温湿度独立控制课件

1、 张延顺温湿度独立控制(kngzh)（DOAS）系统综述共四十七页1.温湿度独立(dl)控制综述 1.研究背景 目前集中空调都使用出口温度为5-7或更低的冷水作为冷媒，对空气进行处理，这是因为空气除湿的需要。而如果仅为了(wi le)降温，采用出口温度为18-20的冷源都可满足要求。然而一般除湿负荷仅占空调负荷的30%一50%。结果大量的显热负荷也用这样的低温冷媒处理，就导致冷源效率低下。 2.定义 温湿度独立控制空调系统是指采用温度湿度两套独立的空调控制系统，分别控制、调节室内的温度与湿度。共四十七页图1空调系统的负荷(fh)构成图共四十七页 图1 温湿度分控系统原理图共四十七页 空调房间的

2、相对湿度由空调新风系统 控制(也就是说房间的潜热由新风系统来消除)， 而空调房间的温度由室内干式风机盘管或冷辐射(fsh)空调等末端空调方式控制(也就是说室内绝大部分的显热由房间空调器消除)避免常规空调系统中热湿联合处理所带来的损失，可以满足不同 房间热湿比不断变化的要求，提高了室内环境的舒 适度。 温湿度独立控制主要(zhyo)难点是新风的高效大幅度除湿。共四十七页 3.除湿方式(fngsh)转轮(zhun ln)除湿：溶液除湿：冷却除湿：除湿方式不再需要低温冷冻水适应室内热湿比的变化节能，健康设备投资相当，运行费省除湿量有限加热再生时能耗高共四十七页2.1 溶液除湿系统原理 当溶液表面(b

3、iomin)饱和空气分压力小于空气中水蒸气分压力时，空气中的水蒸汽分子将向除湿溶液转移，或者说被除湿溶液吸收2.溶液(rngy)除湿图3a溶液除湿原理示意图共四十七页吸湿剂完成整个(zhngg)除湿 再生循环的状态变化过程图3a吸湿状态(zhungti)变化示意图将不同浓度的溶液采用与其平衡的湿空气状态来表示 并绘于湿空气的温湿图上。图 是溶液吸湿过程中溶液状态变化过程 ,共四十七页1 2 是除湿过程 ,溶液浓度降低 ,同时若采用 逆流、冷却等手段 ,该过程可以近似等温甚至降温进行(jnxng) ;2 3 4 是溶液被加热、再生的过程 ,该过程需要提供热量 ,使 溶液中的水分蒸发 ,溶液变浓

4、;4 1 溶液被冷却 ,再进入除湿器除湿。图3a吸湿溶液的循环(xnhun)过程共四十七页图 表示的是溶液除湿过程(guchng)中空气的状态变化 过程(guchng) ,双线表示除湿过程 ,单线表示再生过程。共四十七页图3b利用冷水做冷源的溶液(rngy)除湿新风机组图3b利用冷水做冷源的溶液除湿新风(xn fn)机组共四十七页图3b溶液(rngy)除湿新风机组共四十七页图3b溶液除湿空调(kn dio)系统夏季运行模式共四十七页图3b溶液除湿空调系统夏季运行(ynxng)模式共四十七页除湿剂表面具有较低的蒸气压，增大与湿空气之间的传质推动力使除湿剂有较强的吸湿能力;有较低的溶解度，减小除湿

5、剂的耗用量;化学性质稳定，对碳钢和铜等金属材料具有较低的腐蚀性无毒性，冰点低;粘度要低，改善除湿剂流动状况(zhungkung)，降低泵的功耗;除湿剂传质性能好，价格低廉 2.2 除湿溶液(rngy)选择原则共四十七页 2.3 结论(jiln)适应室内热湿比的变化。末端方式不同；不再(b zi)需要低温冷冻水;采用溶液吸湿完成空气除湿，无论在新风处理机还是风机盘管处，都不存在凝水。共四十七页3.冷却(lngqu)除湿3.1 概念(ginin) 在同一个空调系统中，设置两种具有不同蒸发温度的冷源，而且是各尽其用。高温冷源负责新风预冷及末端循环降温 低温冷源只负责新风系统辅助除湿，“温湿分控”，就

6、是采用两个各自独立的末端设备系统分别承担温度、湿度的控制。图 双冷源系统示意图共四十七页图1 双冷源温湿度分控系统原理图共四十七页该系统中，高温冷源为主冷源，负责承担全部室内显热负荷和部分新风负荷，占空调系统总负荷的比例一般在50%以上；低温冷源为辅助冷源，承担室内湿负荷和部分新风负荷，占空调系统总负荷的比例一般在50%以下。在双温空调系统中，高温冷源通常(tngchng)采用集中模式，冷冻水设计供水温度一般控制在1318范围之内，低温冷源一般采用分散设置的直接蒸发系统，即在每一台新风机组或空调机组中，均自带一组用于深度除湿的直接蒸发制冷系统。共四十七页3.2 空气处理过程 双温型新风(xn

7、fn)机组中的夏季空气处理流程分为两段，如图 所示图3b双温空调(kn dio)的新风处理过程示意图共四十七页第一段为通过高温冷水盘管实现的对新风的冷却除湿过程，即图中的WL1 段，其中L1 称为(chn wi)第一设计机器露点，简称“第一露点”；第二段为通过直接蒸发盘管或者低温盘管实现的对新风的深度冷却除湿过程，即图中的L1L2 段，其中L2 称为第二设计机器露点，简称“第二露点”。共四十七页 对于带热回收的双温新风系统，夏季空气(kngq)处理过程包括三个阶段如图所示图热回收型双温新风系统(xtng)的夏季处理过程共四十七页WA：（全热或显热）热回收过程 ；AL1：高温(gown)冷水盘管

8、冷却处理过程 ；L1L2：辅助除湿盘管深度除湿过程。共四十七页3.3 双温冷源空调系统的分类： 根据自带低温冷源的冷凝模式不同，双温空调系统中的新风系统又可分为风冷型双温新风系统和水冷型双温新风系统两大类型 （1）风冷型双温新风系统 风冷型双温新风系统是指新风自带冷源的冷凝系统，是利用室内排风作为冷却介质，由于室内排风温度明显低于室外新风，因此(ync)可以有效降低自带冷源系统的冷凝温度和冷凝压力，使其制冷系统有所提高。与此同时，利用排风露点较低的特点，采用蒸发冷凝技术，可以使制冷系统的效率进一步提高。因此(ync)它适合应用于有集中排风的空调系统。采用风冷型低温冷源的双温空调系统如图所示。共

9、四十七页图采用风冷型低温冷源的双温空调(kn dio)系统共四十七页 （2）水冷型双温新风系统 水冷型双温新风系统是指新风自带冷源的冷凝系统，是利用来自冷却塔（或其它天然冷源）的冷却水作为(zuwi)冷却介质。 由于绝大部分冷源都采用高效率的集中高温冷源，因此与常规单冷源系统相比，水冷型双温空调系统的综合COP 仍可提高15% 20%。该新风系统适用于没有集中排风可以利用的空调系统，如洁净空调系统或室内局部排风量较大又不便集中利用的空调系统，如洁净空调系统或室内局部排风量较大又不便集中利用的空调系统。采用风冷型低温冷源的双温空调系统如图所示。共四十七页图采用水冷型低温冷源的双温空调(kn di

10、o)系统共四十七页3.4双温空调系统(xtng)的特点与优势：（1）节能方面的优势在舒适性空调系统中（新风比按 15%计），若采用高低温双冷源方案，则占总冷量90%以上的主冷源可以采用制冷效率更高的高温冷冻水（按供水温度 15计）系统，只有不到 10%的辅助冷源需要采用常规低温冷源（供水温度 7）。因此，与全部冷源均为 7低温冷源的常规空调方案相比，高低温双冷源方案的综合制冷效率（COP）可以提高 20%以上，节能优势(yush)显著。 （2） 在保证舒适的同时使健康得以保障 在常规舒适性空调系统中，由于风机盘管与新风机组均采用 7低温冷源，因此风机盘管中的表冷器在供冷季永远都是“湿表面”，当

11、空气中的灰尘驻留在盘管上时，必然会滋生细菌，造成空气的严重污染。因空调系统自身污染导致的空气品质下降甚至疾病传播问题，已成为空调系统的重大隐患。 。常规的为“舒适性”空调，在共四十七页让我们得到舒适的同时，有可能使我们失去健康！（3） 温湿度独立控制 新风系统承担空调系统全部湿负荷，负责房间的湿度控制； 风机盘管系统只承担室内显热负荷，负责房间温度控制。因 此，在高低温双冷源方案中，室内温湿度得以实现完全独立控制，可以最大限度保障环境舒适度，使之成为真正意义上的“舒适性空调系统”。（4）设备投资稍微有所增加，运行费用更加节省双温空调系统的设备投资比常规空调系统略有增加。前者虽然需要增加一组低温

12、(dwn)冷水机组（或独立冷源）及相应的冷水管道系统（仅供新风系统），工程费用有所增加，但由于该系统中主冷源为高温冷源，制冷效率提高，因此主机的总输入功率可以减少。综合比较起来，后者设备投资稍高，但在运行费用方面，双温冷源方案将大为节省。 共四十七页温度控制设备(shbi)干盘管：1）干盘管如果按冷量/风量确定，其冷量只有普通风机盘管机组的38.8%；2）对于(duy)干盘管行业标准给出的基本规格具有不确定性，以表1作为干盘管基本规格和名义工况进行推广是否合理值得深入探讨；共四十七页 辐射(fsh)板辐射(fsh)板埋管式：单位面积冷、热量过小， 施工不便，所以逐渐被毛细管所代替；装配式金属辐

13、射板：尚处于研发阶段， 缺乏大规模工程实践 毛细管网：单位面积供冷量过小单位价格偏高综述：毛细管网作为公共建筑，尤其是商用建筑显冷设备布置在天花板时，夏季在国内大部地区冷量均显不足，影响其在国内大部分地区的公共建筑和商业建筑中的使用，不过在冬季供热量可满足大部分要求。加上无噪声无吹风感是一种比较理想的末端供暖装置。共四十七页 冷梁（beam）图2冷梁工作示意图1）被动冷梁：类似于散热器冷热两用，只是置于天花板上，目前应用较少；2）主动冷梁：实际上是一种空气水诱导(yudo)器。可以冷热两用就目前而言多采用主动冷梁。共四十七页 3）主动冷梁运行工况 主动冷梁如上图所示，承担空调系统全部潜热或部分

14、室内显热的室外新风进入主动冷梁中，通过喷嘴高速射出，诱导室内空气。由于室内空调末端没有风机(fn j)，同时去除了回风管，因此不但能耗明显降低，风道减少，且室内噪声减小。4）主动冷梁产生的主要问题1.如果采用图2a形式，必须要有很好的防止凝露的自动控制系统，图2b是一种为防止凝露设有冷凝水盘的主动冷梁；2.价格不菲，目前进口主动冷梁的价格是国内同样冷量的风机盘管机组的3 5倍。国产冷梁已进入研发阶段，不久将进入市场共四十七页共四十七页共四十七页湿度控制(kngzh)设备转轮除湿机：主要用于工业建筑和特色建筑。国内较少使用(shyng)的原因：1）除湿量有限；2）除湿后干空气上升需进一步冷却；3

15、）加热再生时高耗能；5）体积较大，占据空间；盐溶液除湿机：DOAS中最主要的除湿设备。但是盐溶液除湿机众多不利因素使推广困难1）盐溶液具有腐蚀性；2）新风中携带的盐粒会损害健康；3)除湿价格昂贵；4）除湿机整机功率偏高；共四十七页 冷凝除湿机 采用磁悬浮冷水机组向普通新风机组提供3 5冷水，普通新风机组完全可以作为DOAS的新风除湿机组使用，如果对新风除湿机的结构加以改进，同时采用全热交换器作为预处理，新风除湿机的出风含湿量将大幅度下降，室内相对湿度同时减小，干盘管的进水温度可以接近甚至(shnzh)等于普通空调系统的冷水初温。共四十七页图4 与干式末端组合的双冷源温湿度独立(dl)控制系统共

16、四十七页 DOAS室外空气计算(j sun)参数国内目前现行(xinxng)的DOAS所采用的室内外空气计算参数与常规空调系统不同，也与国际上现行的DDOAS不同室内外空气计算参数确定的基本原则1）空调末端温度控制装置（干盘管或辐射供冷系统）在干工况状态下运行；2）采用高温冷水机组向空调末端温度控制装置供冷，高温冷水机组在高温工况下（1618 ）下具有较高的COP；3）采用盐溶液调湿新风机组进行湿度控制。共四十七页 温湿度独立(dl)控制突出特点回风系统的取消 ,无论是应对恐怖分子的生化袭击 ,还是应对传染病疫情(yqng),使得建筑物的环境安全性大大提高 ，室内空气品质得到明显改善； 对于多

17、室建筑则无需额外增大系统的新风量 ,同时也解决了变风量系统的新风不足的问题。 新风机组采用低温送风大温差 ,室内剩余显热采用无风道的显冷设备 ,因此集中送风的空调机组规格缩小，机房面积相应减小,风道系统大幅度缩减,空调系统需要建筑物提供的空调机房面积、吊顶净空、风道系统所占据的空间、管道竖井面积明显少于常规空调系统； 无需担心冷辐射吊顶或末端风机盘管的结露问题。共四十七页共四十七页共四十七页共四十七页结论(jiln)DOAS（温度湿度(shd)独立控制系统）是一种高效节能、且能明显改善室内空气质量的先进的空调系统，值得大力推广和应用；采用不同设备组合的DOAS，由于所选设备的不同，不但会影响系统的初投资，也会影响系统的运行费用，需要反复比较和斟酌；国内现行的一般高温冷水机组存在诸多问题，难以推广应用，磁悬浮冷水机组在DOAS中的应用，可解决DOAS的高、低温冷源问题，使得DOAS更加节能；干盘管等末端设备由于自身缺点，难以作为一种DOAS的显冷设备推广应用；几种除湿设备存在这样或那样的问题，需要深入研究，进一步改善和提高化。共四十七页问题(wnt)干盘管等末端装置(zhungzh)技术改进的需要及推广；冷梁在中国的市场的使用情况；负荷减小时，双冷源的节能效果探讨；低温