熱濕獨立空調(diào)系統(tǒng)2003

傳統(tǒng)熱濕聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)的弊端溫濕度獨立控制的空調(diào)系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)濕度控制系統(tǒng)在焓濕圖上的確定熱濕獨立控制的空調(diào)系統(tǒng)傳統(tǒng)熱濕聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)使用同一冷源對空氣進行降溫和除濕處理，統(tǒng)一控制房間溫、濕度。傳統(tǒng)熱濕聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)中，對空氣的降溫處理要求冷源的溫度低于房間空氣的干球溫度，對空氣的除濕處理則要求冷源的溫度低于房間空氣的露點溫度。所以一般采用5～7℃的冷凍水。但夏季要求的房間溫度為25℃，相對濕度60%，此時露點溫度為16.7℃。為何需采用那么低的供水溫？傳統(tǒng)熱濕聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)的弊端考慮5℃?zhèn)鳠釡夭詈?℃介質(zhì)輸送溫差，實現(xiàn)16.7℃的露點溫度需要6.7℃的冷源溫度?？照{(diào)需要的排熱是在25℃環(huán)境下實現(xiàn)，此時冷源溫度只需要15℃即可。因此傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的弊端：熱濕聯(lián)合處理的能源浪費：需要高品質(zhì)冷熱源，可能需再熱，存在冷熱量抵消難以適應(yīng)熱濕比的變化：吸收的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內(nèi)變化，而實際需要的熱濕比卻在較大的范圍內(nèi)變化。一般是犧牲對濕度的控制。傳統(tǒng)熱濕聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)的弊端室內(nèi)空氣品質(zhì)問題：冷表面成為潮濕表面甚至產(chǎn)生積水，使得霉菌滋生成為健康隱患室內(nèi)末端裝置的問題：為排除足夠的余熱余濕同時又不使送風(fēng)溫度過低，就要求有較大的循環(huán)通風(fēng)量。這就引起：吹風(fēng)感、降低室內(nèi)凈高或加大樓層間距、難有效消除的空氣噪聲。輸配能耗的問題：在中央空調(diào)系統(tǒng)中，風(fēng)機、水泵消耗了40~70%的整個空調(diào)系統(tǒng)的電耗。傳統(tǒng)熱濕聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)的弊端空調(diào)系統(tǒng)承擔(dān)著排除室內(nèi)余熱、余濕、CO2與異味的任務(wù)。研究表明：排除室內(nèi)余濕與排除CO2、異味所需要的新風(fēng)量與變化趨勢一致，即可以通過新風(fēng)同時滿足排余濕、CO2與異味的要求，而排除室內(nèi)余熱的任務(wù)則通過其他的系統(tǒng)（獨立的溫度控制方式）實現(xiàn)。因此江億院士提出了溫、濕度獨立控制的空調(diào)系統(tǒng)顯熱末端調(diào)節(jié)溫度，新風(fēng)調(diào)節(jié)濕度，兩套獨立的系統(tǒng)分別控制和調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度和溫度。溫濕度獨立控制的空調(diào)系統(tǒng)將干燥的新風(fēng)送入房間控制濕度，而由高溫冷源產(chǎn)生16~18℃冷水送入室內(nèi)的風(fēng)機盤管、輻射板等顯熱去除末端，帶走房間顯熱，控制房間溫度。從而實現(xiàn)房間溫、濕度的獨立、靈活調(diào)節(jié)，營造節(jié)能、健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境。溫濕度獨立控制的空調(diào)系統(tǒng)介質(zhì)水。夏季：高溫冷源；冬季：供熱熱源干式風(fēng)機盤管或者輻射末端。干式風(fēng)機盤管輻射末端（地板采暖、地板供冷、冷卻頂板、毛細管網(wǎng)輻射空調(diào)）高溫冷源的獲?。褐恍栌?6~18℃的高溫冷水帶走房間顯熱，這就使得多種天然的免費冷源可供利用。溫度控制系統(tǒng)我國東南地區(qū)，長江流域以北的北京、河北、山西、陜西、河南、山東等地，其年平均氣溫約為10~14℃。研究表明，地下10m以下的土壤溫度基本不隨外界環(huán)境及季節(jié)變化而變化，且約等于當年年平均氣溫。應(yīng)用地源熱泵（關(guān)鍵是冬、夏熱平衡）長江流域以南的地區(qū)，比如浙江、安徽、廣西、廣東、福建、湖南、湖北等地，由于土壤溫度較高，外界環(huán)境也很潮濕，只能通過電制冷的方式獲取高溫冷水。溫度控制系統(tǒng)和常規(guī)制冷機組相比，由于水溫提高到18~21℃，蒸發(fā)溫度隨之提高，冷機COP顯著提高。目前國內(nèi)已有廠家研制出磁懸浮壓縮機，實現(xiàn)了壓縮機無油、無摩擦運行，部分負荷時壓縮機變頻運行。高溫冷水機組在滿負荷時的COP可以達到8.5，部分負荷時可以達到11.5，相對傳統(tǒng)冷機節(jié)能30%以上。中國的西北干燥地區(qū)，利用室外的干燥空氣作為驅(qū)動源的間接蒸發(fā)冷水機組問世。溫度控制系統(tǒng)實測機組的出水溫度15~18℃，低于室外濕球溫度，基本處在濕球溫度和露點溫度的平均值。由于此制冷機組不再使用壓縮機，運轉(zhuǎn)部件只有風(fēng)機和水泵，機組COP高于10，且室外越干，COP越高，能達到20或更高。因不再使用制冷循環(huán)，機組成本降低。且不再使用CFCs,對大氣無污染。由此，應(yīng)用間接蒸發(fā)冷水機組比傳統(tǒng)空調(diào)節(jié)能60%以上，成為西北干燥地區(qū)最適宜應(yīng)用的冷源獲取方式。溫度控制系統(tǒng)干燥新風(fēng)的獲取中國的西北部地區(qū)，室外的新風(fēng)本來就是干燥的，可直接用來帶走房間濕負荷。此時新風(fēng)的處理過程就是等濕降溫，實現(xiàn)此功能的間接蒸發(fā)冷卻新風(fēng)機組已開發(fā)成功，并已應(yīng)用于十多個大型公共建筑中。中國的東南部地區(qū)，室外的空氣非常潮濕，要獲得干燥的新風(fēng)送風(fēng)就必須對新風(fēng)進行除濕。濕度控制系統(tǒng)可用的除濕方式：傳統(tǒng)的冷卻除濕、轉(zhuǎn)輪除濕和溶液除濕。其中冷卻除濕要求冷源溫度低，冷機COP低，且存在潮濕表面。轉(zhuǎn)輪除濕為等焓除濕過程，被除濕后的送風(fēng)溫度高，還需冷卻水來冷卻；且轉(zhuǎn)輪再生熱源溫度要求較高，一般大于100℃；轉(zhuǎn)輪的新、排風(fēng)間的漏風(fēng)問題目前還是較難解決的工藝問題。濕度控制系統(tǒng)溶液除濕方式，可實現(xiàn)等溫的除濕過程，可用15~25℃的冷源帶走除濕過程中釋放的潛熱，且再生的熱源溫度要求低，可用低品位熱能（60~70℃）來進行驅(qū)動。溶液式全熱回收方式避免了新、回風(fēng)間的交叉污染，能得到較高的熱回收效率。目前已有多種類型的溶液除濕機組問世，其中熱泵驅(qū)動的溶液調(diào)濕機組COP高于5.5，熱驅(qū)動的溶液除濕機組COP高于1.3，已應(yīng)用于多個實際工程中。濕度控制系統(tǒng)中國東南潮濕地區(qū)，采用溶液除濕機組產(chǎn)生干燥的新風(fēng)；長江流域以北的部分地區(qū)，可應(yīng)用土壤源作為夏季高溫冷源；長江流域以南，適宜應(yīng)用電驅(qū)動高溫冷水機組作為高溫冷源。中國的西北干燥地區(qū)，采用間接蒸發(fā)冷水機組制取高溫冷水，而室外新風(fēng)通過間接蒸發(fā)冷卻新風(fēng)機組等濕降溫后送入室內(nèi)。溫濕度控制系統(tǒng)新風(fēng)末端裝置：置換通風(fēng)口置換通風(fēng)：根據(jù)垂直溫度分層和工作區(qū)的空氣污染而提出的。

當使用置換通風(fēng)系統(tǒng)時，空氣流動方式主要是由各個熱源的對流決定的。冷空氣被低速低擾動（0.5m/s左右，一般不超過1m/s）地送到地板高度的區(qū)域，然后由天花板處排出。下部工作區(qū)溫差不超過3℃（0.1米和1.1米處工作區(qū)溫度的差值）。濕度控制系統(tǒng)從出風(fēng)口流出的空氣動量通量較低，所以對整個房間的空氣流動沒有太大的影響。這樣，從地板或墻底部送風(fēng)口所送冷風(fēng)在地板表面上擴散開來，可形成“空氣湖(airlake)”；并且在熱源周圍形成浮力尾流(buoyantplume)慢慢，帶走熱量。室內(nèi)工作區(qū)空氣溫度在水平方向上比較一致，而在垂直方向上分層，層高越大，這種現(xiàn)象越明顯。濕度控制系統(tǒng)由熱源產(chǎn)生向上的尾流不僅可以帶走熱負荷，也將污濁的空氣從工作區(qū)帶到室內(nèi)上方，由設(shè)在頂部的排風(fēng)口排出。底部風(fēng)口送出新的空氣，余熱及污染物在浮力及氣流組織的驅(qū)動力作用下向上運動，所以置換通風(fēng)能在室內(nèi)工作區(qū)提供良好的空氣品質(zhì)。濕度控制系統(tǒng)置換通風(fēng)與傳統(tǒng)的混合通風(fēng)方式相比較，可使室內(nèi)工作區(qū)得到較高的空氣品質(zhì)、較高的熱舒適性并具有較高的通風(fēng)效率。

a稀釋通風(fēng)示意圖b置換通風(fēng)示意圖濕度控制系統(tǒng)舒適效果比較濕度控制系統(tǒng)置換通風(fēng)末端裝置：第一代：第二代、第三代：第三代送風(fēng)末端裝有特殊的空氣噴射器，可以將大量室內(nèi)空氣與一次氣流混合。濕度控制系統(tǒng)1978年德國柏林的一家鑄造車間首次采用了置換通風(fēng)系統(tǒng)，此后，置換通風(fēng)系統(tǒng)逐漸在工業(yè)建筑、民用建筑及公共建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在北歐斯堪的納維亞，現(xiàn)在約50％的工業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)采用了置換通風(fēng)系統(tǒng)，大約25％的辦公室通風(fēng)系統(tǒng)采用了置換通風(fēng)系統(tǒng)。在中國也有一些工程采用置換通風(fēng)系統(tǒng)，并取得了一些令人滿意的結(jié)果。濕度控制系統(tǒng)置換通風(fēng)的適用條件：置換通風(fēng)一般適用于污染源與發(fā)熱源相關(guān)的場所，并且層高不低于2.5m，此時污濁空氣才易于被浮力尾流帶走；房間設(shè)計冷負荷有一個上限，目前的研究表明，如果有足夠的空間來布置送風(fēng)散流裝置的話，房間冷負荷可達120w/㎡。如果當房間冷負荷過大，置換通風(fēng)的動力能耗將顯著加大，經(jīng)濟性下降，而且送風(fēng)裝置占地、占空間的矛盾也更為突出。

濕度控制系統(tǒng)置換通風(fēng)特別適用的場合：在高大空間，大風(fēng)量小冷負荷情況下更應(yīng)優(yōu)先考慮使用；在工業(yè)領(lǐng)域，高大廠房中，要求更好的空氣品質(zhì)，要求更節(jié)能的效果；熱源與污染源同時發(fā)生的場合更利于使用（生產(chǎn)和裝配車間，廚房，實驗室）；濕度控制系統(tǒng)夏季送風(fēng)狀態(tài)點的確定溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)在焓濕圖上有2個送風(fēng)狀態(tài)點：室內(nèi)回風(fēng)經(jīng)顯熱末端（輻射板、毛細管網(wǎng)、干式風(fēng)機盤管等）處理的送風(fēng)狀態(tài)點O1，承擔(dān)夏季室內(nèi)顯熱負荷Qx，干工況處理過程；新風(fēng)經(jīng)降溫除濕處理的送風(fēng)狀態(tài)點O2，承擔(dān)新風(fēng)負荷及室內(nèi)潛熱負荷之和Qq，需去除室內(nèi)余濕W。在焓濕圖上的確定夏季送風(fēng)狀態(tài)點的確定也可在作出的N和O1點的基礎(chǔ)上進行其他如輻射板面積、毛細管網(wǎng)內(nèi)流量的計算。在焓濕圖上的確定三種除濕方法的比較在焓濕圖上的確定冬季送風(fēng)狀態(tài)點的確定冬季室內(nèi)回風(fēng)承擔(dān)室內(nèi)顯熱負荷，而新風(fēng)承擔(dān)新風(fēng)負荷及室內(nèi)潛熱負荷之和，需去除室內(nèi)余濕，對新風(fēng)進行的是加熱加濕過程。在焓濕圖上的確定冬季需供冷情況的處理對于北方大型建筑物內(nèi)區(qū)、或南方冬季仍需供冷的場合，采用熱濕獨立控制的空調(diào)系統(tǒng)更