熱泵驅(qū)動溶液調(diào)濕加吊頂輻射空調(diào)系統(tǒng)

雷維君

熱泵驅(qū)動溶液調(diào)濕加吊頂輻射空調(diào)系統(tǒng)

雷維君

近年來，溫濕度獨(dú)立控制的空調(diào)方式得到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用，基于溫濕度獨(dú)立控制的空調(diào)理念有各式各樣的系統(tǒng)方案、處理設(shè)備。其中熱泵驅(qū)動式溶液調(diào)濕加吊頂輻射即是一種典型的效果良好的空氣處理方案。此空氣處理過程中熱泵驅(qū)動式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組用于處理新風(fēng)負(fù)荷和室內(nèi)全部濕負(fù)荷、部分顯熱負(fù)荷，同時(shí)溶液除濕單元自帶熱泵系統(tǒng)，熱泵循環(huán)的制冷量用于降低溶液溫度以提高除濕能力，冷凝器的排熱量用于濃縮再生溶液。吊頂輻射末端設(shè)備處理室內(nèi)大部分顯熱負(fù)荷。輻射末端設(shè)備在干工況下運(yùn)行。

一、適用性

每一種空調(diào)系統(tǒng)形式都有其適用性，不能一概而論。熱泵驅(qū)動式溶液調(diào)濕加吊頂輻射空調(diào)系統(tǒng)，適用于有下列情況的場合:

1.潮濕地區(qū)

根據(jù)室外氣候條件，將我國劃分為三個區(qū)域，如下圖所示

其中I區(qū)和II、III區(qū)的分界線為干燥區(qū)域和潮濕區(qū)域的分界線，區(qū)域I為西北干燥地區(qū)，區(qū)域II、III為潮濕地區(qū)。潮濕地區(qū)夏季空調(diào)需要降溫除濕。

2.在上述條件下溫濕度控制要求嚴(yán)格（如恒溫恒濕房間）且用普通冷凍除濕會造成再熱浪費(fèi)的場所。

普通的空調(diào)系統(tǒng)夏季采用熱濕耦合的調(diào)節(jié)控制方法，實(shí)現(xiàn)對空氣的降溫與除濕處理，經(jīng)過冷凝除濕后空氣的濕度（含濕量）雖然滿足要求，但溫度過低，送風(fēng)溫度與室內(nèi)溫度溫差多大，會使室內(nèi)人員感到不適，需要再熱才能滿足送風(fēng)溫度要求，這樣勢必會造成浪費(fèi)。溶液除濕方式是具有吸濕能力的鹽溶液作為吸濕介質(zhì)與空氣直接接觸，從而實(shí)現(xiàn)空氣處理的方式。對于空調(diào)范圍內(nèi)的任一空氣狀態(tài)都能找到相應(yīng)的溶液狀態(tài)與之對應(yīng)，使得空氣與溶液的溫度和水蒸氣分壓力都分別相同。因此溶液除濕能根據(jù)室內(nèi)熱濕比線的變化及時(shí)調(diào)整送風(fēng)參數(shù)，不會造成浪費(fèi)。

3.一些高熱高濕地區(qū)，傳統(tǒng)的冷凍除濕除濕量達(dá)不到要求。

在常規(guī)的新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過程中，除濕為冷凝除濕，即采用低溫的冷水通過與空氣間接接觸對空氣降溫，當(dāng)空氣降溫到其露點(diǎn)溫度以下，繼續(xù)降溫就能將空氣中的水分凝結(jié)出來，從而實(shí)現(xiàn)對被處理空氣的除濕處理過程。但由于冷水供水溫度一般為7℃，考慮5℃的傳熱溫差和3~5℃的輸送溫差,所以經(jīng)過表冷器處理后的新風(fēng)送風(fēng)溫度一般在15℃，相對濕度90%，送風(fēng)含濕量最低可處理到9g/kg左右。而溶液除濕方式理論上對于空調(diào)范圍內(nèi)的任一空氣狀態(tài)都能找到相應(yīng)的溶液狀態(tài)與之對應(yīng)，使得空氣與溶液的溫度和水蒸氣分壓力都分別相同，只是因?yàn)槟承┏凉袢芤菏芙Y(jié)晶的限制，如氯化鈣鹽溶液在濃度為45%左右即為結(jié)晶濃度，所以氯化鈣溶液除濕處理空氣含濕量最低可達(dá)到7.5g/kg左右，較常規(guī)冷凍除濕具有更強(qiáng)的除濕能力。

4.在滿足以上2、3條的情況下，如果具備自然冷源或低品位熱能的條件下，熱泵驅(qū)動式溶液調(diào)濕加吊頂輻射空調(diào)系統(tǒng)將會是一種節(jié)能高效的空調(diào)方案。

常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中將顯熱負(fù)荷與濕負(fù)荷統(tǒng)一處理，夏季空調(diào)為了保證除濕的要求，選取的冷凍水設(shè)計(jì)供回水溫度一般為7/12℃。熱泵驅(qū)動式溶液調(diào)濕加吊頂輻射空調(diào)系統(tǒng)，吊頂輻射空調(diào)系統(tǒng)冷水的出水溫度要考慮室內(nèi)露點(diǎn)溫度的影響，保證末端設(shè)備的干工況運(yùn)行，供回水溫度一般取17/20℃；熱泵驅(qū)動式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組如果采用預(yù)冷式，供回水溫度一般取14/19℃，而冷凍水供水溫度越高，制冷機(jī)組的蒸發(fā)溫度越高，冷機(jī)能效水平越高。

5.因?yàn)闊岜抿?qū)動式溶液調(diào)濕加吊頂輻射空調(diào)系統(tǒng)，輻射末端設(shè)備無噪音且為干工況運(yùn)行，所以在一些對噪聲和衛(wèi)生條件要求很高的場合非常適合。

6.在一些對冬季濕度有要求但又不希望額外增加一套加濕系統(tǒng)的場所，因?yàn)闊岜抿?qū)動式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組不但可實(shí)現(xiàn)夏季除濕，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)冬季加濕。

7.雖然熱泵驅(qū)動式溶液調(diào)濕加吊頂輻射空調(diào)系統(tǒng)具有很多常規(guī)空調(diào)所不具備的優(yōu)點(diǎn)，但此系統(tǒng)造價(jià)高，一般為普通空調(diào)系統(tǒng)4倍左右，所以應(yīng)在工程總投資許可的情況下綜合比較慎重選擇。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意問題

1.熱泵驅(qū)動式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組比常規(guī)新風(fēng)機(jī)組尺寸大，占地大，暖通專業(yè)設(shè)計(jì)初期一定要跟建筑配合留有足夠的空調(diào)機(jī)房面積。

2.在溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)中，新風(fēng)機(jī)組、末端設(shè)備所承擔(dān)的負(fù)荷與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)有很大的不同，故在機(jī)組選擇、負(fù)荷計(jì)算時(shí)要特別注意。溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)中新風(fēng)機(jī)組新風(fēng)量除了滿足室內(nèi)人員衛(wèi)生要求外，還要滿足排除室內(nèi)所有濕負(fù)荷的要求，兩者取其大值，這一點(diǎn)非常重要。

滿足排除濕負(fù)荷送風(fēng)量=W（室內(nèi)濕負(fù)荷）/（室內(nèi)含濕量-送風(fēng)含濕量）x空氣密度。

3.熱泵驅(qū)動式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組有熱回收型和預(yù)冷型兩種，設(shè)計(jì)人員一定要根據(jù)工程項(xiàng)目房間使用功能正確選擇機(jī)組，以免選型不當(dāng)造成房間除濕不夠。

比如像辦公建筑如果末端選用干式盤管或吊頂輻射末端,為了保證干式末端不結(jié)露，新風(fēng)必須經(jīng)過除濕處理，必須避免門窗滲透，即要求室內(nèi)處于正壓狀態(tài)，同時(shí)又要滿足室內(nèi)換氣要求，所以一般排風(fēng)取新風(fēng)送風(fēng)量的50%左右，這時(shí)新風(fēng)機(jī)組選用預(yù)冷型溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組，回風(fēng)也可作為溶液再生排熱用。

4.在初期定案時(shí)，要避免空調(diào)系統(tǒng)過大，比如將空調(diào)機(jī)房集中放置，選用大風(fēng)量大功率的機(jī)組同時(shí)服務(wù)建筑的多層房間，因?yàn)槿芤赫{(diào)濕新風(fēng)機(jī)組需要集中回風(fēng)，系統(tǒng)越大，回風(fēng)越不利，溶液再生受到影響，從而影響機(jī)組除濕。

5.熱泵驅(qū)動式溶液調(diào)濕加吊頂輻射空調(diào)系統(tǒng)一定要做好防結(jié)露措施,如妥善處理門窗開啟位置；在距離開口位置較近的區(qū)域局部設(shè)置帶有凝水盤的風(fēng)機(jī)盤管；建筑房間設(shè)置可開啟窗的狀態(tài)探測器；在空調(diào)水供水管上安裝露點(diǎn)開關(guān)和電動兩通閥等等。

三、運(yùn)行管理

1.夏季在系統(tǒng)運(yùn)行初期，必須先開啟冷水主機(jī)和溶液除濕機(jī)組對房間進(jìn)行全面除濕，在運(yùn)行一段時(shí)間后當(dāng)室內(nèi)濕度與室外濕度相差不多室內(nèi)門窗基本關(guān)閉情況下再開啟吊頂輻射末端裝置。

2.空調(diào)季節(jié)應(yīng)避免或少開門窗防止無組織進(jìn)風(fēng)引起輻射末端結(jié)露。

3.當(dāng)出現(xiàn)結(jié)露的危險(xiǎn)和可能時(shí)，可通過加大送風(fēng)量、降低送風(fēng)的含濕量水平等手段快速將室內(nèi)多余濕負(fù)荷帶走，如仍然有結(jié)露危險(xiǎn)，可關(guān)閉輻射吊頂?shù)墓┧y，直到室內(nèi)空氣達(dá)到要求再開啟水閥。

（作者單位：西安市建筑設(shè)計(jì)研究院）