温湿度独立控制空调系统应用实例浅谈

俞孝栋

摘要:本文以浙江省湖州市某药业办公大楼中央空调系统设计为例，从系统特点、设计过程、环保节能等方面，对温湿度独立控制空调系统在实际工程应用进行分析。

关键词：中央空调；温湿度；独立控制

中图分类号：TB657.2 文献标识码：A文章编号：

1 引言

随着我国经济实力的迅速增强，各种建筑物的体量逐渐增大、建筑物的使用功能越来越复杂，现代建筑设计要满足多方面的要求，已经成为多学科相互交叉配合，使设计出来的建筑能真正满足人们对建筑使用功能和心理夙愿的需要。采暖通风与空气调节作为建筑设计的一个分支，其在建筑使用、能源分配、环境管理中所体现的作用日益突出。因此，中央空调设计，必须在贯彻执行国家技术经济政策前提下，合理利用资源和节约能源，保护环境，促进先进技术应用，保证健康舒适的工作和生活环境等多方面进行综合考虑，权衡分析，将中央空调整体价值最大化，提升产品和安装的附加值，合理、经济，最大限度节约运行成本。

2 中央空调系统特点

中央空调的作用简单可以理解为去除室内余热、余湿及污浊空气，以满足人体工作环境的需要。本文从温湿度控制方面，姑且将空调系统分为两类：一类是常规的空调系统，夏季采用热湿耦合的控制方法（下文以常规空调代指本系统）；另一类与之相反，即温湿度独立控制空调系统（下文以新型空调代指本系统）。

2.1 常规空调系统特点

常规的空调系统，夏季普遍采用对空气进行降温与除湿耦合的控制方法。经过低温冷凝除湿处理后，大部分需通过再热，使送风温度满足设计送风状态点要求。系统设计、计算简单，操作使用方便，但也存在着一些主要问题：

热湿联合处理导致的损失。

难以适应热湿比的变化。

对环境几室内空气品质所产生的影响。

能源供给与品味问题。

输送能耗问题。

2.2新型空调系统特点

新型空调系统采用温度、湿度两套独立的空调控制系统，分别控制、调节室内的温度与湿度。由于排除室内余热与排除CO2、异味所需要的新风量与变化趋势一致，因此，可以通过新风同时满足排除余湿、CO2与异味的要求；而排除室内余热的任务则通过其它的系统实现。由于无需承担低温冷凝除湿的任务，因此，可采用较高温度的冷源来实现排除余热的任务。该系统优点是：

避免了常规空调系统中热湿联合处理所带来的损失。

b．由于温度、湿度采用独立的控制系统，可以满足不同房间热湿比不断变化的要求。

c．克服了常规空调系统中难以同时满足温、湿度参数要求的致命弱点。

d．能有效地避免出现室内湿度过高或过低的现象。

e．过渡季节能充分利用自然通风来带走余湿，保证室内较为舒适的环境，缩短空调系统运行时间。

3 以湖州市某药业办公大楼中央空调设计为例，对温湿度独立控制空调系统在实际工程应用进行分析。

3.1 工程概况

本工程坐落于湖州山区山谷交汇地带，冬暖夏凉。所处区域交通不便电力紧张，能源基本靠自给自足。建筑主体附近50米处为山谷溪流汇集点，常年溪水丰厚，满溢至下游水位。该工程建筑面积46316平方米，建筑高度23.5米，地下一层，地上五层。为实验室，展厅，报告厅，及各类办公用房。空调房间室内计算主要参数摘录如下：

根据以上条件，经计算，中央空调系统夏季尖峰冷负荷为2880KW(其中显热负荷1990KW，潜热负荷890KW，总湿负荷1155kg/h),冬季热负荷为1907KW(164万大卡/时)。

3.2 中央空调方案分析

3.2.1夏季中央空调选用常规空调的形式面临以下问题

a．无论是采用冷水机组加冷却塔，或者是多联空调（热泵）系统，其巨大的空调能耗都将是该工程无法避免的。

b．该项目为药业办公大楼，其实验室、研发室、制药车间等对于温湿度要求严格，常规空调对于温湿度控制的变化调节精度难以满足。

c．该工程区域冬暖夏凉，尤其在春、秋过渡季节，尽可能利用室外新风来消除室内余热余湿的要求。这对于新风温湿度的控制要求较高。

3.2.2夏季中央空调选用新型的热湿独立控制系统的可行性分析

a．本工程为尽可能减少空调能源消耗，故考虑显热负荷由山谷溪流承担。经过实地勘察：该溪流水资源夏季最高温度为12℃（低于室内设计温度，水温满足要求），流量约420立方米/时。该工程显热负荷为1990KW，设计供回水温差为 5℃，则所需水流量为342立方米/时，实际流量满足设计要求。为保证空调末端使用寿命，在溪水侧设置水—水板式换热器，使末端设备与天然水源隔离。同时，也避免天然水源受到污染。设计空调侧供回水温度分别为14℃，19℃；溪流侧供回水温度分别为12℃，17℃。空调末端则采用干式风机盘管，或干式空气处理机组。

b．由于本工程各功能房间温湿度要求严格，对于设备的温湿度控制能力要求更高。为结合本空调系统形式，空调潜热及湿负荷由热泵式溶液调湿机组承担。该机组为室内房间提供了健康，清洁的新风的同时，其溶液全热回收装置能将排风中的能量得到大幅回收。无需再热，空气可直接处理到要求的送风点。以达到节能的目的。

3.3 本工程设计采用温湿度独立控制空调系统，形式如下：

采用天然溪水经换热机房热交换后为干式风机盘管及干式空调机组提供冷源，该冷源承担室内空调显热负荷，潜热负荷由热泵式溶液调湿机组集中处理。热源由生产车间的废热蒸汽经过热交换后，为空调系统提供60°空调热水，空调回水为50°C。

大空间房间均采用一次回风全空气系统，采用立式或卧式暗装柜式空气处理机组，在吊顶内水平敷设风管，按空调冷热负荷进行分配，顶部散流器下送风，集中回风；办公室等小分隔空间则采用风机盘管机组。以上设备均为显热处理设备，连接天然冷源水系统。新风（排风）由热泵式溶液调湿机组集中处理后送至各区域（排向室外），以此消除室内潜热及湿负荷。新风、排风管上设多叶调节阀，便于过渡季节全新风运行。

3.4本工程温湿度独立控制空调系统设计流程

a．根据各房间功能使用要求，对其进行逐时，逐项冷负荷计算，热负荷计算。

b．根据负荷计算结果，其最大显热负荷值将作为空调冷（热）源侧水—水板式换热器、冷（热）媒水泵流量选型依据。

c．根据各空调区显热负荷值、室内设计状态点参数、送风状态点参数（根据送风温差求得）确定显热处理设备送风量，再根据空调供回水温度、显热负荷值，选择满足设计工况的显热处理设备。

d．根据各空调区湿负荷值、新风量、潜热负荷值，选择满足负荷指标的溶液调湿机组。

4 结束语

案例表明：采用新风去除室内的余湿、承担室内空气质量的任务，采用高温冷源去除室内的余热，即温湿度独立控制空调系统，在实践工程中能得以良好的运用。并且能够更好的适应室内热湿比的变化，控制室内空气品质，在降低空调电耗，改善城市能源供需结构中起着重要的作用。

参考文献

[1] 陆耀庆主编. 实用供热空调设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，1993

[2] 尉迟斌主编. 实用制冷与空调工程手册. 北京：机械工业出版社，2001

[3] 刘晓华, 李震, 江亿. 溶液全热回收装置与热泵系统结合的新风机组. 暖通空调, 2004, 34 (11): 98-102

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