温湿度独立控制空调系统的分析探讨

摘要：通过分析常规空调系统在设计施工和应用中的存在问题，进一步探讨了温湿度独立控制空调系统的形式和特点，指出温湿度独立控制的空调系统具有节能、可提供较高的空气品质和舒适性的特点，提出了温湿度独立空调系统是空调设计施工领域未来发展的方向并指出其面对大范围推广使用仍存在的问题。

关键词：温湿度 ， 独立控制 ， 空调系统

Abstract: through the analysis of the traditional air conditioning system design and construction and application in the existing problems, this paper discusses the independent control temperature and humidity of the air conditioning system form and characteristics, and points out that the temperature and humidity of the air conditioning system has the independent control energy saving, can provide higher air quality and comfort, the paper introduces the characteristic of the temperature and humidity is air conditioning independent air-conditioning system design and construction in the future development direction and points out its face big range promotion still using the existing problems.

Keywords: temperature and humidity, independent control, air conditioning system

中图分类号：TU831.3+5 文献标识码：A文章编号：

随着人们对舒适度要求的不断升高，环境升温的趋势日趋明显，人们越来越依赖空调系统并对其舒适性提出更高的要求。因此建筑能耗占社会总能耗的25%左右。目前应用比较成熟的常规中央空调系统是风机盘管加上独立新风系统，而在中国最先提出在国外应用比较好的还有温湿度独立控制空调系统。节约能源一直是研究的热点和重点，因而也是评判这两种空调系统优劣的一个重要指标。国内外的学者对此进行了大量的研究[1,2]，John W S 等人对两个超市商场的温湿度独立控制空调系统和常规空调系统的性能通过测试,得出结论温湿度独立控制空调系统的节能率在13%[3] 。Sekhar S C 等人提出的“single-coil twin-fan”的温湿度独立控制空调系统, 节能潜力在12% [4] 。张海强等人选择北京和广州相同的办公楼作为比较对象,通过软件计算得出温湿度独立控制空调系统的提高模拟结果显示,温湿度独立控制空调系统能源效率高于常规空调系统, 其节能率在20% - 30% [5]。而常规中央空调系统仍是目前在写字楼、商场、厂房等场合采用最为广泛的形式。因此有必要将两种空调系统的特点进行对比分析，为将来中央空调系统的设计施工提供建议和参考。

常规空调系统存在的主要问题

热湿联合处理的损失

夏季人体舒适区是温度25°C，相对湿度60%，对应的露点温度16.6°C，只承担热负荷所需的热源温度是15-18°C，而承担室内的热湿负荷的冷源温度则需要6.6°C。空调系统中显热负荷所占比例为5-7成，潜热负荷所占比例为3-5成。常规空调系统热湿负荷共用5-7°C的人工冷源，造成了高品位能源的浪费。

难以适应热湿比的变化

建筑物实际的热湿比变化范围是比较大的，室内人数变化、气候、设备使用情况等都可以使得建筑物的热湿比有大幅度的变化，造成和处理设备热湿比变化不匹配。当相对湿度过高，通过降低室温来改善热舒适性，增加了围护结构的传热和新风负荷。当相对湿度过低，增加了室内空气和室外空气的焓差，会导致新风处理能耗增加。

对环境及室内空气品质的影响

除湿金属表面潮湿甚至产生积水，空调停机后，潮湿表面成为霉菌繁殖的场所。为了排除室内装修与家具厂商的VOC、降低二氧化碳浓度，最有效的措施是加大室内通风换气量，而增大新风量则需要消耗大量的冷量。

温湿度独立控制系统的工作原理及特点

图1 温湿度独立控制系统工作原理图

温湿度独立控制THIC（temperature and humidity independent control）空调系统的工作原理如图1所示，将空气温度和湿度分开控制。由新风负责排除室内余湿、二氧化碳、异味，其他系统负责排除余热，而不承担湿负荷，因此冷源温度可以大幅提高。

THIC系统避免了常规空调系统中热湿联合处理带来的损失，可以满足不同房间热湿比变化的要求，可以有效避免室内湿度过高或过低，而常规空调系统难以同时满足温度和湿度要求。过渡季节THIC系统能充分利用自然通风带走余湿，缩短空调运行时间。系统末端装置在干工况下运行，卫生条件好，避免了在室内盘管表面滋生霉菌，并且末端装置一般采用水做为冷媒，比全空气系统耗能低。

温湿度独立控制系统核心工作部件

温度调节系统

温度调节系统只负责承担显热负荷，因此系统的冷水供水温度由常规空调系统中的7℃提高到18℃左右。此温度的冷水为天然冷源的使用提供了条件, 如地下水、土壤源换热器等。目前提出的几种主要办法有[6]：在西北干燥地区, 可以利用室外干燥空气通过直接蒸发或间接蒸发的方法获取18℃冷水；采用深井回灌供冷技术，由于10m 以下的地下水水温一般接近当地的室外年均温度, 若当地的年均温度低于15℃, 可通过抽取深井水作为冷源, 使用后再回灌到地下的方法就可以不使用制冷机而获得高温冷源。我国北方大部分地区可以采用这种办法。当采用这种方式时,一定要注意必须严格实现利用过的地下水的回灌和防止污染, 否则将造成巨大的地下水资源浪费；通过土壤换热器获取高温冷水，这是直接利用土壤中埋管构成土壤源换热器, 让水通过埋管与土壤换热, 使水冷却到18℃以下, 使其成为吸收室内显热的冷源；使用高温冷水机组，在无法利用地下水等天然冷源或冬蓄夏取技术获取冷水时, 即使采用机械制冷方式, 由于要求的水温高, 制冷压缩机需要的压缩比很小, 制冷机的性能系数也可以大幅度提高。如果将蒸发温度从常规冷水机组的2~3℃提高到14~16℃, 当冷凝温度为40℃ 时, 卡诺制冷机的COP 将从7.2~7.5 提高到11.0~12.0。对于现有的压缩式制冷机, 怎样改进其结构形式, 使其在小压缩比时能获得较高的效率, 是对制冷机制造者提出的新课题。

2.湿度调节系统

THIC湿度调节系统根据图2所示的不同气候区采用不同的处理办法，在西部低湿度区，主要采用冷却除湿的方法，而对于高湿度的东部地区，可以采用溶液除湿、转轮除湿等除湿方式。