向 強(qiáng)

（廣州瀚華建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣州 510655）

1 前言

為了緩解建筑高能耗問題及避免對環(huán)境產(chǎn)生破壞，作者用理論計(jì)算方法對太陽能驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)輪除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行初步研究，可為將來進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)，以及將此系統(tǒng)做為一種新型節(jié)能技術(shù)應(yīng)用至建筑中提供一些基礎(chǔ)的理論參考。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)選取

文獻(xiàn)［1］指出人體的熱舒適感與室內(nèi)溫度、空氣流速等主要因素有關(guān)，因此引入有效溫度概念（Effective Temperature）（圖 1）［2］，有效溫度是一個(gè)將干球溫度、濕度、空氣流速對人體溫暖感或冷感的影響綜合成一個(gè)單一數(shù)值的綜合指標(biāo)。

以舒適性空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)［3］為例，即干球溫度為26℃、相對濕度為60%、空氣流速0.1m/s為參考，通過作圖可得出適合蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)，如表1所示:

表1 蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

圖1 有效溫度圖

圖2 轉(zhuǎn)輪除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)示意圖

從圖1可以看出，表1中的設(shè)計(jì)參數(shù)與假定的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)在同一條等有效溫度線上，即表明，適當(dāng)提高室內(nèi)空氣流速后，室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度及相對濕度可相應(yīng)提高，結(jié)果在室內(nèi)感受到的有效溫度值是一樣的，即對室內(nèi)的舒適感相同，因此選用表1中的數(shù)據(jù)做為本文室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。

2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)方案其空氣處理過程如圖2所示，其在焓濕圖過程如圖3所示:

系統(tǒng)的工作原理主要為兩個(gè)過程:（1）處理空氣除濕供冷過程;（2）再生空氣解吸過程。

圖3 轉(zhuǎn)輪除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)焓濕圖

圖4 處理空氣流程圖

（1）處理空氣除濕供冷過程 （圖4）:

具體處理過程為:

1）DEC3為直接蒸發(fā)冷卻段，為表冷器2不斷提供循環(huán)冷卻水;

2）而表冷器2先對室外新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷，預(yù)冷后的新風(fēng)再經(jīng)過DEC2進(jìn)行直接蒸發(fā)冷卻，形成的冷卻循環(huán)水提供給表冷器1，這樣表冷器1中的循環(huán)水溫要比表冷器2中的循環(huán)水溫更低;

3）轉(zhuǎn)輪除濕供冷過程:室內(nèi)空氣從狀態(tài)點(diǎn)A經(jīng)過轉(zhuǎn)輪除濕 （等焓除濕）至狀態(tài)點(diǎn)B，再經(jīng)過表冷器1（等濕冷卻）冷卻至狀態(tài)點(diǎn)C，然后再經(jīng)過DEC1直接蒸發(fā)冷卻段 （等焓加濕）至狀態(tài)點(diǎn)D，最后送至室內(nèi)。

（2）再生空氣解吸過程 （圖5）:

圖5 再生空氣流程圖

具體處理過程為:太陽能真空管收集太陽能后，為加熱器不斷提供循環(huán)熱水，室外新風(fēng)從狀態(tài)點(diǎn)E經(jīng)加壓器 （等濕加熱）后至狀態(tài)點(diǎn)F，再經(jīng)過轉(zhuǎn)輪再生 （等焓加濕）后至狀態(tài)點(diǎn)G，最終排至室外。

2.3 系統(tǒng)計(jì)算分析

系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算以一40m2的普通辦公室應(yīng)用為例，負(fù)荷指標(biāo)150W/m2，人員密度6m2/人。為了簡化計(jì)算，做以下假設(shè):

（1）轉(zhuǎn)輪除濕與直接蒸發(fā)冷卻均為理想的等焓過程，且直接蒸發(fā)冷卻效率為0.9;

（2）直接蒸發(fā)冷卻的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)相對濕度為90%;

（3）以低溫除濕轉(zhuǎn)輪為研究對象，其再生溫度tre=70℃;

（4）以再生空氣與處理空氣最常用的比值為參考，即再生空氣與處理空氣比值為1:3。

通過以上假設(shè)，可以計(jì)算出圖2中各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)，詳如表2所示:

2.4 系統(tǒng)分析

表2 各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)值

其中下標(biāo)0代表參考狀態(tài)。對于轉(zhuǎn)輪式除濕空調(diào)，根據(jù)Ahrendts［5］等的分析，室外空氣的飽和狀態(tài)被選定為參考狀態(tài)。

表3 轉(zhuǎn)輪除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)損失率及效率

表3 轉(zhuǎn)輪除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)損失率及效率

images/BZ_68_410_1749_453_1815.png損失率 i（kW） images/BZ_68_410_1749_453_1815.png效率 ηe（%）7.23 82.1

3 結(jié)論

［1］Gagge A P，Nishi Y，Gonzalez R.Standard Effective Temperature－a single index of temperature sensation and thermal discomfort·In:Proceedings of the CIB Commission W45（Human Requirements）Symposium at the Building Research Station，1972:229－250

［2］2007 ASHRAE Handbook－HVAC Applications（SI）:Chapter 51－Evaporative cooling

［3］民用建筑供暖通風(fēng)與調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50736－2012［S］

［4］康樂明，李力能，吳家正等.工程熱力學(xué) （第四版）［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004

［5］Ahrendts J.，Reference States，Energy，1982，5（8 －9）:667－677

［6］葛天舒.轉(zhuǎn)輪式兩級除濕空調(diào)系統(tǒng)理論與實(shí)驗(yàn)研究［D］．上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文，2009