温湿度独立控制空调系统的现状分析

温湿度独立控制空调系统的现状分析

摘要：夏季，空调系统将承担除去室内的余热和余湿的任务，除此之外，还有改善室内空气质量的功能。目前的空调系统还存在着很多问题，例如温湿度控制不独立，湿度控制不合理、夏季湿表面污染等等。本文介绍了温湿度独立控制空调系统的原理以及温湿度独立控制空调系统的相关设备组成，比较分析了温湿度独立控制空调系统与常规空调系统的优缺点，最后对温湿度独立控制空调系统的发展前景进行了展望。

关键词：温湿度独立控制；空调系统；原理；前景

1 前言

在现代建筑设计中，进行建筑室内温湿度调节控制的空调系统，比较常见的主要有两种，一种是分散的、可以独立进行安装的房间空调器；另一种是进行集中冷源设置，使用水或者是空气作为媒介进行温湿度调节输送的中央空调系统。不管是上述哪一种空调系统，在进行室内温湿度控制调节过程中，都是通过向室内输送经过降温除湿后的空气，来实现室内温湿度的调节与控制。由于此类系统对温湿度进行统一的调节和控制，在实际调节控制应用中，都存在能耗大、难以进行热湿比变化适应等问题，具有一定的局限性。因此，寻找一种可以为人们提供舒适并且健康的空气环境，又能节约能源的空调系统，在当今社会显得更加迫切，同时温湿度独立控制空调系统将会吸引更多的学者来关注。本文主要从温湿度独立控制空调系统的原理、系统组成以及与常规空调系统的对比，对温湿度独立控制空调系统进行分析论述。

2. 温湿度独立控制空调系统原理及相关设备组成

2.1温湿度独立控制空调系统的原理

温湿度独立控制空调系统是指在一个空调系统中，采用两种不同蒸发温度的冷源，用高温冷冻水取代传统空调系统中大部分由低温冷冻水承担的热湿负荷，这样可以提高综合制冷效率，进而达到节省能耗的目的。在温湿度独立控制空调中，高温冷源作为主冷源，它承担室内全部的显热负荷和部分的新风负荷，占空调系统总负荷的50%以上；低温冷源作为辅助冷源，它承担室内全部的湿负荷和部分的新风负荷，占空调系统总负荷的50%以下。

2.2相关设备组成

温湿度独立控制系统由4个核心组成部件组成，分别为高温冷水机组、新风处理机组、去除显热的室内末端装置、去除潜热的室内送风末端装置。

除湿系统主要由再生器、储液罐、新风机、输配系统和管路组成。除湿系统中，主要采用分散除湿和集中再生的方式，再生浓缩后的浓溶液被输送到新风

机中。储液罐具有存储溶液的作用和蓄存高能力的能量，可以缓解再生器对持续热源的需求，可以降低整个除湿系统的容量。

3. 温湿度独立控制空调系统与传统空调系统的比较分析

3.1 温湿度独立控制空调系统的优点

3.1.1 可以避免过多的能源消耗

从处理空气的过程我们可以知道，为了满足送风温差，一次回风系统需对空气进行再热，然后送入室内。这样的话，这部分加热的量需要用冷量来补偿。而温湿度独立控制空调系统就避免了送风再热，就节省了能耗。传统的空调系统中,显热负荷约占总负荷的比例为50%～70%，潜热负荷约占总负荷的比例为0%～50%。原本可以采用高温冷源来承担，却与除湿共用7℃冷冻水，造成了利用能源品位上的浪费，这种现象在湿热的地区表现的尤为突出；经过处理的空气，湿度可以满足要求，但会引起温度过低的情况发生，需要对空气再热处理，进而造成了能耗的进一步增加。

3.1.2 温湿度参数容易实现

传统的空调系统不能对相对湿度进行有效的控制。夏季，传统的空调系统用同一设备对空气热湿处理，当室内热、湿负荷变化时，通常情况下，我们只能根据需要，调整设备的能力来维持室内温度不变，这时，室内的相对湿度是变化的，因此，湿度得不到有效的控制，这种情况下的相对湿度，不是过高就是过低，都会对人体产生不适。温湿度独立控制空调系统通过对显热的系统处理来进行降温，温度参数很容易得到保证，精度要求也可以达到。

3.1.3空气品质良好

温湿度独立控制空调系统的余热消除末端装置以干工况运行，冷凝水及湿表面不会在室内存在，该系统的新风机组也存在湿表面，而新风机组的处理风量很小，室外新风机组的微生物含量小，对于湿表面除菌的处理措施很灵活并很可靠。传统空调系统中，在夏季，由于除湿的需要，而在供冷季，风机盘管与新风机组中的表冷器、凝水盘甚至送风管道，基本都是潮湿的。这些表面就成为病菌等繁殖的最好场所。

3.1.4 在温湿度独立调节系统中，用于排除室内余热的设备系统，夏季可以采用高温人工冷源或自然冷源（如供回水温度为15/20℃冷冻水或其它形式的冷水）。理想的冷水温度应当高于室内空气露点温度，同时又能够将空气冷却到所需送风状态，从而实现真正的干工况冷却处理过程。与常规的低温冷源（7/12℃冷冻水）系统相比，采用15/20℃人工高温冷源的能效比可以提高25%以上,同时也使采用自然冷源在夏季实现空气降温过程成为一种可能。

在温湿度独立调节系统中，新风系统承担着消除室内湿负荷的任务。显然，

集中冷源提供的15/20℃高温冷冻水已不能独立承担除湿任务，因此该系统需要有另外的辅助除湿手段，而且这种手段也必须是高效节能且经济合理的，只有这样，温湿度独立调节系统才会成为一个理想的节能高效的空调系统。

由于集中冷冻水供水温度的提高，必然会使得空调末端中换热器的平均温差减小，从而导致空调末端设备的额定风量及换热器面积均有所增加，并因此带来设备初投资和末端空气输配能耗的相应增加。但从整个制冷空调系统进行分析，如果集中冷源采用专用的高温型冷水机组，主机制冷效率得到大幅提高，足以在抵消上述末端能耗增加的影响之后，使制冷空调系统的综合COP得到显著提高。

温湿度独立调节技术是一项划时代的节能新技术，这已经被业界所广泛接收。该系统有以下优点：

通过对温湿度的分别控制，实现了对冷源的梯级利用，从而解放了常规空调系统因除湿需要对水温的捆绑。通过高温冷源的应用，可以大幅度的提高空调冷源系统的综合制冷效率，使空调系统能耗大幅降低约25~30%。

通过对温湿度的分别控制，室内余湿不用采用冷凝除湿的方式，避免了冷凝除湿后温度过低，有时候还需要再热的能源浪费。

提高冷冻水供水温度带来的另一个好处，是可以实现空调末端系统的夏季干工况，避免了常规空调系统湿表面繁殖和传播霉菌，使空气品质得到极大的改善。

3.15新风除湿系统

目前，空调上可用的新风除湿方式有冷冻除湿、转轮除湿、溶液除湿等三种。其中，传统的冷冻除湿（7/12℃冷冻水或直接蒸发）技术及产品最为成熟，应用最为广泛，但能效比相对较低（综合COP3.0~3.3）；转轮除湿是一种用作空气深度除湿处理的专用设备，用作新风除湿处理时，能效比更低（综合COP小于2.0）；溶液除湿用作工业领域深度除湿已有多年，用在舒适性空调领域是近几年的事，通过采用全热回收等提高能效的措施，其综合COP可以达到4.0以上。

4 温湿度独立控制空调系统的发展前景

温湿度独立控制空调系统作为新的空调形式，有着非常明显的节能优势。温湿度独立控制空调系统可以有效的避免室内空气的交叉污染，可以有效的阻断由于空调系统而导致的空气流通传播的疾病。目前，在能源消耗日益增加的环境下，温湿度独立控制空调系统为营造既节能又舒适的室内空调环境提供了一个有效可靠的解决方式，具有良好的应用前景，在不久的将来会得到完善和成熟。

参考文献：

[1]江亿．我国建筑耗能状况及有效的节能途径[J]．暖通空调，2005，35(5)：3O-40．