熱濕聯(lián)合處理

　　本文在分析了目前熱濕聯(lián)合處理空調(diào)系統(tǒng)所面臨的主要問題的基礎(chǔ)上，提出了熱濕獨(dú)立控制空調(diào)策略：采用新風(fēng)去除室內(nèi)的余濕、承擔(dān)室內(nèi)空氣質(zhì)量的任務(wù)，采用高溫冷源去除室內(nèi)的余熱。

　　從熱舒適與健康出發(fā)，要求對室內(nèi)溫濕度進(jìn)行全面控制。夏季人體舒適區(qū)為25℃，相對濕度60%，此時(shí)露點(diǎn)溫度為16.6℃。空調(diào)排熱排濕的任務(wù)可以看成是從25℃環(huán)境中向外界抽取熱量，在16.6℃的露點(diǎn)溫度的環(huán)境下向外界抽取水分。

　　目前空調(diào)方式的排熱排濕都是通過空氣冷卻器對空氣進(jìn)行冷卻和冷凝除濕，再將冷卻干燥的空氣送入室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)排熱排濕的目的。現(xiàn)有的熱濕聯(lián)合處理的空調(diào)方式存在如下問題。

　　（1）熱濕聯(lián)合處理的能源浪費(fèi)。由于采用冷凝除濕方法排除室內(nèi)余濕，冷源的溫度需要低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，考慮傳熱溫差與介質(zhì)輸送溫差，實(shí)現(xiàn)16.6℃的露點(diǎn)溫度需要約7℃的冷源溫度，這是現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)采用5~7℃的冷凍水、房間空調(diào)器中直接蒸發(fā)器的冷媒蒸發(fā)溫度也多在5℃的原因。

　　在空調(diào)系統(tǒng)中，占總負(fù)荷一半以上的顯熱負(fù)荷部分，本可以采用高溫冷源排走的熱量卻與除濕一起共用5~7℃的低溫冷源進(jìn)行處理，造成能量利用品位上的浪費(fèi)。而且，經(jīng)過冷凝除濕后的空氣雖然濕度（含濕量）滿足要求，但溫度過低，有時(shí)還需要再熱，造成了能源的進(jìn)一步浪費(fèi)與損失。

　　（2）難以適應(yīng)熱濕比的變化。通過冷凝方式對空氣進(jìn)行冷卻和除濕，其吸收的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內(nèi)變化，而建筑物實(shí)際需要的熱濕比卻在較大的范圍內(nèi)變化。一般是犧牲對濕度的控制，通過僅滿足室內(nèi)溫度的要求來妥協(xié)，造成室內(nèi)相對濕度過高或過低的現(xiàn)象。

　　過高的結(jié)果是不舒適，進(jìn)而降低室溫設(shè)定值，通過降低室溫來改善熱舒適，造成能耗不必要的增加；相對濕度過低也將導(dǎo)致由于與室外的焓差增加使處理室外新風(fēng)的能耗增加。

　　（3）室內(nèi)空氣品質(zhì)問題。大多數(shù)空調(diào)依靠空氣通過冷表面對空氣進(jìn)行降溫除濕，這就導(dǎo)致冷表面成為潮濕表面甚至產(chǎn)生積水，空調(diào)停機(jī)后這樣的潮濕表面就成為霉菌繁殖的最好場所。空調(diào)系統(tǒng)繁殖和傳播霉菌成為空調(diào)可能引起健康問題的主要原因。

　　另外，目前我國大多數(shù)城市的主要污染物仍是可吸入顆粒物，因此有效過濾空調(diào)系統(tǒng)引入的室外空氣是維持室內(nèi)健康環(huán)境的重要問題。然而過濾器內(nèi)必然是粉塵聚集處，如果再漂濺過一些冷凝水，則也成為各種微生物繁殖的最好場所。頻繁清洗過濾器既不現(xiàn)實(shí)，也不是根本的解決方案。

　　（4）室內(nèi)末端裝置的問題。為排除足夠的余熱余濕同時(shí)又不使送風(fēng)溫度過低，就要求有較大的循環(huán)通風(fēng)量。例如每平方米建筑面積如果有80W/m2顯熱需要排除，房間設(shè)定溫度為25℃，當(dāng)送風(fēng)溫度為15℃時(shí)，所要求循環(huán)風(fēng)量為24m3/hr/m2，這就往往造成室內(nèi)很大的空氣流動，使居住者產(chǎn)生不適的吹風(fēng)感。

　　為減少這種吹風(fēng)感，就要通過改進(jìn)送風(fēng)口的位置和形式來改善室內(nèi)氣流組織。這往往要在室內(nèi)布置風(fēng)道，從而降低室內(nèi)凈高或加大樓層間距。很大的通風(fēng)量還極容易引起空氣噪聲，并且很難有效消除。在冬季，為了避免吹風(fēng)感，即使安裝了空調(diào)系統(tǒng)，也往往不使用熱風(fēng)，而通過另外的暖氣系統(tǒng)通過采暖散熱器供熱。這樣就導(dǎo)致室內(nèi)重復(fù)安裝兩套環(huán)境控制系統(tǒng)，分別供冬夏使用。

　　（5）輸配能耗的問題。為了完成室內(nèi)環(huán)境控制的任務(wù)就需要有輸配系統(tǒng)，帶走余熱、余濕、CO2、氣味等。在中央空調(diào)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)、水泵消耗了40~70%的整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的電耗。在常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)中，多采用全空氣系統(tǒng)的形式。所有的冷量全部用空氣來傳送，導(dǎo)致輸配效率很低。

　　此外，隨著能源問題的日益嚴(yán)重，以低品位熱能作為夏季空調(diào)動力成為迫切需要。目前北方地區(qū)大量的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)在夏季由于無熱負(fù)荷而無法運(yùn)行，使得電力負(fù)荷出現(xiàn)高峰的夏季熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電設(shè)施反而停機(jī)，或者按純發(fā)電模式低效運(yùn)行。

　　如果可以利用這部分熱量驅(qū)動空調(diào)，既省下空調(diào)電耗，又可使熱電聯(lián)產(chǎn)電廠正常運(yùn)行，增加發(fā)電能力。這樣即可減緩夏季供電壓力，又提高能源利用率，是熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。由于空調(diào)負(fù)荷在一天內(nèi)變化顯著，與熱電聯(lián)產(chǎn)電廠提供熱能并不是很好匹配，如何實(shí)現(xiàn)有效的蓄能，以協(xié)調(diào)二者的矛盾也是熱能使用當(dāng)中存在的問題。

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