温湿度独立控制空调系统

温湿度独立控制空调系统

琚小飞

浙江中汇华宸建筑设计有限公司浙江省衢州市324000

摘要：本文对建筑物温湿度独立控制空调系统进行了全面阐述，主要内容包括：对温湿度环境控制的本质的认识、温湿度独立控制系统的设想、并且介绍了高温冷源、溶液除湿、末端显热设备等系统。

关键词：温湿度独立控制；溶液除湿；新风；高温冷源

1引言

空调系统承担着排除室内余热、余湿、CO2与异味的任务。研究表明：排除室内余热与排除CO2、异味所需要的新风量与变化趋势一致，即可以通过新风同时满足排余湿、CO2与异味的要求，而排除室内余热的任务则通过其他的系统（独立的温度控制方式）实现。由于无需承担除湿的任务，因而可用较高温度的冷源即可实现排除余热的控制任务。对照前言中现有空调系统存在的问题，温湿度独立控制空调系统可能是一个有效的解决途径。温湿度独立控制空调系统中，采用温度与湿度两套独立的空调控制系统，分别控制、调节室内的温度与湿度，从而避免了常规空调系统中热湿联合处理所带来的损失。由于温度、湿度采用独立的控制系统，可以满足不同房间热湿比不断变化的要求，克服了常规空调系统中难以同时满足温、湿度参数的要求，避免了室内湿度过高（或过低）的现象。

2温湿度独立控制系统的高温冷源

温湿度独立控制空调系统的基本组成为：处理显热的系统与处理潜热的系统，两个系统独立调节分别控制室内的温度与湿度，参见图1。温度控制系统需要的冷水温度一般为15～20℃，在合适的场合利用自然冷源如地下水、地表水等作为高温冷源就能够满足冷水需求，即使采用电制冷机，与常规系统制取5～7℃的冷水相比，制冷机效率也会大幅提高。因此，应针对建筑自身条件及地域特点选取合适的高温冷源形式，并以高温冷源承担的负荷为基础进行设计计算。高温冷源输配系统与常规系统的区别主要在于冷水设计温差的不同，常规系统冷水供、回水温度一般设计为7℃和12℃，而温湿度独立控制系统中高温冷水的供水温度为15～20℃，供回水设计温差一般为3～5℃，高温冷水系统中的大温差小流量运行给流体输配系统带来了显著的节能效果。

3新风处理系统

新风处理机组的核心任务是实现对新风的降温处理过程，可通过直接或者间接蒸发冷却方式来实现。对于浙江省等潮湿地区，室外新风的含湿量很高，新风处理机组的核心任务是实现对新风的除湿处理过程。对新风的除湿处理可采用溶液除湿、转轮除湿等方式。转轮的除湿过程接近等焓过程，除湿后的空气温度显著升高需要进一步通过高温冷源（18℃）冷却降温。但转轮除湿的运行能耗难以与冷凝除湿方式抗衡，转轮除湿机除掉的潜热量与耗热量之比一般难以超过0.6。溶液除湿新风机组以吸湿溶液为介质，可采用热泵（电）或者热能作为其驱动能源。热泵驱动的溶液除湿新风机组，夏季实现对新风的降温除湿处理功能，冬季实现对新风的加热加湿处理功能。热泵的蒸发器对除湿浓溶液进行冷却，以增强溶液除湿能力并吸收除湿过程中释放的潜热；热泵冷凝器的排热量用于溶液的浓缩再生。该新风机组冬夏季的性能系数（新风获得冷/热量与压缩机和溶液泵耗电量之比）均超过5。

溶液除湿新风机组还可采用太阳能、城市热网供热、工业废热等热源驱动（75℃）来再生溶液。在余热驱动的溶液除湿系统中，一般采用分散除湿、集中再生的方式，将再生浓缩后的浓溶液分别输送到各个新风机中。在新风除湿机与再生器之间，经常设置储液罐，除了起到存储溶液的作用外，还能实现高能力的能量蓄存功能（蓄能密度超过500MJ/m3），从而缓解再生器对于持续热源的需求，也可降低整个溶液除湿空调系统的容量。余热驱动的溶液除湿空调系统可使我国北方大面积的城市热网在夏季也可实现高效运行，同时又减少电动空调用电量，缓解夏季用电紧张状况。

4末端显热设备

末端显热设备包括以对流换热为主的干式风机盘管和以辐射换热为主的辐射板，是温度控制系统的重要组成部分。由于高温冷水温度高于室内露点温度，末端娃热设备不会出现冷凝水。干式风机盘管通过风机驱动空气与高温冷水对流换热，由于与空气换热的温差小，同样换热面积的风机盘管在温湿度独立控制系统高温冷水工况下的供冷量低于常规7℃／12℃冷水的工况。目前的干式风机盘管产品中，虽然盘管的管排数、肋片间距、管直径等参数进行了优化设计，但多数仍沿用了湿式风机盘管的设计结构，单位风机电耗的供冷量仅为传统湿工况风机盘管的35％～40％。通过干盘管系列产品测试研究实验数据的分析，对原满足现行国标要求的湿工况下的盘管进行水流程结构优化后，进行系列实验可以得到：1)室内空气相对湿度在50％～55％，盘管最低进水温度7℃时，只要保证出风相对湿度均在80％，系统能够保证千盘管状态运行。因此，为提高机组的冷负荷，在保证出风相对湿度80％的前提下，进水温度可以不受进风参数的露点温度制约，可以低于露点温度。2)理论计算盘管风侧显热比为1，实测显热比有时大于1，有时小于1。实测显热比在小于1的抢矿下也能保证干盘管机组运行。3)相同的进风相对湿度、风量、进水温度，水温差越大，出口相对湿度越低，所对应的冷量也越小。4)考虑控制空调系统的成本和空调设备布置的可能性，冷水温差不宜太大，最佳水温差在3℃左右。

5结论

温湿度独立控制空调系统作为新的空调形式，有着非常明显的节能优势。温湿度独立控制空调系统可以有效的避免室内空气的交叉污染，可以有效的阻断由于空调系统而导致的空气流通传播的疾病。目前，在能源消耗日益增加的环境下，温湿度独立控制空调系统为营造既节能又舒适的室内空调环境提供了一个有效可靠的解决方式，具有良好的应用前景，在不久的将来会得到完善和成熟。

参考文献

[1]文盈.湿度独立控制溶液除湿空调系统的理论.重庆:重庆大学学报,2017.

[2]刘晓华、谢晓云、刘栓强、江亿.温湿度独立控制空调系统.暖通空调HV&AC.北京:中国建筑工业出版社,2016.

[3]杨修飞、罗清海、杨会娟.温湿度独立控制空调系统的现状分析.能源工程，2018.