温湿度独立控制空调系统设计培训资料

温、湿度独立控制空调系统 设计方法参考 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 1 - 温、湿度独立控制空调系统设计方法参考 1常规空调系统存在的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目前实现夏季室内热湿环境控制的空调方式主要可以分为两大类：分散独立 地安装于需要空调场所的“房间空调器”和集中设置冷源、以水或空气作为媒介 输配冷量的“中央空调”系统。无论哪一种方式，都是通过向室内送入经降温、 除湿的空气，实现室内温、湿度的控制。这种温度、湿度统一控制的空调系统不 可避免的存在以下问题。 1) 大多数空调系统采用使空气通过冷表面对其进行降温减湿，这种冷凝除湿的方 式为满足除湿的要求，需要 7~12℃的冷源，利用此冷源同时处理占总负荷 50~70%的显热，而后者只需 17~20℃的冷源。采用同一低温的冷源处理显热和 潜热，导致制冷机的 COP（性能系数）低，造成能量品位的浪费。且冷凝除 湿后的空气温度往往低于要求的送风温度，还需再次加热将空气处理到适宜的 送风温度，浪费大量热量和冷量。 2) 冷凝除湿的方式，导致系统中的冷表面成为潮湿表面甚至产生积水。空调停止 运行后，这样的潮湿表面就成为霉菌繁殖的温床，严重影响室内空气品质，空 调系统繁殖和传播霉菌成为空调可能引起的健康问题的重要原因。 3) 加大室外新风量是排除室内 VOC（挥发性有机混合物），降低室内 CO2浓度， 提高室内空气质量最有效的措施。而大量引入室外空气就需要消耗大量冷量 （在冬季为热量）实现对室外空气的降温除湿（或加热加湿）处理。当建筑物 围护结构性能较好，室内发热量不大时，处理室外空气需要的冷量可达总冷量 的一半或一半以上。要进一步加大室外新风量，就往往意味着加大空调能耗。 对于大多数传统空调方式，很难找到有效解决这一矛盾的措施。 4) 实际的建筑物，显热随气候、室内设备状况等的不同发生变化，产湿量随着室 内人数变化而变化，实际室内显热、潜热负荷比在很大范围内变化。而传统空 调通过冷凝除湿处理后的空气，其吸收的潜热、显热比只能在一定范围内变化， 很难适应实际室内的热湿比；对于这种情况，一般牺牲对湿度的控制，而仅满 足室内温度的要求，或者造成室内相对湿度过高不舒适，需要降低室温而引起 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 2 - 能耗不必要的增加，或造成室内相对湿度过低而使室外新风处理能耗增加。 5) 传统的全空气空调系统，送风温度不能过低，从而需要较大的循环通风量。这 就往往造成室内很大的空气流动，使居住者产生不适的吹风感。为减少这种吹 风感，就要通过改进送风口的位置和形式来改善室内气流组织，这往往要在室 内布置风道，从而降低室内净高或加大楼层间距。很大的通风量还很容易引起 空气噪声，并且难以有效消除。在冬季，为了避免吹风感，即使安装了空调系 统，也往往不使用热风，而通过另外的暖气系统通过采暖散热器供热。这样就 导致室内重复安装两套环境控制系统，分别供冬夏使用，占用空间，造成资源 的浪费，维修和管理的不便。 6) 随着能源问题的日益严重，以低品位热能作为夏季空调动力成为迫切需要。目 前北方地区大量的热电联产集中供热系统在夏季由于无热负荷而无法运行，使 得电力负荷出现高峰的夏季热电联产发电设施反而停机，或者按纯发电模式低 效运行。如果可以用热电联产的余热驱动空调，既省下空调电耗，又可使热电 联产电厂正常运行，增加发电能力。这样即可减缓夏季供电压力，又提高能源 利用率，是热电联产系统继续发展的关键。 7) 在建筑物内设置燃气发动机，带动发电机发电承担建筑的部分用电负荷，同时 利用发动机的余热解决建筑的供热，供冷问题（BCHP：Building Combined Heat & Power Generation）将是今后建筑物能源系统的最佳解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 之一。优化 BCHP的一个重要课题是使热电冷负荷的彼此匹配，而找到可以实现高体积利 用率的高效蓄能方式成为优化 BCHP系统的关键。 综上所述，空调的广泛需求，人居环境健康的需要和能源系统平衡的要求， 对目前空调方式提出了挑战。新的空调应该具备的特点为： 1) 减少室内送风量，部分采用与采暖系统公用的末端方式； 2) 加大室外新风量，但又不增加处理能耗； 3) 取消潮湿表面，采用新的除湿途径； 4) 少用电能，以低品位热能为动力； 5) 能够实现高体积利用率的高效蓄能。 6) 能够实现各种空气处理工况的顺利转换。 从如上要求出发，目前普遍认为温、湿度独立控制系统可能是一个有效的解 决途径。 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 3 - 2温湿度独立控制空调系统简介 2.1温湿度独立控制空调系统的理念[1] 温度湿度独立控制的空调系统，就是向室内送入经过处理的新风，承担室内 湿负荷，根据气候差异，一般夏季对新风进行降温除湿处理，冬季对新风进行加 热加湿处理，有的地区新风全年需要降温除湿。在温湿度独立控制空调系统中， 新风不仅承担排除室内二氧化碳和 VOC等卫生方面的要求，还要起到调节室内湿 环境的作用；采用另外独立的系统夏季产生 17~20℃冷水、冬季产生 32～40℃的 热水送入室内干式末端装置，承担室内显热负荷。系统的组成如图 1所示。 采用两套独立的系统分别控制和调节室内湿度和温度，从而避免了常规系统 中温湿度联合处理所带来的能源浪费和空气品质的降低；由新风来调节湿度，显 热末端调节温度，可满足房间热湿比不断变化的要求，避免了室内湿度过高过低 的现象。 图 1 温湿度独立控制空调系统的基本组成 2.2和常规空调系统的比较 传统空调系统的常见模式是新风加风机盘管形式，以此为例说明温湿度独立 控制的空调系统和常规空调系统的差别，参见表 1。由表 1知，两种空调系统在系 统组成和各组成部分承担的环境控制任务等方面有了一定的差别，这使得温湿度 独立控制空调系统的设计方法也随之做相应的改变，如表 2所示。 温湿度独立控制 空调系统 处理显热的系统 处理湿度的系统 冷热源： 高温冷水机组 锅炉、热泵 干式末端： 干式风机盘管 辐射板 新风处理机 送风末端装置 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 4 - 表 1 温湿度独立控制系统和常规空调系统综合比较 常规空调系统 温度湿度独立控制的空调系统 冷源 7~12℃冷源，承担所有负荷，电制冷 机的 COP为 3~6 17~20℃冷源即可，只需承担房间显热负 荷；电制冷机的 COP能达到 7~10；且可 由多种自然冷源提供 新风机 新风仅满足卫生要求，一般处理到室 内空气的等焓点（或等含湿量点），无 调节湿度的要求 对新风进行处理，送入室内干燥的新风， 调节室内湿环境 室内末端 普通的风机盘管，冷凝除湿，系统中 存在潮湿表面，霉菌滋生的温床 干式末端：干式风机盘管或辐射板，系统 中不存在潮湿表面，无霉菌滋生的隐患 室内环境 控制手段 室内末端同时调节温湿度，很难满足 大范围变化的热湿比 新风调节室内湿度，干式末端调节室内温 度，满足变化的室内热湿比要求 表 2 温湿度独立控制空调系统和常规空调系统设计方法的比较 常规空调系统 温度湿度独立控制的空调系统 设计参数 根据设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 确定室内、外空气计算参 数，新风量 根据设计标准确定室内、外空气计算参 数，新风量 负荷计算 计算室内的全热负荷（实际上也是分别 计算），一般不作区分 分别计算室内显热负荷、湿负荷 新风送风状 态点 送风点一般是室内空气等焓点（或等含 湿量点），高于（或等于）室内含湿量 根据送风点确定新风处理的显热负荷、 湿负荷 新风承担室内湿负荷，由湿负荷和新风 量确定送风点，比室内设定含湿量低 根据送风点确定新风处理的显热负荷、 湿负荷 冷、热源的 形式 冷源：冷水机组（7℃供水） 热源：锅炉或集中供热 冷热源一体：热泵 冷源：冷水机组（17℃供水） 热源：锅炉或集中供热 冷热源一体：热泵 冷热源容量 根据总的空调负荷确定冷热源的容量 根据室内显热负荷确定冷热源的容量 新风处理形 式 普通的新风机组，通过表冷器利用冷凝 方式对新风进行除湿，根据需要选择另 外的加湿、热回收等设备 根据新风量选择合适的机组容量 溶液热回收型新风处理机，利用溶液的 吸、放湿特性处理空气，具备对空气进 行除湿、加湿、全热回收等多种功能。 根据新风量选择合适的机组容量 室内末端 普通的风机盘管 干式风机盘管，若选用普通风机盘管则 需校核其运行干工况时的冷量； 辐射板，通过辐射方式供冷供暖 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 5 - 3温湿度独立控制空调系统的设计要点 3.1新风送风状态点的确定 新风承担室内湿负荷（潜热负荷），而由其他设备排除其余显热，因此对新风 的送风温度要求并不严格，只须按式（3-1）确定送风含湿量， G L ro ρωω −= (3-1 ) 其中，ρ为空气密度，kg/m3；G为人均新风量，m3/h•人；ωr为室内设计含湿量， g/kg；ωo为新风送风含湿量，g/kg；L为人均湿负荷，g/hr•人。 例如，当室内含湿量设定值为 12.6 g/kg，人均湿负荷为 150 g/ hr•人，人均新 风量为 30 m3/h•人，则根据上式计算得到的新风的送风含湿量为 8.4 g/kg。 3.2高温冷源的选择 在温湿度独立控制空调系统中，只需要 17~20℃的冷水来带走显热负荷，此温 度的冷源可由多种方式提供：天然冷源（如土壤源换热器、水源热泵等），人工冷 源（比如离心式冷水机组）。下面分别对几种高温冷源作介绍。 3.2.1 土壤源换热器 在我国有些地区可以在夏季采用土壤源换热器直接输送冷量，而无需开启制冷 机。土壤源系统利用地下土壤作为空调系统的吸热和排热场所，研究表明：在地 下 10m 以下的土壤温度基本上不随外界环境及季节变化而变化，且约等于当年平 均气温。由附表 2 可知，我国不少地区的年平均气温低于 15℃，夏季可以直接利 用土壤源这一天然冷源去除室内的显热负荷，不必开启热泵，土壤源换热器的夏 季运行模式见图 2（a）。冬季时，需要开启热泵，从土壤中取热，经过热泵提升后 供给用户使用；由管路实现冬、夏运行模式的切换，冬季运行模式见图 2（b）。 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 6 - 图 2 土壤源系统工作原理图 地下埋管换热器是土壤源系统的核心部件，按照埋地换热器的埋管形式不同， 可分为水平埋管、垂直埋管和螺旋埋管三种类型，布置形式分别见图 3。除埋管形 式外，土壤温度、土壤的特性（比如土壤类型、热特性、热传导性、密度、湿度） 等也是影响土壤源热泵系统的性能的主要因素，对于实际的建筑，应综合考虑各 种因素来进行具体的设计选型。 图 3 土壤源热泵系统埋管形式 3.2.2 水源热泵（深井回灌技术） 水源热泵方式与土壤源热泵系统类似，利用天然冷源实现空调夏季供冷与冬 季供暖的需求。其系统原理图如图 4 示，夏季直接通过换热装置将地下水的冷量 用于去除建筑的显热负荷，无需开启热泵；冬季开启热泵机组，蒸发器的冷量由 地下水带走，冷凝器的排热量用于建筑供暖。 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 7 - 图 4 水源热泵系统冬夏运行原理图 建筑所在地区的水文地质条件是采用水源热泵系统的先决条件，国内的地下 水源热泵系统基本上都选择地下含水层为砾石和中粗砂地域，避免在中细砂区域 设立项目。应根据所在地域的地质条件（含水层深度、厚度、含水层砂层粒度、 地下水埋深、水力坡度和水质等），合理选择地下水回灌方式，并综合考虑系统的 运行模式进行具体的设计。 3.2.3人工冷源 由于天然冷源的利用往往受到地理环境、气象条件以及使用季节的限制，有 些场合还不得不采用人工冷源。对于温度湿度独立控制空调系统，冷水机组制备 高温冷水，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。 与常规的冷水机组相比，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。这就需要对常规冷水机组（蒸汽压缩式制冷系统或吸收式制冷系统） 采取相应措施来来提高蒸发温度，降低冷凝温度，满足输出高温冷水的要求。一 方面可提高蒸发器的 K 值或增加蒸发器、冷凝器面积来提高蒸发器和冷凝器的传 热性能，另外需要改善压缩机的性能来达到目的。比如对于活塞式机组，需尽可 能选取内容积比较小的回转式压缩机，也可采用具有自适应特性的活塞式压缩机； 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 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 8 - 制进口导叶开度控制制冷剂流量。由于离心式压缩机制冷量随蒸发温度升高呈现 比活塞式压缩机制冷量上升更快的趋势，离心式压缩机作为高温冷水机组比活塞 式更加合适。 目前已有的高温冷水机组的产品：三菱重工微型离心式高温冷水机组[1]，采用 双级压缩+经济器的蒸汽压缩式制冷循环和传热性能优异的高效传热管，优化设计 离心式压缩机叶轮和轴承，并进行优化控制，使得离心式冷水机组小型化，并具 有较高的性能系数 COP。除三菱重工外，其他厂家的常规的冷水机组采用前述性 能改善措施后，也可被选为温湿度独立控制的高温冷源。 上述人工冷源，对于不需要冬季供热或冬季采用集中供热的建筑，已经能满 足温湿度独立控制空调系统的要求。但是，对于无集中供热的建筑，除 3.5.1节所 述土壤源热泵机组，3.5.2 节所述水源热泵机组外，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。如此，对于寒冷地区，可 以采用双级热泵系统或双级耦合热泵系统，既能良好得解决冬季供热问题，同时 还能获得较高的 COP。对于冬季环境温度不太低的温暖地区，可以采用双级压缩 的离心式热泵冷水机组[1]，夏季通过冷却塔制取冷水，制冷系统制备高温冷水；冬 季将冷却塔的冷却介质更换为不易结冰的载冷剂（比如乙二醇溶液），载冷剂在蒸 发器和冷却塔中循环，在冷凝器中制备向建筑供热的热水。从而很好的满足温湿 度独立控制系统冬、夏的冷、热源的需求。 3.3新风机组处理形式 在温湿度独立控制空调系统中，新风机组处理出足够干燥的新风，承担室内 湿度控制的任务。根据除湿方式的不同，可分为冷凝除湿和溶液除湿两种方式。 普通新风机组通常把空气处理到室内状态的等焓点（或等含湿量点），绝对湿 度比室内空气绝对湿度高（或相等）。要想把新风处理到更低的绝对湿度，一般要 求表冷器排数更多，供水的温度更低，需要仔细校核计算。而且经过冷凝除湿， 空气温度很低，低温送风降低室内舒适性，如果再热，冷热抵消造成能源浪费。 溶液热回收型新风机组不是普通意义上的新风机组，它是集冷热源，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。 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 9 - 从能源利用角度看，溶液热回收型新风机组是一种能量热回收装置，高效节 能；从空调安全角度看，它能提供清洁、健康、安全的空气；从空气热湿处理功 能看，它可以高效除去新风中水分，能够实现室内温湿度独立控制和精确控制； 能够实现室内空气干工况运行，消除室内空气处理湿表面，避免滋生细菌，有利 于保障室内良好的空气品质，克服“病态建筑综合症”。溶液热回收型新风机组汇 集上述所有这些特点和优势于一身而成为整体式新风机组，因此，只要是需要新 风的场合均可选用，如各类民用建筑、公共建筑、工业建筑等，对空气品质要求 较高的场合该机组更显优势。 图 5 溶液除湿机组空气处理过程 3.4显热末端装置 温湿度独立控制系统显热末端装置的任务主要是排出室内显热余热，主要包 括室外空气通过围护结构传热、太阳辐射通过非透明围护结构部分的导热热量、 通过透明围护结构的投射、吸收后进入室内的热量，以及工艺设备散热、照明装 置散热以及人员散热。用于去除显热的末端设备主要由干式风机盘管和辐射末端 两种方式，下面分别介绍两种末端的设计选型办法。 3.4.1 干式风机盘管 温、湿度独立控制空调系统中风机盘管在干工况下运行，在设计选型时需要 注意。如果样本上给出了干工况下的运行参数，可参照样本选择。在大多数情况 下，国内生产的普通风机盘管仅有湿工况下的参数，不能根据该工况下的制冷量 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 10 - 选定盘管型号。这是由于干工况下风机盘管的供回水温度由传统的 7~12℃变为 17~20℃，盘管表面的平均温度升高，和室内空气的温差减小，使得盘管实际供冷 量或和一般设备样本中的数据有很大差别，需要根据实际情况仔细校核计算，尤 其不能按照样本供冷量选型。一种简单的核算办法是通过风机盘管的供热工况进 行反算得到风机盘管的 KF，进而计算其在干工况下释放的冷量。 一般风机盘管样本给出了在标准工况下的冷、热量，可根据标准供热量及供 回水温度由式(3-2)反算出 KF， hmh tKFQ ,Δ＝ ( 3-2 ) 将求得的 KF带入式(3-3)，根据供冷工况下设计供水温度，得到干工况下实际 供冷量， cmc tKFQ ,Δ＝ ( 3-3 ) 其中：Qh为标准工况下供热量，W；Qc为干工况供冷量，W；K为传热系数，W/m2℃； F 传热面积，m2；Δtm,h为供热工况的对数平均温差，℃；Δtm,c为供冷工况的对数 平均温差，℃。 由上述办法核算结果举例如表 3。由计算结果可以看出，给定供回水温度的情 况下，同一盘管干工况的供冷量约为湿工况的 40%，但由于不需要除湿，盘管所 需承担的负荷减小，实际增加的盘管面积需根据工况仔细计算。 表 3 风机盘管在不同工况下的工作性能 干工况 湿工况 型号 FP-5 FP-10 FP-5 FP-10 额定风量 m3/h 619 1058 619 1058 室内状态 干球：26℃ 相对湿度：50% 干球：26℃ 相对湿度：50% 干球：26℃ 相对湿度：50% 干球：26℃ 相对湿度：50% 冷水供回水温度 ℃ 17/21℃ 17/21℃ 7/12℃ 7/12℃ 送风状态 干球：20.7℃ 相对湿度：69% 干球：20.6℃ 相对湿度：69% 干球：14.2℃ 相对湿度：95% 干球：14.0℃ 相对湿度：95% 冷量W 1102 1914 2976 5312 另外，由于风机盘管风侧负荷减小，如采用常规水路并联式的盘管将会导致 水侧温差很小，因此建议使用水路串连式的盘管，加大水侧温差。水路并联改串 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 11 - 连后虽然会增大水侧的压降，但同整个系统相比这部分压降的比例并不大。另外， 冷冻水供水温度高于室内设计露点温度，不会产生凝结水，取消了传统风机盘管 系统中的凝结水管。在相同风量下，风机盘管在干工况下运行风侧压降可减小 30% 左右。由于不存在结露的危险供回水管的保温也可取消，使其同时起一些吸收显 热的作用。 3.4.2辐射末端 一般而言，辐射末端装置可以大致划分为两大类：一类是沿袭辐射供暖楼板 的思想，将特制的塑料管直接埋在水泥楼板中，形成冷辐射地板或楼板；另一类 是以金属或塑料为材料，制成模块化的辐射板产品，安装在室内形成冷辐射吊顶 或墙壁，这类辐射板的结构形式多种多样。 毛细管属于第二类情况，它本身是一种优良的干式末端，其主要优势为热效 率高、调节速度快、占用空间小、可灵活配合各种装修方式，更适于冷负荷较大、 调节要求高的场所。但由于目前产品主要依靠进口，造价偏高。 辐射末端在供冷模式下，由于供水温度不能太低，否则有结露的危险，一般 供水温度不低于 16℃，供冷量不超过 50W/m2，因此要求建筑的围护结构及室内发 热量不能太大。另外，为保证辐射末端的供冷量，应尽量减少辐射表面热阻。如 辐射末端铺设在地面上，不应铺木质地板或地毯；如辐射末端在天花板，则不能 吊顶。 4. 温湿度独立控制空调系统的控制方案 温湿度独立控制空调系统的控制系统较之常规空调系统更为简单，总体思路 是通过调节送风的含湿量和风量来控制室内的湿度，而通过调节室内末端（如干 式风机盘管）的制冷量（如调节风机盘管的风量）和冷机的出水温度来控制室内 的温度，从而实现精确的室内热环境控制和调节。 在湿度控制中，溶液除湿新风机（以下简称新风机）能够接收上级控制系统 （模块）的调节命令，对送风的含湿量和风量进行调节，考虑到自动控制系统的 复杂性和可靠性，新风机的送风含湿量均设定在设计工况下（新风机自带温湿度 传感器测量送风含湿量并反馈到新风机控制模块，通过该控制模块调节送风含湿 量到设定值），通过调节各空调房间的送风量实现对湿度的控制。需要说明的是， 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 12 - 虽然送风温度对房间负荷有一定的影响，但由于新风机送风温度一般都在 18~23℃ 之间变化，均低于室内温度，且温湿度独立空调系统有单独的温度控制方式，因 此对送风温度一般不再单独调节。在各空调房间放置温度和（相对）湿度传感器， 自控系统可以通过房间当前温湿度状态得到该房间需求的新风量，并控制相应末 端风机的风量到需求值，满足湿度控制要求。同时，通过放置在新风机送风口的 压力传感器控制送风机的频率，保持新风机送风口的压力稳定，以保证在部分房 间风量变化时其它房间风量维持不变。需要注意的是：第一，系统设计时选择的 新风机风量要合适，在最不利工况下需要的风量不得超过新风机额定风量；第二， 应合理布置送、回风道，特别是送风道要能够保证最不利工况（风量最小或负荷 最大）房间的送风量能够满足要求。 在温度控制中，主要是通过调节显热处理装置的制冷量来控制室内温度。通 过设置在空调房间或回风道的温湿度传感器反馈的数据，自控系统可以得到各空 调房间需求冷量与当前供冷量的关系，以干式风机盘管为例，通过调节干式风机 盘管的风量（调节风量档次），来满足房间温度控制需求。当通过调节风机盘管的 风量无法满足室内显热负荷需求时，则需要通过调节冷水温度来满足需求，比如 风机盘管最大风量时冷量不够，则需要降低冷水的出水温度。同时，如果当前房 间显热负荷较小，风机盘管最小风量时冷量仍然较大，则可以通过风机盘管的通 断控制来调节供冷量。 上述温湿度独立控制系统的自控原理如下图所示： 图 6 温湿度独立空调系统控制原理图 末端送风机(阀) 温湿度传感器 湿度 温度 干盘管 变频器 ΔP 压力传感器 新风机组 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 13 - 5 经济性比较 和常规空调系统相比，温、湿度独立控制空调系统最大的区别就是新风处理 方式不同。普通新风机组通常只包括表冷器、加湿器、风机等，需提供另外冷、 热水才能对空气进行相应的处理，而提供冷、热水则需要冷机、锅炉、冷却塔、 冷冻水泵，冷却水泵及水管等一系列设备，常规空调系统的构成参见图 7。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。 图 7常规空调系统 图 8 温湿度独立控制空调系统 温、湿度独立控制空调采用溶液热回收型新风机组处理新风，该设备不是普 通意义上的新风机组，它是集冷热源，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，其工作 原理参见图 8。该新风机组内置溶液式全热回收装置，热效率高，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。 （1）新风机组初投资与运行费用比较 以一台 4000 m3/h风量的溶液热回收型新风机组为例，进行经济性对比 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。 4000型溶液热回收型新风机组造价为 12万，提供的冷量为 83kW，折算成单位冷 量的价格为 1440元/kW。常规系统按 1000元/kW冷量计算，则溶液式空调系统比 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 14 - 常规系统设备多投资 440/kW元。 溶液热回收型新风机 COP 按 5 计算，常规新风机 COP 按 3 计算，则每提供 kWh 的冷量可节约 0.133 度电。当电价分别为 0.6、0.8 和 1.0 元/度时，采用溶液 热回收型新风机组的投资回收期见表 4。 表 4 新风机组经济性比较 电价 （元/度） 每 kWh冷量节省运行费用 （元/ kWh） 初投资多出 （元/kW） 投资回收期 （小时） 投资回收期 （年）* 0.6 0.0798 440 5514 1.51 0.8 0.1064 440 4135 1.13 1 0.133 440 3308 0.91 *新风机按每天开 10小时计算。 （2）余热消除末端装置 处理显热负荷的设备和常规系统相比，由于不需要除湿，所需冷水的温度可 从 7℃提高到 17℃即满足要求。冷水温度提高后，则盘管表面温度也提高了，需 要增加换热面积才能满足要求，考虑到所需处理负荷减小的因素，盘管实际换热 面积增加接近 1 倍。处理相同的冷量，按照所需盘管面积增加 1 倍计算，增加投 资约为 200元/kW。 如果存在土壤源换热器等“免费”的冷源的话，则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。如果实际工程中没有“免费”冷源的话，利用 现有的制冷机提供 17℃冷水，COP 至少可提高 10%（COP 按 3.3 计算），输配系 统能耗不变。当电价分别为 0.6、0.8 和 1.0 元/度时，余热末端装置的投资回收期 详见表 5。 表 5 余热消除末端装置经济性比较（常规制冷机制备 17℃冷水） 电价 （元/度） 每 kWh冷量节省运行费用 （元/kWh） 初投资多出 （元/kW） 投资回收期 （小时） 投资回收期 （年）* 0.6 0.018 200 11111 3.04 0.8 0.024 200 8333 2.28 1 0.030 200 6667 1.83 *风机盘管按每天开 10小时计算。 若采用根据 17℃冷水温度设计的冷水机组，COP可提高 30%（COP按 3.9计 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 15 - 算）。经济性比较见表 6， 表 6余热消除末端装置经济性比较（高温冷水机组制冷机） 电价 （元/度） 每 kWh冷量节省运行费用 （元/kWh） 初投资多出 （元/kW） 投资回收期 （小时） 投资回收期 （年） 0.6 0.046 200 4348 1.19 0.8 0.062 200 3226 0.88 1 0.077 200 2597 0.71 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 16 - 附录 1：.满足卫生要求的新风量和满足湿度控制的新风量一致性 一般空调系统设计中，新风用来提供新鲜空气，消除室内污染物。新风需求 量分为人员部分和建筑部分[2]。前者和室内人数成正比，稀释室内人员本身及其活 动产生的污染物，可根据人数变化进行调节；后者与建筑面积成正比，稀释由建 筑材料、家具、室内与人数不成正比的活动及空调系统散发的污染物，这部分风 量相对稳定，一般为设计新风量的 15~30%。 考虑随人员变化的新风量。人的新陈代谢过程产生 CO2和水蒸气，对于以人 群活动为主的建筑，一般认为室内 CO2和水蒸气主要来源于人，当室内温度为 26 ℃时，人体散湿量与 CO2排放量随着劳动强度的变化情况如图所示，可以看出： 散湿量与 CO2 的排放量的变化趋势基本一致，因而可根据含湿量或 CO2 浓度预 测建筑物人流并调节新风量。建筑所需新风量计算公式为： inout CC − = gV 或 sr HH − = wV （F-1） 其中，V 为新风量；g 为二氧化碳的排出量，m3/h•人；Cin为室内二氧化碳的 浓度，ppm；Cout为室外二氧化碳的浓度，ppm； w为人体散湿量，g/h•人；Hr为 回风含湿量，g/kgair；Hs为送风含湿量，g/kgair。 自然环境中 CO2 浓度一般为 300ppm，城市中 CO2 浓度还要高一些。根据 《GB/T17094-1997 室内空气中二氧化碳卫生标准》，室内 CO2 浓度应控制在 1000ppm以下，室内外 CO2浓度差最大为 700ppm，由式(F-1)可得用于排除每个人 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 17 - 产生的 CO2等污染物的所需最小新风量见附表 1。根据计算所得新风量及个人散湿 量，可得新风送、回风含湿量差值。由附表 1 可以看出，随着劳动强度的增加， CO2排放量、散湿量及所需新风量均增大，而送、回风含湿量差值相对稳定，在送 风含湿量不变的情况下，根据 CO2浓度调节新风量，室内空气相对湿度最大变化 约 3%，能很好的满足湿度控制要求。同理，也可合理设定送、回风含湿量差值(如 3.1g/kgair)，以此调节新风量，室内 CO2浓度变化范围从 907~1051ppm，可维持良 好的室内空气品质。因此，可以根据排除 CO2的要求或者带走湿负荷的要求来确 定温湿度独立控制系统的新风量。 附表 1 成年男子散湿量、CO2排放量及所需最小新风量 劳动强度 新陈代谢率 散湿量 1 g/h•人 CO2排放量 m3/h•人 新风量 2 m3/h 含湿量差 g/kgair 新风量 3 m3/h 室内 CO2浓度 ppm 静坐 0.0 68 0.013 19 3.0 18 1011 极轻劳动 0.8 109 0.022 31 2.9 29 1051 轻劳动 1.5 184 0.030 43 3.6 49 907 中等劳动 3.0 240 0.046 66 3.0 65 1013 重劳动 5.5 408 0.074 106 3.2 110 975 1表中散湿量为 26℃条件下； 2控制室内 CO2浓度为 1000ppm时所需最小新风量及对应的含湿量差； 3控制送、回风含湿量差值为 3.1g/kg时所需最小新风量及对应的室内 CO2浓度。 附录 2： 我国主要城市的年平均气温 北京华创瑞风空调科技有限公司 - 18 - 参考文献： [1] 刘晓华，江亿等，《温湿度独立控制空调系统》，中国建筑工业出版社 [2] ASHRAE 标准 62 (1998年修订)