王海蓉

山東同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司

溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用

王海蓉

山東同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司

隨著國家進(jìn)入能源短缺時(shí)代，節(jié)省能源是我國目前一個(gè)重要的戰(zhàn)略目標(biāo)。溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)不僅高效節(jié)能，同時(shí)具備綠色環(huán)保、節(jié)省空間和高舒適度等特點(diǎn)，因此近年來在民用建筑中的應(yīng)用越來越廣。

溫濕度獨(dú)立控制 節(jié)能 工程應(yīng)用

溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)技術(shù)采用的是溫度和濕度兩套獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)分別控制、調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度，溫度控制系統(tǒng)控制室內(nèi)溫度，濕度控制系統(tǒng)控制室內(nèi)濕度的同時(shí)，滿足除味、稀釋二氧化碳和提供新鮮空氣的需求。余熱消除末端裝置可以采用毛細(xì)管網(wǎng)換熱器、輻射板、干式盤管等多種形式，由于供水的溫度高于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，因而不存在結(jié)露的危險(xiǎn)。濕度控制系統(tǒng)由新風(fēng)處理機(jī)組、送風(fēng)末端裝置組成，采用新風(fēng)作為能量輸送的介質(zhì)，濕度的處理方式常采用冷卻除濕、溶液除濕。本文結(jié)合實(shí)際工程重點(diǎn)介紹溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的末端系統(tǒng)。

1 室內(nèi)溫濕度控制系統(tǒng)

1.1 室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)

毛細(xì)管系統(tǒng)是處理顯熱系統(tǒng)的一種末端形式。它采用4.3mm×0.8mm的PPR塑料毛細(xì)管組成的間隔為10mm～30mm的網(wǎng)柵，猶如人體中的毛細(xì)管，起到分配、輸送和收集液體的功能。在網(wǎng)柵中和人體毛細(xì)管中的液體流動(dòng)速度基本相同，都在0.05m/s～0.2m/s之間。同時(shí)人體皮下組織的毛細(xì)血管與周圍環(huán)境成功地進(jìn)行了傳熱交換，達(dá)到自身溫度調(diào)節(jié)的目的。圖1為毛細(xì)管系統(tǒng)安裝圖。

圖1 毛細(xì)管系統(tǒng)安裝圖

冬季毛細(xì)管內(nèi)通較低溫度的熱水，柔和地向房間輻射熱量；夏季毛細(xì)管內(nèi)通溫度較高的冷水，柔和地向房間輻射冷量。由于毛細(xì)管席換熱面積大，傳熱速度快，因此傳熱效率更高。

1.2 室內(nèi)濕度控制系統(tǒng)

在溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)中，采用新風(fēng)系統(tǒng)來承擔(dān)排除室內(nèi)余濕、二氧化碳和室內(nèi)異味的任務(wù)，以保證室內(nèi)空氣質(zhì)量。

1）置換通風(fēng)（圖2）是將新鮮空氣直接進(jìn)入工作區(qū)，并在地板上形成一層較薄的空氣湖?？諝夂怯奢^涼的新鮮空氣擴(kuò)散，室內(nèi)的熱源產(chǎn)生向上的對流氣流形成的。新鮮空氣由于熱源的浮力作用使其向室內(nèi)上部流動(dòng)并形成室內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)的主導(dǎo)氣流。排風(fēng)口設(shè)置在房間頂部，并將污染空氣排出。通過對置換新風(fēng)含濕量的調(diào)節(jié)，可以對室內(nèi)濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)：夏季相對濕度較大，可以通過降低置換新風(fēng)濕度的辦法達(dá)到除濕的目的；冬季相對濕度較小，可通過增加置換新風(fēng)濕度的辦法達(dá)到加濕的目的；春秋過渡季節(jié)可根據(jù)實(shí)際情況對新風(fēng)進(jìn)行處理，從而達(dá)到加濕除濕的效果。

圖2 置換新風(fēng)系統(tǒng)

2）新風(fēng)處理單元。溶液除濕熱回收處理是恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)中新風(fēng)處理常用的一種方式。

2 工程實(shí)例

青島某工程專屬服務(wù)公寓，該工程為獨(dú)棟建筑，地上17層，總建筑面積約1萬m2，地上公寓部分設(shè)計(jì)為恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)。

該建筑空調(diào)系統(tǒng)供冷季，冷源為6臺(tái)風(fēng)冷模塊式冷熱水熱泵機(jī)組，風(fēng)冷熱泵機(jī)組提供7/12℃的供回水溫度，直接通入組合式新風(fēng)機(jī)組中表冷器，用于新風(fēng)降溫除濕；通過毛細(xì)管系統(tǒng)的板式換熱器，換成17/20℃的供回水溫度，供給毛細(xì)管網(wǎng)空調(diào)末端。

供熱季，熱源為市政熱源，經(jīng)板式換熱器換成供水溫度60℃的熱水，供新風(fēng)機(jī)組中的表冷器，用于新風(fēng)加熱；經(jīng)毛細(xì)管系統(tǒng)的板式換熱器，換成31/35℃的供回水溫度，供給毛細(xì)管網(wǎng)空調(diào)末端。過渡季節(jié)熱源為風(fēng)冷熱泵，其提供45/40℃的供回水溫度，通過板式換熱器換成31/35℃供回水溫度，供給毛細(xì)管網(wǎng)空調(diào)末端。

下面以B戶型為例介紹一下該工程的恒溫恒濕空調(diào)末端系統(tǒng)地選用。

新風(fēng)機(jī)組來承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷和室內(nèi)的潛熱負(fù)荷滿足室內(nèi)濕度以及通風(fēng)的要求。新風(fēng)機(jī)組的送風(fēng)參數(shù)夏季室內(nèi)送風(fēng)溫度≥16℃送風(fēng)含濕量≤8.0kg/h。夏季冷卻除濕、冬季供暖加濕，戶內(nèi)設(shè)24小時(shí)運(yùn)行的集中送新風(fēng)與排風(fēng)系統(tǒng)。新風(fēng)通過豎井內(nèi)的新風(fēng)管與布置于地板下的送風(fēng)支管從地板送風(fēng)口送入空調(diào)房間排風(fēng)口設(shè)于戶內(nèi)的衛(wèi)生間及廚房。地板送風(fēng)與頂部排風(fēng)形成置換通風(fēng)方式提高通風(fēng)換氣效率和室內(nèi)空氣品質(zhì)。樓頂設(shè)置2臺(tái)組合式空調(diào)新風(fēng)機(jī)組。新風(fēng)機(jī)組選用顯熱回收熱交換器回收室內(nèi)回風(fēng)的熱量。

2.1 計(jì)算參數(shù)

表1為該建筑空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算參數(shù)。

表1 空調(diào)計(jì)算參數(shù)（青島地區(qū)）

2.2 新風(fēng)系統(tǒng)

2.2.1 新風(fēng)處理過程

1）夏季新風(fēng)處理過程（圖3）

圖3 夏季新風(fēng)處理過程

夏季室外狀態(tài)點(diǎn)：t=29℃，ts=26℃，查焓濕圖得：i1=109.88kJ/kg·干空氣，d1=29.05g/kg·干空氣。

夏季室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)：t=26℃，φ=60%，查焓濕圖得：i2=58.93kJ/kg·干空氣，d2=12.82g/kg·干空氣。

夏季新風(fēng)送風(fēng)點(diǎn)：t=15.5℃，φ=95%，查焓濕圖得：i3=42.5kJ/kg·干空氣，d3=10.6g/kg·干空氣。

2）冬季新風(fēng)處理過程（圖4）

圖4 冬季新風(fēng)處理過程

冬季室外狀態(tài)點(diǎn)：t=-9℃，φ=64%，查焓濕圖得：i1= -6.33kJ/kg·干空氣，d1=1.11g/kg·干空氣，ρ1=1.2kg/m3。

冬季室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)：t=20℃，φ=40%，查焓濕圖得：i2= 34.81kJ/kg·干空氣，d2=5.76g/kg·干空氣，ρ2=1.2kg/m3。

冬季新風(fēng)送風(fēng)點(diǎn)：t=20℃，φ=40%，查焓濕圖得：i2=34.81kJ/kg·干空氣，d2=5.76g/kg·干空氣，ρ2=1.2kg/m3。2.2.2 新風(fēng)量的確定

一名成年男子散濕量（輕勞動(dòng)，室溫26℃）：184g/h，一戶按3人計(jì)算，每戶散濕量=184×3=552g/h。

每戶新風(fēng)量：

①根據(jù)人員衛(wèi)生要求：3×30m3/h=90m3/h；

②按消除余濕所需新風(fēng)量：552/(12.82-10.6)= 248.65kg/h=207m3/h。

因此，該戶型新風(fēng)量按210m3/h考慮，每個(gè)送風(fēng)口送風(fēng)量為30m3/h，共設(shè)計(jì)7個(gè)送風(fēng)口。

2.2.3 新風(fēng)系統(tǒng)負(fù)荷

①夏季新風(fēng)冷負(fù)荷：210×1.2×(109.88-58.93)= 3.57kW；

②夏季新風(fēng)為室內(nèi)提供的冷負(fù)荷：210×5.48=1.15 kW；

③夏季新風(fēng)設(shè)備冷負(fù)荷：210×22.46=4.72 kW。

2.3 毛細(xì)管網(wǎng)末端輻射系統(tǒng)

2.3.1 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能參數(shù)

屋頂綜合傳熱系數(shù)K≤0.32W/(m2·K)；外墻綜合傳熱系數(shù)K≤0.432W/(m·2K)；外窗綜合傳熱系數(shù)K≤2.26W/(m·2K)

2.3.2 房間冷負(fù)荷

根據(jù)規(guī)范對每個(gè)房間進(jìn)行逐時(shí)冷負(fù)荷和冬季熱負(fù)荷計(jì)算，室內(nèi)采用毛細(xì)管席輻射空調(diào)系統(tǒng)，夏季承擔(dān)室內(nèi)顯熱冷負(fù)荷，冬季承擔(dān)室內(nèi)熱負(fù)荷，控制室內(nèi)溫度，根據(jù)各房間冷熱負(fù)荷選擇相應(yīng)的毛細(xì)管席的換熱面積，一般是頂板安裝，部分負(fù)荷較大的房間毛細(xì)管席鋪設(shè)于內(nèi)墻上。

圖5為某毛細(xì)管網(wǎng)末端輻射系統(tǒng)尺寸，其中，毛細(xì)管席長度（L）為1000～6000mm，毛細(xì)管席寬度（B）為960mm。毛細(xì)管系統(tǒng)充注水后質(zhì)量為562g/m2，換熱面積為0.71m2，水流量為0.27l/m2，制冷量為80W/m2。

圖5 毛細(xì)管網(wǎng)末端輻射系統(tǒng)尺寸

3 結(jié)論

本文結(jié)合實(shí)際工程，以毛細(xì)管末端敷設(shè)系統(tǒng)和置換新風(fēng)系統(tǒng)為例詳細(xì)介紹了溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的原理以及室內(nèi)末端系統(tǒng)實(shí)際工作中地選用過程，相對于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)而言，此形式的溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)可節(jié)能約30%。

[1]徐偉.空氣節(jié)能技術(shù)對綠色建筑的貢獻(xiàn)[Z].信息時(shí)報(bào),2007.7.10

[2]左濤.獨(dú)立新風(fēng)結(jié)合吊頂冷輻射板空調(diào)系統(tǒng)（DOAC+CRCP）的應(yīng)用[J].制冷空調(diào)與電力機(jī)械,2006,(5):61-65

[3]劉曉華,江億.溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006

Applic a tion of Te m pe ra ture a nd Hum idity Control Sys te m in Engine e ring

WANG Hai-rong
Shandong Tongyuan Design Group Co.,Ltd.

With the national shortage of energy into the era of China’s current,energy saving is an important strategic objective.Temperature and humidity independent control air conditioning is not only energy efficient,along with green, saving space and high comfort,etc.,so in recent years in civil construction it is applied more widely.

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1003-0344（2015）03-087-3

2014-3-3

王海蓉（1972～），女，本科，高工；山東濟(jì)南高新區(qū)舜華路2000號(hào)舜泰廣場11號(hào)樓B座（250101）；0531-66770275；E-mail:whr227@126.com