劉雄偉周俊杰錢存存郭永聰

1深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司

2重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院

溶液除濕新風(fēng)機(jī)組在夏熱冬暖地區(qū)冬季的應(yīng)用

劉雄偉1周俊杰1錢存存2郭永聰1

1深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司

2重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院

本文分析熱泵型溶液除濕新風(fēng)機(jī)組在夏熱冬暖地區(qū)冬季應(yīng)用的可行性，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得到熱泵溶液除濕新風(fēng)機(jī)組實(shí)際在加熱加濕工況下的供熱效果，并對熱泵溶液除濕新風(fēng)機(jī)組冬季的性能系數(shù)進(jìn)行測試，得出了溶液除濕新風(fēng)機(jī)組在夏熱冬冷地區(qū)冬季具有較好的供熱效果且運(yùn)行能效較高的結(jié)論。最后闡述在夏熱冬暖地區(qū)冬季利用溶液除濕新風(fēng)機(jī)組在提高室內(nèi)舒適性的應(yīng)用前景。

熱泵 溶液除濕 冬季工況 加熱加濕

近年來，隨著溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的推廣，溶液除濕新風(fēng)機(jī)組在實(shí)際工程中的應(yīng)用越來越廣泛，除了冷卻除濕功能，溶液除濕新風(fēng)機(jī)組同時具備加熱加濕功能[1～3]。本文針對熱泵型溶液除濕機(jī)組在夏熱冬暖地區(qū)辦公樓實(shí)驗(yàn)建筑的冬季加熱加濕工況進(jìn)行了測試，并得出溶液除濕機(jī)組供熱的實(shí)際效果及性能評價(jià)。

1 深圳地區(qū)冬季氣候特點(diǎn)

深圳屬于夏熱冬暖地區(qū)，雖然冬季時間短，冬季平均只有22天，累年最冷月平均溫度為12.4℃，但是深圳每年都有極端低溫天氣出現(xiàn)，根據(jù)深圳氣象局公布的1971～2000年的歷史數(shù)據(jù)，1月份為全年最冷月，平均最低氣溫為11.5℃，極端最低達(dá)0.2℃（1957年2月）。由于深圳市冬季建筑無供暖設(shè)施，室內(nèi)環(huán)境溫度偏低，對室內(nèi)人員舒適性造成較大影響。

2 實(shí)驗(yàn)建筑特點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)建筑為辦公研發(fā)性質(zhì)，為了適應(yīng)深圳的氣候條件，在夏季盡量利用通風(fēng)降溫，建筑設(shè)計(jì)采用了通風(fēng)模擬技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，建筑采用了朝東側(cè)“挖”掉一塊的“凹”字形的布局，其標(biāo)準(zhǔn)層平面見圖2。建成后實(shí)際運(yùn)行通風(fēng)環(huán)境良好，夏季節(jié)能效果非常明顯，但也存在冬季時建筑周圍環(huán)境風(fēng)速較大，室內(nèi)人員感覺比市內(nèi)其他辦公樓偏冷，尤其是冬季大量的冷風(fēng)滲透，對室內(nèi)人員熱舒適性造成了極大的影響。實(shí)驗(yàn)建筑的標(biāo)準(zhǔn)層無冬季熱源，夏季新風(fēng)采用熱泵型溶液除濕新風(fēng)機(jī)組供給。

圖1 深圳典型氣象年各月平均氣溫與平均最低氣溫（℃）

圖2 實(shí)驗(yàn)建筑標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

3 熱泵型溶液除濕新風(fēng)機(jī)冬季工況

3.1 實(shí)驗(yàn)建筑冬季熱負(fù)荷

以實(shí)驗(yàn)建筑十層的南區(qū)為例，按設(shè)計(jì)人員密度為6m2/人，新風(fēng)量為 30m3/h人，系統(tǒng)總新風(fēng)量為5000m3/h，深圳冬季室外空調(diào)計(jì)算溫度6℃，室外相對濕度72%，室內(nèi)干球溫度18℃，相對濕度60%，計(jì)算得出冬季單位空調(diào)面積熱負(fù)荷（含新風(fēng)）指標(biāo)為30W/m2，新風(fēng)熱負(fù)荷17.7kW，室內(nèi)熱負(fù)荷12.3kW，總熱負(fù)荷30kW。

圖3 溶液除濕新風(fēng)機(jī)冬季運(yùn)行原理圖

3.2 運(yùn)行原理

熱泵型溶液除濕新風(fēng)機(jī)在冬季工況下可以對新風(fēng)進(jìn)行加熱加濕，冬季運(yùn)行原理如圖3所示，排風(fēng)經(jīng)過蒸發(fā)器模塊中的溶液除濕冷卻，新風(fēng)經(jīng)過冷凝器模塊中的溶液進(jìn)行加熱加濕，經(jīng)過加熱加濕后溫暖濕潤的新風(fēng)送到室內(nèi)[4～5]。

3.3 運(yùn)行效果分析

3.3.1 測試過程

對實(shí)驗(yàn)建筑熱泵型溶液除濕新風(fēng)機(jī)組測試選取的是冬季典型日2012年2月27日至2012年2月28日，測試過程如下：

1）將三個溫濕度自記儀的探頭分別置于熱泵型溶液除濕新風(fēng)機(jī)組新風(fēng)引入口與送風(fēng)管、回風(fēng)管內(nèi)，測試新風(fēng)機(jī)組新風(fēng)、送風(fēng)與回風(fēng)溫度與相對濕度。溫濕度自記儀設(shè)置溫濕度記錄時間間隔為每20分鐘記錄一次。

2）熱泵型溶液除濕新風(fēng)機(jī)組耗電量與室外氣象溫度分別由實(shí)驗(yàn)建筑自身電力監(jiān)測系統(tǒng)與附近小型氣象站獲取。

測試儀器具體參數(shù)如表1。

表1 熱泵型溶液除濕新風(fēng)機(jī)冬季測試儀器設(shè)備參數(shù)

3.3.2 結(jié)果分析

冬季工況下，通過現(xiàn)場實(shí)測，機(jī)組實(shí)際送風(fēng)量4800m3/h，排風(fēng)量3900m3/h。典型工作日新風(fēng)機(jī)組的送風(fēng)溫度、新風(fēng)溫度、回風(fēng)溫度逐時變化曲線見圖4，機(jī)組送風(fēng)、新風(fēng)、排風(fēng)含濕量變化曲線見圖5。

圖4 冬季工況機(jī)組新、送、排風(fēng)溫度變化曲線

圖5 冬季工況機(jī)組新、送、排風(fēng)含濕量變化曲線

可以看出，新風(fēng)機(jī)組實(shí)際送風(fēng)溫度27℃左右，按室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度18℃及室內(nèi)熱負(fù)荷計(jì)算，當(dāng)機(jī)組送風(fēng)溫度大于25.3℃時，新風(fēng)機(jī)組加熱量就可以滿足室內(nèi)熱負(fù)荷的要求，運(yùn)行結(jié)果表明溶液新風(fēng)冬季進(jìn)行供熱有一定的效果，能夠較好地滿足室內(nèi)熱舒適要求。但是一般冬季空調(diào)設(shè)計(jì)送熱風(fēng)溫度宜大于35℃，較低的新風(fēng)送風(fēng)溫度對室內(nèi)舒適性的影響，還需進(jìn)一步研究。

4 性能分析

通過對冬季工況下熱泵式溶液除濕新風(fēng)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)現(xiàn)場測試，表2為新風(fēng)機(jī)組連續(xù)兩個工作日的綜合性能系數(shù)COP測試數(shù)據(jù)，COP按整機(jī)功耗計(jì)算（包括熱泵、送排風(fēng)機(jī)功耗）。

表2 溶液除濕新風(fēng)機(jī)組綜合性能系數(shù)COP測試值

從表2可以看出溶液除濕新風(fēng)機(jī)組加熱加濕工況COP測試值約為2.4；實(shí)際機(jī)組供熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室內(nèi)計(jì)算熱負(fù)荷30kW，說明實(shí)驗(yàn)區(qū)域可能存在較大的冷風(fēng)滲透負(fù)荷。

表3 溶液除濕新風(fēng)機(jī)組與風(fēng)冷熱泵+全熱回收新風(fēng)機(jī)組系統(tǒng)對比

在表3中列出了溶液除濕新風(fēng)機(jī)組與普通風(fēng)冷熱泵+全熱回收新風(fēng)機(jī)組系統(tǒng)組成、性能參數(shù)的對比，可以看出溶液除濕新風(fēng)機(jī)組應(yīng)用于華南地區(qū)，冬季制熱工況下能效接近于風(fēng)冷熱泵+新風(fēng)系統(tǒng)。

5 結(jié)論

1）通過對實(shí)驗(yàn)建筑溶液除濕機(jī)組的冬季加熱加濕工況進(jìn)行性能測試，實(shí)測機(jī)組的冬季工況綜合性能系數(shù)為2.4～2.5，驗(yàn)證了在夏熱冬暖地區(qū)冬季運(yùn)行溶液除濕機(jī)組提高房間舒適性的可行性。

2）溶液除濕新風(fēng)系統(tǒng)冬季加熱工況性能與風(fēng)冷熱泵+全熱回收新風(fēng)系統(tǒng)基本相同。

3）實(shí)測工況下平均送風(fēng)溫度約28℃，該送風(fēng)溫度對室內(nèi)舒適性的影響以及控制策略需進(jìn)一步研究。

[1]劉拴強(qiáng),江億.熱泵驅(qū)動的雙級溶液除濕新風(fēng)機(jī)系統(tǒng)原理及性能分析[A].見:全國暖通空調(diào)制冷2006年學(xué)術(shù)年會論文集[C].合肥:2006.125-129

[2]袁樂.溶液除濕在獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2010

[3]張杰,耿欣.空調(diào)系統(tǒng)溶液除濕基本問題的研究進(jìn)展[J].節(jié)能, 2013,12:14-16

[4]梁玉紅,裴清清.溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究[J].制冷,2012, 31(3):1-6

[5]鄒同華,張濤.溶液除濕系統(tǒng)除濕性能實(shí)驗(yàn)研究[J].暖通空調(diào),2013,43(1):76-79

Applic a tion of Liquid De s ic c a nt Air Ha ndling Unit Us e d in Winte r in Hot Sum m e r a nd Cold Winte r Zone

LIU Xiong-wei1,ZHOU Jun-jie1,QIAN Chun-chun2,GUO Yong-cong1
1 Shenzhen Institute of Building Research Co.,Ltd.
2 School of Urban Construction and Environment Engineering,Chongqing University

This article analyzed the feasibility of heat pump-type liquid desiccant air handling unit in the Hot Summer/Cold Winter Zone.The experimental verified the heating effect and test the coefficient of performance on heat pump-type liquid desiccant air handling unit in winter.It concludes the result of the better heating effect and the operation efficiency for the heat pump-type liquid desiccant air handling unit in the Hot Summer/Cold Winter Zone.At last it states application prospect that comfortableness is enhanced by using the heat pump-type liquid desiccant air handling unit in winter.

heat pump,liquid desiccant,winter conditions,heating and humidifying

1003-0344（2015）02-081-3

2014-3-2

劉雄偉（1985～），男，碩士，工程師；深圳市福田區(qū)上梅林梅坳三路29號建科大樓10樓南區(qū)（518049）；0755-23950572；E-mail:liuxiongwei@ibrcn.com

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2012A010800021）