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熱電聯(lián)產(chǎn)摘要：本文在分析了目前熱濕聯(lián)合處理空調(diào)系統(tǒng)所面臨的主要問題的基礎(chǔ)上，提出了熱濕獨(dú)立控制空調(diào)策略：采用新風(fēng)去除室內(nèi)的余濕、承擔(dān)室內(nèi)空氣質(zhì)量的任務(wù)，采用高溫冷源去除室內(nèi)的余熱。并提出了溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)方式對(duì)室內(nèi)末端裝置、新風(fēng)處理、制備高溫冷源的要求與影響，介紹了溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐工程。
關(guān)鍵詞：溫濕度獨(dú)立控制新風(fēng)高溫冷源
1引言
從熱舒適與健康出發(fā)，要求對(duì)室內(nèi)溫濕度進(jìn)行全面控制。夏季人體舒適區(qū)為25篊，相對(duì)濕度60%，此時(shí)露點(diǎn)溫度為16.6篊?？照{(diào)排熱排濕的任務(wù)可以看成是從25篊環(huán)境中向外界抽取熱量，在16.6篊的露點(diǎn)溫度的環(huán)境下向外界抽取水分。目前空調(diào)方式的排熱排濕都是通過空氣冷卻器對(duì)空氣進(jìn)行冷卻和冷凝除濕，再將冷卻干燥的空氣送入室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)排熱排濕的目的?，F(xiàn)有的熱濕聯(lián)合處理的空調(diào)方式存在如下問題。
（1）熱濕聯(lián)合處理的能源浪費(fèi)。由于采用冷凝除濕方法排除室內(nèi)余濕，冷源的溫度需要低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，考慮傳熱溫差與介質(zhì)輸送溫差，實(shí)現(xiàn)16.6篊的露點(diǎn)溫度需要約7篊的冷源溫度，這是現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)采用5~7篊的冷凍水、房間空調(diào)器中直接蒸發(fā)器的冷媒蒸發(fā)溫度也多在5篊的原因。在空調(diào)系統(tǒng)中，占總負(fù)荷一半以上的顯熱負(fù)荷部分，本可以采用高溫冷源排走的熱量卻與除濕一起共用5~7篊的低溫冷源進(jìn)行處理，造成能量利用品位上的浪費(fèi)。而且，經(jīng)過冷凝除濕后的空氣雖然濕度（含濕量）滿足要求，但溫度過低，有時(shí)還需要再熱，造成了能源的進(jìn)一步浪費(fèi)與損失。
（2）難以適應(yīng)熱濕比的變化。通過冷凝方式對(duì)空氣進(jìn)行冷卻和除濕，其吸收的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內(nèi)變化，而建筑物實(shí)際需要的熱濕比卻在較大的范圍內(nèi)變化。一般是犧牲對(duì)濕度的控制，通過僅滿足室內(nèi)溫度的要求來妥協(xié)，造成室內(nèi)相對(duì)濕度過高或過低的現(xiàn)象。過高的結(jié)果是不舒適，進(jìn)而降低室溫設(shè)定值，通過降低室溫來改善熱舒適，造成能耗不必要的增加；相對(duì)濕度過低也將導(dǎo)致由于與室外的焓差增加使處理室外新風(fēng)的能耗增加。
（3）室內(nèi)空氣品質(zhì)問題。大多數(shù)空調(diào)依靠空氣通過冷表面對(duì)空氣進(jìn)行降溫除濕，這就導(dǎo)致冷表面成為潮濕表面甚至產(chǎn)生積水，空調(diào)停機(jī)后這樣的潮濕表面就成為霉菌繁殖的最好場(chǎng)所?？照{(diào)系統(tǒng)繁殖和傳播霉菌成為空調(diào)可能引起健康問題的主要原因。另外，目前我國大多數(shù)城市的主要污染物仍是可吸入顆粒物，因此有效過濾空調(diào)系統(tǒng)引入的室外空氣是維持室內(nèi)健康環(huán)境的重要問題。然而過濾器內(nèi)必然是粉塵聚集處，如果再漂濺過一些冷凝水，則也成為各種微生物繁殖的最好場(chǎng)所。頻繁清洗過濾器既不現(xiàn)實(shí)，也不是根本的解決方案。
（4）室內(nèi)末端裝置的問題。為排除足夠的余熱余濕同時(shí)又不使送風(fēng)溫度過低，就要求有較大的循環(huán)通風(fēng)量。例如每平方米建筑面積如果有80W/m2顯熱需要排除，房間設(shè)定溫度為25篊，當(dāng)送風(fēng)溫度為15篊時(shí)，所要求循環(huán)風(fēng)量為24m3/hr/m2，這就往往造成室內(nèi)很大的空氣流動(dòng)，使居住者產(chǎn)生不適的吹風(fēng)感。為減少這種吹風(fēng)感，就要通過改進(jìn)送風(fēng)口的位置和形式來改善室內(nèi)氣流組織。這往往要在室內(nèi)布置風(fēng)道，從而降低室內(nèi)凈高或加大樓層間距。很大的通風(fēng)量還極容易引起空氣噪聲，并且很難有效消除。在冬季，為了避免吹風(fēng)感，即使安裝了空調(diào)系統(tǒng)，也往往不使用熱風(fēng)，而通過另外的暖氣系統(tǒng)通過采暖散熱器供熱。這樣就導(dǎo)致室內(nèi)重復(fù)安裝兩套環(huán)境控制系統(tǒng)，分別供冬夏使用。
（5）輸配能耗的問題。為了完成室內(nèi)環(huán)境控制的任務(wù)就需要有輸配系統(tǒng)，帶走余熱、余濕、CO2、氣味等。在中央空調(diào)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)、水泵消耗了40~70%的整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的電耗。在常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)中，多采用全空氣系統(tǒng)的形式。所有的冷量全部用空氣來傳送，導(dǎo)致輸配效率很低。
此外，隨著能源問題的日益嚴(yán)重，以低品位熱能作為夏季空調(diào)動(dòng)力成為迫切需要。目前北方地區(qū)大量的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)在夏季由于無熱負(fù)荷而無法運(yùn)行，使得電力負(fù)荷出現(xiàn)高峰的夏季熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電設(shè)施反而停機(jī)，或者按純發(fā)電模式低效運(yùn)行。如果可以利用這部分熱量驅(qū)動(dòng)空調(diào)，既省下空調(diào)電耗，又可使熱電聯(lián)產(chǎn)電廠正常運(yùn)行，增加發(fā)電能力。這樣即可減緩夏季供電壓力，又提高能源利用率，是熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。由于空調(diào)負(fù)荷在一天內(nèi)變化顯著，與熱電聯(lián)產(chǎn)電廠提供熱能并不是很好匹配，如何實(shí)現(xiàn)有效的蓄能，以協(xié)調(diào)二者的矛盾也是熱能使用當(dāng)中存在的問題。
綜上所述，空調(diào)的廣泛需求、人居環(huán)境健康的需要和能源系統(tǒng)平衡的要求，對(duì)目前空調(diào)方式提出了挑戰(zhàn)。新的空調(diào)應(yīng)該具備的特點(diǎn)為：
加大室外新風(fēng)量，能夠通過有效的熱回收方式，有效的降低由于新風(fēng)量增加帶來的能耗增大問題；
減少室內(nèi)送風(fēng)量，部分采用與采暖系統(tǒng)公用的末端方式；
取消潮濕表面，采用新的除濕途徑；
不用空氣過濾式過濾器，采用新的空氣凈化方式；
少用電能，以低品位熱能為動(dòng)力；
能夠?qū)崿F(xiàn)高體積利用率的高效蓄能；
從如上要求出發(fā)，目前普遍認(rèn)為溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)可能是一個(gè)有效的解決途徑。
2溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)
空調(diào)系統(tǒng)承擔(dān)著排除室內(nèi)余熱、余濕、CO2與異味的任務(wù)。研究表明：排除室內(nèi)余熱與排除CO2、異味所需要的新風(fēng)量與變化趨勢(shì)一致，即可以通過新風(fēng)同時(shí)滿足排余濕、CO2與異味的要求，而排除室內(nèi)余熱的任務(wù)則通過其他的系統(tǒng)（獨(dú)立的溫度控制方式）實(shí)現(xiàn)。由于無需承擔(dān)除濕的任務(wù)，因而可用較高溫度的冷源即可實(shí)現(xiàn)排除余熱的控制任務(wù)。對(duì)照前言中現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)存在的問題，溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)可能是一個(gè)有效的解決途徑。溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)中，采用溫度與濕度兩套獨(dú)立的空調(diào)控制系統(tǒng)，分別控制、調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度與濕度，從而避免了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中熱濕聯(lián)合處理所帶來的損失。由于溫度、濕度采用獨(dú)立的控制系統(tǒng)，可以滿足不同房間熱濕比不斷變化的要求，克服了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中難以同時(shí)滿足溫、濕度參數(shù)的要求，避免了室內(nèi)濕度過高（或過低）的現(xiàn)象。
溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的基本組成為：處理顯熱的系統(tǒng)與處理潛熱的系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)節(jié)分別控制室內(nèi)的溫度與濕度，參見圖1。處理顯熱的系統(tǒng)包括：高溫冷源、余熱消除末端裝置，采用水作為輸送媒介。由于除濕的任務(wù)由處理潛熱的系統(tǒng)承擔(dān)，因而顯熱系統(tǒng)的冷水供水溫度不再是常規(guī)冷凝除濕空調(diào)系統(tǒng)中的7篊，而是提高到18篊左右，從而為天然冷源的使用提供了條件，即使采用機(jī)械制冷方式，制冷機(jī)的性能系數(shù)也有大幅度的提高。余熱消除末端裝置可以采用輻射板、干式風(fēng)機(jī)盤管等多種形式，由于供水的溫度高于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，因而不存在結(jié)露的危險(xiǎn)。處理潛熱的系統(tǒng)，同時(shí)承擔(dān)去除室內(nèi)CO2、異味，以保證室內(nèi)空氣質(zhì)量的任務(wù)。此系統(tǒng)由新風(fēng)處理機(jī)組、送風(fēng)末端裝置組成，采用新風(fēng)作為能量輸送的媒介。在處理潛熱的系統(tǒng)中，由于不需要處理溫度，因而濕度的處理可能有新的節(jié)能高效方法。
3新風(fēng)處理方式
溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)中，需要新風(fēng)處理機(jī)組提供干燥的室外新風(fēng)，以滿足排濕、排CO2、排味和提供新鮮空氣的需求。前言已闡述了現(xiàn)有的低溫露點(diǎn)除濕的熱濕聯(lián)合處理方式所帶來的問題，如何采用其他的處理方式排除室內(nèi)的余濕，如何處理出非露點(diǎn)的送風(fēng)參數(shù)，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)新風(fēng)有效的濕度控制是新風(fēng)處理機(jī)組所面臨的關(guān)鍵問題。
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