热带海洋大气具有高温、高湿、高盐雾的特点,一方面影响海岛和船只的居住舒适度,另一方面更会加剧设备及材料的腐蚀。此外,海岛的交通限制使得能源和资源变得尤为宝贵,依靠电力和耗材的传统新风处理技术变得不再经济。基于上述情况,本文从低品位余热利用的角度出发,以空气除湿脱盐一体化为重点研究对象,从空气除湿脱盐一体化机理与方法、关键过程的实验验证、原理样机的设计与测试、基于一体化技术的系统集成与技术验证四个层面,开展低温热驱动空气除湿脱盐一体化机理与实验研究。本文从溶液除湿与湿式盐雾分离的协同作用机制,以及基于同离子效应的混合工质相变分离特性出发,提出了热驱动空气除湿脱盐一体化思路,并对其中水—盐雾一体化吸收过程以及工质再生过程的原理进行了分析讨论。随后本文从系统功能性与综合性能的角度,根据对应的工质物性进行性能分析,给出不同性能指标的权重以及工质的得分情况,最终筛选出LiCl水溶液为空气除湿脱盐一体化流程的优选工质。在一体化机理的指导下,本文进一步提出热驱动空气除湿脱盐一体化方法,并建立由除湿脱盐过程、水分离过程、盐分离过程和水盐平衡过程构成的典型热驱动空气除湿脱盐一体化流程及相应的稳态热力学模型,分别探究了系统在典型工况下的性能、操作参数（除湿脱盐溶液温度、浓度和流量）对热质交换过程的影响,以及关键设计参数（浓溶液流量、稀溶液流量、浓—稀溶液浓度差和结晶温度）对于系统性能的影响,发现盐分离过程最大运行周期取决于结晶温度,其平均能耗比系统热功耗低两个数量级,可基本忽略不计。为进一步验证除湿脱盐过程的可行性并探究其性能,本文设计并搭建了吸收式除湿脱盐机理试验平台并开展实验研究,验证了除湿脱盐一体化技术路线的可行性。为方便获得大气含盐量,本文提出了基于电导率测量的大气盐雾浓度测量方法,并通过实验验证了该方法的可行性。初步实验结果表明,在无外部冷源引入的条件下,除湿协同的空气综合脱盐率可达到82.3%。此外,本文通过小型实验验证了上文提出的关键功能性过程（盐分离过程）的可行性。自此,本文实现了空气除湿脱盐一体化流程全链条的技术验证,为样机的研制和技术验证系统的设计提供了技术保障。在一体化机理与方法的指导下,本文开展空气除湿脱盐一体化原理样机研制工作。针对用户实际需求进行样机流程与热力学参数设计,以及部件与整体的结构与工艺设计;设计并搭建了海洋大气拟系统、除湿脱盐一体化原理样机、冷热源系统以及集控测量与数据采集系统四部分组成的测试平台,对样机的关键过程性能、整体热力学性能、参数调控以及连续运行稳定性等方面开展测试工作。结果表明样机的送风参数随新风参数变化较小,控制系统稳定性得到了验证;新风温度、相对湿度和送风温度能够对样机的能效产生一定的影响却并不显著;样机的总盐雾脱除效率达到73.6%,盐分离模块基本功能能够顺利实现,分离晶体中LiCl含量较低,说明盐分离过程的溶液损失较少,分离效果显著。基于热驱动空气除湿脱盐一体化技术,本文对一体化方法的系统集成进行了研究。本文提出了一种低温热驱动的多功能空气处理系统,该系统通过对低品位热源的深度利用,实现了对空气的降温、除湿和脱盐协同处理;并从系统性能、参数敏感性、系统经济性等角度对系统特性进行评价,为技术验证系统的设计提供指导思路。在此基础上,本文面向某热带海洋气候的海岛环境内的一工业建筑,设计了电—冷—除湿联供系统,总制冷量为333.7 kW,一次能源利用率可达到74.7%,所提供的能源产品满足用户的实际需求。本文基于模拟结果对系统主体设备进行选型,设计并搭建了余热制冷—除湿—脱盐测试系统,在海洋大气环境下对系统中主体设备的实际性能以及设备联合运行稳定性进行了测试。结果表明,该系统主体设备的稳态和动态性能,以及设备联合运行稳定性均达到设计指标要求,系统实现了基于空气除湿脱盐一体化方法的热驱动制冷—除湿—脱盐技术验证。