合膜、無機膜和液膜：

　　1）高分子聚合膜的特點主要是自帶的羥基或親水性基團可與水分子之間形成氫鍵，水分子被吸附到膜表面，擴散透過膜,并在膜的另一側脫附，而其他氣體成分卻不能被膜表面吸附，從而達到除濕的目的；

　　2）無機膜是以無機材料為分離介質制成的具有分離功能的滲透膜，主要包括陶瓷膜、金屬膜等；

　　3）高分子聚合膜和無機膜的活性層均為固體，而液膜的活性層是液體。液膜的工作原理主要是溶解和擴散[23]。除此之外，張琪根據除濕機理又將膜除濕技術分為親水膜除濕技術和疏水膜除濕技術[24]。

　　1.4.3、 優缺點及全生命周期分析

　　膜除濕技術[25]是一種新型的除濕技術，與傳統除濕技術相比，膜除濕技術不需要吸附除濕擠或干燥劑，不需要再生或再加熱，除濕過程連續，運行安全可靠，除濕效率高，環保無污染，占地小且可隨意安裝。從其全生命周期分析，除濕膜的相對成本較高，膜除濕設備結構簡單，成本低。投入使用后，運行過程能耗低，后期容易維護并且費用低。

　　制備除濕膜的高分子聚合材料有丙烯酰胺、乙烯醇等聚合物。不同的高分子聚合材料制成的膜也有各自的特點，如聚丙烯酰胺-共-丙烯酸(PA-MAC)復合膜的除濕效果與操作的條件有關，改變氣體的濕度、流速和溫度均對除濕效率產生影響，其具有較強的吸水性，在一定溫度下穩定性強；聚乙烯醇(PVA)制得的薄膜有較強的親水性、氣體分離性能好，并且物理和化學性質都比較穩定，還具有可降解的優點。雖然存在眾多的優點，但也有不足之處，如高分子聚合膜在長期工作之后，會出現滲透通量降低、機械強度會有一定下降等問題。

　　無機膜具有耐高溫、耐酸堿、耐有機溶劑、抗微生物入侵以及機械強度好等特點。

　　液膜很好地避免了固體膜選擇性低、通量小的問題。目前常用于液膜除濕的液體親水性物質有室溫離子液體、三甘醇等。

　　1.4.4、 與其他技術的耦合及展望

　　目前，對膜除濕與其他除濕技術相耦合還有待研究，膜除濕技術相對于其他除濕方式具有顯著的優勢，將膜除濕技術與冷凍除濕技術、溶液除濕技術等其他除濕技術相耦合或可完成單獨系統無法完成的工作，未來可能成為膜除濕研究的又一個方向。

　　2 、結論與展望

　　2.1 、結論

　　1）除濕技術均存在自己的優勢與不足，有待進一步發展，而發展方向與其關鍵部件或關鍵材料等聯系密切。關鍵部件或材料的發展可能會給除濕技術帶來新的突破。

　　2）單一的除濕技術無法避免一些不可解決的問題，與其他技術的耦合有望解決這些問題，在經濟或效率上更優化。

　　2.2、 展望

　　傳統的冷卻除濕系統還存在眾多問題：能耗高、效率低、對環境不友好等。未來熱電材料的發展、熱泵干燥器的發展，以及冷卻除濕與余熱利用裝置或與其他除濕技術的集成技術都會成為該除濕技術的發展方向。

　　溶液除濕系統不僅能夠除濕，還能夠消滅空氣中的細菌等，未來溶液除濕運用范圍將會更加廣闊；除濕器和再生器作為溶液除濕系統中的關鍵部件，其制作工藝或傳熱傳質面積的優化等方面，是未來溶液除濕技術發展的重要方向；除此之外，除濕液的發展也將進一步帶動該技術的發展。

　　固體轉輪除濕系統的環保適用范圍廣等優點突出。除濕系統中吸附劑是關鍵材料，降低吸附劑再生溫度以及吸附劑的復合優化可能是轉輪除濕發展的一個方向，未來轉輪除濕系統在機械設備、電子工業等領域會得到更廣泛的使用。

　　除濕膜作為該系統的重要部件，其制備材料、方法的發現和發明以及對除濕膜的優化改良都將推動該技術的發展。膜除濕技術在能耗低、操作簡易等方面優勢突出，符合可持續發展的主題，應對其推廣并加以發展。

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