温湿度独立控制空调系统的探析

温湿度独立控制空调系统的探析

李希明

吉林省同人建筑设计有限公司

摘要：夏季，空调系统将担任除去室内的余热和余湿的任务，除此之外，还有改善室内空气质量的功能。目前的空调系统还存在着很多问题，例如温湿度控制不独立，湿度控制不合理、夏季湿表面污染等等。本文作者首先介绍了温湿度独立控制空调系统的原理以及相关设备组成，然后分析了温湿度独立控制空调系统的优势，最后对温湿度独立控制空调系统的发展前景进行了展望。

关键词：温湿度；独立控制；空调系统；特点

随着人们对舒适度要求的不断升高，环境升温的趋势日趋明显，人们越来越依赖空调系统并对其舒适性提出更高的要求。目前应用比较成熟的常规中央空调系统是风机盘管加上独立新风系统，而在中国最先提出在国外应用比较好的还有温湿度独立控制空调系统。国内外的学者对此进行了大量的研究，JohnWS等人对两个超市商场的温湿度独立控制空调系统和常规空调系统的性能通过测试,得出结论温湿度独立控制空调系统的节能率在13%。张海强等人选择北京和广州相同的办公楼作为比较对象,通过软件计算得出温湿度独立控制空调系统的提高模拟结果显示,温湿度独立控制空调系统能源效率高于常规空调系统,其节能率在20%-30%。因此，寻找一种可以为人们提供舒适并且健康的空气环境，又能节约能源的空调系统，在当今社会显得更加迫切，因此，温湿度独立控制空调系统将会吸引更多的学者来关注。

1温湿度独立控制空调系统原理及相关设备组成

1.1温湿度独立控制空调系统的原理

温湿度独立控制空调系统是指在一个空调系统中，采用两种不同蒸发温度的冷源，用高温冷冻水取代传统空调系统中大部分由低温冷冻水承担的热湿负荷，这样可以提高综合制冷效率，进而达到节省能耗的目的。在温湿度独立控制空调中，高温冷源作为主冷源，它承担室内全部的显热负荷和部分的新风负荷，占空调系统总负荷的50%以上；低温冷源作为辅助冷源，它承担室内全部的湿负荷和部分的新风负荷，占空调系统总负荷的50%以下。

1.2相关设备组成

温湿度独立控制空调系统由显热处理系统和湿度处理系统两个独立的系统分别控制室内的温度和湿度。温度调节设备包括冷热源：高温冷水机组、锅炉、热泵；干式末端：干式风机盘管、毛细管平面辐射式空调末端、冷梁等。根据不同的除湿方式，湿度调节可分为冷凝除湿和溶液除湿两种方式。

温度控制系统的干式末端有干式风机盘管和辐射冷板两种类型。辐射冷板主要有金属辐射板、冷却格栅、冷梁和内埋管的混凝土板等四种类型。金属辐射板广泛的应用于辐射吊顶。因为供水温度是有限制的，辐射末端不超过每平方米80W的供冷量，所以维护辐射冷板的建筑结构和室内装置的产热量不能太多。由于干式风机盘管不会有凝水的问题，它可以采用不同的安装方式，例如紧凑的方式、仿吊扇的方式、自然对流的形式等等。灵活的安装形式可以极大的降低安装的成本。高温热源有多种获取方式，例如：深井回灌供冷技术、间接蒸发冷水机组、高温冷水机组、土壤换热器。

湿度控制系统中的新风处理机组为室内提供干燥的新风，达到排除异味、排除湿气、排二氧化碳、提供新鲜空气的目的。一般采用从侧面或者地面置换送风。温湿度独立控制空调系统主要有三种除湿的方式，即冷冻除湿、溶液除湿和转轮除湿。其中溶液除湿环保节能的效果显著，其基本原理是采用具有调湿功能的盐溶液为工作介质，通过不同浓度溶液的吸湿与放湿特性，实对空气进行除湿与加湿的处理。

2温湿度独立控制空调系统优势介绍

温度湿度独立控制的空调系统的优势体现在三部分：温度控制末端、湿度控制末端、冷热源部分。

2.1温度控制末端

干式风机盘管、毛细管平面辐射式空调末端、冷梁等是温度湿度独立控制的空调系统的温度末端。在公共的建筑例如办公楼由于安装空间的限制，大多采用冷梁和干式风机盘管的温度控制末端，而舒适度要求高的建筑大多采用毛细管平面辐射式的空调末端。温度控制末端在夏季要供水温度16℃左右。毛细管空调末端的热交换面积大，有较快的传热速度，所以有较高的传热效率，具有节能的作用。

2.2湿度控制末端

有独立的溶液除湿或者冷冻除湿的系统的新风系统是温度湿度独立控制的空调系统的湿度控制末端。新风系统承担着室内的新风负荷和潜热负荷。能够对室内环境的湿度进行有效精确的控制，并且没有凝水表面，同时能够提供足量的新风，达到健康的目的。末端采用置换送风的通风方式，即下送风，顶回风的送风方式。新风与回风采用的是独立的风道，新风与排风之间不会交叉污染。置换送风系统的优势在于人员活动的地方的空气品质好；室内空气是不混合的，不循环使用；能够减少10％~40％的新风量、低速低紊流送风，热舒适性好；节能的优势。现以热泵式溶液调湿新风机组为例分析溶液除湿的优势。热泵式溶液调湿新风机组是一种以调湿溶液为工作介质，兼具冷热源、对新风进行除湿以及加湿处理、全热回收处理、新风过滤等功能的新风处理设备。由此，热泵式溶液调湿新风机组既是一种能量热回收装置，体现了能源利用的优势，又是对空气进行热湿处理的设备，它可以调节新风中水含量，能够精确的控制室内的温度和湿度。

2.3冷热源部分

任何的冷热源系统比如冷水机组、土壤源热泵、高温冷水机组、水源热泵等都可以被用作温湿度独立控制系统的冷热源。如果制冷方式采用的是机械制冷，会因为制冷机的压缩比的降低，而使其COP值显著的得到提高。如果温湿度独立控制空调系统的冷热源与廉价的天然冷热源(地、水源热泵)结合使用，将会有更加显著的节能效果。

2.4温湿度空调系统的节能效果

温湿度独立控制空调系统比传统的空调系统的处理显热负荷的冷水温度要高，由此机械制冷机的COP提高，从而使空调系统的能耗有效的降低。传统的空调系统冷源为7℃~12℃的冷水，所有的冷负荷都由这个冷源承担，机械制冷机的COP为3~6。而温湿度独立控制空调系统的冷源为17℃~20℃的冷水，只承担室内的显热负荷。机械制冷机的COP为7~10。并且可以有多种自然的冷源提供温湿度独立控制空调系统的冷源。通过土壤换热器获取高温冷水，水在土壤和埋管之间进行热交换．水在土壤中的温度降低到18℃以下，进而吸收室内的热量。其次，通过深井水的温度经常在当地的年平均气温以下，以深井水作为冷源，高温冷水在使用过后再回灌到深井中，在节约大量的高温冷水的同时又不会浪费水资源，有较高的环保节能效果。

3应用前景分析

温湿度独立控制空调系统的初投资比传统的空调系统有大约高18％～25％，增量投资回收年限大约为6年。热泵式溶液调湿新风机组的回收期要高于冷水型新风机组的回收期；温湿度独立控制空调系统比传统的空调系统的节能率大约为20％～30％之间，并且随着日益增多的用户和企业不断的降低生产成本，增量投资的回收年限会不断的减少，所以温湿度独立控制空调系统具有良好的市场推广前景。

4结束语

总之，温湿度独立控制空调系统的对温度与湿度分别控制、调节，比传统的空调系统有更加灵活、有效、准确的调节方式，不仅提高了健康水平和舒适度，而且避免了传统的空调系统中温湿度同时处理导致的能量损耗，具有良好的节能效果。此外由于温湿度独立控制空调系统的冷热源可以结合多种自然冷源，有非常有效的节能环保作用，因此，温湿度独立控制空调系统具有良好的发展空间。

参考文献：

[1]张原．温湿度独立控制空调系统的设计方法[J]．科技情报开发与经济，2008（18）．

[2]陈晓阳,江亿,李震．湿度独立控制空调系统的工程实践[J]．暖通空调，2004(34)．