基于非高峰电力的液体除湿蓄能技术：溶液浓度与空气湿度的协同调控实现建筑负荷转移

本综述提出并实验评估了一种热泵驱动的液体除湿系统，通过整合预热和预冷技术实现湿度能量储存（Humidity-based Energy Storage）和峰值负荷转移（Peak Load Shifting）。该系统利用非高峰电力驱动，通过调节溶液浓度和空气湿度（RH），有效解决了潮湿气候下建筑潜热冷却（Latent Cooling）和加湿负荷难以转移的难题，为建筑-电网柔性互动（Building-Grid Flexibility）和低碳城市能源转型提供了创新路径。

　　

Highlights

System description and operation mode

集成热泵的液体除湿系统显著提升能效和室内空气质量。系统采用氯化锂（LiCl）溶液作为除湿介质，R134a作为热泵制冷剂，创新性地利用室内空气作为再生介质，并回收热泵冷凝热双重预热再生空气和稀溶液，同时通过预冷步骤处理浓溶液和处理空气，实现温湿度独立控制。该系统包含四个核心模块：热泵循环、溶液除湿/再生、储液罐和空气处理，通过智能阀门切换实现夏季除湿（冷却）和冬季加湿（加热）的双模式运行。

Modeling for dehumidifier and regenerator

溶液除湿和再生过程本质上是气液相间湿分与能量耦合传递的过程（图2），仅存在传热传质方向差异。本研究基于传质单元数-刘易斯数（NTU-Le）模型构建了适用于错流除湿器和再生器的统一热质交换数学模型。该模型简化了液膜侧传热阻力，通过修正传质系数精准捕捉了溶液浓度波动对相变驱动力的影响，为系统动态性能仿真提供了理论基石。

System basic performance for heat and moisture load treatment

评估液体除湿空调系统性能时，重点关注空气温湿度调节能力，进入除湿器和再生器的溶液流量以及储液罐间溶液交换速率是关键变量。实验条件详见表1。结果表明：提升再生效能和溶液热交换器效率可显著增加可用浓度波动幅度（Concentration Swing）和往返性能（Round-trip Performance）；单建筑尺度夏季峰值潜热负荷降低5.4 kW，冬季降低4.8 kW，往返效率达53%。

Conclusions

本研究提出并实验评估了一种集成预热预冷功能的热泵驱动液体除湿系统，用于湿度能量储存和峰值负荷转移。主要发现如下：

（1）该液体除湿系统可通过溶液浓度和空气湿度的协同调控有效调节空气状态，实现建筑潜热负荷的时空转移；

（2）系统在夏/冬季分别实现5.4 kW/4.8 kW的峰值潜热负荷削减，往返效率约53%；

（3）区域尺度多建筑协同运行（南京案例）实现1.54 MW的聚合负荷削减，同步达成能耗成本节约、需求费用降低和碳减排效益。