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温湿度独立控制空调系统现状分析

????????来源: 陆贝妮
摘? 要? 介绍了温湿度独立控制空调系统的原理及基本组成,阐述了该系统在节能方面的突出优势。通过总结温湿度独立控制空调系统的优点和局限性,对该系统的发展做了分析和展望。
关键词? 温湿度独立控制;节能;溶液除湿

Analysis of the present situation of temperature and humidity independent control air-conditioning system
Lu Beini, Jingsen Design Co. Ltd, Zhejiang
Abstract: The basic principle and relevant equipments of the temperature and humidity independent control air-conditioning system were briefly introduced.It’s advantage in energy saving was summarized and compared to traditional air-conditioning system. By pointing out some existing problems of the temperature and humidity control system at present, the future research aspects were prospected.
Key words: temperature and humidity independent control; energy-saving; liquid desiccant

引言
?????? 传统空调系统对温湿度的控制采用温湿度同时处理的方法,夏季采用冷凝的除湿方式对建筑物的显热和潜热负荷同时处理,对空气进行降温和除湿。然而,由于空气的送风温度要高于露点温度,故采用冷凝除湿方式会造成很大的能源浪费和一系列问题。而温湿度独立控制空调系统(temperature and humidity independent control air condition sysytem, 以下简称“THIC”)通过对温度、湿度进行独立调节,采用高温冷水对空气进行冷却,提高了空调机组的COP,从而达到节能的目的。
????? ?本文通过介绍和对比温湿度独立控制空调系统与传统空调系统的优缺点,对此种空调的现状进行分析和探讨。
1 THIC的原理和组成
1.1 原理
??????? 传统常规空调系统使用制冷剂制备温度为5~7℃冷水作为冷媒,用来去除建筑所有的潜热负荷和显热负荷,之后又对空气进行再热处理达到送风状态。在空调系统中,显热负荷约占总负荷的50%~70%,潜热负荷仅占总负荷的30%~50%,结果大量的显热负荷用低温冷媒处理,就造成了能源的浪费。
??????? 而THIC的工作原理如图1所示,除湿系统只负责处理新风,使其承担室内的所有潜热负荷,控制室内空气湿度。而17℃左右的高温冷水承担显热负荷,对空气进行冷却降温,避免了常规空调热湿耦合处理带来的能源浪费和降低空气品质等问题。?????????????????????????????????????????
1.2 系统的组成
??????? THIC的四个核心组成部分分别为高温冷水机组(出水温度为18℃)、新风处理机组(制备干燥新风)、去除显热的室内末端装置,去除潜热的室内送风末端装置。
?????? 典型的溶液除湿系统由新风机(除湿器)、再生器、储液罐、输配系统和管路组成。溶液除湿系统中,
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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配到各个新风机中。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,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。
?????? ?在温度控制系统中,冷源形式不再采用7℃的冷水同时满足降温与除湿的要求,而是采用18℃左右的冷水即可满足降温要求。由于蒸发温度的提高,机组COP也会大大提高。末端装置常用的有两种方式:辐射板和干式风机盘管。由于冷水供水温度高于空气露点温度,风机盘管内无冷凝水产生。
??????? 在湿度控制系统中,风的处理方式包括四种:冷却除湿、固体除湿、溶液除湿和置换通风。其中溶液除湿可以使用低品位能源达到较好的热力学效果,从而值得推广;置换通风目的性很强,能在人员活动区域形成一个“空气湖”,从而达到很高的利用率。
2 THIC的优点
2.1 节能
?????? 从空气处理过程可知,详见图2,一次回风系统为了满足送风温差,需要对空气进行再热然后送入室
内。这部分加热量需要冷量来补偿。THIC系统则避免了再热,节省了冷量,从而也节约了冷水等媒介的输送能耗。详见图 3。另一方面,常规空调使用的冷水温度为7℃,THIC系统中承担总负荷约85%~90%的高温冷水温度为18℃左右,选型资料表明,电压缩冷水机组蒸发器出口的冷水温度每提高1℃,冷水机组COP值增加3%,显见高温冷水机组的能效比较之传统空调的低温冷水机组高。综合可知THIC系统的能耗有较大程度的降低,节约效果显着。
2.2 温湿度参数可实现性强
??????? 常规空调难以同时满足温湿度参数的要求,有时为了达到除湿目的而过多地降温造成冷量损失,某些场合要对空气进行再热,进一步造成能源的浪费和损失。有时仅仅满足了降温要求,而湿度达不到设计参数。THIC系统通过处理显热的降温系统,保证达到温度参数,并满足其精度要求;通过干燥的新风消除室内余湿,确保室内参数的可控性。由于两个系统独立处理空气,参数不存在耦合性,因而对于要求恒温恒湿的场合尤其适合使用THIC系统。
2.3 室内空气品质好
????? ?常规空调采用降温方法来除湿,冷凝水的存在使得风机盘管的表面形成了滋生各种霉菌的“温床”,因而恶化室内空气品质,引发多种病态建筑综合症。THIC系统的余热消除末端装置以干工况运行,室内不存在冷凝水及湿表面,不可避免的是,该系统的新风机组也存在湿表面,但由于新风机组处理风量小,而且室外新风有机微生物含量小,对于新风机组换热器湿表面除菌的处理措施也更灵活和可靠。部分研究表面,采用溶液除湿时喷洒的溶液有消毒空气的附加功能。
?????? 另外,THIC系统设置灵活,不要求集中回风,能有效保障特殊时期建筑物环境安全性。同时该系统还能够结合冷凝热回收、低品位热能再利用、冰蓄冷、冷辐射板换热、太阳能利用等多项先进技术手段,缓解能源紧缺、提高能源的利用率。
3 THIC系统存在的问题
(1)THIC系统在过渡季节不能大量利用天然免费冷源,若要充分利用则会加大系统的复杂性。
(2)THIC系统的控制系统相比传统空调系统更加严格,测点更多,系统更复杂,造价更高,初始投资大。
(3)溶液调湿机组尺寸较大,比常规空调系统对机房要求高。
(4)由于干工况风机盘管的输送能效比远低于常规系统,采用溶液调湿机组的耗电量也远远大于常规系统中的新风机组。
(5)尽管THIC系统因处理显热的部分所使用的冷水机组COP值较高,但若采用溶液除湿,溶液再生所产生的能耗将抵消处理显热的系统节约的能量。因此THIC系统的节能型需要考虑使用条件。
4 结论与展望
??????? 毋庸置疑,THIC技术在节能方面的突出优势使得该空调系统成为暖通界的“新宠”。但由于该系统通常需要独立的温度、湿度处理系统,同时无论高温冷水机组、除湿机组还是室内末端,成型产品的种类不多,有些需要现场制作,导致成本增加。另外,国内暖通规范、规程、技术措施均未针对THIC系统提供设计方法、评价方法、技术标准等有效的准绳,使得这项技术的应用与推广工作在一定时间内进展缓慢。
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参考文献
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