溫濕度獨立控制空調系統的認識

鄒鋒

溫濕度獨立控制空調系統的認識

鄒鋒

一、什么是溫濕度獨立控制空調系統

目前我們常規的空調系統普遍采用的是熱濕耦合的調節控制方法。這種空調方式的排熱排濕都是通過表面冷卻器對空氣進行冷卻和冷凝除濕，再將冷卻干燥的空氣送入室內，實現排熱排濕的目的。

1.該空調方式往往存在如下問題：

（1）熱濕統一處理的能耗較高

為了保證較好的除濕效果，冷源的溫度需要低于室內空氣的露點溫度，考慮傳熱溫差與介質輸送溫差，實現16.6℃的露點溫度需要約7℃的冷源溫度，這是現有空調系統采用5～7℃的冷凍水、房間空調器中直接蒸發器的冷媒蒸發溫度也多在5℃的原因。在空調系統中，占總負荷50～70%的是顯熱負荷部分，本可以采用高溫冷源排走的熱量卻與除濕一起共用5～7℃的低溫冷源進行處理，造成能量利用品位上的浪費。而且，經過冷凝除濕后的空氣雖然濕度（含濕量）滿足要求，但溫度過低，有時還需要再熱，使之達到送風溫度要求，就又造成了能源的進一步浪費與損失。

（2）難以適應熱濕比的變化

通過冷凝方式對空氣進行冷卻和除濕，其處理的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內變化，只能控制溫度和濕度兩個參數中的一個，難以滿足建筑物實際需要的熱濕比在較大范圍內變化的要求。一般是犧牲對濕度的控制，通過僅滿足室內溫度的要求來妥協，造成室內相對濕度過高或過低的現象。過高的結果是不舒適，進而降低室溫設定值，通過降低室溫來改善熱舒適，造成能耗不必要的增加；相對濕度過低也將導致由于與室外的焓差增加使處理室外新風的能耗增加。

（3）室內空氣品質問題

夏季空調的任務就是降溫減濕，而冷凝除濕的方法不可避免地出現潮濕表面，就恰恰成為微生物繁殖的最好場所。 空調系統繁殖和傳播霉菌成為空調可能引起健康問題的主要原因。

（4）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通風量。這就往往造成室內很大的空氣流動，產生不適的吹風感。

2.更舒適、節能的空調系統應該具備以下的特點：

（1）適應建筑物內熱濕比不斷變化的需求，同時滿足室內熱、濕參數的調節；

（2）從根本上避免降溫、再熱與除濕、加濕抵消造成的能量損失；

（3）為自然冷源、低品位熱能的利用提供條件；

（4）選擇合適的輸配媒介，盡可能降低輸配系統的能耗；

（5）加大室外新風量，能夠通過有效的熱回收方式，有效地降低由于新風量增加帶來的能耗增大問題；

（6）取消潮濕表面，采用新的除濕途徑；

（7）能夠實現各種空氣處理工況的順利轉換；

溫濕度獨立控制系統可能是一個有效的解決途徑。其并不是一種新的空調形式，而應該是一種新的空調系統分析和設計方法，一種空調設計理念。

二、溫濕度獨立調節空調系統的基本組成及工作原理

溫濕度獨立調節空調技術的核心就是把溫度和濕度兩個參數的控制由原來常規空調系統的一個處理手段改為分別采用兩個處理手段來解決。從而可以實現更好的室內環境控制，并且能充分利用各種可利用的自然能源來降低能量的消耗。是為了獲得室內環境全面控制的一種方式，而不僅僅是為了節能，溫濕度獨立調節空調技術的節能效果應該是采用這種新的設計方法帶來的。非單一設備，是多種方式均可實現多種濕度調節方式、高溫冷源設備等的有機結合。

三、溫濕度獨立控制系統和常規空調系統的比較

四、THIC空調系統的運行能耗探討

下面把THIC空調系統的三種系統形式與常規中央空調系統進行比較：

THIC空調系統：潛熱負荷由熱泵驅動的溶液除濕新風機組處理，顯熱負荷由高溫冷水機組（18℃冷水）處理。當新風機組承擔的負荷占總負荷百分比為30%時，THIC空調系統/常規空調系統的耗電量=0.81；THIC空調系統/常規空調系統的運行費=0.81 ；當新風機組承擔的負荷占總負荷百分比為50%時，THIC空調系統/常規空調系統的耗電量=0.84；THIC空調系統/常規空調系統的運行費=0.84 。（備注：制取7℃冷水的電冷水機組的性能系數 cop=5制取18℃冷水的電冷水機組的性能系數cop=6.5新風機組的性能系數 cop=5.5。若顯熱負荷由土壤源熱泵或地下水等天然冷源提供，則當新風機組承擔的負荷占總負荷的30%時耗電量和運行費為0.27；當新風機組承擔的負荷占總負荷的50%時耗電量和運行費為0.45）

THIC空調系統：潛熱負荷由70℃熱水驅動的溶液除濕新風機組處理， 顯熱負荷由高溫冷水機組（18℃冷水）處理。當新風機組承擔的負荷占總負荷百分比為30%時，THIC空調系統/常規空調系統的耗電量=0.74；THIC空調系統/常規空調系統的運行費=0.74 ；當新風機組承擔的負荷占總負荷百分比為50%時，THIC空調系統/常規空調系統的耗電量=0.72；THIC空調系統/常規空調系統的運行費=0.72 。（備注：制取7℃冷水的電冷水機組的性能系數 cop=5制取18℃冷水的電冷水機組的性能系數 cop=6.5新風機組的性能系數 cop=1.5。若顯熱負荷由土壤源熱泵或地下水等天然冷源提供，則當新風機組承擔的負荷占總負荷的30%時耗電量和運行費為0.54；當新風機組承擔的負荷占總負荷的50%時耗電量和運行費為0.38）

THIC空調系統： 潛熱負荷由轉輪除濕新風機組采用電加熱再生方式處理， 顯熱負荷由高溫冷水機組（18℃冷水）處理。當新風機組承擔的負荷占總負荷百分比為30%時，THIC空調系統/常規空調系統的耗電量=2.7；THIC空調系統/常規空調系統的運行費=2.7 ；當新風機組承擔的負荷占總負荷百分比為50%時，THIC空調系統/常規空調系統的耗電量=4.0；THIC空調系統/常規空調系統的運行費=4.0 。（備注：制取7℃冷水的電冷水機組的性能系數 cop=5制取18℃冷水的電冷水機組的性能系數 cop=6.5新風機組的性能系數 cop=1.5，電價與熱價之比=5。若顯熱負荷由土壤源熱泵或地下水等天然冷源提供，則當新風機組承擔的負荷占總負荷的30%時耗電量和運行費為0.54；當新風機組承擔的負荷占總負荷的50%時耗電量和運行費為0.38）

五、總結

通過上面比較以及THIC空調系統的特點，“全方面”的溫濕度獨立控制空調系統比常規空調系統節能率在20%～ 30%左右。

（作者單位：鄭州市建筑設計院）