基于除湿换热器的一体式空调系统实现了对显热、潜热负荷的耦合优化处理,COP远高于其他现有空调系统。然而由于吸附热和显热都需要依靠一个经常处在冷热交变中的换热器来处理,此类系统的显热负荷处理能力稍显不足,送风稳定性和温湿度协调性也欠佳。针对上述问题,本文提出了一种新型半解耦式除湿空调系统的概念,即采用串联运行的一个除湿蒸发器和一个普通蒸发器来代替一体式空调系统中的除湿蒸发器,冷凝侧仍采用一个除湿冷凝器。本文旨在揭示这种新型空调系统的热力学机理,并获得实际系统运行性能。为达上述目标,首先,从空气处理过程和制冷剂循环的角度,在理论层面分析了半解耦式除湿空调系统的热力性能。结果表明,新型半解耦式除湿空调系统可以在继承一体式空调系统高COP的同时,实现对显热负荷处理能力、出口空气稳定性和温湿度协调性的全面提升。其次,建立了除湿蒸发器与普通蒸发器串联运行的传热传质模型,并模拟了主要设计参数的影响。结果显示,ARI夏季工况在采用硅胶作为除湿材料,硅胶涂敷密度为0.25kg/m~2以及蒸发侧两个换热器面积比为1:1的条件下,系统综合性能最佳。此外,还在多种进口空气工况下进一步验证了除湿蒸发器与普通蒸发器串联运行的优势,与同等总面积的除湿蒸发器单独运行相比,除湿蒸发器与普通蒸发器串联运行的降温量可增加4.5~7℃,出口空气温度波动范围可缩小85%左右,同时分析了进口空气工况对其性能的影响。最后,基于上述结果搭建了半解耦式除湿空调系统的实验台,测试并分析了系统在典型工况下的动态特性。结果表明,半解耦式系统可在保持高COP的同时提供高品质出口空气。例如在ARI夏季工况下,系统COP可达4.7,处理空气继续流经普通蒸发器可实现高达7.5℃的二次降温,出口空气温度波动范围可缩小63%,出口空气含湿量取得最小值时温度也可取得较小值,温湿度协调性较好。此外,还在实验中研究了包括新风温度、新风相对湿度、处理空气新风比以及系统切换时间在内的主要运行参数对系统性能的影响。综上所述,通过理论、模拟和实验三个方面的研究发现,新型半解耦式除湿空调系统可以在继承一体式空调系统高COP的同时,补足一体式空调系统在显热负荷处理能力、出口空气稳定性和温湿度协调性方面的短板,从而成为一种节能且舒适的新型空调系统。