《01江亿-温湿度独立控制空调系统》.doc

温湿度独立控制空调系统 清华大学建筑学院 江 亿 摘 要：本文在分析了目前热湿联合处理空调系统所面临的主要问题的基础上，提出了热湿独立控制空调策略：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。并提出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，介绍了温湿度独立控制系统的应用实践工程。 关键词：温湿度独立控制，新风，高温冷源 1 引言 从热舒适与健康出发，要求对室内温湿度进行全面控制。夏季人体舒适区为25oC，相对湿度60%，此时露点温度为16.6oC。空调排热排湿的任务可以看成是从25oC 环境中向外界抽取热量，在16.6oC的露点温度的环境下向外界抽取水分。目前空调方式的排热排湿都是通过空气冷却器对空气进行冷却和冷凝除湿，再将冷却干燥的空气送入室内，实现排热排湿。考虑传热温差介质输送温差，实现16.oC的露点温度需要oC的冷源温度，这是空调系统采用57oC的冷冻水房间空调器中直接蒸发器的冷媒蒸发温度也多在5oC。显热，本可以采用高温冷源排走的热量与除湿一起共用57oC的低温冷源，造成能量利用品位上的浪费。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比却在较大的范围内变化。一般是牺牲对湿度的控制，通过仅满足室内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，通过降低室温来改善热舒适，造成能耗不必要的增加；相对湿度过低也将导致由于与室外的焓差增加使处理室外新风的能耗增加。 大多数空调依靠空气通过冷表面对空气进行降温这就导致冷表面成为潮湿表面甚至产生积水空调停后这样的潮湿表面就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主要原因。目前我国大多数城市的主要污染物仍是可吸入颗粒物，因此有效过滤空调系统引入的室外空气是维持室内健康环境的重要问题。然而过滤器内必然是粉尘聚集处如果再漂溅过一些冷凝水，则也成为各种微生物繁殖的最好场所。频繁清洗过滤器既不现实，也不是根本的解决方案。为排除足够的余热余湿同时又不使送风温度过低，就要求有较大的循环通风量。例如每平方米建筑面积如果有80/m2显热需要排除，房间温度25oC，送风温度15oC时，要求循环风量为24 m3/hr/m2，这就往往造成室内很大的空气流动，使居住者产生不适的吹风感。为减少这种吹风感，就要通过改进送风口的位置和形式来改善室内气流组织。这往往要在室内布置风道，从而降低室内净高或加大楼层间距。很大的通风量还极容易引起空气噪声，并且很难有效消除。在冬季，为了避免吹风感，即使安装了空调系统，也往往不使用热风，而通过另外的暖气系统通过采暖散热器供热。这样就导致室内重复安装两套环境控制系统，分别供冬夏使用。为了完成室内环境控制的任务就需要有输配系统，带走余热、余湿、CO2、气味等。综上所述，空调的广泛需求、人居环境健康的需要和能源系统平衡的要求，对目前空调方式提出了挑战。新的空调应该具备的特点为： 加大室外新风量，； 减少室内送风量，部分采用与采暖系统公用的末端方式； 取消潮湿表面，采用新的除湿途径； 不用空气过滤式过滤器，采用新的空气净化方式； 少用电能，以低品位热能为动力； 能够实现高体积利用率的高效蓄能从如上要求出发，目前普遍认为温湿度独立控制系统可能是一个有效的解决途径。空调系统承担着排除室内余热、余湿、CO2异味的任务。余湿、CO2异味排除室内余热则通过独立的温度控制方式。由于因可用较高温度的冷源即可实现的控制任务。对照中空调系统存在的问题，温湿度独立控制空调系统可能是一个有效的解决途径。温湿度独立控制空调系统中，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断变化的要求，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为：处理显热的系统与处理潜热的系统，两个系统独立调节分别控制室内的温度与湿度，参见图。处理显热的系统包括：高温冷源、余热消除末端装置，采用水作为输送媒介。由于除湿的任务由处理潜热的系统承担，因而显热系统的冷水供水温度不再是常规冷凝除湿空调系统中的7oC，而是提高到18oC左右，从而为天然冷源的使用提供了条件，即使采用机械制冷方式，制冷机的性能系数也有大幅度的提高。余热消除末端装置可以采用辐射板、干式风机盘管等多种形式，由于供水的温度高于室内空气的露点温度，因而不存在结露的危险。处理潜热的系统，同时承担去除室内CO2、异味，以保证室内空气质量的任务。此系统由新风处理机组、送风末端装