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温湿度独立控制空调系统在实际应用中节能效果的研究

  通过介绍温湿度独立控制空调系统的组成部分,对传统的空调系统的缺点与温湿度独立控制空调系统在实际应用中的节能效果进行了分析。
  关键词温湿度独立控制空调系统;组成部分;节能
  中图分类号TU831.3+5
  引言
  目前室内空调的温湿度环境控制的方式主有两种类型,一种为中央空调,即集中设置冷源的空调系统。另一种类型为小型空调器,独立分散安装在各个房间内。这两种类型的空调的原理都是把经过调节了温度和湿度的空气送入室内,以达到对室内的温湿度进行控制的目的。然而这些传统的空调系统的缺陷在于输配系统的能耗高、对热湿比的变化难以适应、霉菌容易滋生等。温湿度独立控制系统是新型的空调系统,目的就在解决传统空调系统的弊端。温度湿度独立控制的空调系统包含温度与湿度两套独立的空调控制系统,温度与湿度分开控制,有效的避免了传统空调系统中热、湿联合处理所带来的损失。
  1、 温湿度独立控制空调系统的组成部分、
  温湿度独立控制空调系统由显热处理系统和湿度处理系统两个独立的系统分别控制室内的温度和湿度。温度调节设备包括冷热源高温冷水机组、锅炉、热泵;干式末端干式风机盘管、毛细管平面辐射式空调末端、冷梁等。根据不同的除湿方式,湿度调节可分为冷凝除湿和溶液除湿两种方式。
  温度控制系统的干式末端有干式风机盘管和辐射冷板两种类型。辐射冷板主有金属辐射板、冷却格栅、冷梁和内埋管的混凝土板等四种类型。金属辐射板广泛的应用于辐射吊顶。因为供水温度是有限制的,辐射末端不超过每平方米8W的供冷量,所以维护辐射冷板的建筑结构和室内装置的产热量不能太多。由于干式风机盘管不会有凝水的问题,它可以采用不同的安装方式,例如紧凑的方式、仿吊扇的方式、自然对流的形式等等。灵活的安装形式可以极大的降低安装的成本。高温热源有多种获取方式,例如深井回灌供冷技术、间接蒸发冷水机组、高温冷水机组、土壤换热器。
  湿度控制系统中的新风处理机组为室内供干燥的新风,达到排除异味、排除湿气、排二氧化碳、供新鲜空气的目的。一般采用从侧面或者地面置换送风。温湿度独立控制空调系统主有三种除湿的方式,即冷冻除湿、溶液除湿和转轮除湿。其中溶液除湿环保节能的效果显著,其基本原理是采用具有调湿功能的盐溶液为工作介质,通过不同浓度溶液的吸湿与放湿特性,实对空气进行除湿与加湿的处理。
  2、传统的空调系统的缺点
  传统的空调系统采用的是温湿度同步调节方式,这种调节方式存在一些弊端。
  首先,温度、湿度的调节控制是同时进行的,能源的利用效率低。同时调节温湿度时难以结合使用天然冷源。空调系统在进行降低温度的工作时,必须冷源的温度低于室内空气的干球温度。在进行除湿的工作时,求冷源的温度低于室内空气的露点温度。由于传统的空调系统的温湿度调节采用的是同一个冷源,这就造成浪费能源品位。其次,传统的空调系统难以适应热湿比的求,调节范围有限。传统的空调系统对室内空气进行除湿是采用的冷冻除湿的方式。除湿的同时降低室内的空气温度。吸收的显热与潜热比变化的范围有限。因此不能满足那些较大范围变化的显热潜热比的建筑的需。如果只利用传统的空调系统,势必会降低对湿度的控制,而达到控制温度的目的,这就使得室内的相对湿度偏高或者偏低。湿度过高会导致不舒适,通常又会降低室温达到热舒适的目的,但这又造成能源的浪费。
  最后,传统的空调系统存在冷凝水,容易滋生细菌,从而影响房间里的空气质量。由空调系统引入室内的新风中可能会夹杂着一些大气污染物,如果过滤装置出现问题就会对人的身体健康造成威胁。倘若过滤器在长期的使用中表面堆积了大量的粉尘,倘若溅入冷凝水,过滤器就会成为微生物滋生繁殖的最好场所。冷凝水中容易滋生一些致病的细菌、霉菌,导致各种疾病的发生,对身体健康构成巨大的威胁。此外,机械制冷机使用的氟利昂一旦泄露,将严重破坏臭氧层,而且产生的温室气体引发全球变暖,不利于环境保护。
  3、温湿度独立控制空调系统优势介绍
  温度湿度独立控制的空调系统的优势体现在三部分温度控制末端、湿度控制末端、冷热源部分。
  3.1温度控制末端
  干式风机盘管、毛细管平面辐射式空调末端、冷梁等是温度湿度独立控制的空调系统的温度末端。在公共的建筑例如办公楼由于安装空间的限制,大多采用冷梁和干式风机盘管的温度控制末端,而舒适度求高的建筑大多采用毛细管平面辐射式的空调末端。温度控制末端在夏季供水温度16℃左右。毛细管空调末端的热交换面积大,有较快的传热速度,所以有较高的传热效率,具有节能的作用。
  3.2湿度控制末端
  有独立的溶液除湿或者冷冻除湿的系统的新风系统是温度湿度独立控制的空调系统的湿度控制末端。新风系统承担着室内的新风负荷和潜热负荷。能够对室内环境的湿度进行有效精确的控制,并且没有凝水表面,同时能够供足量的新风,达到健康的目的。末端采用置换送风的通风方式,即下送风,顶回风的送风方式。新风与回风采用的是独立的风道,新风与排风之间不会交叉污染。置换送风系统的优势在于人员活动的地方的空气品质好;室内空气是不混合的,不循环使用;能够减少1%~4%的新风量、低速低紊流送风,热舒适性好;节能的优势。现以热泵式溶液调湿新风机组为例分析溶液除湿的优势。热泵式溶液调湿新风机组是一种以调湿溶液为工作介质,兼具冷热源、对新风进行除湿以及加湿处理、全热回收处理、新风过滤等功能的新风处理设备。由此,热泵式溶液调湿新风机组既是一种能量热回收装置,体现了能源利用的优势,又是对空气进行热湿处理的设备,它可以调节新风中水含量,能够精确的控制室内的温度和湿度。
  3.3冷热源部分
  任何的冷热源系统比如冷水机组、土壤源热泵、高温冷水机组、水源热泵等都可以被用作温湿度独立控制系统的冷热源。如果制冷方式采用的是机械制冷,会因为制冷机的压缩比的降低,而使其COP值显著的得到高。如果温湿度独立控制空调系统的冷热源与廉价的天然冷热源(地、水源热泵)结合使用,将会有更加显著的节能效果。
  4、温湿度空调系统的节能效果
  温湿度独立控制空调系统比传统的空调系统的处理显热负荷的冷水温度高,由此机械制冷机的COP高,从而使空调系统的能耗有效的降低。传统的空调系统冷源为7℃~12℃的冷水,所有的冷负荷都由这个冷源承担,机械制冷机的COP为3~6。而温湿度独立控制空调系统的冷源为17℃~2℃的冷水,只承担室内的显热负荷。机械制冷机的COP为7~1。并且可以有多种自然的冷源供温湿度独立控制空调系统的冷源。通过土壤换热器获取高温冷水,水在土壤和埋管之间进行热交换.水在土壤中的温度降低到18℃以下,进而吸收室内的热量。其次,通过深井水的温度经常在当地的年平均气温以下,以深井水作为冷源,高温冷水在使用过后再回灌到深井中,在节约大量的高温冷水的同时又不会浪费水资源,有较高的环保节能效果。
  温湿度独立控制空调系统的初投资比传统的空调系统有大约高18%~25%,增量投资回收年限大约为6年。热泵式溶液调湿新风机组的回收期高于冷水型新风机组的回收期;温湿度独立控制空调系统比传统的空调系统的节能率大约为2% ~3%之间,并且随着日益增多的用户和企业不断的降低生产成本,增量投资的回收年限会不断的减少,所以温湿度独立控制空调系统具有良好的市场推广前景。
  结语
  温湿度独立控制空调系统的对温度与湿度分别控制、调节,比传统的空调系统有更加灵活、有效、准确的调节方式,不仅高了健康水平和舒适度,而且避免了传统的空调系统中温湿度同时处理导致的能量损耗,具有良好的节能效果。此外由于温湿度独立控制空调系统的冷热源可以结合多种自然冷源,有非常有效的节能环保作用,因此,温湿度独立控制空调系统具有良好的发展空间。
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