温湿度独立控制空调系统温湿度独立控制空调系统及其性能分析.pdf

温湿度独立控制空调系统及其性能分析 温湿度独立控制空调系统及其性能分析 温温湿湿度度独独立立控控制制空空调调系系统统及及其其性性能能分分析析 清华大学建筑技术科学系 刘晓华﹡ 谢晓云 刘拴强 江亿 摘要：本文给出了热湿独立控制空调系统的运行策略：采用新风去除室内的余湿、承担室内 空气质量的任务，采用高温冷源去除室内的余热。分析了温湿度独立控制空调方式对室内末 端装置、新风处理、制备高温冷源的要求与影响，结合我国各地区的不同气候条件特点，详 细分析了上述关键部件的性能。 关键词：温湿度独立控制，干燥新风，高温冷源，室内末端装置 0引言 目前空调方式均通过空气冷却器同时对空气进行冷却和冷凝除湿，生产低温干燥的送 风，实现排热排湿的目的。这种热湿联合处理的空调方式存在如下问题：（1）热湿联合处理 所造成的能源浪费。排除余湿要求冷源温度低于室内空气的露点温度，而排除余热仅要求冷 源温度低于室温。占总负荷一半以上的显热负荷本可以采用高温冷源带走，却与除湿一起共 用7℃的低温冷源进行处理，造成能量利用品位上的浪费。而且，经过冷凝除湿后的空气虽 然湿度满足要求，但温度过低，有时还需要再热，造成了能源的进一步浪费。（2）空气处理 的显热潜热比难以与室内热湿比的变化相匹配。通过冷凝方式对空气进行冷却和除湿，其吸 收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内 变化。当不能同时满足温度和湿度的要求时，一般是牺牲对湿度的控制，向仅满足温度的要 求来妥协，造成室内相对湿度过高或过低的现象。过高的结果是不舒适，进而降低室温设定 值，来改善热舒适，造成能耗不必要的增加；相对湿度过低也将导致室内外焓差增加使新风 处理能耗增加。（3）室内空气品质问题。冷凝除湿产生的潮湿表面成为霉菌繁殖的最好场所。 空调系统繁殖和传播霉菌成为空调可能引起健康问题的主要原因。温湿度独立控制空调系统 是解决上述问题的有效途径。 1 温湿度独立调节空调系统 空调系统承担着排除室内余热、余湿、CO 与异味的任务。由于排除室内余湿与排除CO 、 2 2 异味所需要的新风量与变化趋势一致，即可以通过新风同时满足排余湿、CO 与异味的要求， 2 而排除室内余热的任务则通过其他的系统（独立的温度控制方式）实现。由于无需承担除湿 的任务，因而较高温度的冷源即可实现排除余热的控制任务。温湿度独立控制空调系统[1] 中，采用温度与湿度两套独立的空调控制系统，分别控制、调节室内的温度与湿度，从而避 免了常规空调系统中热湿联合处理所带来的能量损失。由于温度、湿度采用独立的控制系统， 可以满足不同房间热湿比不同的要求，克服了常规空调系统中难以同时满足温、湿度参数的 要求，避免了室内湿度过高（或过低）的现象。温湿度独立控制空调系统的基本组成见图1。 高温冷源、余热消除末端装置组成了处理显热的空调系统，采用水作为输送媒介，其输送能 耗仅是输送空气能耗的1/10～1/5。处理潜热（湿度）的系统由新风处理机组、送风末端装 置组成，采用新风作为能量输送的媒介，同时满足室内空气品质的要求。 我国幅员辽阔各地气候存在着显著差异，图2 给出了我国典型城市的最湿月平均含湿量 1 的情况。以平均含湿量12 g/kg 为界，可以分为西北干燥地区和东南潮湿地区。在西北干燥 地区，室外空气比较干燥，空气处理过程的核心任务是对空气的降温处理过程。而在东南潮 湿地区，室外空气非常潮湿，需要除湿之后才能送入室内，空气处理过程的核心任务是对新 风的除湿处理过程。 由图1 可以看出：温湿度独立控制系统的四个核心组成部件分别为：高温冷水机组（出 水温度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。下面分别介绍这几个核心部件以及在不同气候地区的推荐形式。