温湿度独立控制系统的应用分析

发表时间:2019/1/10   来源:《建筑学研究前沿》2018年第31期   作者:姚丹凤
[导读] 介绍了温湿度独立控制系统的原理及组成,该系统能够更好的适应室内热湿比的变化,改善城市能源供需结构,本文以实例分析温湿度独立控制系统中各参数的计算。

重庆和美建筑规划设计有限公司  重庆  401121
        摘要:介绍了温湿度独立控制系统的原理及组成,该系统能够更好的适应室内热湿比的变化,改善城市能源供需结构,本文以实例分析温湿度独立控制系统中各参数的计算。
        关键词:温湿度独立控制;送风状态点;全空气系统;干式风机盘管
       
       
        随着人民生活水平的提高,对周围环境的要求、环保意识也越来越高,温湿度独立控制系统作为新型的空调形式,在工程中得到了越来越多的应用。温湿度独立控制系统采用两套独立的系统控制调节室内的温度和湿度,一般由独立的新风系统承担全部的室内湿负荷,显热末端处理室内的显热负荷。该系统的关键就是怎样处理出干燥空气而不造成过高的能源消耗。
        1.温湿度独立控制系统原理
        温湿度独立控制系统由两个独立的系统组成,分别处理室内的显热和潜热,调节和控制室内的温度和湿度。其主要的设备可分为:高温冷水机组、去除显热的室内末端装置、新风处理机组(用于制备干燥的新风)以及去除湿负荷的室内末端送风装置。
        新风的处理方式主要有冷却除湿、固体除湿以及溶液除湿等。其中溶液除湿能使低品位的能源达到较好的热力学效果,目前运用地比较广泛。它采用具有调湿性能的盐溶液作为工作介质,利用溶液的吸湿及放湿特性实现对空气的除湿与加湿处理。水分在盐溶液与空气之间运动的驱动力是盐溶液与空气中水蒸气分压之间的差值。当盐溶液表面蒸汽压低于空气中水蒸气的分压时,溶液吸收空气中的水分,进行除湿。
        
        图1 溶液除湿新风机组空气处理过程(夏季)
        2.实例分析温湿度独立控制系统
        2.1项目概况说明
        某工程位于广东省深圳市,总建筑面积220100平方米,最高建筑99.90m,主要功能为办公、研发、会议室;地下建筑面积52374.95平方米,共2层,主要功能为车库、设备房。
        本项目的建筑空调面积空调134002.5平方米,分高、低两个区,低区系统夏季最大逐时总冷负荷11062.3KW,其中室内显热冷负荷5547KW;高区系统夏季最大逐时总冷负荷7464.6KW,其中室内显热冷负荷3576.7KW。本项目功能区域较多,为了提供更加健康、舒适的环境,节约能源,满足能源系统平衡的要求,采用温湿度独立控制空调系统。
        2.2空调系统方案
        空调控制的要求就是排除室内的余热、余湿、二氧化碳、异味及其他有害物质。排除余热余湿只要介质的温度湿度低于室内空气参数即可实现。但是,若用同一冷源对空气同时进行降温和除湿处理,可能造成能源品位的浪费。温湿度独立控制策略的基本思路是通过不同的系统分别单独控制室内温度和湿度。
        1)冷源
        室内显热负荷由显热末端装置承担,室内末端按照高低区分别设置。低区选用制冷量为1758kW(500USRT)的高温离心式冷水机组3台,高区选用制冷量为1758kW(500USRT)的高温离心式冷水机组2台,制备14℃冷水(供水),回水温度20℃。新风冷负荷及室内湿负荷新风机组承担,采用热泵式溴化锂溶液调湿新风机组,新风机组将室外空气处理至18℃、55%或者20℃、40%的送风状态后送至室内。全空气机组选择热泵式溶液调湿全空气机组。
        2)空调冷水系统
        冷水系统采用密闭式机械循环,冷水平面管道和竖向立管均为同程式。本工程由于各用冷区域冷量相差较大,且输送距离也有较大差别,故采用二次泵系统。制冷机组制备之冷水在地下室制冷机房内经一次泵加压(定频泵),引至分水器和二次泵(变频泵)直接送至各用冷区域。一次泵设在制冷机房内,与水冷离心式冷水机组一一对应配置,二次泵设置于各区域独立的二次泵房内,且高低区均设在一泵房内,高低区均各自设置分水器。高区冷水系统承压为1.6MPa,低区冷水系统承压为1.0MPa。
        3)空调风系统
        空调风系统包括:采用空气处理机组的低风速单风道全空气系统;采用风机盘管加新风的空调系统。气流组织根据不同功能要求、建筑形式,设计具多样性。具体为:
        办公室或者独立间隔的房间,采用干式风机盘管(吊柜)加新风系统,干式风机盘管暗吊顶内,上回侧送或散流器顶送。室外空气经新风机组处理后直接送入室内。机组所需再生风量来自房间排风,排风通过风管进入新风机组,再生完成后再排至室外。
        大空间区域采用组合式空气处理机组,低风速单风道全空气系统。室外新风由外墙百叶进入,经空气处理机组的盐溶液除湿、冷却或者加湿、加热后与回风混合,再经干式表冷器冷却或者加热,通过消声静压箱、风管、散流器送至各空调区域。新风管装有手动对开多叶调节阀,可根据室内需要及季节变化而调节阀门的开启度,过渡季节可将阀门全开。
        3.系统新风量的确定
        排除余湿、二氧化碳、异味及其他有害物质需要通过低浓度的空气与室内的空气进行质量交换来实现。据相关研究,去除余湿与二氧化碳所要求的新风量一致[],则新风?量满足除湿的要求,也同时能满足二氧化碳浓度的控制要求。一般而言,建筑内通常是以人员的活动为主,室内湿负荷主要也就是室内人员的散湿量,与人员的数量及劳动强度有关。利用向室内输送干燥的空气即能实现排除室内余湿,用于除湿的新风量及新风含湿量应满足:
      

        温湿度独立控制系统中,新风量需要满足人员的卫生要求和去除室内全部湿负荷的要求,新风的含湿量要满足新风机组的除湿极限要求。由式(1)可见,在室内湿负荷与空气密度不变的情况下,新风量增大,新风的含湿量可降低,新风量减小,新风的含湿量升高即对新风机的除湿能力要求提高。不同类型的新风机组处理后的含湿量是不同的(冷却除湿机组的新风含湿量不低于8.0g/Kg,溶液调湿机组新风含湿量不低于7.0g/Kg),设计的新风含湿量不应大于机组的处理范围。温湿度独立控制系统的新风量就是在除湿新风量与满足人员卫生新风量中取最大值。
        4.系统空气处理过程
        显热末端只承担室内的显热负荷,室内湿负荷仅由新风机承担。室外空气经新风机处理到送风状态点L后,送入室内,与风机盘管处理的室内循环风混合后达到室内送风状态点O。以溶液除湿新风机+干式风机盘管为例,空气处理过程及流程如图2。
        
        图2 空气处理过程
        夏季,该系统的设计参数计算如下:
        1)根据相关文件及规范,确定夏季室内外空调计算参数,确定室内状态点N,室外状态点W。

        2)确定室内热湿负荷,新风处理状态点。根据房间的负荷计算,可得房间的全热冷负荷以及湿负荷,过室内状态点N作热湿比线ε。根据选用的新风机的类型及除湿能力,确定新风的处理状态点L,再根据式(1)可计算房间满足人员卫生要求和除湿要求的最小新风量。
        3)确定风机盘管的处理状态点。室内状态点与风机盘管送风状态点在同一等湿线上。根据高温冷水机组的进出水设计温度,确定干式风机盘管的送风温度,等湿线上的点M就是干式风机盘管的送风状态点。
        4)室内送风状态点的确定。连接新风处理状态点L与干式末端的送风状态点M,直线LM与室内热湿比线ε的交点O即为室内的送风状态点。据此可计算出房间所需的总送风量。其中,Q为空调房间的总冷负荷,为室内空气的焓值,为室内送风状态点O的焓值。
        5)干式风机盘管的设计负荷。为干式风机盘管送风状态点的的焓值,为干盘管的处理空气焓差,根据室内显热负荷计算所需要的风机盘管送风量,结合房间内的实际情况选择合适的盘管型号及台数。
        5.结语
        温湿度独立控制系统是一种绿色环保节能的空调系统,它通过两套独立的系统实现对温度和湿度的分别控制调节。在进行温湿度独立控制系统时,应注意该系统与常规空调系统的不同之处,对系统的各参数进行合理的计算设计,才能充分发挥该系系统的优势。

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