溶液调湿技术在昆明南站的应用

王金桥

中铁第四勘察设计有限公司

溶液调湿技术在昆明南站的应用

王金桥

中铁第四勘察设计有限公司

分析了昆明南站的溶液调湿通风系统，通过通风满足室内温度要求，通过溶液调湿系统满足室内湿度要求，并对溶液调湿通风系统进行数值模拟和运行工况分析。

溶液调湿自然通风节能温和地区

1 项目概况

新建昆明南站为特大型车站建筑，位于昆明市呈贡县吴家营片区，总建筑面积约33.3万m2，站房建筑面积约11.95万m2，包括出站层（-10.50m）、站台层（± 0.00m）及高架候车层（+9.50m），站房最高聚集人数12000人。昆明南站是集铁路、地铁、长途汽车、小汽车等多种交通工具服务设施于一体的综合性交通枢纽。本文主要研究的高架候车室建筑面积6.1万m2，南北向宽154m，东西向长391.5m，最高空间32.35m。

2 昆明地区的气候特征及站房系统形式

昆明地处低纬高原，属于温和地区，四季气温变化不大，年平均温度为15.4℃，夏季空调室外计算干球温度为26.3℃，超过28.0℃的小时数仅为15h，最热月平均气温20.1℃，最冷月平均气温8.4℃。昆明夏无酷暑，雨量集中，主要集中于夏季，降水量占全年的60%以上，空气相对湿度超过70%的时刻占全年的58.0%，湿度是影响该地区建筑室内热舒适的主要方面。

通过对不同空气处理方案进行技术经济性比较，确定昆明南站采用通风+溶液调湿系统[1]，公共区取消空调系统设计，通过自然通风+机械通风+溶液除湿系统的优化设计来满足室内温、湿度要求。由于热、湿分开处理，从理论上说可使设备与系统的能效比常规系统有所提高，因而具有节能减排的重要意义[2]。另外，与常规冷冻除湿相比，溶液调湿新风机组消除了冷凝除湿必然产生的潮湿表面，避免了潮湿表面滋生细菌的问题，此外盐溶液具有杀菌除尘作用，能够明显提高室内空气品质[3]。

3 溶液调湿通风系统

3.1 通风系统设计

自然通风主要是利用室内外温度差所造成的热压和室外风力所造成的风压来实现通风换气的[4]。考虑到高架候车层四周的各进站门口与检票楼梯口的开闭情况主要与客流相关，如果作为自然通风开口则具有较大的不确定性，故不将其作为自然通风口。综合以上因素，室外较冷空气主要从高架候车层的外门和通往一层站台层的两排楼梯口这两条气流通道进入室内，经室内热源加热后，上升到候车厅上部空间，然后从幕墙高侧窗和屋顶高侧窗排出室外。3.2溶液除湿通风系统设计

由于自然通风不能有效调节室内相对湿度，相对湿度无法满足室内人员的热舒适性要求时，设置溶液调湿新风机组，将室外新风进行除湿处理后经由商业夹层处的球型喷口送入候车厅人员活动区域，以调节室内的相对湿度，同时消除一定的室内余热。

高架候车室溶液调湿系统选用18台风量12000 m3/h的热泵型溶液除湿机组，设置在高架候车室高架夹层的4个空调机房，高架候车室的机械通风、溶液调湿系统的布置如图2和图3所示。

4 溶液除湿通风系统室内热环境模拟分析

由于候车区面积大风口数目众多，难以整体模拟计算，但是送风末端的布置呈对称分布，所以选择其中四分之一处典型区域进行计算，采用Airpak进行三维数值模拟，建立的典型溶液调湿控制区域的计算模型如图4所示。其它区域的气流组织可认为与该计算区域相似。

本项目计算采用RNG模型，对空气流动及温度分布情况进行三维稳态模拟计算。候车厅内的夏季显热冷负荷，作为模拟计算的输入参数，其数值如表1所示。

从舒适性角度，确定昆明南站高架候车厅的夏季通风室内温度上限为28℃，相对湿度上限为70%，此时对应的室内含湿量为21.4g/(kg·干空气)。

1）自然通风模拟分析

当室外空气干球温度为23.1℃时，在开启高架候车室全部自然通风口的情况下，模拟该工况下高架候车室室内的热环境，结果如图5所示。由图5可知，当室外通风干球温度为23.1℃时，高架候车室通过自然通风，2.0m高处的室内空气温度大部分都低于28℃，这为夏季利用自然通风带走室内余热提供了有利条件。

2）仅通风后室内含湿量全年波动

在自然通风和机械通风条件下，高架候车厅内的含湿量全年波动如图6所示。

图7 进一步给出了候车大厅进行自然通风后不同含湿量区间的小时数分布。

通过对室内含湿量进行逐时模拟分析可知，夏季时段高架候车厅完全采用通风后，仍有相当长时段室内含湿量较高，超过了21.4g/(kg·干空气)，无法满足建筑室内的湿度要求，故需对湿度进行单独控制。

3）同时开启自然通风、机械通风和溶液调湿系统

由于通风无法完全满足室内热湿环境，因此在某些时段应对高架候车厅内人员活动区域的室内空气进行除湿处理，以避免室内出现高温高湿的现象。此时应当同时开启自然通风、机械通风和溶液调湿系统。其模拟结果如图8所示。

从图8可以得出：通往站台层的楼梯口处进行机械通风后整个高架候车厅内的温度分布基本能够保证室内人员的热舒适性要求，人员活动区域的室温基本保持在28℃以下；候车厅各区域的室内相对湿度基本维持在60%以下，满足室内相对湿度要求，不会导致高温高湿情况的出现。

5 溶液除湿通风系统运营控制

通过气流组织进行模拟分析，给出高架候车室的通风系统运行方案：

1）室外温度低于23.1℃（即：室外通风计算温度）时，开启自然通风系统，可满足室内温度要求；

2）室外温度高于23.1℃时，开启高架候车室自然通风和机械通风系统，包括幕墙底部百叶风口、幕墙高侧窗和屋顶高侧窗、主进站口；机械通风系统完全开启，包括通往站台层的32个进站检票单元体；

3）室内温度超过28.0℃或相对湿度超过70%时，开启自然通风、机械通风系统，同时开启溶液除湿系统，对室内进行除湿处理。

6 结语

通过对昆明南站候车区进行自然通风+溶液调湿通风系统优化设计，替代集中空调系统，获得了显著的节能效果：

1）昆明地区夏季气温不高但部分时段湿度较大，在充分利用自然通风、机械通风的情况下，采用溶液调湿系统来辅助调整室内空气湿度，可以满足室内舒适度要求，避免设置能耗较大的空调系统，以达到建筑节能的目的。

2）区别于普通空调的冷凝除湿，溶液调湿系统具有能较精确地控制温湿度、显著提高室内空气品质、提高显热处理效率等优点，具有很大的发展前景。

3）溶液除湿结合通风系统，充足新风供应，提高了室内空气质量，为建筑营造了舒适、健康的空气环境。

[1]陈晓阳,从琳,张婷.溶液调湿空气处理技术的研究进展[J].暖通空调,2011,41(1):21-27

[2]潘云钢.基于溶液调湿处理新风的温湿度独立控制系统与常规空调系统设计能耗的比较分析[J].暖通空调,2011,41(5):5-8

[3]刘晓华,江亿.温湿度独立控制空调系统[M].北京:中国建筑工业出版社,2006

[4]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2008

Liqu id Des ic c an t Te c hno logy in Kunm ing Sou th Sta tion

WANG Jin-qiao
China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.

The liquid desiccant ventilation system of Kunming South Station was analyzed.Natural ventilation and mechanical ventilation are used to match the temperature requirements of indoor environment,which uses liquid desiccantsystem to dehum idification the supply air tomatch the humidity requirements of indoor environment.Finally, the operating condition of the liquid desiccantventilation system wasanalyzed based on the numericalsimulation.

liquid desiccantdehum idification,naturalventilation,energy saving,temperate regions

1003-0344（2014）03-091-3

2013-5-2

王金桥（1982～），男，本科，工程师；湖北省武汉市和平大道745号铁四院建筑院暖通所（430063）；027-51156152；E-mail:89252867@qq.com