熱濕獨立空調系統(tǒng)2003

傳統(tǒng)熱濕聯合空調系統(tǒng)的弊端溫濕度獨立控制的空調系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)濕度控制系統(tǒng)在焓濕圖上的確定熱濕獨立控制的空調系統(tǒng)傳統(tǒng)熱濕聯合空調系統(tǒng)使用同一冷源對空氣進行降溫和除濕處理，統(tǒng)一控制房間溫、濕度。傳統(tǒng)熱濕聯合空調系統(tǒng)中，對空氣的降溫處理要求冷源的溫度低于房間空氣的干球溫度，對空氣的除濕處理則要求冷源的溫度低于房間空氣的露點溫度。所以一般采用5～7℃的冷凍水。但夏季要求的房間溫度為25℃，相對濕度60%，此時露點溫度為16.7℃。為何需采用那么低的供水溫？傳統(tǒng)熱濕聯合空調系統(tǒng)的弊端考慮5℃?zhèn)鳠釡夭詈?℃介質輸送溫差，實現16.7℃的露點溫度需要6.7℃的冷源溫度?？照{需要的排熱是在25℃環(huán)境下實現，此時冷源溫度只需要15℃即可。因此傳統(tǒng)空調系統(tǒng)的弊端：熱濕聯合處理的能源浪費：需要高品質冷熱源，可能需再熱，存在冷熱量抵消難以適應熱濕比的變化：吸收的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內變化，而實際需要的熱濕比卻在較大的范圍內變化。一般是犧牲對濕度的控制。傳統(tǒng)熱濕聯合空調系統(tǒng)的弊端室內空氣品質問題：冷表面成為潮濕表面甚至產生積水，使得霉菌滋生成為健康隱患室內末端裝置的問題：為排除足夠的余熱余濕同時又不使送風溫度過低，就要求有較大的循環(huán)通風量。這就引起：吹風感、降低室內凈高或加大樓層間距、難有效消除的空氣噪聲。輸配能耗的問題：在中央空調系統(tǒng)中，風機、水泵消耗了40~70%的整個空調系統(tǒng)的電耗。傳統(tǒng)熱濕聯合空調系統(tǒng)的弊端空調系統(tǒng)承擔著排除室內余熱、余濕、CO2與異味的任務。研究表明：排除室內余濕與排除CO2、異味所需要的新風量與變化趨勢一致，即可以通過新風同時滿足排余濕、CO2與異味的要求，而排除室內余熱的任務則通過其他的系統(tǒng)（獨立的溫度控制方式）實現。因此江億院士提出了溫、濕度獨立控制的空調系統(tǒng)顯熱末端調節(jié)溫度，新風調節(jié)濕度，兩套獨立的系統(tǒng)分別控制和調節(jié)室內濕度和溫度。溫濕度獨立控制的空調系統(tǒng)將干燥的新風送入房間控制濕度，而由高溫冷源產生16~18℃冷水送入室內的風機盤管、輻射板等顯熱去除末端，帶走房間顯熱，控制房間溫度。從而實現房間溫、濕度的獨立、靈活調節(jié)，營造節(jié)能、健康、舒適的室內環(huán)境。溫濕度獨立控制的空調系統(tǒng)介質水。夏季：高溫冷源；冬季：供熱熱源干式風機盤管或者輻射末端。干式風機盤管輻射末端（地板采暖、地板供冷、冷卻頂板、毛細管網輻射空調）高溫冷源的獲?。褐恍栌?6~18℃的高溫冷水帶走房間顯熱，這就使得多種天然的免費冷源可供利用。溫度控制系統(tǒng)我國東南地區(qū)，長江流域以北的北京、河北、山西、陜西、河南、山東等地，其年平均氣溫約為10~14℃。研究表明，地下10m以下的土壤溫度基本不隨外界環(huán)境及季節(jié)變化而變化，且約等于當年年平均氣溫。應用地源熱泵（關鍵是冬、夏熱平衡）長江流域以南的地區(qū)，比如浙江、安徽、廣西、廣東、福建、湖南、湖北等地，由于土壤溫度較高，外界環(huán)境也很潮濕，只能通過電制冷的方式獲取高溫冷水。溫度控制系統(tǒng)和常規(guī)制冷機組相比，由于水溫提高到18~21℃，蒸發(fā)溫度隨之提高，冷機COP顯著提高。目前國內已有廠家研制出磁懸浮壓縮機，實現了壓縮機無油、無摩擦運行，部分負荷時壓縮機變頻運行。高溫冷水機組在滿負荷時的COP可以達到8.5，部分負荷時可以達到11.5，相對傳統(tǒng)冷機節(jié)能30%以上。中國的西北干燥地區(qū)，利用室外的干燥空氣作為驅動源的間接蒸發(fā)冷水機組問世。溫度控制系統(tǒng)實測機組的出水溫度15~18℃，低于室外濕球溫度，基本處在濕球溫度和露點溫度的平均值。由于此制冷機組不再使用壓縮機，運轉部件只有風機和水泵，機組COP高于10，且室外越干，COP越高，能達到20或更高。因不再使用制冷循環(huán)，機組成本降低。且不再使用CFCs,對大氣無污染。由此，應用間接蒸發(fā)冷水機組比傳統(tǒng)空調節(jié)能60%以上，成為西北干燥地區(qū)最適宜應用的冷源獲取方式。溫度控制系統(tǒng)干燥新風的獲取中國的西北部地區(qū)，室外的新風本來就是干燥的，可直接用來帶走房間濕負荷。此時新風的處理過程就是等濕降溫，實現此功能的間接蒸發(fā)冷卻新風機組已開發(fā)成功，并已應用于十多個大型公共建筑中。中國的東南部地區(qū)，室外的空氣非常潮濕，要獲得干燥的新風送風就必須對新風進行除濕。濕度控制系統(tǒng)可用的除濕方式：傳統(tǒng)的冷卻除濕、轉輪除濕和溶液除濕。其中冷卻除濕要求冷源溫度低，冷機COP低，且存在潮濕表面。轉輪除濕為等焓除濕過程，被除濕后的送風溫度高，還需冷卻水來冷卻；且轉輪再生熱源溫度要求較高，一般大于100℃；轉輪的新、排風間的漏風問題目前還是較難解決的工藝問題。濕度控制系統(tǒng)溶液除濕方式，可實現等溫的除濕過程，可用15~25℃的冷源帶走除濕過程中釋放的潛熱，且再生的熱源溫度要求低，可用低品位熱能（60~70℃）來進行驅動。溶液式全熱回收方式避免了新、回風間的交叉污染，能得到較高的熱回收效率。目前已有多種類型的溶液除濕機組問世，其中熱泵驅動的溶液調濕機組COP高于5.5，熱驅動的溶液除濕機組COP高于1.3，已應用于多個實際工程中。濕度控制系統(tǒng)中國東南潮濕地區(qū)，采用溶液除濕機組產生干燥的新風；長江流域以北的部分地區(qū)，可應用土壤源作為夏季高溫冷源；長江流域以南，適宜應用電驅動高溫冷水機組作為高溫冷源。中國的西北干燥地區(qū)，采用間接蒸發(fā)冷水機組制取高溫冷水，而室外新風通過間接蒸發(fā)冷卻新風機組等濕降溫后送入室內。溫濕度控制系統(tǒng)新風末端裝置：置換通風口置換通風：根據垂直溫度分層和工作區(qū)的空氣污染而提出的。

當使用置換通風系統(tǒng)時，空氣流動方式主要是由各個熱源的對流決定的。冷空氣被低速低擾動（0.5m/s左右，一般不超過1m/s）地送到地板高度的區(qū)域，然后由天花板處排出。下部工作區(qū)溫差不超過3℃（0.1米和1.1米處工作區(qū)溫度的差值）。濕度控制系統(tǒng)從出風口流出的空氣動量通量較低，所以對整個房間的空氣流動沒有太大的影響。這樣，從地板或墻底部送風口所送冷風在地板表面上擴散開來，可形成“空氣湖(airlake)”；并且在熱源周圍形成浮力尾流(buoyantplume)慢慢，帶走熱量。室內工作區(qū)空氣溫度在水平方向上比較一致，而在垂直方向上分層，層高越大，這種現象越明顯。濕度控制系統(tǒng)由熱源產生向上的尾流不僅可以帶走熱負荷，也將污濁的空氣從工作區(qū)帶到室內上方，由設在頂部的排風口排出。底部風口送出新的空氣，余熱及污染物在浮力及氣流組織的驅動力作用下向上運動，所以置換通風能在室內工作區(qū)提供良好的空氣品質。濕度控制系統(tǒng)置換通風與傳統(tǒng)的混合通風方式相比較，可使室內工作區(qū)得到較高的空氣品質、較高的熱舒適性并具有較高的通風效率。

a稀釋通風示意圖b置換通風示意圖濕度控制系統(tǒng)舒適效果比較濕度控制系統(tǒng)置換通風末端裝置：第一代：第二代、第三代：第三代送風末端裝有特殊的空氣噴射器，可以將大量室內空氣與一次氣流混合。濕度控制系統(tǒng)1978年德國柏林的一家鑄造車間首次采用了置換通風系統(tǒng)，此后，置換通風系統(tǒng)逐漸在工業(yè)建筑、民用建筑及公共建筑中得到了廣泛的應用。特別是在北歐斯堪的納維亞，現在約50％的工業(yè)通風系統(tǒng)采用了置換通風系統(tǒng)，大約25％的辦公室通風系統(tǒng)采用了置換通風系統(tǒng)。在中國也有一些工程采用置換通風系統(tǒng)，并取得了一些令人滿意的結果。濕度控制系統(tǒng)置換通風的適用條件：置換通風一般適用于污染源與發(fā)熱源相關的場所，并且層高不低于2.5m，此時污濁空氣才易于被浮力尾流帶走；房間設計冷負荷有一個上限，目前的研究表明，如果有足夠的空間來布置送風散流裝置的話，房間冷負荷可達120w/㎡。如果當房間冷負荷過大，置換通風的動力能耗將顯著加大，經濟性下降，而且送風裝置占地、占空間的矛盾也更為突出。

濕度控制系統(tǒng)置換通風特別適用的場合：在高大空間，大風量小冷負荷情況下更應優(yōu)先考慮使用；在工業(yè)領域，高大廠房中，要求更好的空氣品質，要求更節(jié)能的效果；熱源與污染源同時發(fā)生的場合更利于使用（生產和裝配車間，廚房，實驗室）；濕度控制系統(tǒng)夏季送風狀態(tài)點的確定溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)在焓濕圖上有2個送風狀態(tài)點：室內回風經顯熱末端（輻射板、毛細管網、干式風機盤管等）處理的送風狀態(tài)點O1，承擔夏季室內顯熱負荷Qx，干工況處理過程；新風經降溫除濕處理的送風狀態(tài)點O2，承擔新風負荷及室內潛熱負荷之和Qq，需去除室內余濕W。在焓濕圖上的確定夏季送風狀態(tài)點的確定也可在作出的N和O1點的基礎上進行其他如輻射板面積、毛細管網內流量的計算。在焓濕圖上的確定三種除濕方法的比較在焓濕圖上的確定冬季送風狀態(tài)點的確定冬季室內回風承擔室內顯熱負荷，而新風承擔新風負荷及室內潛熱負荷之和，需去除室內余濕，對新風進行的是加熱加濕過程。在焓濕圖上的確定冬季需供冷情況的處理對于北方大型建筑物內區(qū)、或南方冬季仍需供冷的場合，采用熱濕獨立控制的空調系統(tǒng)更