温湿度独立控制空调系统及应用_温湿度控制系统(温湿度控制系统)

温湿度控制系统(温湿度独立控制空调节系统及应用)

目前室内热湿环境的空控制方式主要是通过将经过降温除湿的空空气送入室内来控制室内温湿度。这种温湿度统一控制的空调制系统不可避免地存在以下问题。

(1)湿热处理的能量浪费

由于采用冷凝除湿的方法去除室内的残余湿度，冷源的温度需要低于室内空气体的露点温度。考虑到传热和介质输送的温差，要达到16.6℃的露点温度(夏季人体舒适区为25℃，相对湿度为60%，此时露点温度为16.6℃)，大约需要7℃，也就是现在的/[/k0/。

在空调节系统中，占总负荷一半以上的显热负荷可以用高温冷源排出的热量进行处理，但它与除湿共用5~7℃的低温冷源，造成了能源利用品位的浪费。而且冷凝除湿空气体的湿度(含湿量)虽然符合要求，但温度过低，有时需要重新加热，造成能量的进一步浪费和损失。

空负荷调节:显热(除热)50 ~ 70%，潜热(除湿)30 ~ 50%。

(2)难以适应热湿比的变化。

通过冷凝对空气体进行降温除湿，吸收的显热和潜热比只能在一定范围内变化，而建筑物的实际热湿比变化范围较大。一般会牺牲对湿度的控制，通过满足室内温度的要求，使室内相对湿度过高或过低。

热湿联合处理系统存在一些问题:难以适应热湿比的变化，牺牲了湿度控制，只满足室内温度要求而妥协，导致室内相对湿度过高或过低的现象。

(3)室内空空气质量问题

大多数空调节器依靠空气体通过冷表面对空气体进行冷却除湿，导致冷表面变成湿表面甚至积水。关闭空调节器后，这样潮湿的表面成为霉菌繁殖的更佳场所。空霉菌在调制系统中的繁殖和传播已经成为空中可能出现健康问题的主要原因。

(4)室内终端设备的问题

为了在不使供应空气温度过低的情况下去除足够的余热和湿度，有必要进行大循环通风。比如，每平方米建筑面积需要排掉80W/m2的显热，室温设定为25℃，送风温度为15℃时，所需循环风量为24m3/hr/m2，往往会导致室内空风量较大，使居住者在吹风时感到不适。为了减少这种吹风感，需要通过改进送风口的位置和形式来改善室内气流组织。往往需要在室内布置风管，以降低室内净高或增加楼层间距。大量的通风也非常容易造成空空气噪音，而且很难有效消除。

(5)输配电能耗。

为了完成室内环境控制的任务，需要一个输配系统来带走余热、湿度、CO2、异味等。在中央空调度系统中，风机和水泵消耗了整个空调度系统用电量的40~70%。在常规的中央空调制系统中，多采用全空气系统。冷能全部靠空气输送，输配效率低。

独立温度和湿度控制空控制系统:

空独立温控空调系统(专用室外空气系统，简称DOAS系统)是将新风独立处理至较低温度，使新风能承担室内全部湿负荷(一般夏季新风降温除湿，冬季采暖加湿，部分地区全年需要新风降温除湿)和部分或全部显热负荷，其余显热负荷在干燥条件下由室内末端设备承担。采用两个独立的系统分别控制和调节室内的湿度和温度，避免了传统系统中温度和湿度联合处理造成的能源浪费和空气体质量下降；用新风调节湿度和显热端温度，可以满足改变房间热湿比的要求，避免室内湿度过高和过低的现象。

独立温度和湿度控制示意图:

新鲜空气的作用:

1)保证室内空空气质量。承担消除室内二氧化碳和VOC的卫生要求；

2)调节室内湿环境的作用

重要的是采用另一套独立系统，夏季产生17~20℃冷水，冬季产生32 ~ 40℃热水，送至室内干末端装置，承担室内显热负荷。

潜热处理系统设备:新风处理机组和送风末端装置。

新风机组的作用:准备干燥且符合要求的新风，夏季对新风进行降温除湿，冬季进行加热加湿。

末端送风装置:置换通风、地板送风、站空调节(个性化送风)等末端送风口。

新鲜空气处理装置的类型:

1.冷却除湿2。转轮除湿3。溶液除湿。

显热处理系统:高温冷源，干端装置。

高温冷源功能:夏季提供17~20℃的制冷剂。

高温冷源的形式:

自然冷源-地源换热器、水源热泵等。

人工冷源-高温冷水机组

干燥条件下的终端设备:辐射板和干燥风机盘管。

温湿度独立送风原理示意图:

冷却除湿新风处理器示意图:

干燥剂轮示意图:

溶液加湿新风机组:

原理:溶液调湿新风机组利用低温浓缩液对新风进行降温除湿。

间接蒸发冷却新风机组的原理；

新风处理方法的比较:

对空气体进行除湿处理时，空气体先被冷却，温度降至露点后，水蒸气开始变成液态水，除湿后的空气体接近饱和，其温度较低，需要重新加热才能送入室内。

当空气体经过转轮除湿处理后，空气体的状态沿等焓线变化，除湿后的空气体温度较高，需要冷却后再送入室内。

溶液除湿法可以直接将空气体处理到所需的送风点，无需再加热或冷却。

温湿度独立控制空控制系统的设计要点；

1.负载确定:

1)湿度控制系统的负荷

A.新鲜空气供应状态的确定

新鲜空气湿度的确定应确保建筑物内产生的所有湿度都能被消除。新风湿度ds与室内设计状态湿度dn的关系如下:W =G (dn-ds) (1)

式中:W为建筑产湿量，g/h；Is 空气体密度，kg/m3；g为新风量，m3/h

新鲜空气供应状态的确定:

例如，当室内设计参数温度tn为26℃，相对湿度为60%(含湿量dn为12.6g/kg)时，办公人员的出湿量W0为109g/(人·h)。当不考虑人以外的其他湿度源时，若按《办公室人员卫生标准》设计人均新风量G0为30m3/h，则所需新风湿度d s0可由下式计算:W0 =G0(dn-ds0) (1)

计算出的ds0为9.5g/kg，即湿度控制系统需要将湿度为ds0的干燥空气体送入室内进行湿度控制。

B.湿度控制系统承受的负荷

新风供给温度ts和含湿量d s可以决定新风供给状态点，湿度控制系统所承受的负荷QH的计算公式为:

QH = QG(hw-hs) (2)

式中hw为新风室外设计状态的比焓，kj/kg；Hs是新风供给的比焓，kJ/kg。

2)温度控制系统的负荷

当室内设计温度为tn，新风供给温度ts低于tn时，新风供给所承担的室内显热负荷QHS可按下式计算:QHS = cpG(tn-ts) (3)

其中cp为空气体比定压热容量，kJ/(kg·℃)，可得温控系统的负荷Qt:Qt = QS-QHS(4)

其中，QS是建筑物的总显热负荷，kW。

2.设备负载

在DOAS空控制系统中，湿度控制系统的主要设备为新风机组，温度控制系统的主要设备包括高温冷源(一般为高温冷水机组)、其输配系统和末端显热处理设备。新风机组的任务是处理新风得到干燥空空气，送入室内控制湿度，所以新风机组的制冷量就是湿度控制系统的负荷。

在DOAS系统中，当湿度控制系统不需要高温冷源进行预冷或制冷时，高温冷源的容量就是温度控制系统的负荷。

当空气体处理过程有预冷或冷却时，新风处理的这部分负荷也应包括在内。

末端显热设备所承担的负荷是房间显热负荷与新风供给所承担的部分显热负荷之差。

3.设备选择

一、高温冷源的选择

1)自然冷源

2)人工冷源

b、新风机组处理形式

溶液热回收型新风机组的原理及优点。

3.显热终端设备

1)干式风机盘管装置

2)辐射端:一种预埋管道的混凝土板；由金属或塑料制成的第二类模块化产品，如毛细管(冷却格栅)。

简单控制:

室内湿度控制:调节送风的含湿量和风量；

室内温度控制:调节室内末端制冷量(如干风机盘管风量)和冷却器出水温度。

温湿度独立控制系统设计中最重要的两个参数是室内余热和室内剩余湿度。

案例分析:

已知珠海某办公楼空可调面积约5000㎡，室内设计干球温度26℃，相对湿度60%，建筑维护结构、照明及室内设备总散热量约100W/㎡。求该办公楼夏季的冷负荷。

指数估计方法:

室内废热

室内余热=维护结构负荷+照明负荷+室内设备负荷+人员负荷= 100w/m2 =100W/㎡5000㎡+500p136.7优优资源网w/p0.8 = 554.7kW。

其中，查表可知，26℃时光工总热量为136.7W/p，聚类系数为0.8。

室内剩余湿度:室内剩余湿度=室内人员的湿度量= 500p109g/h.p0.8 = 43.6kg/h由于办公室的湿度量主要是人员的湿度量，所以剩余湿度就是人员的湿度量。

新风负荷:新风负荷=新风量室内外焓差密度/3600 = 155.5kW。

根据以上计算结果，可以得出建筑物的荷载如下:

目前独立温湿度控制系统积累的数据与常规系统相差甚远，估算方法可能会造成较大误差。建议使用软件进行计算。目前常用的计算软件有红叶和dest。

独立温湿度控制系统与常规系统设计有什么不一样在于其空气体处理工艺的调整。显热和潜热由不同的设备承担，因此需要对计算出的建筑负荷值进行分解，从而为选择提供依据。

案例二:

已知珠海某商场空可调面积约26,000m2，室内设计干球温度26℃，相对湿度60%。根据鸿业软件计算，建筑总负荷为4840kW，其中余热2930kW，剩余湿度1109kg/h，卫生所需新风量190400m/h，要求商场

负载分解

(1)新风量的确认

除湿所需新风量的计算公式如下:

式中:Qf:新风量，m3/h；Wr:室内湿度负荷，g/h；

a:新风密度，kg/m3，一般为1.2kg/m3；；Dn:室内空空气含湿量，g/kg；Ds:二次冷却后的新风含湿量，g/kg。

优优资源网情况下除湿所需的新风量:

除湿所需的新鲜空气量大于卫生空气量。此时有两种选择:

(1)根据除湿所需的新风量选择新风除湿机组；

(2)选择带回风的新风除湿机，引入部分回风以弥补风量的不足，避免送更多新风带来的额外能耗。

这里选择第二种方法，根据风量选择水冷式新风除湿机组。

新风机预冷负荷的计算:

干燥端选择:

主机选择:高温主机承担的负荷是新风除湿机预冷能力和干端承担的制冷量之和。

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