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办公大楼的具有气压驱动,去湿的地热能空气调节系统 德国汉堡市慕尼黑工业大学热力学专业 摘要： 热驱动辅助去湿空气调节系统在干燥剂盘中利用废热除去室外空气的湿度,在研究中,一项关于辅助除湿的空气调节系统的调查研究被展开,一套演示设备在德国汉堡市的一个办公大楼被建成,其暖通空调系统包括一个小的热电联产设备,一个辅助除湿的通风设备和一个地热能源系统(钻孔热交换)用于冷却,从而代替电驱动冷却装置.建筑物的辐射采暖地面供暖系统被用于冷却,在这篇论文中将阐明测量结果、调查研究、能源需求和生产费用。将发现相当大数量（70%）的一次能源储蓄通过钻孔热交换用于空气除湿，虽然用电冷却装置也能够完成储蓄30%一次能源。示范装置的初投资不会比常规系统高，而且运行成本将大大地减少。 关键词：空气调节、去湿、吸收作用、地热能、钻孔热交换、热电联产、气体 1.简介 由于节能条例，德国新建筑物的热需求在过去几年被大大的减少，用更好的保温材料已达到低能耗建筑标准的要求从而导致了夏天建筑物内部的高热负荷，造成房间温度急速升高，从而增加了温和气候带的空气调节需求。同时，热电联产被提供，小型热电联产常被用在冬季。然而因为没有或者只有很少的温水需求，所以办公大楼夏天的热需求非常低。小型热电联产装置（输出功率5kw）的废热不会被有效的利用，申请去湿技术，来自低温能源的废热，例如小型热电联产装置或者太阳能收集器，在冷却时能被用于空气调节。 在辅助去湿系统中，湿空气首先用除湿转轮去湿。这个转轮包括一个窝蜂状结果，被涂抹上除湿材料，例如硅胶或者氯化锂。随着湿空气通过转轮水蒸气被除湿材料吸收。当干燥剂被加热器加热时水分被释放。在这个过程中空气温度会上升，因为吸收的热被释放蒸发，空气随后在热回收装置中被预冷。在去湿蒸发冷却空气调节循环系统中，最后的冷却通常通过注射水进入蒸发冷却器来完成。虽然这个系统不需要压缩冷却装置，而且耗电很低，但是却没有在欧洲市场广泛采用。一些缺点如高投资成本，难控制，低动力学性能，因此冷却能力被空气增湿作用限制。另外，饮用水的运用从环保的观点上来分析是一个缺点。这篇论文的系统无水蒸发被提出。空气被冷却通过一个常规的内部冷却盘管，这个系统被叫做“混合系统”，已经在好几个领域被研究。不像常规系统空气通过线圈，在低于露点温度时不会被冷却，随后也不会被再加热。其他的冷源，例如高温（18度）的钻孔换热器替代常规冷却装置。再生的除湿转轮根据去湿材料低温热输入是必要的。用除湿技术冷却需求能被减少到常规系统的30%，空气调节的能量需求因此由电转移成热能，一次能耗也被减少。 空气调节系统的空气流速由房间需要移走的负荷决定，如果一部分负荷能被房间其他系统带走，空气流速能被大大减少，只有潜热负荷由于新鲜空气去湿需要被考虑是否影响空气流速。辐射冷却系统的组合例如空气调节冷却顶板实现节能。 然而，冷却顶板不仅是用于辐射冷却的系统。如果冷水流通过加热管常规的地板辐射加热系统也能在夏天提供冷却。当用辐射冷却时，需要特别注意一些事项。要考虑相当低的露点温度，所以新鲜空气去湿变得更加重要。 在研究范围内，一项关于辅助去湿AC系统被德国汉堡市慕尼黑工业大学热力学专业的人发布，在这个项目中，实验室测试和理论研究被公布，在那之后，在汉堡市的一个办公室建筑物被示范。这个建筑的暖通空调系统包括一个小的热电联产，一个辅助除湿通风系统和一个地能系统（钻孔热交换）用于冷却从而代替常规的电压缩冷却装置。虽然混合去湿系统已经被研究，辐射地源冷却已经有了经验，但是这两个系统的结合仍不被广泛知晓。所以这个示范装置是独一无二的，也从没被报道过。 在这篇论文中，将描述这个示范装置并展示性能数据。与其他系统的成本分析和经济比较也将被介绍。 2.系统描述 去湿的空气调节演示系统被建在太空测试中和德国汉堡市的一个公司中（图1）。这个建筑大概650平方米高9.9米，总面积1992平方米分布成三个等级。有空调设备的面积1300平方米，包括二楼的15个办公室和一楼的生产车间，这个建筑的设计完全满足德国低能量建筑指导方针。热需求规定为70kw,一个冷凝器和小的热电联产装置通过辐射地能系统提供热量。这个建筑于2001年12月建成并使用。 图2展示了HVAC系统的原理图，小的热电联产装置和冷凝器连接储存水槽。在冬天，来自储存水槽底部的温水用于地板辐射采暖。室外新鲜的空气通过转轮热交换器进入室内。在夏天，辐射地面转换成冷却模式，凭借冷却水流过换热管从而移走室内热量。只要很少的空气流动。室外的空气被去湿转轮去湿。由于吸附作用导致空气温度升高，干燥空气被冷却装置预冷。空气被冷却平衡室内温度。通过地面钻孔换热器提供冷量，深100米的孔在建筑物周围。钻孔系统的冷量是30kw，大约7kw用于制冷，23kw维持辐射地面18摄氏度的水温。钻孔加热器保