溶液調濕技術在昆明南站的應用

王金橋

中鐵第四勘察設計有限公司

溶液調濕技術在昆明南站的應用

王金橋

中鐵第四勘察設計有限公司

分析了昆明南站的溶液調濕通風系統，通過通風滿足室內溫度要求，通過溶液調濕系統滿足室內濕度要求，并對溶液調濕通風系統進行數值模擬和運行工況分析。

溶液調濕自然通風節能溫和地區

1 項目概況

新建昆明南站為特大型車站建筑，位于昆明市呈貢縣吳家營片區，總建筑面積約33.3萬m2，站房建筑面積約11.95萬m2，包括出站層（-10.50m）、站臺層（± 0.00m）及高架候車層（+9.50m），站房最高聚集人數12000人。昆明南站是集鐵路、地鐵、長途汽車、小汽車等多種交通工具服務設施于一體的綜合性交通樞紐。本文主要研究的高架候車室建筑面積6.1萬m2，南北向寬154m，東西向長391.5m，最高空間32.35m。

2 昆明地區的氣候特征及站房系統形式

昆明地處低緯高原，屬于溫和地區，四季氣溫變化不大，年平均溫度為15.4℃，夏季空調室外計算干球溫度為26.3℃，超過28.0℃的小時數僅為15h，最熱月平均氣溫20.1℃，最冷月平均氣溫8.4℃。昆明夏無酷暑，雨量集中，主要集中于夏季，降水量占全年的60%以上，空氣相對濕度超過70%的時刻占全年的58.0%，濕度是影響該地區建筑室內熱舒適的主要方面。

通過對不同空氣處理方案進行技術經濟性比較，確定昆明南站采用通風+溶液調濕系統[1]，公共區取消空調系統設計，通過自然通風+機械通風+溶液除濕系統的優化設計來滿足室內溫、濕度要求。由于熱、濕分開處理，從理論上說可使設備與系統的能效比常規系統有所提高，因而具有節能減排的重要意義[2]。另外，與常規冷凍除濕相比，溶液調濕新風機組消除了冷凝除濕必然產生的潮濕表面，避免了潮濕表面滋生細菌的問題，此外鹽溶液具有殺菌除塵作用，能夠明顯提高室內空氣品質[3]。

3 溶液調濕通風系統

3.1 通風系統設計

自然通風主要是利用室內外溫度差所造成的熱壓和室外風力所造成的風壓來實現通風換氣的[4]。考慮到高架候車層四周的各進站門口與檢票樓梯口的開閉情況主要與客流相關，如果作為自然通風開口則具有較大的不確定性，故不將其作為自然通風口。綜合以上因素，室外較冷空氣主要從高架候車層的外門和通往一層站臺層的兩排樓梯口這兩條氣流通道進入室內，經室內熱源加熱后，上升到候車廳上部空間，然后從幕墻高側窗和屋頂高側窗排出室外。3.2溶液除濕通風系統設計

由于自然通風不能有效調節室內相對濕度，相對濕度無法滿足室內人員的熱舒適性要求時，設置溶液調濕新風機組，將室外新風進行除濕處理后經由商業夾層處的球型噴口送入候車廳人員活動區域，以調節室內的相對濕度，同時消除一定的室內余熱。

高架候車室溶液調濕系統選用18臺風量12000 m3/h的熱泵型溶液除濕機組，設置在高架候車室高架夾層的4個空調機房，高架候車室的機械通風、溶液調濕系統的布置如圖2和圖3所示。

4 溶液除濕通風系統室內熱環境模擬分析

由于候車區面積大風口數目眾多，難以整體模擬計算，但是送風末端的布置呈對稱分布，所以選擇其中四分之一處典型區域進行計算，采用Airpak進行三維數值模擬，建立的典型溶液調濕控制區域的計算模型如圖4所示。其它區域的氣流組織可認為與該計算區域相似。

本項目計算采用RNG模型，對空氣流動及溫度分布情況進行三維穩態模擬計算。候車廳內的夏季顯熱冷負荷，作為模擬計算的輸入參數，其數值如表1所示。

從舒適性角度，確定昆明南站高架候車廳的夏季通風室內溫度上限為28℃，相對濕度上限為70%，此時對應的室內含濕量為21.4g/(kg·干空氣)。

1）自然通風模擬分析

當室外空氣干球溫度為23.1℃時，在開啟高架候車室全部自然通風口的情況下，模擬該工況下高架候車室室內的熱環境，結果如圖5所示。由圖5可知，當室外通風干球溫度為23.1℃時，高架候車室通過自然通風，2.0m高處的室內空氣溫度大部分都低于28℃，這為夏季利用自然通風帶走室內余熱提供了有利條件。

2）僅通風后室內含濕量全年波動

在自然通風和機械通風條件下，高架候車廳內的含濕量全年波動如圖6所示。

圖7 進一步給出了候車大廳進行自然通風后不同含濕量區間的小時數分布。

通過對室內含濕量進行逐時模擬分析可知，夏季時段高架候車廳完全采用通風后，仍有相當長時段室內含濕量較高，超過了21.4g/(kg·干空氣)，無法滿足建筑室內的濕度要求，故需對濕度進行單獨控制。

3）同時開啟自然通風、機械通風和溶液調濕系統

由于通風無法完全滿足室內熱濕環境，因此在某些時段應對高架候車廳內人員活動區域的室內空氣進行除濕處理，以避免室內出現高溫高濕的現象。此時應當同時開啟自然通風、機械通風和溶液調濕系統。其模擬結果如圖8所示。

從圖8可以得出：通往站臺層的樓梯口處進行機械通風后整個高架候車廳內的溫度分布基本能夠保證室內人員的熱舒適性要求，人員活動區域的室溫基本保持在28℃以下；候車廳各區域的室內相對濕度基本維持在60%以下，滿足室內相對濕度要求，不會導致高溫高濕情況的出現。

5 溶液除濕通風系統運營控制

通過氣流組織進行模擬分析，給出高架候車室的通風系統運行方案：

1）室外溫度低于23.1℃（即：室外通風計算溫度）時，開啟自然通風系統，可滿足室內溫度要求；

2）室外溫度高于23.1℃時，開啟高架候車室自然通風和機械通風系統，包括幕墻底部百葉風口、幕墻高側窗和屋頂高側窗、主進站口；機械通風系統完全開啟，包括通往站臺層的32個進站檢票單元體；

3）室內溫度超過28.0℃或相對濕度超過70%時，開啟自然通風、機械通風系統，同時開啟溶液除濕系統，對室內進行除濕處理。

6 結語

通過對昆明南站候車區進行自然通風+溶液調濕通風系統優化設計，替代集中空調系統，獲得了顯著的節能效果：

1）昆明地區夏季氣溫不高但部分時段濕度較大，在充分利用自然通風、機械通風的情況下，采用溶液調濕系統來輔助調整室內空氣濕度，可以滿足室內舒適度要求，避免設置能耗較大的空調系統，以達到建筑節能的目的。

2）區別于普通空調的冷凝除濕，溶液調濕系統具有能較精確地控制溫濕度、顯著提高室內空氣品質、提高顯熱處理效率等優點，具有很大的發展前景。

3）溶液除濕結合通風系統，充足新風供應，提高了室內空氣質量，為建筑營造了舒適、健康的空氣環境。

[1]陳曉陽,從琳,張婷.溶液調濕空氣處理技術的研究進展[J].暖通空調,2011,41(1):21-27

[2]潘云鋼.基于溶液調濕處理新風的溫濕度獨立控制系統與常規空調系統設計能耗的比較分析[J].暖通空調,2011,41(5):5-8

[3]劉曉華,江億.溫濕度獨立控制空調系統[M].北京:中國建筑工業出版社,2006

[4]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2008

Liqu id Des ic c an t Te c hno logy in Kunm ing Sou th Sta tion

WANG Jin-qiao
China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.

The liquid desiccant ventilation system of Kunming South Station was analyzed.Natural ventilation and mechanical ventilation are used to match the temperature requirements of indoor environment,which uses liquid desiccantsystem to dehum idification the supply air tomatch the humidity requirements of indoor environment.Finally, the operating condition of the liquid desiccantventilation system wasanalyzed based on the numericalsimulation.

liquid desiccantdehum idification,naturalventilation,energy saving,temperate regions

1003-0344（2014）03-091-3

2013-5-2

王金橋（1982～），男，本科，工程師；湖北省武漢市和平大道745號鐵四院建筑院暖通所（430063）；027-51156152；E-mail:89252867@qq.com