温湿度独立控制空调系统节能性实例分析

温湿度独立控制空调系统分析一、引言从热舒适与健康出发，要求对室温湿度进行全面控制。

夏季人体舒适区为25℃，相对湿度60%，此时露点温度为16.6℃。

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16.6℃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，实现排热排湿的目的。

现有的热湿联合处理的空调方式存在如下问题。

(1)热湿联合处理的能源浪费。

由于采用冷凝除湿方法排除室余湿，冷源的温度需要低于室空气的露点温度，考虑传热温差与介质输送温差，实现16.6℃的露点温度需要约7℃的冷源温度，这是现有空调系统采用5~7℃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的原因。

在空调系统中，占总负荷一半以上的显热负荷部分，本可以采用高温冷源排走的热量却与除湿一起共用5~7℃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(含湿量)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与损失。

(2)难以适应热湿比的变化。

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围变化，而建筑物实际需要的热湿比却在较大的围变化。

一般是牺牲对湿度的控制，通过仅满足室温度的要求来妥协，造成室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。

(3)室空气品质问题。

大多数空调依靠空气通过冷表面对空气进行降温除湿，这就导致冷表面成为潮湿表面甚至产生积水，空调停机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的主要原因。

另外，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健康环境的重要问题。

温湿度独立控制空调系统的应用摘要：本文分析了传统中央空调系统的形式及其在节能环保和卫生品质方面所面临的问题，在此基础上提出了新的空调方式——温湿度独立控制空调系统，阐述了该系统的应用策略，即通过控制独立新风的含湿量，由新风去除室内的余湿，承担湿负荷及控制室内的空气品质，而由高温冷水机组提供的高温冷水承担室内的显热负荷。

分析了温湿度独立控制空调系统在节能环保、空气品质方面的优势与实现方式以及对空调末端和制冷机组的要求和影响，并提出了一些应用中的见解与问题，介绍了实践应用工程。

关键词：温湿度独立控制；溶液调湿；高温冷源；干式风机盘管一、前言今天，几乎每个人都会使用空调，但我们生活中大部分人并不真正了解空调，他们认为空调就是向人们活动的房间提供冷风或热风，只是单纯的改变室内温度，使人体感到舒适。

其实，除温度外，空气的相对湿度对人的舒适感也有着重要影响。

因此，从人体的舒适感和健康出发，空调系统不但要对室内空气降温或升温，还要对空气进行加湿或除湿处理。

夏季，人体舒适区的温度为25℃左右，相对湿度一般在45%~65%范围内，此时露点温度约为16℃左右，传统空调采用热湿联合处理的方式，同时进行降温与除湿，若仅是降温，则冷源温度只需要15~18℃即可，但若还要再除湿，则冷源温度需要5~7℃，而温度过低，有时对冷却后的空气还需要再热才能满足送风温湿度的要求。

在创造节约型社会的今天，传统空调的许多弊端开始受到人们的重视。

二、传统空调系统中的一些无法解决的问题1、浪费能源，不节能。

室内湿负荷由空调冷源承担，冷源温度需要需要降至较低，一般采用7℃，若冷源只承担室内显热负荷，湿负荷单独控制，则冷源温度可提高到15~18℃，这将大大提高制冷机的效率，COP可提高30%以上，而传统空调制冷主机COP值一般在5.0左右，使得节能效果低下，而且由于送风温度过低，有时还需要进行再热处理，这就使得冷热抵消，浪费能源。

2、无法同时满足对温度和湿度的控制要求。

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。

温湿度独立处理与传统制冷系统能耗分析比较前提：设定室内负荷为600RT，估算空调面积约为20000m2，室内负荷估算如下表所示：注：1.按室内人员密度0.2人/m，人均新风量30m/h计算。

2.新风承担显热按新风送风温度18℃计算。

室内状态点：26℃、55% 、56.07kJ/kg、11.7g/kg室外状态点：34.2℃、62.35%、89.82 kJ/kg、21.57g/kg末端选用风机盘管，常规系统中风机盘管承担全部室内负荷；温湿度独立控制系统中新风机组承担约29%室内负荷（室内潜热负荷约占14%，室内显热负荷约占15%），干式风机盘管承担71%室内负荷。

两种系统风机盘管+新风系统能耗比较如下：一、常规系统：1、选用单台风量850m³/h的风机盘管，风机盘管台数约为：风盘回风状态：26℃、55% 、56.07kJ/kg、11.7g/kg，露点温度16.27℃；风盘出风状态：16℃、90% 、41.90kJ/kg、10.207g/kg（注：风盘送风温度一般应在露点温度附近，不宜过低，否则风口易结露2110/（850*1.2*（56.07-41.9）/3600）=530台每台耗电量为71W，常规系统风盘总耗电量为：71W x530台=37.7kW2、新风加装全热回收机组，全热回收后新风参数如下：30.1℃、61.7% 、72.67kJ/kg、16.6g/kg新风负荷：120000*1.2*（72.67-56.07）/3600=664KW主机总冷负荷：（2110+664）/3.156=880RT主机耗电量：545KW3、设冷冻水管网杨程为30m,冷冻水流量为：532CMH，水泵耗电功率为：532*30/367/0.8=54KW4、冷却水管网杨程为20m,冷却水流量为：626CMH，水泵耗电功率为：626*20/367/0.8=42.6KW5、冷却水塔功率为：37.5KW6、两系统新风机送风量相同，部分功率可相互抵消（溶液除湿新风会经过热泵的蒸发器，设蒸发器的压降为250Pa,其多耗功率为：120000*1.2*500/3600/0.75/1000=26.7KW），全热回收排风机的功率也可抵消7、系统总耗功率：37.7+545+54+42.6+37.5=716.8KW二、温湿度独立控制系统：1、参照干式风机盘管规范（送审稿），在供水温度16/21℃下，室内温度26℃下，干式风机盘管的制冷量（W）和风量（m³/h）的比为2.0W/ （m³/h），目前市场上格力、盾安等厂家生产的干式风机盘管冷风比均在2.3W/（m³/h）以上。

温湿度独立控制空调系统和常规空调系统的性能比较*清华大学 张海强 刘晓华 江 亿摘要 选择北京和广州相同的办公楼作为比较对象,常规空调系统采用典型的风机盘管+独立新风的形式。

应用DeST 软件计算了建筑全年逐时冷负荷,计算了两个系统的能效比EER (energy efficiency ratio)和能耗。

结果表明,对于北京的办公建筑,温湿度独立控制空调系统全年能耗为14.75kWh/m 2,EER 为4.5;常规空调系统全年能耗为18.63kWh/m 2,E ER 为3.6。

对于广州的办公建筑,温湿度独立控制空调系统全年能耗为32.66kWh/m 2,EER 为4.5;常规空调系统全年能耗为43.39kWh/m 2,E ER 为3.4。

相比常规空调系统,温湿度独立控制空调系统的节能率在20%~30%。

关键词 温湿度独立控制 空调系统 输配系统 能效比Performance comparison between temperatureand humidity independent control and conventional air conditioning systemsB y Zhang H aiq iang ,L iu Xiaohua and J iang Y iAbstract Se lects a typical o ff ice building loca ted in Beijing and G uangzho u r espective ly as the compar ison o bject.Co nv entional air co nditioning system(CAS)adopts t ypica l sy stem of f an co il units plus dedicated outdoo r air.C alcula tes the annua l ho ur ly co o l lo ad by D eST so ftw ar e,and calculates the EER s and ene rg y co nsumption o f the tw o system s.A s a re sult,w hen the of fice building is lo cated in Beijing ,the annual ener gy co nsumptio n is 14.75kW h per squar e metr e,and the EER is 4.5f or tempera tur e and humidity inde pe ndent contr o l a ir condit io ning system (T HIC S),while the annua l ene rg y co nsumption is 18.63kWh per squar e metr e and the EER is 3.6f or CA S.F o r that of fice building in G uang zh ou,the cor re sponding v alue is 32.66kW h pe r squar e metr e and 4.5f or T H ICS,while 43.39kWh per squa re metr e and 3.4fo r C AS.Co mpar ing with CA S,the T HICS can re duce ener gy consumptio n by 20%to 30%.Keywords temper ature and humidity independe nt contr o l,air c onditioning system ,distr ibution system,e ne rg y ef ficiency ra tioTsinghua Univers ity,Beiji ng,China*国家 十一五 科技支撑计划项目(编号:2006BAJ01A08),国家自然科学基金项目资助(编号:50778094)0 引言在我国,温湿度独立控制空调系统(tem perature and humidity independent contr ol air co nditioning system,TH ICS)由于在节能、空气品质方面的优势而受到越来越多的关注并且正逐步被推广应用[1-2]。

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应用实例浅谈作者：俞孝栋来源：《城市建设理论研究》2013年第26期摘要:本文以浙江省湖州市某药业办公大楼中央空调系统设计为例，从系统特点、设计过程、环保节能等方面，对温湿度独立控制空调系统在实际工程应用进行分析。

关键词：中央空调；温湿度；独立控制中图分类号： TB657.2 文献标识码：A1 引言随着我国经济实力的迅速增强，各种建筑物的体量逐渐增大、建筑物的使用功能越来越复杂，现代建筑设计要满足多方面的要求，已经成为多学科相互交叉配合，使设计出来的建筑能真正满足人们对建筑使用功能和心理夙愿的需要。

采暖通风与空气调节作为建筑设计的一个分支，其在建筑使用、能源分配、环境管理中所体现的作用日益突出。

因此，中央空调设计，必须在贯彻执行国家技术经济政策前提下，合理利用资源和节约能源，保护环境，促进先进技术应用，保证健康舒适的工作和生活环境等多方面进行综合考虑，权衡分析，将中央空调整体价值最大化，提升产品和安装的附加值，合理、经济，最大限度节约运行成本。

2 中央空调系统特点中央空调的作用简单可以理解为去除室内余热、余湿及污浊空气，以满足人体工作环境的需要。

本文从温湿度控制方面，姑且将空调系统分为两类：一类是常规的空调系统，夏季采用热湿耦合的控制方法（下文以常规空调代指本系统）；另一类与之相反，即温湿度独立控制空调系统（下文以新型空调代指本系统）。

2.1 常规空调系统特点常规的空调系统，夏季普遍采用对空气进行降温与除湿耦合的控制方法。

经过低温冷凝除湿处理后，大部分需通过再热，使送风温度满足设计送风状态点要求。

系统设计、计算简单，操作使用方便，但也存在着一些主要问题：热湿联合处理导致的损失。

难以适应热湿比的变化。

对环境几室内空气品质所产生的影响。

能源供给与品味问题。

输送能耗问题。

2.2新型空调系统特点新型空调系统采用温度、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。

由于排除室内余热与排除CO2、异味所需要的新风量与变化趋势一致，因此，可以通过新风同时满足排除余湿、CO2与异味的要求；而排除室内余热的任务则通过其它的系统实现。

温湿度独立控制系统的应用分析摘要：介绍了温湿度独立控制系统的原理及组成，该系统能够更好的适应室内热湿比的变化，改善城市能源供需结构，本文以实例分析温湿度独立控制系统中各参数的计算。

关键词：温湿度独立控制；送风状态点；全空气系统；干式风机盘管随着人民生活水平的提高，对周围环境的要求、环保意识也越来越高，温湿度独立控制系统作为新型的空调形式，在工程中得到了越来越多的应用。

温湿度独立控制系统采用两套独立的系统控制调节室内的温度和湿度，一般由独立的新风系统承担全部的室内湿负荷，显热末端处理室内的显热负荷。

该系统的关键就是怎样处理出干燥空气而不造成过高的能源消耗。

1.温湿度独立控制系统原理温湿度独立控制系统由两个独立的系统组成，分别处理室内的显热和潜热，调节和控制室内的温度和湿度。

其主要的设备可分为：高温冷水机组、去除显热的室内末端装置、新风处理机组（用于制备干燥的新风）以及去除湿负荷的室内末端送风装置。

新风的处理方式主要有冷却除湿、固体除湿以及溶液除湿等。

其中溶液除湿能使低品位的能源达到较好的热力学效果，目前运用地比较广泛。

它采用具有调湿性能的盐溶液作为工作介质，利用溶液的吸湿及放湿特性实现对空气的除湿与加湿处理。

水分在盐溶液与空气之间运动的驱动力是盐溶液与空气中水蒸气分压之间的差值。

当盐溶液表面蒸汽压低于空气中水蒸气的分压时，溶液吸收空气中的水分，进行除湿。

图1 溶液除湿新风机组空气处理过程（夏季）2.实例分析温湿度独立控制系统2.1项目概况说明某工程位于广东省深圳市，总建筑面积220100平方米，最高建筑99.90m，主要功能为办公、研发、会议室；地下建筑面积52374.95平方米，共2层，主要功能为车库、设备房。

本项目的建筑空调面积空调134002.5平方米，分高、低两个区，低区系统夏季最大逐时总冷负荷11062.3KW，其中室内显热冷负荷5547KW；高区系统夏季最大逐时总冷负荷7464.6KW，其中室内显热冷负荷3576.7KW。