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对人体温湿度独立控制在节能空调系统中应用摘要：温湿度独立控制空调系统是将空调显热负荷和潜热负荷分开处理的一种空调形式，与常规空调系统相比具有显著的节能潜力。
本文对温湿度独立控制在节能空调系统中应用做了简要的探究。
关键词：温湿度独立控制；节能空调；应用abstract: the temperature and humidity control air conditioning system is independent air conditioning will show the heat load and latent load of a separate deal with air conditioning form, and conventional air conditioning system has significantly compared to the potential of energy saving. in this paper, the temperature and humidity control in energy-saving air conditioning system independent application of a brief explored.keywords: temperature and humidity independent control; energy-saving air conditioning; application中图分类号：te08文献标识码：a 文章编号：1温湿度独立控制空调系统1.1基本工作原理温湿度独立控制空调系统的工作原理参见图1，除湿系统只负责处理新风，使其承担建筑的全部潜热负荷、控制室内湿度;而18℃的冷水送入辐射板或干式风机盘管等末端装置，用于去除建筑的显热负荷、控制室内温度，这样实现温度和湿度分别由两套设备分别控制。
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。
温湿度独立控制空调系统及其性能分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Performance Analysis on Temperature and Humidity IndependentControl Air-conditioning SystemBy Liu Xiaohua*,Xie Xiaoyun,Liu Shuanqiang and Jiang YiAbstract The operating strategy of the temperature and humidity independentcontrol(THICair-conditioning system is proposed in present study.Processed outdoor airis used to remove the entire latent load and control indoor humidity level and also improveindoor air quality.Cooling source with relative high temperature is used to remove thesensible load and control indoor temperature.The performances of the main components ofthe THIC system,including indoor terminal devices,outdoor air handler and high temperaturechiller,are discussed in detail.The THIC system has large energy saving potential comparedwith conventional air-conditioning system.Key words THIC system,Dry fresh air,High temperature cooling source,Indoorterminal device*Department of Building Science,Tsinghua University*刘晓华,1980年9月生,(博士研究生,讲师地址:北京市海淀区清华大学建筑技术科学系22二OO八年七月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、CO2与异味的任务。
温湿度独立控制空调系统设计方法随着科技的发展和人们生活水平的提高，空调已成为现代建筑中不可或缺的重要组成部分。
然而，传统的空调系统在调节温度和湿度时往往存在一定的局限性。
为了更好地满足人们对舒适度和节能的需求，本文将介绍一种温湿度独立控制空调系统设计方法。
在温湿度独立控制空调系统中，温度和湿度是两个独立的控制变量。
这种设计方法具有以下优势：提高了舒适度：由于温度和湿度可以独立控制，因此可以将湿度维持在人体感觉较为舒适的范围内，从而提高人体的舒适度。
节能性：温湿度独立控制空调系统通过将湿度控制和温度控制分开，可以避免传统空调系统在调节温度和湿度时出现的能源浪费问题，从而有效地节约能源。
灵活性：这种设计方法具有更加灵活的控制策略，可以满足不同场合和不同人群的需求。
确定系统结构在温湿度独立控制空调系统中，通常采用双级制冷剂系统，其中包括一级制冷剂和二级制冷剂。
一级制冷剂用于降低空气温度，而二级制冷剂则用于除湿。
同时，为了确保系统的稳定性，需要加入传感器和控制器等控制部件。
确定设计参数在设计温湿度独立控制空调系统时，需要确定环境温度、相对湿度、空调负荷等参数。
这些参数的确定需要考虑当地的气候条件、室内人员数量、室内外环境等多种因素。
设定控制策略温湿度独立控制空调系统的控制策略包括温度控制、湿度控制、两联供控制等。
在温度控制方面，需要确保室内温度维持在设定范围内；在湿度控制方面，需要将相对湿度维持在人体感觉较为舒适的范围内；在两联供控制方面，需要确保一级制冷剂和二级制冷剂的供应和需求平衡。
编写控制程序在电脑上进行模拟仿真，并编写控制程序。
控制程序需要包括传感器信号处理、控制器算法、执行器控制等模块。
同时，需要采用合适的控制算法，如PID控制、模糊控制等，以实现精确的温度和湿度控制。
安装和调试系统按照一定的步骤和要求，安装和调试好温湿度独立控制空调系统。
在安装过程中，需要注意管路布置、设备安装位置等问题；在调试过程中，需要对系统进行优化和调整，确保系统的稳定性和性能达到预期要求。
常规空调系统与温湿度独立控制空调系统的性能分析摘要：分析目前常规空调系统所存在的一些主要问题，介绍温湿度独立控制空调系统的组成及其优点，并对常规空调系统与温湿度独立控制空调系统的设计方法进行比较分析，相比常规空调系统，温湿度独立控制空调系统性能优势明显，为营造节能、健康、舒适的室内空调环境提供了可靠有效的解决方式，具有良好的应用与发展前景。
关键词：常规空调系统；温湿度独立控制空调系统一、目前常规空调系统所存在的一些主要问题现有的空调系统经过多年的创新与发展，人们对空气处理的理论研究比较成熟，现常规空调系统，均为对室内空气的降温与除湿的过程同时进行，即同时处理建筑显热负荷和潜热负荷。
这种热湿同时处理的空调系统并不能真正有效的实现对建筑热湿环境的有效调控。
一般舍弃对湿度的要求来保证对温度的有效控制。
为了使得室温达到要求，有时不得不采用冷却后再加热的方式，这样使得空调系统运行负荷有所增加，空调系统的能耗也相应增加。
现有的常规空调系统暴露如下问题：（1）热湿耦合的控制办法造成能源浪费问题。
常规空调系统中，由于采用热湿耦合处理方式，为了满足除湿需求，冷源温度通常在5~7℃，而若只进行除余热的过程，只需温度为15~20℃的冷源，如地下水、江河湖水等自然冷源都可以作为排出余热所需的冷源。
而对于热湿统一处理时所需的5~7℃冷源，只能通过机械方法获得，所以在系统性能、能源利用效率及能源利用品位等方面存在一定的局限性，造成能源浪费问题。
（2）难以适应热湿比的变化。
常规空调系统，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，而实际需要的热湿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。
（3）室内空气品质问题。
大多数常规空调均为依靠冷表面对室内空气进行降温除湿，以满足对舒适度的感官要求。
这就导致冷表面成为湿润表面甚至产生积水，空调停机后这样的湿润表面就成为细菌滋生的温床，对室内空气品质极为不利。
温湿度独立控制空调系统节能性实例分析中国建筑设计研究院 徐 征☆ 刘筱屏 何海亮摘要 通过实例分析指出温湿度独立控制空调系统中处理显热的系统因冷水机组随蒸发温度的提高使CO P值提高而节能,但是应综合比较单位换热量金属用量指标和设备用量指标;湿度处理系统的溶液再生能耗有可能抵消显热处理系统节约的能量,因此一定要注意该系统的使用条件。
关键词 温湿度独立控制空调系统 溶液除湿 节能Ex a m p l e a n a l ysis f or t h e e n e r g y effi c i e n c y of i n d e p e n d e ntt e m p e r a t ure2h u mi dit y c o ntr ol a ir c o n diti o ni n g s yst e m sBy Xu Zheng★,Liu X iao ping and H e H ailiangAbst r a ct Through t he a nalysis concludes t hat t he sensible heat dealing syste m ca n save energy because t he CO P of t he chillier increases wit h t he evap orating temp erature increasing.But w hat should be comp re he nsively considered is t he metal usage a nd equip me nt involved f or per unit heat excha nge.Energy consump tion of air humidity dealing system because of liquid regeneration could counteract t he e nergy saved by t he se nsible heat dealing syste m.Theref ore t he applicable conditions should be caref ully considered bef ore adop ting t his syste m.Keywor ds indepe ndent te mperature2humidity cont rol air conditioning syste m,liquid desicca nt,e nergy saving★China Architecture Design&Res earch Group,Beijing,China① 徐 征 代表工程:外交部办公大楼北京广播中心业务楼蓝堡国际公寓雅昌彩印天竺厂房成都东方明珠花园0 引言温湿度独立控制空调系统的特点是用干燥新风通过变风量方式调节室内湿度,用高温冷水通过独立的末端(辐射或对流方式)调节室内温度。
温湿度独立控制空调系统的主要组成部分是处理显热的系统和处理湿度的系统。
处理显热的末端装置可以采用辐射板或干式风机盘管等多种形式,由于供水温度高于室内空气露点温度,因而不存在结露湿系统得到干燥的新风。
温湿度独立控制空调系统与目前常用的用冷冻除湿的风机盘管加新风系统或全空气系统相比就一定节能吗?本文就此问题进行探讨。
1 空调系统末端部分能耗分析以北京某办公楼为例进行分析。
该建筑标准层面积为2000m2,层高3.6m,标准层共20层,总面积为40000 m2。
每层设2个新风系统,各负担1000m2。
室内设计温度为25℃,设计相对湿度为60%,围护结构冷负荷指标为20W/m2,照明设备的冷负荷指标为31W/m2,人员密度为0.125人/m2。
其中1个空调系统承担的总热湿负荷如下:围护结构冷负荷20W/m2×1000m2=20kW;照明冷负①☆徐征,男,1968年5月生,大学,教授级高级工程师100044北京市西直门外车公庄大街19号中国建筑设计研究院机电院暖通所(010)68302638E2mail:xxxx885@荷31W/m 2×1000m 2=31kW ;人员冷负荷0.125人/m 2×1000m 2×108W/人=13.5kW ;总冷负荷为64.5kW 。
余湿为人员散湿量,为0.125人/m 2×1000m 2×61g/(人・h )=7.625kg/h 。
按每人不小于30m 3/h 的标准计算的最小新风量为:30m 3/(人・h )×0.125人/m 2×1000m 2=3750m 3/h ;按保持正压的要求计算的最小新风量为:1h -1×1000m 2×3.6m =3600m 3/h 。
取二者大值,最小新风量为3750m 3/h 。
不考虑厕所等房间的排风,排风量等于3750m 3/h -3600m 3/h =150m 3/h ,排风、新风比为4%。
《公共建筑节能设计标准》(G B 50189—2005)规定,排风热回收装置的额定热回收效率不应低于60%,这是指在新风和排风的风量相等情况下的效率,当排风量与新风量不等时,排风热回收装置的全热回收效率一般可按如下方法估算:60%×4%=2.4%,显然由于热回收效率太低,故不考虑设排风热回收装置。
常规的新风加风机盘管系统的新风处理到室内设计点等焓线上(见图1,图1各状态点参数见表1),新风处理机组只负担新风的全部冷负荷和部分湿负荷,由风机盘管负担房间全部的余热余湿和部分新风湿负荷。
由于风机盘管负担湿负荷,因此此空气处理过程称为湿式风机盘管处理过程(过程1′)。
此时冷水供水温度为7℃。
图1 湿式风机盘管处理过程表1 各状态点参数温度/℃相对湿度/%比焓/(kJ/kg )含湿量/(g/kg )露点温度/℃室内点N 2560.0055.5411.9016.54室外点W33.2(湿球温度26.4℃)82.1919.0024.0O 1点33.232.1459.6810.2114.2O 2点22.061.8748.1610.2114.2O 3点16.090.0041.9810.2114.2O 4点20.690.0055.5413.69L 1点21.076.4651.4211.90L 4点18.585.0047.7911.35新风耗冷量为:1.2kg/m 3×3750m 3/h ×(82.19kJ /kg -55.54kJ /kg )/(3600s/h )=33.3kW ,空调系统的总设计冷量为:64.5kW +33.3kW =97.8kW 。
按温湿度独立控制空调系统功能的划分,新风处理机组负担新风自身和房间的全部湿负荷,同时也负担了部分房间显热负荷,末端负担剩余的房间显热负荷。
图2中给出新风的3个处理过程(各状态点参数见表1)。
图2 除湿的3个处理过程过程1 W ϖO 1:等温溶液除湿过程,用冷却水带走空气中水蒸气凝结散出的热量;过程2 W ϖO 2:降温溶液除湿过程,用较高温度的冷水(17℃)或用热泵带走空气中水蒸气凝结散出的热量;过程3 W ϖO 3:冷冻除湿过程,冷水温度7℃。
各处理过程负荷分配见表2。
表2 各处理过程负荷分配总冷量/kW新风耗冷量/kW 新风耗冷量比例/%末端耗冷量/kW末端耗冷量比例/%W ϖO 197.828.128.769.771.3W ϖO 297.842.543.555.356.5W ϖO 397.850.351.447.548.6W ϖO 497.833.334.064.566.0 显然过程1,2的新风耗冷量均小于过程3,但这并不说明过程1和2的系统总耗冷量就低于过程3。
由于室内外设计参数都是相等的,因而系统总耗冷量是相等的。
从表2中可以看出新风处理点不同,改变的只是新风系统和末端空调系统各自负担的耗冷量比例。
3个过程的末端均采用干式风机盘管(干式风机盘管空气处理过程见图3),冷水供水温度为17℃。
选型资料表明,电压缩冷水机组蒸发器出口的冷水温度变化1℃,冷水机组CO P 值变化3%。
上例标准层总建筑面积40000m 2,总冷量为97.8kW ×2×20=3912kW 。
按《公共建筑节能设计标准》(G B 50189—2005)规定,容量大于1163kW 的离心式冷水机组在额定工况下的CO P 值不应低于5.1,当冷水供水温度为17℃时,其CO P 值增加为:5.1+5.1×3%×10=6.63,在冷量相同、其他条件都不变情况下,能耗增加比例为:5.1/6.63-1=-23.1%。
图3 干式风机盘管空气处理过程冷水机组CO P值提高而能耗增加的比例见表3。
显然过程1的能耗减少比例最高。
表3 末端部分能耗增加比例末端耗冷量/kW 末端耗冷量比例/%末端能耗增加比例/%WϖO169.771.3-23.1%×71.3%=-16.5% WϖO255.356.5-23.1%×56.5%=-13.1% WϖO347.548.6-23.1%×48.6%=-11.2% 2 空调系统新风部分能耗分析溶液除湿能带来更高的节能比例吗?下面进行分析。
温度相同时,盐水表面饱和空气层的水蒸气分压力低于水表面饱和空气层的水蒸气分压力,当空气中的水蒸气分压力大于盐水表面饱和空气层的水蒸气分压力时,空气中的水蒸气分子将向盐水转移,或者说被盐水吸收,这是盐水溶液吸湿的原理。
当溶液温度一定时,溶液浓度越高,盐水表面饱和空气层的水蒸气分压力越低,吸湿能力越强;当溶液浓度一定时,溶液温度越低,盐水表面饱和空气层的水蒸气分压力越低,吸湿能力越强;当盐水表面饱和空气层的水蒸气分压力一定时,溶液温度越低,溶液浓度越低。
盐水溶液的每条浓度线都相当于h2d图上某一条相对湿度曲线。
因此,要保证浓溶液的吸湿能力必须要保证溶液的温度变化在允许的范围内。
2.1 水冷溶液除湿系统能耗分析对于过程1来说,空气中的水蒸气向盐水转移过程中放出汽化潜热,这部分潜热必然使空气温度和溶液温度升高,溶液温度升高和溶液浓度降低使盐水表面饱和空气层的水蒸气分压力增大,溶液的吸湿能力减弱,因此利用冷却水排热以保持空气进出口温度不变和溶液温度上升在容许风送风温度较高,新风部分负担的总耗冷量比例较少。
过程1新风状态只有潜热变化没有显热变化,潜热完全由冷却水带走,不用电制冷机组提供任何冷量来处理新风,因此溶液除湿过程使能耗增加-28.7%,等于新风耗冷量占全部耗冷量的比例,再与末端部分的相加,总能耗增加-28.7%-16.5%=-45.2%。
