溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)

鄒鋒

溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)

鄒鋒

一、什么是溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)

目前我們常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)普遍采用的是熱濕耦合的調(diào)節(jié)控制方法。這種空調(diào)方式的排熱排濕都是通過(guò)表面冷卻器對(duì)空氣進(jìn)行冷卻和冷凝除濕，再將冷卻干燥的空氣送入室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)排熱排濕的目的。

1.該空調(diào)方式往往存在如下問(wèn)題：

（1）熱濕統(tǒng)一處理的能耗較高

為了保證較好的除濕效果，冷源的溫度需要低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，考慮傳熱溫差與介質(zhì)輸送溫差，實(shí)現(xiàn)16.6℃的露點(diǎn)溫度需要約7℃的冷源溫度，這是現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)采用5～7℃的冷凍水、房間空調(diào)器中直接蒸發(fā)器的冷媒蒸發(fā)溫度也多在5℃的原因。在空調(diào)系統(tǒng)中，占總負(fù)荷50～70%的是顯熱負(fù)荷部分，本可以采用高溫冷源排走的熱量卻與除濕一起共用5～7℃的低溫冷源進(jìn)行處理，造成能量利用品位上的浪費(fèi)。而且，經(jīng)過(guò)冷凝除濕后的空氣雖然濕度（含濕量）滿(mǎn)足要求，但溫度過(guò)低，有時(shí)還需要再熱，使之達(dá)到送風(fēng)溫度要求，就又造成了能源的進(jìn)一步浪費(fèi)與損失。

（2）難以適應(yīng)熱濕比的變化

通過(guò)冷凝方式對(duì)空氣進(jìn)行冷卻和除濕，其處理的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內(nèi)變化，只能控制溫度和濕度兩個(gè)參數(shù)中的一個(gè)，難以滿(mǎn)足建筑物實(shí)際需要的熱濕比在較大范圍內(nèi)變化的要求。一般是犧牲對(duì)濕度的控制，通過(guò)僅滿(mǎn)足室內(nèi)溫度的要求來(lái)妥協(xié)，造成室內(nèi)相對(duì)濕度過(guò)高或過(guò)低的現(xiàn)象。過(guò)高的結(jié)果是不舒適，進(jìn)而降低室溫設(shè)定值，通過(guò)降低室溫來(lái)改善熱舒適，造成能耗不必要的增加；相對(duì)濕度過(guò)低也將導(dǎo)致由于與室外的焓差增加使處理室外新風(fēng)的能耗增加。

（3）室內(nèi)空氣品質(zhì)問(wèn)題

夏季空調(diào)的任務(wù)就是降溫減濕，而冷凝除濕的方法不可避免地出現(xiàn)潮濕表面，就恰恰成為微生物繁殖的最好場(chǎng)所。 空調(diào)系統(tǒng)繁殖和傳播霉菌成為空調(diào)可能引起健康問(wèn)題的主要原因。

（4）室內(nèi)末端裝置的問(wèn)題

為排除足夠的余熱余濕同時(shí)又不使送風(fēng)溫度過(guò)低，就要求有較大的循環(huán)通風(fēng)量。這就往往造成室內(nèi)很大的空氣流動(dòng)，產(chǎn)生不適的吹風(fēng)感。

2.更舒適、節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)該具備以下的特點(diǎn)：

（1）適應(yīng)建筑物內(nèi)熱濕比不斷變化的需求，同時(shí)滿(mǎn)足室內(nèi)熱、濕參數(shù)的調(diào)節(jié)；

（2）從根本上避免降溫、再熱與除濕、加濕抵消造成的能量損失；

（3）為自然冷源、低品位熱能的利用提供條件；

（4）選擇合適的輸配媒介，盡可能降低輸配系統(tǒng)的能耗；

（5）加大室外新風(fēng)量，能夠通過(guò)有效的熱回收方式，有效地降低由于新風(fēng)量增加帶來(lái)的能耗增大問(wèn)題；

（6）取消潮濕表面，采用新的除濕途徑；

（7）能夠?qū)崿F(xiàn)各種空氣處理工況的順利轉(zhuǎn)換；

溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)可能是一個(gè)有效的解決途徑。其并不是一種新的空調(diào)形式，而應(yīng)該是一種新的空調(diào)系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)方法，一種空調(diào)設(shè)計(jì)理念。

二、溫濕度獨(dú)立調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的基本組成及工作原理

溫濕度獨(dú)立調(diào)節(jié)空調(diào)技術(shù)的核心就是把溫度和濕度兩個(gè)參數(shù)的控制由原來(lái)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的一個(gè)處理手段改為分別采用兩個(gè)處理手段來(lái)解決。從而可以實(shí)現(xiàn)更好的室內(nèi)環(huán)境控制，并且能充分利用各種可利用的自然能源來(lái)降低能量的消耗。是為了獲得室內(nèi)環(huán)境全面控制的一種方式，而不僅僅是為了節(jié)能，溫濕度獨(dú)立調(diào)節(jié)空調(diào)技術(shù)的節(jié)能效果應(yīng)該是采用這種新的設(shè)計(jì)方法帶來(lái)的。非單一設(shè)備，是多種方式均可實(shí)現(xiàn)多種濕度調(diào)節(jié)方式、高溫冷源設(shè)備等的有機(jī)結(jié)合。

三、溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的比較

四、THIC空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗探討

下面把THIC空調(diào)系統(tǒng)的三種系統(tǒng)形式與常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行比較：

THIC空調(diào)系統(tǒng)：潛熱負(fù)荷由熱泵驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)機(jī)組處理，顯熱負(fù)荷由高溫冷水機(jī)組（18℃冷水）處理。當(dāng)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷占總負(fù)荷百分比為30%時(shí)，THIC空調(diào)系統(tǒng)/常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的耗電量=0.81；THIC空調(diào)系統(tǒng)/常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)=0.81 ；當(dāng)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷占總負(fù)荷百分比為50%時(shí)，THIC空調(diào)系統(tǒng)/常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的耗電量=0.84；THIC空調(diào)系統(tǒng)/常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)=0.84 。（備注：制取7℃冷水的電冷水機(jī)組的性能系數(shù) cop=5制取18℃冷水的電冷水機(jī)組的性能系數(shù)cop=6.5新風(fēng)機(jī)組的性能系數(shù) cop=5.5。若顯熱負(fù)荷由土壤源熱泵或地下水等天然冷源提供，則當(dāng)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷占總負(fù)荷的30%時(shí)耗電量和運(yùn)行費(fèi)為0.27；當(dāng)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷占總負(fù)荷的50%時(shí)耗電量和運(yùn)行費(fèi)為0.45）

THIC空調(diào)系統(tǒng)：潛熱負(fù)荷由70℃熱水驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)機(jī)組處理， 顯熱負(fù)荷由高溫冷水機(jī)組（18℃冷水）處理。當(dāng)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷占總負(fù)荷百分比為30%時(shí)，THIC空調(diào)系統(tǒng)/常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的耗電量=0.74；THIC空調(diào)系統(tǒng)/常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)=0.74 ；當(dāng)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷占總負(fù)荷百分比為50%時(shí)，THIC空調(diào)系統(tǒng)/常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的耗電量=0.72；THIC空調(diào)系統(tǒng)/常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)=0.72 。（備注：制取7℃冷水的電冷水機(jī)組的性能系數(shù) cop=5制取18℃冷水的電冷水機(jī)組的性能系數(shù) cop=6.5新風(fēng)機(jī)組的性能系數(shù) cop=1.5。若顯熱負(fù)荷由土壤源熱泵或地下水等天然冷源提供，則當(dāng)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷占總負(fù)荷的30%時(shí)耗電量和運(yùn)行費(fèi)為0.54；當(dāng)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷占總負(fù)荷的50%時(shí)耗電量和運(yùn)行費(fèi)為0.38）

THIC空調(diào)系統(tǒng)： 潛熱負(fù)荷由轉(zhuǎn)輪除濕新風(fēng)機(jī)組采用電加熱再生方式處理， 顯熱負(fù)荷由高溫冷水機(jī)組（18℃冷水）處理。當(dāng)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷占總負(fù)荷百分比為30%時(shí)，THIC空調(diào)系統(tǒng)/常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的耗電量=2.7；THIC空調(diào)系統(tǒng)/常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)=2.7 ；當(dāng)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷占總負(fù)荷百分比為50%時(shí)，THIC空調(diào)系統(tǒng)/常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的耗電量=4.0；THIC空調(diào)系統(tǒng)/常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)=4.0 。（備注：制取7℃冷水的電冷水機(jī)組的性能系數(shù) cop=5制取18℃冷水的電冷水機(jī)組的性能系數(shù) cop=6.5新風(fēng)機(jī)組的性能系數(shù) cop=1.5，電價(jià)與熱價(jià)之比=5。若顯熱負(fù)荷由土壤源熱泵或地下水等天然冷源提供，則當(dāng)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷占總負(fù)荷的30%時(shí)耗電量和運(yùn)行費(fèi)為0.54；當(dāng)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷占總負(fù)荷的50%時(shí)耗電量和運(yùn)行費(fèi)為0.38）

五、總結(jié)

通過(guò)上面比較以及THIC空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，“全方面”的溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能率在20%～ 30%左右。

（作者單位：鄭州市建筑設(shè)計(jì)院）