溶液除湿新风机组在夏热冬暖地区冬季的应用

刘雄伟周俊杰钱存存郭永聪

1深圳市建筑科学研究院股份有限公司

2重庆大学城市建设与环境工程学院

溶液除湿新风机组在夏热冬暖地区冬季的应用

刘雄伟1周俊杰1钱存存2郭永聪1

1深圳市建筑科学研究院股份有限公司

2重庆大学城市建设与环境工程学院

本文分析热泵型溶液除湿新风机组在夏热冬暖地区冬季应用的可行性，通过实验验证得到热泵溶液除湿新风机组实际在加热加湿工况下的供热效果，并对热泵溶液除湿新风机组冬季的性能系数进行测试，得出了溶液除湿新风机组在夏热冬冷地区冬季具有较好的供热效果且运行能效较高的结论。最后阐述在夏热冬暖地区冬季利用溶液除湿新风机组在提高室内舒适性的应用前景。

热泵 溶液除湿 冬季工况 加热加湿

近年来，随着温湿度独立控制空调系统的推广，溶液除湿新风机组在实际工程中的应用越来越广泛，除了冷却除湿功能，溶液除湿新风机组同时具备加热加湿功能[1～3]。本文针对热泵型溶液除湿机组在夏热冬暖地区办公楼实验建筑的冬季加热加湿工况进行了测试，并得出溶液除湿机组供热的实际效果及性能评价。

1 深圳地区冬季气候特点

深圳属于夏热冬暖地区，虽然冬季时间短，冬季平均只有22天，累年最冷月平均温度为12.4℃，但是深圳每年都有极端低温天气出现，根据深圳气象局公布的1971～2000年的历史数据，1月份为全年最冷月，平均最低气温为11.5℃，极端最低达0.2℃（1957年2月）。由于深圳市冬季建筑无供暖设施，室内环境温度偏低，对室内人员舒适性造成较大影响。

2 实验建筑特点

实验建筑为办公研发性质，为了适应深圳的气候条件，在夏季尽量利用通风降温，建筑设计采用了通风模拟技术进行优化，建筑采用了朝东侧“挖”掉一块的“凹”字形的布局，其标准层平面见图2。建成后实际运行通风环境良好，夏季节能效果非常明显，但也存在冬季时建筑周围环境风速较大，室内人员感觉比市内其他办公楼偏冷，尤其是冬季大量的冷风渗透，对室内人员热舒适性造成了极大的影响。实验建筑的标准层无冬季热源，夏季新风采用热泵型溶液除湿新风机组供给。

图1 深圳典型气象年各月平均气温与平均最低气温（℃）

图2 实验建筑标准层平面图

3 热泵型溶液除湿新风机冬季工况

3.1 实验建筑冬季热负荷

以实验建筑十层的南区为例，按设计人员密度为6m2/人，新风量为 30m3/h人，系统总新风量为5000m3/h，深圳冬季室外空调计算温度6℃，室外相对湿度72%，室内干球温度18℃，相对湿度60%，计算得出冬季单位空调面积热负荷（含新风）指标为30W/m2，新风热负荷17.7kW，室内热负荷12.3kW，总热负荷30kW。

图3 溶液除湿新风机冬季运行原理图

3.2 运行原理

热泵型溶液除湿新风机在冬季工况下可以对新风进行加热加湿，冬季运行原理如图3所示，排风经过蒸发器模块中的溶液除湿冷却，新风经过冷凝器模块中的溶液进行加热加湿，经过加热加湿后温暖湿润的新风送到室内[4～5]。

3.3 运行效果分析

3.3.1 测试过程

对实验建筑热泵型溶液除湿新风机组测试选取的是冬季典型日2012年2月27日至2012年2月28日，测试过程如下：

1）将三个温湿度自记仪的探头分别置于热泵型溶液除湿新风机组新风引入口与送风管、回风管内，测试新风机组新风、送风与回风温度与相对湿度。温湿度自记仪设置温湿度记录时间间隔为每20分钟记录一次。

2）热泵型溶液除湿新风机组耗电量与室外气象温度分别由实验建筑自身电力监测系统与附近小型气象站获取。

测试仪器具体参数如表1。

表1 热泵型溶液除湿新风机冬季测试仪器设备参数

3.3.2 结果分析

冬季工况下，通过现场实测，机组实际送风量4800m3/h，排风量3900m3/h。典型工作日新风机组的送风温度、新风温度、回风温度逐时变化曲线见图4，机组送风、新风、排风含湿量变化曲线见图5。

图4 冬季工况机组新、送、排风温度变化曲线

图5 冬季工况机组新、送、排风含湿量变化曲线

可以看出，新风机组实际送风温度27℃左右，按室内设计温度18℃及室内热负荷计算，当机组送风温度大于25.3℃时，新风机组加热量就可以满足室内热负荷的要求，运行结果表明溶液新风冬季进行供热有一定的效果，能够较好地满足室内热舒适要求。但是一般冬季空调设计送热风温度宜大于35℃，较低的新风送风温度对室内舒适性的影响，还需进一步研究。

4 性能分析

通过对冬季工况下热泵式溶液除湿新风机组运行参数现场测试，表2为新风机组连续两个工作日的综合性能系数COP测试数据，COP按整机功耗计算（包括热泵、送排风机功耗）。

表2 溶液除湿新风机组综合性能系数COP测试值

从表2可以看出溶液除湿新风机组加热加湿工况COP测试值约为2.4；实际机组供热量远远大于室内计算热负荷30kW，说明实验区域可能存在较大的冷风渗透负荷。

表3 溶液除湿新风机组与风冷热泵+全热回收新风机组系统对比

在表3中列出了溶液除湿新风机组与普通风冷热泵+全热回收新风机组系统组成、性能参数的对比，可以看出溶液除湿新风机组应用于华南地区，冬季制热工况下能效接近于风冷热泵+新风系统。

5 结论

1）通过对实验建筑溶液除湿机组的冬季加热加湿工况进行性能测试，实测机组的冬季工况综合性能系数为2.4～2.5，验证了在夏热冬暖地区冬季运行溶液除湿机组提高房间舒适性的可行性。

2）溶液除湿新风系统冬季加热工况性能与风冷热泵+全热回收新风系统基本相同。

3）实测工况下平均送风温度约28℃，该送风温度对室内舒适性的影响以及控制策略需进一步研究。

[1]刘拴强,江亿.热泵驱动的双级溶液除湿新风机系统原理及性能分析[A].见:全国暖通空调制冷2006年学术年会论文集[C].合肥:2006.125-129

[2]袁乐.溶液除湿在独立新风系统中的应用研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2010

[3]张杰,耿欣.空调系统溶液除湿基本问题的研究进展[J].节能, 2013,12:14-16

[4]梁玉红,裴清清.溶液除湿空调系统的实验研究[J].制冷,2012, 31(3):1-6

[5]邹同华,张涛.溶液除湿系统除湿性能实验研究[J].暖通空调,2013,43(1):76-79

Applic a tion of Liquid De s ic c a nt Air Ha ndling Unit Us e d in Winte r in Hot Sum m e r a nd Cold Winte r Zone

LIU Xiong-wei1,ZHOU Jun-jie1,QIAN Chun-chun2,GUO Yong-cong1
1 Shenzhen Institute of Building Research Co.,Ltd.
2 School of Urban Construction and Environment Engineering,Chongqing University

This article analyzed the feasibility of heat pump-type liquid desiccant air handling unit in the Hot Summer/Cold Winter Zone.The experimental verified the heating effect and test the coefficient of performance on heat pump-type liquid desiccant air handling unit in winter.It concludes the result of the better heating effect and the operation efficiency for the heat pump-type liquid desiccant air handling unit in the Hot Summer/Cold Winter Zone.At last it states application prospect that comfortableness is enhanced by using the heat pump-type liquid desiccant air handling unit in winter.

heat pump,liquid desiccant,winter conditions,heating and humidifying

1003-0344（2015）02-081-3

2014-3-2

刘雄伟（1985～），男，硕士，工程师；深圳市福田区上梅林梅坳三路29号建科大楼10楼南区（518049）；0755-23950572；E-mail:liuxiongwei@ibrcn.com

广东省科技计划项目（2012A010800021）