调湿型新风机组在户式中央空调工程中的应用

郭 勇

（广东省建筑设计研究院，广州510010）

0 引言

随着人们对家居环境的要求逐渐提高，除了满足室内温度以外，对湿度的要求也越来越高。目前主要应用的除湿方式以固体和溶液除湿为主，但这两类除湿方式也有缺点，例如整体设备体积大，腐蚀性强导致设备使用寿命较短，并且溶液除湿后的空气对人体健康的影响具有不确定性［1］，这些缺点导致该类除湿方式在户式中央空调工程中难以推广应用。本文以一户式中央空调工程为例，通过在新风机组内设置双级制冷的方式对室内相对湿度进行主动调节，同时还能通过再热实现过渡季节的新风除湿供热运行。

1 工程概况

本工程为广州某顶级复式住宅项目，总建筑面积1200m2，其中空调面积约700m2，住宅位于该建筑顶层39、40层，包括客厅、卧室、书房、中西餐厅、雪茄室、茶艺室、棋牌室、厨房、卫生间等功能房间。

业主为了满足室内的舒适性，要求全年温度恒定在25～27℃，相对湿度恒定在50%～60%。通过对该住宅进行详细负荷计算，本项目总冷负荷约197 kW，总湿负荷约20 kg／h，总新风量约6000 m3／h。

2 空调方案

本工程设置家用中央空调系统，考虑到建筑层高，房间舒适性以及系统灵活使用等因素，夏季制冷采用多联机加新风系统，冬季采暖采用地板辐射加新风系统的方式，同时多联机系统也作为冬季供热的补充方式。

根据夏季冷负荷及住宅的4大功能分区，大楼总共设置4套冷暖变频多联空调系统，其中39层采用一台14匹、一台24匹冷暖变频多联空调，40层采用一台14匹、一台20匹冷暖变频多联空调。新风系统根据功能分区设置4套新风系统，分别设置新风空调器。

3 新风空调器方案

3.1 新风处理方案比较

新风系统分别按常规新风空调机和调湿型新风机组两种方案进行比较。

方案一设置常规多联机新风空调器，可以单独实现新风制冷及供热，夏季室内的湿负荷由空调室内机负责承担。当系统在设计工况运行时，空气处理过程沿图1中实线部分进行。室内机将室内空气（N）冷却除湿至 （M），新风空调器将室外新风（W）冷却除湿至 （L），经过处理后的回风 （M）与新风 （L）混合后 （O）送入房间吸收房间的余热余湿，使得室内达到设计参数 （N）。

图1 设计工况空气处理过程图

但在潮湿季节时，室外温度降低，房间冷负荷降低，而湿负荷几乎不变甚至增加，此时热湿比线发生变化，空气处理过程沿图1中虚线运行。室内机将室内空气 （N′）冷却除湿至 （M′），新风空调器将室外新风 （W′）冷却除湿至 （L），经过处理后的回风 （M′）与新风 （L′）混合后 （O′）送入房间吸收房间的余热、余湿，使得室内参数达到设计要求 （N′）。在此工况下，由于室内热湿比线偏离设计工况，空调系统虽然可以通过多联机的控制系统将温度控制在设定值，但由于室内相对湿度仅随温度进行被动调节，最终导致相对湿度超出设计范围。

图2 调湿型新风空气处理过程图

方案二采用调湿型新风机组，室内相对湿度由新风进行主动调节。由于受到空间、健康等因素限制，不便安装溶液除湿新风机，所以采用在新风机组设置两级制冷深度除湿，从而调节新风系统送风含湿量，控制房间的相对湿度。当空调系统在设计工况下运行时，空气处理过程按图1实线过程进行。当在潮湿季节运行时，设置调湿型新风机组的系统按图2所示过程进行空气处理。室外新风（W）通过表冷器冷却除湿至 （L）与冷却除湿后的回风 （M）进行混合 （O）后送入房间。通过调节新风送风点的空气参数，让新风送风空气 （L）焓值低于室内控制状态点 （N）的焓值，新风系统承担部分湿负荷，从而对房间内的湿度进行控制。

3.2 过渡季新风供热方案

由于广州地区特别在春季常出现 “湿冷”天气，室外空气温度较低且几乎达到饱和状态。由于围护结构的空气渗入导致房间湿负荷也增大，室内即需要供热也需要除湿。但是大多数品牌多联机在室外湿球温度≥15℃时无法开启制热，开启地暖又需要较长时间达到室内的设定温度。当 “湿冷”天气时，且多联机无法开启制热时，考虑在新风系统增加再热段进行除湿供热，保证房间湿度的情况下提升房间温度，从而提高室内舒适性。新风供热方案空气处理过程图如图3。

3.3 调湿型新风空调器设计

图3 过渡季节新风供热空气处理过程图

根据新风调湿及过渡季节新风供热的需求，设计调湿型新风空调器。根据现场情况，新风空调器采用风冷分体式。新风空调室外机包括换热器及风扇、数码涡旋压缩机等设置在屋顶。新风空调室内机设置过滤段＋两级蒸发段＋冷凝再热段＋电热加湿段及风机段。其中两级蒸发包括预冷及再冷系统，每级蒸发器对应独立的压缩机，且再冷系统还可进行冷凝热回收对新风进行再热。新风再热量优先采用冷凝热回收再热，当新风再热量需求较大时，采用冷凝热回收再热＋电加热调节的方式控制送风参数。

根据本项目需求计算各房间新风量，按分区分别设置新风机组，并计算其制冷量及再热量。共选择6台新风空调器，其中2台作为备用机组，新风空调器规格参数如表1。

表1 新风空调器规格参数表

4 调湿型新风空调运行策略

4.1 新风系统控制目标的选择

该住宅由于面积较大，房间数量较多，每个房间的热湿负荷不同，热湿比也不一样。在每个新风系统负担的众多房间中选择业主常活动房间作为“重要房间”，如客厅，餐厅，卧室等。在若干“重要房间”内以最后设定的 “重要房间”相对湿度为准控制，一旦有 “重要房间”进行重新设定，新风系统自动切换至重新设定后的重要房间温湿度进行控制。

4.2 室内相对湿度控制

（1）当Øn（室内反馈相对湿度%） ＞Øs（房间设定相对湿度%）时，新风机组进入除湿工况，逐渐调大压缩机对新风进行除湿；

当Øs－5≤Øn＜Øs时，逐渐调小压缩机对新风除湿量。

当Øn＜Øs－5时，关闭新风机除湿功能。

（2）若关闭新风机除湿功能20min后 （分钟数可在机组上根据后期调试设定），Øn仍小于Øs－5，则新风机组切换至加湿工况，开启电热加湿器加湿。

当Øn＞Øs时，逐渐调大电热加湿器加湿量，当Øs＜Øn＜Øs＋5时，逐渐调小电热加湿器加湿量，当Øn≥Øs＋5时，关闭电热加湿器。

若关闭电热加湿器20min（分钟数可在机组上根据后期调试设定）后，Øn仍大于Øs＋5，则新风机组切换至除湿工况。

4.3 过渡季新风供热控制

当过渡季节，Tn（室内反馈温度℃） ＜TS（室内设定温度℃），且Øn＞Øs时，室内需要供热除湿，而多联机因过热保护无法开启，新风机组转为新风供热除湿工况，优先开启冷凝热回收装置进行供热，不足部分开启电加热器精确控温，同时为了避免新风送风温度过高导致吹风不舒适感，控制新风送风温度Tc≤TS＋10。

5 结论

本项目采用双级压缩制冷的调湿型新风空调器和多联机联合运行，进行主动湿度调节，并且在过渡季节回收利用冷凝热进行供热除湿，创造了良好舒适的室内环境。项目安装调试完成并经过两年运行后，用户反馈空调及新风系统运行良好，室内温湿度稳定，达到了设计预期。

参考文献：

［1］王杨睿.杭州地区住宅建筑湿环境测试及除湿对策［D］.西安：西安建筑科技大学，2013.