温湿度独立控制空调技术优势及展望

温湿度独立控制空调技术优势及展望摘要：作为一种在节能方面优势明显的新型空调技术，对温湿度独立控制空调的性能、核心部件、现状、存在问题进行了综合分析，并提出展望。

关键词：温湿度独立控制空调技术优势性能分析展望

1引言

随着国家进入能源短缺时代，节能降耗成为我国目前一个重要的战略目标。冬季采暖、夏季制冷作为建筑能耗的主体，除了使用外墙保温和先进的门窗系统以外，采暖和制冷方式的不断改进和创新，将是节能的关键所在[1]。完善的空调技术是节能的有力保障，温湿度独立控制空调技术作为一种新型空调技术优势明显。

2系统优势分析

2.1优势分析

温湿度独立调节空调技术对中央空调系统的设计具有很强的指导意义，并且该技术可以大幅度提高空调系统效率，市场前景广阔，具体表现如下[2]：

1.打破了传统舒适性空调的温湿度控制理念，确保空调房间的空气状态稳定和热舒适性，其改变了传统空调系统室内空气状态的波动而造成的能源浪费或舒适性降低的现象。

2.该技术实现了按能量品位需求配置空调冷冻水，大大提高冷水机组的平均蒸发温度，制冷系统的节能效果非常明显，双冷源系

统、单冷源大温差系统或单冷源加溶液调湿新风系统等节能技术均是很好的节能解决方案。

3.该技术实现了需求化通风（提供新风量)的节能理念，co2浓度或相对湿度控制的变风量新风系统，根据房间内人员密度的变化调节新风量，节能效果明显。

4.对于热湿比较大的工艺性空调系统，该技术克服了“大马拉小车”的现象，既可以减小空气的输送能耗，也可以提高制冷效率。

5. 溶液调湿新风系统将空调排风热回收系统融合在一起，克服了传统热回收系统性价比不合理的缺点；其除湿深度大，可以适应人流密度较大的场所，克服了冷却除湿系统的局限性，为温湿度独立调节空调技术得以广泛应用提供了技术支持；另外该系统具有一定的杀菌作用。

2.2系统分析

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，以溶液除湿空调系统为例进行系统分析。温湿度独立控制空调系统的工作原理参见图1[3]。

3温湿度独立控制空调系统性能分析

3.1除湿空调系统的性能分析

温湿度独立控制空调系统的工作原理参见图1，溶液除湿系统负责处理新风，使之承担建筑的全部潜热负荷、控制室内湿度；17℃

左右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。

3.2与常规空调系统的性能比较

建筑的总负荷由潜热负荷与显热负荷组成，目前空调系统普遍采用冷凝除湿方式（采用7℃的冷冻水）实现对空气的降温与除湿处理，同时去除建筑的显热负荷与潜热负荷（湿负荷）。降温要求冷源温度低于空气的干球温度，除湿要求冷源温度低于空气的露点温度，占总负荷一半以上的显热负荷本可以采用高温冷源排走，却与除湿一起共用7℃的低温冷源进行处理，造成了能量利用品位上的浪费[4]。而温湿度独立处理空调系统，是采用温度与湿度两套独立的空调控制系统，由于除湿的任务由湿度控制系统承担，温度控制系统所需的冷源温度可从原来的7℃提高18℃，为地下水等很多天然冷源的使用提供了条件[5,6]。

4 核心部件分析[7]

由图1可以看出: 温湿度独立控制系统的4个核心组成部件分别为：高温冷水机组（出水温度 18℃）、新风处理机组（制备干燥新风）、去除显热的室内末端装置、去除潜热的室内送风末端装置。下面分别介绍这几个核心部件以及在不同气候地区的推荐形式。

4.1温度调节系统- 高温冷源的制备

由于除湿的任务由处理潜热的系统承担，因而显热控制系统的

冷水供水温度由常规空调系统中的7℃提高到18℃左右[8]。此温度的冷水为天然冷源的使用提供了条件，如地下水、土壤源换热器等。在西北干燥地区，可以利用室外干燥空气通过直接蒸发或间接蒸发的方法获取18℃冷水。即使没有地下水等自然冷源可供利用，需要通过机械制冷方式制备出18℃冷水时，由于供水温度的提高，制冷机的性能系数也有明显提高。

4.1.1深井回灌供冷技术

10m以下的地下水水温一般接近当地的室外年均温度，如果当地的年均温度低于15℃，通过抽取深井水作为冷源，使用后再回灌到地下的方法就可以不使用制冷机而获得高温冷源。当采用这种方式时，一定要注意必须严格实现利用过的地下水的回灌和防止污染，否则将造成巨大的地下水资源浪费。

4.1.2通过土壤换热器获取高温冷水

可以直接利用土壤中埋管构成土壤源换热器，让水通过埋管与土壤换热，使水冷却到18℃以下，使其成为吸收室内显热的冷源。土壤源换热器可以为垂直埋管形式，也可以是水平埋管方式。当采用垂直埋管形式时，埋管深度一般在100m 左右，管与管间距在5m 左右。当采用土壤源方式在夏季获取冷水时，一定注意要同时在冬季利用热泵方式从地下埋管中提取热量，以保证系统（土壤）全年的热平衡。否则长期抽取冷量就会使地下逐年变热，最终不能使用。当采用大量的垂直埋管时，土壤源换热器成为冬夏之间热量传递蓄

热型换热器。此时夏季的冷却温度就不再与当地年平均气温有关，而是由冬夏的热量平衡和冬季取热蓄冷时的蓄冷温度决定。只要做到冬夏间的热量平衡[9,10]，在南方地区也可以通过这一方式得到合适温度的冷水。

4.1.3高温冷水机组

在无法利用地下水等天然冷源或冬蓄夏取技术获取冷水时，即使采用机械制冷方式，由于要求的水温高，制冷压缩机需要的压缩比很小，制冷机的性能系数也可以大幅度提高。如果将蒸发温度从常规冷水机组的2~3℃提高到14~16℃，当冷凝温度为40℃时，卡诺制冷机的cop将从7.2~7.5 提高到11.0~12.0。对于现有的压缩式制冷机，怎样改进其结构形式，使其在小压缩比时能获得较高的效率，是对制冷机制造者提出的新课题。

4.2湿度调节系统

对于我国西北干燥地区，室外新风的含湿量很低，新风处理机组的核心任务是实现对新风的降温处理过程，可通过直接或者间接蒸发冷却方式来实现。对于我国东南潮湿地区，室外新风的含湿量很高，新风处理机组的核心任务是实现对新风的除湿处理过程。对新风的除湿处理可采用溶液除湿[11]、转轮除湿等方式。转轮的除湿过程接近等焓过程，除湿后的空气温度显著升高需要进一步通过高温冷源（18℃）冷却降温。但转轮除湿的运行能耗难以与冷凝除湿方式抗衡，转轮除湿机除掉的潜热量与耗热量之比一般难以超过