宾馆建筑温湿度独立控制空调系统设计分析比较

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我国按照空调度日数CDD26 来衡量全国各地的炎热程度，并以此为基础进行建筑夏季空调降温设计，同时将全国划分为相应的五个气候区。在五个气候区中，夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的特点是夏季炎热、雨水量多，其潮湿程度也要远远超过其他三个气候区;这两个地区在过渡季的阴雨天，室外温度虽然处于人体舒适度的范围内，但是室外相对湿度较大，人体感觉很潮湿。人体舒适度不仅与温度参数有关，还与相对湿度参数有关，建筑环境调节设计应该考虑这两方面。但是在实际工程应用中这两个气候区的负荷分析、空调系统设计和运行方法却与其他气候区的方法没有很大区别。

目前传统常规空调系统处理空气采用低温冷凝除湿方式，实现对空气的降温与除湿处理，同时去除建筑的热负荷与湿负荷，即先将空气降低到露点温度以下进行冷凝后再将干空气送入室内，除湿的同时伴随着降温过程，其空调机组COP 为5.5。温湿度独立控制空调系统采用温度与湿度两套独立的子系统，分别控制、调节室内的温度与湿度，可以满足室内热湿比不断变化的要求，其中温度控制系统采用的高温冷水机组，相应COP 可高达8.5，具有显著的节能效益。因此，在有除湿需求的前提下，温度越高的地区采用温湿度独立控制空调系统越有必要，仅简单的用调节温度负荷来衡量当地的空调能耗指标是不够的，还应考虑调节室外相对湿度或含湿量参数负荷，并结合高温冷水调温替代低温冷水调温方式来指导实际空调系统的设计和运行方法。

1 典型城市空调负荷及能耗比较

夏季空调室内设计参数温度为26℃，相对湿度为60%，其对应的含湿量为12.79 g/kg(干空气)，因此以该数值为基准，大于该数值的即表示该日相对湿度较大，人体感觉潮湿。

从五个气候区中选取典型城市——北京、西安、广州、杭州四个城市计算其空调度日数和室外除湿负荷值，并进行比较，具体见图1、图2。

从图1 可以看出，广州地区的度日数值最高，可见广州地区的温度较其他地区的温度高，调温负荷最高，因此广州地区采用温湿度独立控制空调系统时其夏季调温能耗也较其他地区大。另外，杭州地区的调温负荷也较北京和西安地区高。

图1 典型城市空调度日数值比较

图2 典型城市室外除湿负荷值比较

从图2 可以看出，广州地区的室外除湿负荷值最高，可见广州地区除了温度较高外，其湿度也较大，调湿负荷最大，因此广州地区采用温湿度独立控制空调系统时其夏季调湿能耗也较其他地区大。另外，杭州地区的调湿负荷和能耗也较北京和西安地区高。由此可知，夏热冬暖地区、夏热冬冷地区等地城市，其空调设计除了要考虑降温外，还应考虑除湿，空调系统的温湿度独立控制系统应用也显得尤为重要。

2 不同空调系统类型能耗比较

本文以一栋宾馆建筑为例，计算不同典型城市整个制冷季的温湿度独立控制空调系统的能耗。该项目总建筑面积为12416 m2，平面功能均为客房。

温湿度独立控制空调系统采用:高温冷水机组及其输配系统和末端显热处理设备+溶液除湿新风机组。新风量为30 m3/h·人，室内空调设计参数温度26 ℃，相对湿度60%，高温冷水机组系统整体性能系数COPsys 取定值4.6，新风机组系统整体性能系数COPsys 取定值4.7，新风送风温度取20 ℃。新风承担一部分室内显热负荷、所有室内潜热负荷和所有的新风负荷。首先采用Dest 软件模拟该栋宾馆建筑处于不同城市地点的全年8760 h 的逐时室内显热负荷、室内潜热负荷和新风负荷，然后根据上述空调度日数和室外除湿值的负荷计算整个制冷季、过渡季的温湿度独立控制空调系统的能耗，该能耗由两部分组成:高温冷水机组能耗和新风机组能耗。

同时按照上述度日数和室外除湿的负荷，本文对上述宾馆建筑，采取常规风机盘管+新风系统的空调能耗进行了计算，常规空调系统的整体性能系数COPsys 取定值3.4。常规风机盘管+新风系统的空调能耗和温湿度独立控制空调系统的能耗比较见图3 和表1。

图3 各典型城市宾馆建筑按照室外除湿负荷的常规空调系统和温湿度独立控制空调系统的能耗比较图

表1 各典型城市宾馆建筑按照室外除湿负荷的两种空调系统能耗比较单位:kWh/m2

从图4 和表2 中数据可知，与常规风机盘管+新风系统的空调能耗比较，温湿度独立控制空调系统的能耗无论在哪个城市(地区)均有所下降，其中广州地区下降数值最大，全年节约空调能耗为38.55 万kWh，每年节约127. 2 t 标煤。其次为杭州，最小为北京和西安。

3 空调系统初投资比较

采用温湿度独立控制空调系统的末端如果采用干盘管系统，其初投资要高于常规风机盘管加新风系统。分析其主要原因在于:干盘管的冷量只有风机盘管冷量的35%，换算为标准工况为52%，而其价格却是常规风机盘管机组的1.5 倍;同时干盘管系统采用低温专用新风机组，其单台的价格为相同风量下的普通新风机组的1.5 倍左右;若新风机组采用溶液除湿机组，其单台的价格也为相同风量下的普通新风机组的2 倍多。因此温湿度独立控制空调系统的投资高于常规空调系统。

宾馆建筑按照规模和建造地点综合分析经济效益、社会效益和投资增量以确定该类建筑是否适宜采用温湿度独立空调系统。

4 结 语

(1)本文将宾馆建筑在不同气候区的空调度日数值和除湿负荷值进行比较，并作为不同空调系统设计的能耗分析依据。

(2)采用温湿度独立控制空调系统可降低空调能耗，降低程度在高温高湿地区的高能耗的公共建筑中应用尤为明显。