温湿度独立控制空调系统的认识

邹锋

温湿度独立控制空调系统的认识

邹锋

一、什么是温湿度独立控制空调系统

目前我们常规的空调系统普遍采用的是热湿耦合的调节控制方法。这种空调方式的排热排湿都是通过表面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内，实现排热排湿的目的。

1.该空调方式往往存在如下问题：

（1）热湿统一处理的能耗较高

为了保证较好的除湿效果，冷源的温度需要低于室内空气的露点温度，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5℃的原因。在空调系统中，占总负荷50～70%的是显热负荷部分，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，使之达到送风温度要求，就又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，其处理的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，只能控制温度和湿度两个参数中的一个，难以满足建筑物实际需要的热湿比在较大范围内变化的要求。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。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）室内空气品质问题

夏季空调的任务就是降温减湿，而冷凝除湿的方法不可避免地出现潮湿表面，就恰恰成为微生物繁殖的最好场所。 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。

（4）室内末端装置的问题

为排除足够的余热余湿同时又不使送风温度过低，就要求有较大的循环通风量。这就往往造成室内很大的空气流动，产生不适的吹风感。

2.更舒适、节能的空调系统应该具备以下的特点：

（1）适应建筑物内热湿比不断变化的需求，同时满足室内热、湿参数的调节；

（2）从根本上避免降温、再热与除湿、加湿抵消造成的能量损失；

（3）为自然冷源、低品位热能的利用提供条件；

（4）选择合适的输配媒介，尽可能降低输配系统的能耗；

（5）加大室外新风量，能够通过有效的热回收方式，有效地降低由于新风量增加带来的能耗增大问题；

（6）取消潮湿表面，采用新的除湿途径；

（7）能够实现各种空气处理工况的顺利转换；

温湿度独立控制系统可能是一个有效的解决途径。其并不是一种新的空调形式，而应该是一种新的空调系统分析和设计方法，一种空调设计理念。

二、温湿度独立调节空调系统的基本组成及工作原理

温湿度独立调节空调技术的核心就是把温度和湿度两个参数的控制由原来常规空调系统的一个处理手段改为分别采用两个处理手段来解决。从而可以实现更好的室内环境控制，并且能充分利用各种可利用的自然能源来降低能量的消耗。是为了获得室内环境全面控制的一种方式，而不仅仅是为了节能，温湿度独立调节空调技术的节能效果应该是采用这种新的设计方法带来的。非单一设备，是多种方式均可实现多种湿度调节方式、高温冷源设备等的有机结合。

三、温湿度独立控制系统和常规空调系统的比较

四、THIC空调系统的运行能耗探讨

下面把THIC空调系统的三种系统形式与常规中央空调系统进行比较：

THIC空调系统：潜热负荷由热泵驱动的溶液除湿新风机组处理，显热负荷由高温冷水机组（18℃冷水）处理。当新风机组承担的负荷占总负荷百分比为30%时，THIC空调系统/常规空调系统的耗电量=0.81；THIC空调系统/常规空调系统的运行费=0.81 ；当新风机组承担的负荷占总负荷百分比为50%时，THIC空调系统/常规空调系统的耗电量=0.84；THIC空调系统/常规空调系统的运行费=0.84 。（备注：制取7℃冷水的电冷水机组的性能系数 cop=5制取18℃冷水的电冷水机组的性能系数cop=6.5新风机组的性能系数 cop=5.5。若显热负荷由土壤源热泵或地下水等天然冷源提供，则当新风机组承担的负荷占总负荷的30%时耗电量和运行费为0.27；当新风机组承担的负荷占总负荷的50%时耗电量和运行费为0.45）

THIC空调系统：潜热负荷由70℃热水驱动的溶液除湿新风机组处理， 显热负荷由高温冷水机组（18℃冷水）处理。当新风机组承担的负荷占总负荷百分比为30%时，THIC空调系统/常规空调系统的耗电量=0.74；THIC空调系统/常规空调系统的运行费=0.74 ；当新风机组承担的负荷占总负荷百分比为50%时，THIC空调系统/常规空调系统的耗电量=0.72；THIC空调系统/常规空调系统的运行费=0.72 。（备注：制取7℃冷水的电冷水机组的性能系数 cop=5制取18℃冷水的电冷水机组的性能系数 cop=6.5新风机组的性能系数 cop=1.5。若显热负荷由土壤源热泵或地下水等天然冷源提供，则当新风机组承担的负荷占总负荷的30%时耗电量和运行费为0.54；当新风机组承担的负荷占总负荷的50%时耗电量和运行费为0.38）

THIC空调系统： 潜热负荷由转轮除湿新风机组采用电加热再生方式处理， 显热负荷由高温冷水机组（18℃冷水）处理。当新风机组承担的负荷占总负荷百分比为30%时，THIC空调系统/常规空调系统的耗电量=2.7；THIC空调系统/常规空调系统的运行费=2.7 ；当新风机组承担的负荷占总负荷百分比为50%时，THIC空调系统/常规空调系统的耗电量=4.0；THIC空调系统/常规空调系统的运行费=4.0 。（备注：制取7℃冷水的电冷水机组的性能系数 cop=5制取18℃冷水的电冷水机组的性能系数 cop=6.5新风机组的性能系数 cop=1.5，电价与热价之比=5。若显热负荷由土壤源热泵或地下水等天然冷源提供，则当新风机组承担的负荷占总负荷的30%时耗电量和运行费为0.54；当新风机组承担的负荷占总负荷的50%时耗电量和运行费为0.38）

五、总结

通过上面比较以及THIC空调系统的特点，“全方面”的温湿度独立控制空调系统比常规空调系统节能率在20%～ 30%左右。

（作者单位：郑州市建筑设计院）