热泵驱动溶液调湿加吊顶辐射空调系统

雷维君

热泵驱动溶液调湿加吊顶辐射空调系统

雷维君

近年来，温湿度独立控制的空调方式得到越来越多的关注和应用，基于温湿度独立控制的空调理念有各式各样的系统方案、处理设备。其中热泵驱动式溶液调湿加吊顶辐射即是一种典型的效果良好的空气处理方案。此空气处理过程中热泵驱动式溶液调湿新风机组用于处理新风负荷和室内全部湿负荷、部分显热负荷，同时溶液除湿单元自带热泵系统，热泵循环的制冷量用于降低溶液温度以提高除湿能力，冷凝器的排热量用于浓缩再生溶液。吊顶辐射末端设备处理室内大部分显热负荷。辐射末端设备在干工况下运行。

一、适用性

每一种空调系统形式都有其适用性，不能一概而论。热泵驱动式溶液调湿加吊顶辐射空调系统，适用于有下列情况的场合:

1.潮湿地区

根据室外气候条件，将我国划分为三个区域，如下图所示

其中I区和II、III区的分界线为干燥区域和潮湿区域的分界线，区域I为西北干燥地区，区域II、III为潮湿地区。潮湿地区夏季空调需要降温除湿。

2.在上述条件下温湿度控制要求严格（如恒温恒湿房间）且用普通冷冻除湿会造成再热浪费的场所。

普通的空调系统夏季采用热湿耦合的调节控制方法，实现对空气的降温与除湿处理，经过冷凝除湿后空气的湿度（含湿量）虽然满足要求，但温度过低，送风温度与室内温度温差多大，会使室内人员感到不适，需要再热才能满足送风温度要求，这样势必会造成浪费。溶液除湿方式是具有吸湿能力的盐溶液作为吸湿介质与空气直接接触，从而实现空气处理的方式。对于空调范围内的任一空气状态都能找到相应的溶液状态与之对应，使得空气与溶液的温度和水蒸气分压力都分别相同。因此溶液除湿能根据室内热湿比线的变化及时调整送风参数，不会造成浪费。

3.一些高热高湿地区，传统的冷冻除湿除湿量达不到要求。

在常规的新风加风机盘管空调系统空气处理过程中，除湿为冷凝除湿，即采用低温的冷水通过与空气间接接触对空气降温，当空气降温到其露点温度以下，继续降温就能将空气中的水分凝结出来，从而实现对被处理空气的除湿处理过程。但由于冷水供水温度一般为7℃，考虑5℃的传热温差和3~5℃的输送温差,所以经过表冷器处理后的新风送风温度一般在15℃，相对湿度90%，送风含湿量最低可处理到9g/kg左右。而溶液除湿方式理论上对于空调范围内的任一空气状态都能找到相应的溶液状态与之对应，使得空气与溶液的温度和水蒸气分压力都分别相同，只是因为某些除湿溶液受结晶的限制，如氯化钙盐溶液在浓度为45%左右即为结晶浓度，所以氯化钙溶液除湿处理空气含湿量最低可达到7.5g/kg左右，较常规冷冻除湿具有更强的除湿能力。

4.在满足以上2、3条的情况下，如果具备自然冷源或低品位热能的条件下，热泵驱动式溶液调湿加吊顶辐射空调系统将会是一种节能高效的空调方案。

常规空调系统中将显热负荷与湿负荷统一处理，夏季空调为了保证除湿的要求，选取的冷冻水设计供回水温度一般为7/12℃。热泵驱动式溶液调湿加吊顶辐射空调系统，吊顶辐射空调系统冷水的出水温度要考虑室内露点温度的影响，保证末端设备的干工况运行，供回水温度一般取17/20℃；热泵驱动式溶液调湿新风机组如果采用预冷式，供回水温度一般取14/19℃，而冷冻水供水温度越高，制冷机组的蒸发温度越高，冷机能效水平越高。

5.因为热泵驱动式溶液调湿加吊顶辐射空调系统，辐射末端设备无噪音且为干工况运行，所以在一些对噪声和卫生条件要求很高的场合非常适合。

6.在一些对冬季湿度有要求但又不希望额外增加一套加湿系统的场所，因为热泵驱动式溶液调湿新风机组不但可实现夏季除湿，同时能实现冬季加湿。

7.虽然热泵驱动式溶液调湿加吊顶辐射空调系统具有很多常规空调所不具备的优点，但此系统造价高，一般为普通空调系统4倍左右，所以应在工程总投资许可的情况下综合比较慎重选择。

二、系统设计注意问题

1.热泵驱动式溶液调湿新风机组比常规新风机组尺寸大，占地大，暖通专业设计初期一定要跟建筑配合留有足够的空调机房面积。

2.在温湿度独立控制系统中，新风机组、末端设备所承担的负荷与常规空调系统有很大的不同，故在机组选择、负荷计算时要特别注意。温湿度独立控制系统中新风机组新风量除了满足室内人员卫生要求外，还要满足排除室内所有湿负荷的要求，两者取其大值，这一点非常重要。

满足排除湿负荷送风量=W（室内湿负荷）/（室内含湿量-送风含湿量）x空气密度。

3.热泵驱动式溶液调湿新风机组有热回收型和预冷型两种，设计人员一定要根据工程项目房间使用功能正确选择机组，以免选型不当造成房间除湿不够。

比如像办公建筑如果末端选用干式盘管或吊顶辐射末端,为了保证干式末端不结露，新风必须经过除湿处理，必须避免门窗渗透，即要求室内处于正压状态，同时又要满足室内换气要求，所以一般排风取新风送风量的50%左右，这时新风机组选用预冷型溶液调湿新风机组，回风也可作为溶液再生排热用。

4.在初期定案时，要避免空调系统过大，比如将空调机房集中放置，选用大风量大功率的机组同时服务建筑的多层房间，因为溶液调湿新风机组需要集中回风，系统越大，回风越不利，溶液再生受到影响，从而影响机组除湿。

5.热泵驱动式溶液调湿加吊顶辐射空调系统一定要做好防结露措施,如妥善处理门窗开启位置；在距离开口位置较近的区域局部设置带有凝水盘的风机盘管；建筑房间设置可开启窗的状态探测器；在空调水供水管上安装露点开关和电动两通阀等等。

三、运行管理

1.夏季在系统运行初期，必须先开启冷水主机和溶液除湿机组对房间进行全面除湿，在运行一段时间后当室内湿度与室外湿度相差不多室内门窗基本关闭情况下再开启吊顶辐射末端装置。

2.空调季节应避免或少开门窗防止无组织进风引起辐射末端结露。

3.当出现结露的危险和可能时，可通过加大送风量、降低送风的含湿量水平等手段快速将室内多余湿负荷带走，如仍然有结露危险，可关闭辐射吊顶的供水水阀，直到室内空气达到要求再开启水阀。

（作者单位：西安市建筑设计研究院）