温湿度独立控制空调系统

摘要： 本文主要介绍了传统空调系统与温湿度独立控制空调系统的区别，并对温湿度独立控制空调系统进行了介绍。

一、引言  

随着我国经济的快速发展，生态环境问题日益突出，我国能源的发展面临巨大挑战。降低能源的消耗，寻求安全、环保、高效、可再生能源势在必行。现阶段，建筑能源消耗量约占能源消耗总量的33%，而空调能源消耗量约占建筑能源消耗量的60%，因而降低空调能源消耗量以及寻求新型室内空气调节方式对降低能源消耗具有重要意义。  

二、温湿度独立控制空调系统  

在我国夏季高温、高湿的“三伏天”，为创造人体舒适性环境，办公、商场等场所使用空调频率激增，但传统空调系统一般采用热湿耦合调节控制，此种控制方法是通过风机将空气与盘管表面进行热量交换，以此达到对空气进行余热余湿处理的目的。该种方法存在的问题为：  

1）能源消耗高：室内负荷中50%~70%为显热负荷，可用较高温度的冷源进行处理，而为降低空气湿度，需将盘管表面温度降低至空气露点温度以下，因此空调系统需要5~7℃的冷冻水，造成能源的浪费；  

2）室内空气品质问题：夏季空气处理过程中需要对空气进行降温减湿，传统空调系统采用冷凝的方式降低空气湿度，这就为霉菌的产生与传播创造了条件；  

3）室内舒适度问题：为排出室内余热余湿而又不使空气温度过低，一般需要较大的循环空气量。这就造成室内空气流动性较大，产生人体不适的吹风感[1]。为改善以上传统空调出现的问题，温湿度独立控制空调系统应运而生。  

温湿度独立控制空调系统是将温度与湿度进行分别处理，温度控制部分由高温冷热源、水输配系统、室内干式末端装置（干式风机盘管、毛细管敷设板等）组成；湿度部分由新风处理机组进行处理，由新风输配管以及末端装置组成。对新风进行湿度处理的方式分为：冷凝除湿、转轮除湿以及溶液除湿[2]。  

三、温度控制系统  

3.1高温冷源系统  

在温湿度独立控制空调系统中，新风承担室内负荷中的潜热负荷，显热负荷一部分由新风承担，另一部分由末端的干式风机盘管或毛细管网敷设板中的高温冷源进行承担。在本系统中，冷冻水温度由5~7℃提高至16~18℃，因此可通过自然冷源进行制备，或通过蒸发冷却高温冷水机组进行制备高温冷水[3]。  

3.1.1土壤源制备  

在地平面10m以下土壤温度不随外界温度变化而变化，且温度值为当地室外全年平均温度。因此在夏季需要制冷以及冬季需要采暖时，通过土壤源热泵机组将冷量或热量输向室内。  

3.1.2蒸发冷却机制备  

蒸发冷却是一项利用“干空气能”进行空气调节的技术，具有环保、高效、经济的特点，设备成本较低，用电量大幅度降低[4]。  

蒸发冷却包括直接蒸发冷却、间接蒸发冷却以及多级间接加直接蒸发冷却，通过蒸发冷却技术可制备冷风与冷水，因此在进行温湿度独立控制空调系统中即可应用于冷水机组，也可应用与新风机组[3]。  

3.2水输配系统  

水输配系统是将高温冷热源处的热量或冷量通过水作为传播介质，将其输送到热量交换处。其输配原则为：1）具有良好的输送能力，根据工作条件以及经济性指标选定合适的管材、管径以及水泵等系统配件；2）具有良好的水利工况稳定性，使系统环路间阻力平衡。对于水利失调处，采用平衡阀等组件进行调控，使其在合理范围内；3）为防止管路因水垢或杂质等堵塞现象的发生，在制冷机组等处安装电子水处理仪器和除垢器[5]。  

3.3室内干式末端装置  

在温湿度独立控制空调系统中，室内干式末端装置只负责室内的显热负荷，潜热负荷由新风系统进行处理，不涉及冷凝水的产生。一般干式末端装置为干式风机盘管或毛细管网辐射板。此装置在进行热量交换时，由于冷水的供水温度高于室内空气的露点温度，不会有冷凝水的产生，以此避免霉菌等的产生，提高室内空气洁净度[4]。  

四、湿度控制系统  

现阶段较为完善的除湿技术主要为冷凝除湿、转轮除湿、溶液除湿等。  

4.1冷凝除湿  

冷凝除湿过程是将需要处理的空气通过与低于其露点温度的表冷器表面进行接触，使空气中水蒸气冷凝，以此达到除湿的目的。此种方式在表冷器湿工况下完成，易产生细菌，对空气品质造成影响。并且若空气处理后温度过低，还应考虑再热过程，使其达到合适的送风状态再进行输送。  

4.2转轮除湿  

转轮除湿为利用涂有吸湿材料的转轮转动，对新风中水蒸气进行吸附，以此达到对新风除湿的目的。转轮中3/4的区域进行除湿工作，其余1/4区域为再生区域。在再生区域，吸湿后的吸湿材料通过与温度较高的可再生空气接触，恢复吸湿材料的吸湿性能，以上过程循环往复，保证转轮除湿机能够稳定连续的除湿[3]。  

4.3液体除湿  

液体除湿利用吸湿性较强的材料，对空气进行干燥处理，并利用低温废热或太阳能等低品位热驱动再生。与固体吸湿材料相比，液体除湿具有良好的流动性，增强空气与吸附剂的接触，强化吸湿效果。在空调工程中，常用的液体除湿剂为LiBr、LiCl、CaCl2、乙二醇等溶液，但由于乙二醇易挥发性，会与被处理空气混合送入房间内，危害人体健康，因此不建议使用[6][7]。  

五、结论  

综合以上分析，具体如何选择冷热源、室内干式末端装置以及新风除湿技术，应根据工程实际情况、全年负荷变化等因素进行选择，综合选择合理的温湿度独立控制空调系统的方案。  

参考文献  

[1]邹锋.温湿度独立控制空调系统的认识[J].中华建设,2017(06):144-145.

[2]张航铭,毛瑞勇,何波,莫金凤,刘雄.贵阳地区温湿度独立控制空调系统方案探究[J].山西建筑,2021,47(13):89-92.

[3]孙婧. 干燥地区蒸发冷却温湿度独立控制空调系统应用研究[D].西安工程大学,2016.

[3]孙婧. 干燥地区蒸发冷却温湿度独立控制空调系统应用研究[D].西安工程大学,2016.

[4]辛玉广. 基于温湿度独立控制的土壤源显热处理系统的研究与应用[D].合肥工业大学,2012.

[5]丁伟翔,薛冰宇,陈子豪,陈柯行.某游泳馆温湿度独立控制空调系统设计[J].节能,2021,40(08):29-32.

[6]徐学利 ,张立志,朱冬生.液体除湿研究与进展[J].暖通空调,2004(07):22-26+59.

[7]罗城鑫,赵大周,刘心喜,谷菁.基于分布式能源低温余热利用的膜式液体除湿技术研究[J].科技与创新,2019(18):137-138