熱濕獨(dú)立處理空調(diào)系統(tǒng)1.0

建筑節(jié)能專題講座

熱濕獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)李曉鋒清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心傳統(tǒng)空調(diào)存在問(wèn)題空調(diào)的任務(wù)：排除顯熱；排除水分—適宜的熱濕環(huán)境空氣處理的顯熱潛熱比與室內(nèi)熱濕負(fù)荷不匹配濕表面是霉菌的滋生源，健康的隱患傳統(tǒng)的冷凝除濕，同一冷源處理顯熱和濕，能量品位的浪費(fèi)傳統(tǒng)空調(diào)存在問(wèn)題能量浪費(fèi)問(wèn)題：采用冷凝除濕，同一溫度（7-12℃）的冷源同時(shí)處理顯熱和潛熱，造成能量品位的浪費(fèi)。冷機(jī)的COP低。空氣品質(zhì)問(wèn)題：室內(nèi)存在濕表面，成為霉菌的滋生源，影響室內(nèi)空氣品質(zhì)。凝水的積水、漏水。熱舒適性問(wèn)題：冷凝除濕處理空氣的顯熱潛熱比很難與室內(nèi)真正的潛熱、顯熱負(fù)荷變化相匹配。傳統(tǒng)空調(diào)存在問(wèn)題設(shè)備投資重復(fù)：冬夏兩套環(huán)境控制系統(tǒng)，夏季空調(diào)，冬季散熱器，造成系統(tǒng)重復(fù)，冬夏能否共用一套環(huán)境控制系統(tǒng)？夏季可否用輻射的末端?耗電量大：空調(diào)的耗電占到建筑總耗電接近50%，怎樣節(jié)約空調(diào)耗電？能否不用電來(lái)驅(qū)動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)？舒適、健康、節(jié)能的需求

對(duì)傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)！傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)存在的問(wèn)題同一低溫冷源（7～12℃冷水）處理顯熱和潛熱，能量品位的浪費(fèi)系統(tǒng)中存在濕表面，霉菌滋生、繁殖的溫床增大新風(fēng)量改善空氣品質(zhì)，但能耗同時(shí)增加空氣處理的顯熱、潛熱比和室內(nèi)實(shí)際顯熱潛熱比不匹配夏天用空調(diào)供冷，冬天用散熱器供暖，兩套環(huán)境控制系統(tǒng)空調(diào)為建筑中的用電大戶，能否不用電驅(qū)動(dòng)空調(diào)？熱電聯(lián)產(chǎn)夏季運(yùn)行，持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵滿足任意變化的熱濕比，各種空氣處理工況的順利轉(zhuǎn)換加大新風(fēng)量，但不增加空氣處理能耗減少送風(fēng)量，部分采用與冬季供暖公用的末端方式少用電能，以低品位熱能為動(dòng)力熱濕負(fù)荷采用不同設(shè)備進(jìn)行處理采用新的除濕途徑，取消潮濕表面新型空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)具備特點(diǎn)溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的理念：17-20℃冷水作為冷源送入室內(nèi)的干式末端，帶走室內(nèi)顯熱負(fù)荷。向室內(nèi)送入干燥的新風(fēng)，帶走室內(nèi)濕負(fù)荷。

兩套獨(dú)立系統(tǒng)，分別控制溫度和濕度溫度采用輻射或干式風(fēng)機(jī)盤管末端，冬夏一致新風(fēng)采用置換通風(fēng)等下送風(fēng)方式，根據(jù)人數(shù)控制溫度濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介和傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)綜合比較溫度濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)優(yōu)先考慮被動(dòng)方式自然通風(fēng)帶走余熱余濕帶走余濕t>室內(nèi),d<室內(nèi)t<室內(nèi),d<室內(nèi)機(jī)械方式天然冷源或冷機(jī)帶走余熱新風(fēng)空調(diào)機(jī)帶走余濕模式1自然通風(fēng)模式2自然通風(fēng)+機(jī)械制冷模式3機(jī)械制冷溫度控制用末端裝置輻射式樓板內(nèi)直接埋管式內(nèi)襯塑料網(wǎng)柵的吊頂板垂直式輻射板安裝在工位隔斷內(nèi)的垂直輻射末端地板輻射控制方式：變水溫或通斷式各種輻射末端

輻射

末端

供水

回水

143mm115mm135mm59mm49mm新型帶變速風(fēng)機(jī)的干式風(fēng)機(jī)盤管干式風(fēng)機(jī)盤管安裝實(shí)例（立式）干式風(fēng)機(jī)盤管安裝實(shí)例（臥式）溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)高溫冷源的選擇對(duì)高溫冷源的要求：產(chǎn)生17～20℃冷水?？晒┻x擇的：天然冷源，人工冷源天然冷源—土壤源換熱器，水源熱泵研究表明：在地下10m的土壤溫度基本上不隨外界環(huán)境和季節(jié)而變化，且約等于當(dāng)年的平均氣溫。高溫冷源的選擇—人工冷源和常規(guī)制取低溫冷水的工況比，冷水機(jī)組的蒸發(fā)溫度顯著提高、耗功減小，可以有效地提高機(jī)組的性能系數(shù)COP。

高溫冷水機(jī)組最大的特點(diǎn)為壓縮機(jī)處于小壓縮比工況下運(yùn)行。對(duì)于離心式冷水機(jī)組，可以控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、在壓縮機(jī)進(jìn)氣口安裝節(jié)流閥或控制進(jìn)口導(dǎo)葉開(kāi)度控制制冷劑流量。

對(duì)于無(wú)集中供熱的建筑，還可采用空氣源熱泵機(jī)組，夏季制冷得到18℃高溫冷水，冬季制熱得到35℃低溫?zé)崴?/p>

新風(fēng)機(jī)組的選型帶全熱回收的電動(dòng)熱泵型溶液新風(fēng)機(jī)組特點(diǎn)：集冷熱源，全熱回收段，新風(fēng)加濕、除濕處理段，過(guò)濾段，風(fēng)機(jī)段為一體的新風(fēng)處理設(shè)備，獨(dú)立運(yùn)行滿足全年新風(fēng)處理要求，無(wú)需額外的冷卻塔等輔助設(shè)備；和常規(guī)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性比較和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，最大的區(qū)別是新風(fēng)處理方式不同。普通新風(fēng)機(jī)組需提供另外冷、熱水才能對(duì)空氣進(jìn)行相應(yīng)的處理，按冷量折算，設(shè)備初投資約為800～1500元/kW，如果系統(tǒng)需要供熱，還要加上鍋爐等的造價(jià)。系統(tǒng)運(yùn)行綜合COP一般小于3。溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)新風(fēng)機(jī)組內(nèi)置溶液式全熱回收裝置，有效降低了新風(fēng)處理能耗；內(nèi)部熱泵系統(tǒng)中蒸發(fā)器的冷量和冷凝器的排熱量均得到了有效利用，機(jī)組運(yùn)行綜合COP可達(dá)5以上；而且無(wú)新、排風(fēng)的交叉污染問(wèn)題。和常規(guī)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性比較新風(fēng)機(jī)組初投資與運(yùn)行費(fèi)用比較初投資：以4000m3/h風(fēng)量的溶液熱回收型新風(fēng)機(jī)組為例，新風(fēng)機(jī)組造價(jià)為12萬(wàn)，冷量為83kW，單位冷量?jī)r(jià)格為1440元/kW。常規(guī)系統(tǒng)按1000元/kW冷量計(jì)算，則溶液式空調(diào)系統(tǒng)比常規(guī)系統(tǒng)設(shè)備多投資3.7萬(wàn)元。運(yùn)行費(fèi)：溶液熱回收型新風(fēng)機(jī)COP按5計(jì)算，常規(guī)新風(fēng)機(jī)COP按3計(jì)算，每小時(shí)可節(jié)約11度電。新風(fēng)機(jī)組按每天運(yùn)行10個(gè)小時(shí)，和常規(guī)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性比較余熱消除末端裝置

以干工況風(fēng)機(jī)盤管為例，由于盤管面積增加，增加投資約為200元/kW若存在土壤源換熱器等“免費(fèi)”的冷源，冷機(jī)減小的投資和節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)將遠(yuǎn)大于盤管增加的投資。若為人工冷源，常規(guī)制冷機(jī)，COP提高10％（3.3)專門設(shè)計(jì)的高溫冷水機(jī)組，COP提高30％（3.9)和常規(guī)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性比較整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性比較工程實(shí)例1北京人民醫(yī)院急診室工程實(shí)例2清華大學(xué)超低能耗示范樓工程實(shí)例3上海生態(tài)示范樓北京雙榆樹(shù)供熱廠辦公樓Outdoorair:liquiddesiccantsystemdrivenbyheatgridChilledwater:chiller工程實(shí)例4南京峰尚Cooingsource:groundsourceheatexchangerOutdoorairdevice:liquiddesiccantwithheatpump工程實(shí)例5基于溶液除濕的溫度濕度獨(dú)立控制空調(diào)方式的技術(shù)特點(diǎn)有效消除可吸入顆粒物目前使用的空氣過(guò)濾器內(nèi)大量積灰釋放出大量有害氣體并滋生霉菌通過(guò)二次揚(yáng)塵使灰塵重新回到空氣中造成污染溶液式空氣處理方式合理的設(shè)計(jì)溶液與空氣接觸的塔板形式，就可在獲得優(yōu)良的傳熱傳質(zhì)效果的同時(shí)獲得好的除塵效果溶液中的灰塵可通過(guò)溶液過(guò)濾器捕捉收集，更換和清洗溶液過(guò)濾器遠(yuǎn)比更換和清洗空氣過(guò)濾器容易統(tǒng)一滿足不同季節(jié)的運(yùn)行要求冬夏統(tǒng)一的末端裝置冬夏的熱回收與過(guò)渡季的新風(fēng)利用的統(tǒng)一節(jié)約制冷能耗為天然冷源的使用