温湿度控制系统(温湿度独立控制空调节系统及其应用)。

目前室内热湿环境控制的空调节方式主要是通过将空除湿空气送入室内来控制室内温度和湿度。这种空温湿度统一控制的调节系统不可避免地存在以下问题。

(1)热湿联合处理的能源浪费。

由于采用冷凝除湿法去除室内残余湿度，冷源温度需低于室内空气体露点温度。考虑传热和介质输送的温差，需要7℃左右才能达到16.6℃的露点温度(夏季人体舒适区为25℃，相对湿度为60%，此时露点温度为16.6℃)，是现有的/[/k0/。

在空空调系统中，占总负荷一半以上的显热负荷，本可以用高温冷源排出的热量处理，但在5~7℃时与除湿低温冷源共用，造成能源利用品位的浪费。而且，空气体冷凝除湿后的湿度(水分含量)虽然符合要求，但温度过低，有时需要重新加热，造成进一步的能源浪费和损失。

空负荷调整:显热(排热)50 ~ 70%，潜热(排湿)30 ~ 50%。

(2)难以适应热湿比的变化。

空气体通过冷凝降温除湿时，其吸收的显热和潜热比只能在一定范围内变化，而建筑物实际需要的热湿比可以在较大范围内变化。一般我们牺牲了对湿度的控制，而妥协于只满足室内温度的要求，导致室内相对湿度过高或过低的现象。

组合式热湿处理系统存在的问题:难以适应热湿比的变化，牺牲了对湿度的控制，只满足室内温度的要求而妥协，导致室内相对湿度过高或过低的现象。

(3)室内空空气质量问题。

大多数空空调依靠空气体通过冷表面进行冷却除湿空气体，导致冷表面变成湿表面，甚至产生水。空关闭后，这样潮湿的表面成为霉菌繁殖的最佳场所。空霉菌在调制系统中的传播和扩散成为可能引起健康问题的主要原因。

(4)室内终端设备问题。

为了在不使送风温度过低的情况下消除足够的废热和湿度，需要有较大的循环通风量。比如每平方米建筑面积有80W/m2的显热需要排除，房间设定温度为25℃，送风温度为15℃时，需要的循环风量为24m3/hr/m2，往往会造成房间内空气流量较大，让居住者感到不舒服。为了减少这种吹风感，需要通过改善送风出口的位置和形式来改善室内的气流分布。经常需要在室内布置风道，以降低室内净高或增加楼层间距。很大的通风量很容易造成空空气噪音，很难有效消除。

(5)输配电能耗。

为了完成室内环境控制的任务，需要有一个输配系统来带走余热、残余湿度、CO2、臭气等。在中央空调度系统中，风机和水泵的耗电量占整个空调度系统耗电量的40~70%。在常规的中央空调度系统中，大多采用全空空气系统。所有的冷能都是通过空气体传输，导致输配效率低。

温湿度独立控制空调节系统:

独立控温的空空调系统(简称DOAS系统)是将新风独立处理至较低温度，使新风能够承受所有室内湿负荷(一般情况下，新风夏季降温除湿，冬季加热加湿，部分地区全年需要降温除湿)和部分或全部显热负荷，其余显热负荷由干燥条件下的室内末端设备承担。采用两个独立的系统分别控制和调节室内湿度和温度，避免了常规系统中温度和湿度联合处理造成的能源浪费和空气体质量下降。湿度采用新风调节，温度采用显热端调节，可以满足改变房间热湿比的要求，避免室内湿度过高过低的现象。

温湿度独立控制示意图:

新鲜空气功能:

1)保证室内空气质量空。承担消除室内二氧化碳和VOC等卫生要求；

2)调节室内潮湿环境。

重要的是采用另一套独立的系统，夏季产生17~20℃的冷水，冬季产生32 ~ 40℃的热水，送至室内干终端装置，承担室内显热负荷。

潜热处理系统设备:新风处理装置和送风末端装置。

新风处理机组功能:准备符合要求的干燥新风，夏季对新风进行降温除湿，冬季进行加热加湿。

末端装置:置换通风、地板送风、工位空调节(个性化送风)等。

新鲜空气处理装置的类型:

1.冷却除湿2。转轮除湿3。溶液除湿。

显热处理系统:高温冷源，干燥条件下的末端装置。

高温冷源作用:夏季提供17~20℃制冷剂。

高温冷源的形式:

天然冷源-土壤源换热器、水源热泵等。

人工冷源-高温冷水机组。

干燥条件下的终端设备:辐射板和干燥风机盘管。

温湿度独立送风原理示意图:

除湿新风处理器示意图；

转轮除湿示意图；

溶液湿度控制新风机组:

原理:溶液湿度控制新风机组采用低温浓缩液对新风进行冷却除湿。

间接蒸发冷却新风机组的原理；

新鲜空气处理方法的比较:

空气体用除湿法处理时，空气体先冷却。温度降至露点后，水蒸气开始以液态水的形式沉淀。除湿空气体接近饱和，温度较低，需要重新加热后才能送入室内。

当空气体被转轮处理时，空气体的状态沿等焓线变化，除湿后的空气体温度较高，需要冷却后才能送入室内。

溶液除湿可直接将空气体处理至所需送风状态，无需再加热或冷却。

温湿度独立控制空调节系统设计要点；

1.负载确定:

1)湿度控制系统负载。

一、确定新鲜空气供应的状态。

新鲜空气供应的水分含量的确定应确保排除建筑物中的所有水分含量。新风送风含水率ds与室内设计状态含水率dn的关系如下:W =G (dn-ds) (1)。

其中:w为建筑水分输出，g/h；Is 空气体密度，kg/m3；g为新鲜空气量，m3/h..

新鲜空气供应状态的确定:

比如室内设计参数温度tn为26℃，相对湿度为60%(含水率dn为12.6g/kg)时，上班族的湿度输出W0为109g/(人·h)。当不考虑人员以外的其他水分来源时，根据办公人员的卫生标准，人均设计新风量G0为30m3/h，新风供给所需的含水率d s0可按下式计算:W0 =G0(dn-ds0) (1)。

计算出的ds0为9.5g/kg，这意味着湿度控制系统需要将含ds0水分的干燥空气体送入室内来控制湿度。

B.湿度控制系统承受的负荷。

新风温度ts和含水率d s可以确定新风供给状态点，因此湿度控制系统所承受的负荷QH的计算公式为:

QH = QG(硬件-硬件)(2)

hw型为新风室外设计状态的比焓，kj/kg；Hs是新风供给状态下的比焓，kJ/kg。

2)温度控制系统负载。

当室内设计温度为tn，新风供给温度ts低于tn时，新风供给承担的室内显热负荷QHS可由下式计算:QHS = cpG(tn-ts) (3)。

公式中，cp为空气体比恒压热容，kJ/(kg℃)，可得温控系统的负荷Qt:Qt = QS-qhs(4)。

类型QS是建筑物的总显热负荷，千瓦。

2.设备负载。

在DOAS空空调系统中，湿度控制系统的主要设备是新风机组，温度控制系统的主要设备包括高温冷源(一般为高温冷水机组)、其输配系统和末端显热处理设备。新风机组的任务是对新风进行处理，得到干燥的空空气，送入室内控制湿度，因此新风机组的制冷量就是湿度控制系统的负荷。

在DOAS系统中，当湿度控制系统不需要高温冷源进行预冷或冷却时，高温冷源的容量就是温度控制系统的负荷。

当/

终端显热设备承担的负荷是房间显热负荷与新风供给承担的部分显热负荷之差。

3.设备选择。

一、高温冷源的选择。

1)天然冷源。

2)人工冷源。

b、新风机组处理形式。

溶液热回收及新风机组的原理及优点。

3.显热终端设备。

1)干燥风机盘管。

2)辐射端:预埋管的一级混凝土板；由二类金属或塑料制成的模块化产品，如毛细管(冷却格栅)。

简单控制:

室内湿度控制:调节送风的含湿量和风量；

室内温度控制:调节室内末端制冷量(如干风机盘管风量)和冷却器出水温度。

温湿度独立控制系统设计中最重要的两个参数是室内余热和室内剩余湿度。

案例研究:

据了解，珠海空某办公楼调整面积约5000㎡，室内设计干球温度26℃，相对湿度60%，建筑维修结构、照明及室内设备总散热量约100W/㎡，因此需要办公楼夏季制冷负荷。

指数估算方法:

室内余热

室内余热=维修结构负荷+照明负荷+室内设备负荷+人员负荷= 100w/㎡5000㎡+500p 136.7 w/p 0.8 = 554.7 kw。

其中，26℃下轻工人总热量为136.7W/p，聚类系数为0.8。

室内剩余湿度:室内剩余湿度=室内人员散湿= 500p109g/h. p0.8 = 43.6kg/h .由于办公室内散湿主要是人员散湿，所以剩余湿度为人员散湿。

新风负荷:新风负荷=新风量室内外焓差密度/3600 = 155.5kw。

根据以上计算结果，可以得出建筑荷载如下:

目前温湿度独立控制系统的累计数据与常规系统相差甚远，估算方法可能产生较大误差，建议使用软件进行计算。目前常用的计算软件有鸿业和dest。

温湿度独立控制系统与常规系统设计的区别在于其空气体处理工艺的调整，显热和潜热分别由不同设备承担，因此需要对计算出的建筑负荷值进行分解，从而为选型提供依据。

案例2:

据了解，珠海某商场空调整面积约2.6万㎡，室内设计干球温度26℃，相对湿度60%。根据鸿业软件计算，该建筑总负荷为4840kW，其中余热2930kW，余湿1109kg/h，卫生所需新风量为190400m/h，需根据温湿度独立控制商场。

负载分解

(1)新风量的确认。

除湿所需新风量的计算公式如下:

其中:Qf:新风量，m3/h；Wr:室内水分生产负荷，g/h；

a:新风密度，kg/m3，一般为1.2kg/m3；；Dn:室内空空气含水量，g/kg；Ds:二次冷却后新风供给的含水率，g/kg。

这种情况下除湿所需的新鲜空气量:

除湿所需的新风量大于卫生风量，因此有两种选择:

(1)根据除湿所需的新风量选择新风除湿机机组；

(2)选择带回风的新风除湿机，引入一些回风来弥补风量不足，避免送更多新风带来的额外能耗。

这里选择第二种方法，根据风量选择水冷式新风除湿机机组。

新风机预冷负荷的计算；

干端选择:

主机选择:高温主机承担的负荷是新风除湿机预冷制冷量与干端承担的制冷量之和。

本文的课件来源于网络，作者来源于不同的课件。暖通空调南方学会组织编辑。