温湿度独立控制空调系统节能性实例分析

总冷量/ kW 97. 8 97. 8 97. 8 97. 8
新风耗冷量/ kW 28. 1 42. 5 50. 3 33. 3
新风耗冷量 比例/ % 28. 7 43. 5 51. 4 34. 0
末端耗冷量/ kW 69. 7 55. 3 47. 5 64. 5
末端耗冷量比例/ %
71. 3 56. 5 48. 6 66. 0
W ϖ O1 W ϖ O2 W ϖ O3
末端耗冷量/ kW 69. 7 55. 3
47. 5
末端耗冷量比例/ %
71. 3 56. 5 48. 6
末端能耗增加比例/ %
- 23. 1 % ×71. 3 % = - 16. 5 % - 23. 1 % ×56. 5 % = - 13. 1 % - 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 。
18. 5
85. 00
47. 79
11. 35
新风耗冷量为 :1. 2 kg/ m3 ×3 750 m3 / h ×(82. 19 kJ /
kg - 55. 54 kJ / kg) / (3 600 s/ h) = 33. 3 kW , 空调系统的总设计冷量为 :64. 5 kW + 33. 3 kW = 97. 8
荷 31 W/ m2 ×1 000 m2 = 31 kW ; 人员冷负荷 0. 125 人/ m2 ×1 000 m2 ×108 W/ 人 = 13. 5 kW ; 总冷负荷为 64. 5 kW。
余湿为人员散湿量 ,为 0. 125 人/ m2 ×1 000 m2 ×61 g/ (人 ·h) = 7. 625 kg/ h 。
不考虑厕所等房间的排风 ,排风量等于 3 750 m3 / h 3 600 m3 / h = 150 m3 / h ,排风 、新风比为 4 % 。《公共建筑节 能设计标准》( GB 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 。
按每人不小于 30 m3 / h 的标准计算的最小新风量为 : 30 m3 / (人 ·h) ×0. 125 人/ m2 ×1 000 m2 = 3 750 m3 / h ;按 保持正压的要求计算的最小新风量为 :1 h - 1 ×1 000 m2 × 3. 6 m = 3 600 m3 / h 。取二者大值 ,最小新风量为 3 750 m3 / h 。
Ke yw or ds i ndep e nde nt te mp e rat ure2humidit y cont rol air conditioni ng syste m , liquid desicca nt , e ne rgy s a vi n g
①
★ China Architecture Design & Res earch Group , Beijing , China
过程 2 W ϖ O2 :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 ϖ O3 :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
W ϖ O1 W ϖ O2 W ϖ O3 W ϖ O4
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
33. 2
32. 14
59. 68
10. 21
14. 2
O2 点
22. 0
61. 87
48. 16
10. 21
14. 2
O3 点
16. 0
90. 00
41. 98
10. 21
14. 2
O4 点
20. 6
90. 00
55. 54
13. 69
L1 点
21. 0
76. 46
51. 42
11. 90
L4 点
与风机盘管的冷水供水温度为 7 ℃相比 ,末端部分因
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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
By Xu Zheng ★ , Liu Xiaoping and He Hailiang
A bs t r a ct Thr ough t he a nalysis concludes t hat t he se nsible heat deali ng syste m ca n save e ne rgy because t he CO P of t he c hillie r increases wit h t he evap orating te mp erat ure increasing. B ut w hat s hould be comp re he nsively considere d is t he met al usage a nd equip me nt i nvolve d f or p e r unit heat exc ha nge . Ene rgy consump tion of air humidit y deali ng syst e m because of liquid rege neration could counte ract t he e nergy saved by t he se nsi ble heat deali ng syste m. The ref ore t he app lica ble conditions s hould be caref ully considere d bef ore a dop ti ng t his syste m.
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
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 ys is 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 nt
t e m p e r a t ur e2h u m i d it y c o ntr ol a ir c o n d iti o ni n g s ys t e m s
暖通空调 HV &A C 2007 年第 37 卷第 6 期 专业论坛 ·129 ·
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 。
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) 68302638 E2mail : xxxx885 @sohu. com
收稿日期 :2007 - 03 - 20
·130 ·专业论坛 暖通空调 HV &A C 2007 年第 37 卷第 6 期
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 2 000 m2 ,层高 3. 6 m ,标准层共 20 层 ,总面积为 40 000 m2 。每层设 2 个新风系统 ,各负担 1 000 m2 。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 20 W/ m2 ,照明设备的冷负荷指标为 31 W/ 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 20 W/ m2 ×1 000 m2 = 20 kW ;照明冷负
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 的危险 。在温湿度独立控制空调系统中 ,可以采用溶液除
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 ℃。
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 40 000 m2 ,总冷量为 97. 8 kW ×2 ×20 = 3 912 kW 。按《公共建筑 节能设计标准》( GB 50189 —2005) 规定 , 容量大于 1 163 kW 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 % 。
kW。 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 ϖ O1 :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 ;
图 1 湿式风机盘管处理过程
表 1 各状态点参数
温度/ ℃ 相wenku.baidu.com湿度/ % 比焓/ (kJ/ kg) 含湿量/ (g/ kg) 露点温度/ ℃
室内点 N 25
60. 00
55. 54
11. 90
16. 54
室外点 W 33. 2 (湿球温度 26. 4 ℃) 82. 19
19. 00
24. 0
O1 点