温湿度独立控制空调系统设计问题分析

温湿度独立控制空调系统设计问题分析

林耀华

广东省建筑设计研究院有限公司，广东省广州市，510630

摘要：温湿分离控制系统包括两大子系统：湿度控制子系统和温控子系统。在温湿度自控空调系统的设计计算中，必须对其进行详细的分析，并根据方案形式、负荷计算结果选择适宜的装置形式，重点分析了温、湿度独立控制空调系统的设计要点。

关键词：温湿度；独立控制；空调系统；设计问题；

引言

空调器主要负责室内余热、余湿、CO2和臭气。调查结果显示：排除房间余热与排除CO2、异味所需要的新鲜空气的数量与其在一定的范围内的改变方向是相同的，也就是说，可以利用新鲜空气来达到排余湿、CO2和异味的需求，而采用其它的方法（单独的温控方法）来排除房间余热。该系统不需要进行除湿，可以利用更高的冷源完成对废热的控制。通过分析目前我国空调的现状，认为采用温度、湿度独立调节是一种行之有效的方法。在室内的温、湿分离控制中，利用两个单独的控制系统对室内的温度和湿度进行控制，以防止传统的冷湿混合控制造成的热量损耗。由于采用独立的温度和湿度控制，能够满足各种房间的温度和湿度的变化，解决了传统的空调系统很难同时满足温度和湿度参数的需求，从而解决了空气湿度高（或低）的问题。

1.温湿度独立控制空调系统设计问题分析

1.1难以适应热湿比的变化

利用冷凝法对室内空气进行降温、除湿时，其吸热和潜热率仅在某一特定的区间内发生改变，而建筑的实际需求热湿比则有很大的差异。通常是牺牲了对湿度的控制，只满足室内的温度需求，导致了室内的相对湿度偏高或偏低。过高的结果是不舒适，进而降低室温设定值，通过降低室温来改善热舒适，从而导致能源消耗的不必要增长；较低的相对湿度也会造成室外空气焓差增大，从而增大了处理室外新风的能量消耗。

1.2室内空气品质问题

大部分的空调都是靠着空气经过冷面来冷却和除湿，从而使冷面变得湿润，甚至会出现积水，在空调关机后，这种湿润的表面就是最容易滋生霉菌的地方。在空调系统中，霉菌的滋生和扩散是造成空调疾病的重要因素。此外，目前国内大部分城市的空气污染物仍然以可吸入性微粒为主，所以有效地过滤空调系统所带来的空气污染对保持室内健康具有重要意义。但过滤器里肯定有灰尘，如果有凝结水飞溅，那就是细菌最好的滋生地。经常清洁过滤器是不切实际的，而且不能从根本上解决问题。

1.3能源问题

在当前能源问题日趋突出的今天，急需利用低端热能来进行夏季的空调。目前，我国北方很多大型的热电联产供暖系统，在夏天因无热负荷而不能正常工作，导致夏季负荷最大的热电联产装置不能正常运转，甚至是完全不能正常运转。利用热电联产的废热作为空调机的动力，不仅节约了空调机的电耗，而且还可以保证机组的正常运转，提高机组的发电量。通过这种方式，可以缓解夏季的电力供应紧张，并提高电力的利用率，是电力系统持续发展的关键。

1.4室内末端装置的问题

为了在不降低送风温度的前提下，充分利用剩余的余热，需要增大的回风流量。比如，如果要排除每平米80瓦/m2的显热，则房间的设置温度是25摄氏度，在吹风的15摄氏度时，所需的循环气流是24m3/h/m2，这通常会导致室内的气流很大，给人一种不舒服的感觉。为了降低空气中的空气流动，应从改变空气的角度和形状入手，以提高空气的分布。这就需要在房间里设置通风管道，这样可以减少房间的净高或者增加层之间的间隔。大量的排气管也非常易于产生噪音，难以有效地去除。冬天，即便有冷气，也常常不采用热空气，以防止冷气的产生；并且，由加热用的散热装置由附加的加热装置加热。因此，在冬季和夏季都会有两个不同的环境调节装置。

1.5输配能耗的问题

要实现对室内环境的控制，必须要有一个排出系统，排出余热，余湿，CO2，臭味等。在中央空调中，风机和水泵消耗了整个空调系统总能耗的40-70%。在传统的中央空调系统中，一般都是使用全空气的。所有的冷量全部用空气来传送，从而造成了制冷系统的运行效率低下。

2.温湿度独立控制空调系统设计措施

2.1温湿度独立控制系统的高温冷源

其中，温、湿自控系统的基础组成是：一个处理显热的系统和一个用于处理潜热的系统，两个单独的系统可以单独地调节房间的温度和湿度。在适当的情况下，使用地下水、地表水等天然冷源即可达到制冷要求，即便使用电冰箱，其制冷效果也要优于传统的5~7摄氏度。所以，要根据建筑物本身的情况和地理特征，选择适宜的低温冷源，并根据其所承受的载荷来进行设计和分析。低温冷源输送系统与传统系统的差别是其冷水系统的设计差异，传统系统的冷水供、回水温度通常设定为7~12摄氏度，而温度、温度、湿度独立调节系统中的温度为15~20摄氏度，供回水的温度范围为3~5℃。

2.2冷水机组出水温度选取

在传统的空调系统中，将显热和潜热两种负荷统一起来，在夏天，空调在考虑到一定的能源消耗和其它经济指标的前提下，选择了7℃/12℃的制冷供水。在温、湿度独立控制空调系统中，一方面要考虑到室外空气的露点温度，以确保终端设备的干态工作，另一方面又要考虑到对各类废热脱除终端等设备的工作性能的影响。研究指出，温度调节装置的给水温度与终端装置的最小表面温度并非相同，因为不同的物料层会导致装置的表面最低温度比给水温度高。只要终端装置的最低表面温度不低于环境露点，则不会产生露点。

2.3新风处理系统

新风系统的关键在于完成对新鲜空气进行降温的处理，可以采用直接或间接的蒸发制冷。浙江省等湿润区域，其室外新鲜空气湿度较大，其主要工作是将其进行脱湿。对新空气进行除湿，可以采取溶液除湿和转轮除湿。在此基础上，对叶轮的脱湿工艺进行了研究，其脱湿后的气流明显上升，必须采用18°低温冷源进行低温处理。但是，在转轮式除湿器中，其工作耗电量很难与其相比，通常情况下，转轮除湿器除去的潜热与消耗量的比率很少大于0.6。溶液式除湿系统是利用吸收水的液体为媒介，它可以通过利用热泵（电能）或热能来实现。以热泵为动力的新型除湿器，可在夏天完成对新风进行冷却和除湿的处理，而在冬天则可以对其进行加湿和加温。利用热泵蒸发系统对浓缩的水进行降温，提高了水的解湿性，并将其排出的热量全部吸收；利用热泵冷凝水的排放来实现浓缩和再生。此新型空调系统在冬季和冬季的运行特性（新风所得到的制冷/热/热与压缩机及溶液泵的能耗之比）大于5。

3.结束语

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.