热湿独立处理空调系统1.0

建筑节能专题讲座热湿独立控制空调系统李晓锋清华大学建筑节能研究中心传统空调存在问题空调的任务：排除显热；排除水分—适宜的热湿环境空气处理的显热潜热比与室内热湿负荷不匹配湿表面是霉菌的滋生源，健康的隐患传统的冷凝除湿，同一冷源处理显热和湿，能量品位的浪费传统空调存在问题能量浪费问题：采用冷凝除湿，同一温度（7-12℃）的冷源同时处理显热和潜热，造成能量品位的浪费。冷机的COP低。空气品质问题：室内存在湿表面，成为霉菌的滋生源，影响室内空气品质。凝水的积水、漏水。热舒适性问题：冷凝除湿处理空气的显热潜热比很难与室内真正的潜热、显热负荷变化相匹配。传统空调存在问题设备投资重复：冬夏两套环境控制系统，夏季空调，冬季散热器，造成系统重复，冬夏能否共用一套环境控制系统？夏季可否用辐射的末端?耗电量大：空调的耗电占到建筑总耗电接近50%，怎样节约空调耗电？能否不用电来驱动空调系统？舒适、健康、节能的需求对传统空调系统提出了挑战！传统空调系统存在的问题同一低温冷源（7～12℃冷水）处理显热和潜热，能量品位的浪费系统中存在湿表面，霉菌滋生、繁殖的温床增大新风量改善空气品质，但能耗同时增加空气处理的显热、潜热比和室内实际显热潜热比不匹配夏天用空调供冷，冬天用散热器供暖，两套环境控制系统空调为建筑中的用电大户，能否不用电驱动空调？热电联产夏季运行，持续发展的关键满足任意变化的热湿比，各种空气处理工况的顺利转换加大新风量，但不增加空气处理能耗减少送风量，部分采用与冬季供暖公用的末端方式少用电能，以低品位热能为动力热湿负荷采用不同设备进行处理采用新的除湿途径，取消潮湿表面新型空调系统应具备特点温湿度独立控制空调系统简介温湿度独立控制空调系统的理念：17-20℃冷水作为冷源送入室内的干式末端，带走室内显热负荷。向室内送入干燥的新风，带走室内湿负荷。两套独立系统，分别控制温度和湿度温度采用辐射或干式风机盘管末端，冬夏一致新风采用置换通风等下送风方式，根据人数控制温度湿度独立控制系统温湿度独立控制空调系统简介和传统空调系统综合比较温度湿度独立控制系统优先考虑被动方式自然通风带走余热余湿带走余湿t室内,d室内t室内,d室内机械方式天然冷源或冷机带走余热新风空调机带走余湿模式1自然通风模式2自然通风+机械制冷模式3机械制冷温度控制用末端装置辐射式楼板内直接埋管式内衬塑料网栅的吊顶板垂直式辐射板安装在工位隔断内的垂直辐射末端地板辐射控制方式：变水温或通断式各种辐射末端辐射末端供水回水143mm115mm135mm59mm49mm新型带变速风机的干式风机盘管干式风机盘管安装实例（立式）干式风机盘管安装实例（卧式）温湿度独立控制空调系统高温冷源的选择对高温冷源的要求：产生17～20℃冷水。可供选择的：天然冷源，人工冷源天然冷源—土壤源换热器，水源热泵研究表明：在地下10m的土壤温度基本上不随外界环境和季节而变化，且约等于当年的平均气温。高温冷源的选择—人工冷源和常规制取低温冷水的工况比，冷水机组的蒸发温度显著提高、耗功减小，可以有效地提高机组的性能系数COP。高温冷水机组最大的特点为压缩机处于小压缩比工况下运行。对于离心式冷水机组，可以控制压缩机的转速、在压缩机进气口安装节流阀或控制进口导叶开度控制制冷剂流量。对于无集中供热的建筑，还可采用空气源热泵机组，夏季制冷得到18℃高温冷水，冬季制热得到35℃低温热水。新风机组的选型带全热回收的电动热泵型溶液新风机组特点：集冷热源，全热回收段，新风加湿、除湿处理段，过滤段，风机段为一体的新风处理设备，独立运行满足全年新风处理要求，无需额外的冷却塔等辅助设备；和常规系统的经济性比较和常规空调系统相比，最大的区别是新风处理方式不同。普通新风机组需提供另外冷、热水才能对空气进行相应的处理，按冷量折算，设备初投资约为800～1500元/kW，如果系统需要供热，还要加上锅炉等的造价。系统运行综合COP一般小于3。温湿度独立控制系统新风机组内置溶液式全热回收装置，有效降低了新风处理能耗；内部热泵系统中蒸发器的冷量和冷凝器的排热量均得到了有效利用，机组运行综合COP可达5以上；而且无新、排风的交叉污染问题。和常规系统的经济性比较新风机组初投资与运行费用比较初投资：以4000m3/h风量的溶液热回收型新风机组为例，新风机组造价为12万，冷量为83kW，单位冷量价格为1440元/kW。常规系统按1000元/kW冷量计算，则溶液式空调系统比常规系统设备多投资3.7万元。运行费：溶液热回收型新风机COP按5计算，常规新风机COP按3计算，每小时可节约11度电。新风机组按每天运行10个小时，和常规系统的经济性比较余热消除末端装置以干工况风机盘管为例，由于盘管面积增加，增加投资约为200元/kW若存在土壤源换热器等“免费”的冷源，冷机减小的投资和节省的运行费将远大于盘管增加的投资。若为人工冷源，常规制冷机，COP提高10％（3.3)专门设计的高温冷水机组，COP提高30％（3.9)和常规系统的经济性比较整个空调系统的经济性比较工程实例1北京人民医院急诊室工程实例2清华大学超低能耗示范楼工程实例3上海生态示范楼北京双榆树供热厂办公楼Outdoorair:liquiddesiccantsystemdrivenbyheatgridChilledwater:chiller工程实例4南京峰尚Cooingsource:groundsourceheatexchangerOutdoorairdevice:liquiddesiccantwithheatpump工程实例5基于溶液除湿的温度湿度独立控制空调方式的技术特点有效消除可吸入颗粒物目前使用的空气过滤器内大量积灰释放出大量有害气体并滋生霉菌通过二次扬尘使灰尘重新回到空气中造成污染溶液式空气处理方式合理的设计溶液与空气接触的塔板形式，就可在获得优良的传热传质效果的同时获得好的除尘效果溶液中的灰尘可通过溶液过滤器捕捉收集，更换和清洗溶液过滤器远比更换和清洗空气过滤器容易统一满足不同季节的运行要求冬夏统一的末端装置冬夏的热回收与过渡季的新风利用的统一节约制冷能耗为天然冷源的使用提供条件机械制冷方式COP也有明显提高节约输配系统能耗减少风机能耗基于溶液除湿的温度湿度独立控制空调方式的技术特点适合于夏季低温热源的利用适合于分布式能源系统可实现高密度的能量储存，可解决热源与空调负荷不同步的问题基于溶液除湿的温度湿度独立控制空调方式的技术特点谢谢大家！