湿温湿度独立控制空调系统
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摘要：温湿度独立调节的空调系统，就是采用两套各自独立的设备系统分别承担温度控制和湿度控制的功能。即，由独立的新风处理系统承担排除室内余湿并改善室内空气品质的任务，由另一套独立的空气处理系统承担排除室内余热的任务。本文主要从温湿度独立控制空调系统的原理、系统组成以及与常规空调系统的对比，对温湿度独立控制空调系统进行分析论述。
关键词：温湿度独立控制、常规空调系统、运行费用、初投资
中图分类号： TU831.3+5 文献标识码： A 文章编号：
在现代建筑设计中，进行建筑室内温湿度调节控制的空调系统，比较常见的主要有两种，一种是分散的、可以独立进行安装的房间空调器；另一种是进行集中冷源设置，使用水或者是空气作为媒介进行温湿度调节输送的中央空调系统。不管是上述哪一种空调系统，在进行室内温湿度控制调节过程中，都是通过向室内输送经过降温除湿后的空气，来实现室内温湿度的调节与控制。由于此类系统对温湿度进行统一的调节和控制，在实际调节控制应用中，都存在能耗大、难以进行热湿比变化适应等问题，具有一定的局限性。而在温湿度独立控制空调系统中，主要是通过设置两套相对独立的系统，来分别实现对于室内温度和湿度的调节控制，它与传统的中央空调系统相比，避免了传统中央空调系统中热湿联合处理能源浪费、难以适应热湿比变化、室内空气品质不高等问题，在建筑行业中的设计与应用越来越普遍和广泛。本文主要从温湿度独立控制空调系统的原理、系统组成以及与常规空调系统的对比，对温湿度独立控制空调系统进行分析论述。
1、温湿度独立控制空调系统的原理
空调系统承担着排除室内余热、余湿，保障室内洁净度并改善室内空气品质的任务。所谓温湿度独立调节的空调系统，就是采用两套各自独立的设备系统承担上述功能。即，由独立的新风处理系统承担排除室内余湿并改善室内空气品质的任务，由另一套独立的空气处理系统承担排除室内余热的任务。如图2-1所示。
图2-1 温湿度独立调节空调系统原理
在温湿度独立调节系统中，用于排除室内余热的设备系统，夏季可以采用高温人工冷源或自然冷源（如供回水温度为15/20℃冷冻水或其它形式的冷水）。理想的冷水温度应当高于室内空气露点温度，同时又能够将空气冷却到所需送风状态，从而实现真正的干工况冷却处理过程。与常规的低温冷源（7/12℃冷冻水）系统相比，采用15/20℃人工高温冷源的能效比可以提高25%以上,同时也使采用自然冷源在夏季实现空气降温过程成为一种可能。
在温湿度独立调节系统中，新风系统承担着消除室内湿负荷的任务。显然，集中冷源提供的15/20℃高温冷冻水已不能独立承担除湿任务，因此该系统需要有另外的辅助除湿手段，而且这种手段也必须是高效节能且经济合理的，只有这样，温湿度独立调节系统才会成为一个理想的节能高效的空调系统。
由于集中冷冻水供水温度的提高，必然会使得空调末端中换热器的平均温差减小，从而导致空调末端设备的额定风量及换热器面积均有所增加，并因此带来设备初投资和末端空气输配能耗的相应增加。但从整个制冷空调系统进行分析，如果集中冷源采用专用的高温型冷水机组，主机制冷效率得到大幅提高，足以在抵消上述末端能耗增加的影响之后，使制冷空调系统的综合COP得到显著提高。
温湿度独立调节技术是一项划时代的节能新技术，这已经被业界所广泛接收。该系统有以下优点：
通过对温湿度的分别控制，实现了对冷源的梯级利用，从而解放了常规空调系统因除湿需要对水温的捆绑。通过高温冷源的应用，可以大幅度的提高空调冷源系统的综合制冷效率，使空调系统能耗大幅降低约25~30%。
通过对温湿度的分别控制，室内余湿不用采用冷凝除湿的方式，避免了冷凝除湿后温度过低，有时候还需要再热的能源浪费。
（3）提高冷冻水供水温度带来的另一个好处，是可以实现空调末端系统的夏季干工况，避免了常规空调系统湿表面繁殖和传播霉菌，使空气品质得到极大的改善。
2.温湿度独立控制空调系统的系统组成
温湿度独立空调系统，共由三大设备系统组成：
冷源系统
主冷源采用高温冷源，供回水温度一般按15/20℃设计。
新风除湿系统
目前，空调上可用的新风除湿方式有冷冻除湿、转轮除湿、溶液除湿等三种。其中，传统的冷冻除湿（7/12℃冷冻水或直接蒸发）技术及产品最为成熟，应用最为广泛，但能效比相对较低（综合COP3.0~3.3）；转轮除湿是一种用作空气深度除湿处理的专用设备，用作新风除湿处理时，能效比更低（综合COP小于2.0）；溶液除湿用作工业领域深度除湿已有多年，用在舒适性空调领域是近几年的事，通过采用全热回收等提高能效的措施，其综合COP可以达到4.0以上。
空调末端系统
空调末端系统设计为干式系统。其工作冷源为供回水温度为15/20℃的高温冷冻水。由于其高于室内空气的露点温度，因此，该末端系统正常情况下在夏季将无冷凝水产生。这对解决常规空调系统的“湿表面”滋生细菌、污染空气问题，具有积极意义。干工况的实现，可以大大改善空调系统的空气品质，使系统更为舒适、健康。
3 常规空调系统
常规空调系统示意图如图2-2所示。常规空调系统供回水温度为7/12℃，由冷水机组集中制取7℃冷冻水供给室内末端设备，承担所有空调负荷。
图2-2 常规空调系统示意图
4 温湿度独立控制系统与常规空调系统运行费用分析（以深圳某项目数据为基础）
本项目位于深圳地区，主机采用溴化锂蒸汽双效机，根据当地气象条件，暂定空调开启时间为3月1日至10月31日计8个月240日。在计算制冷耗电量时，按平均负荷为设计日负荷的70%计算。
4.1温湿度独立空调系统运行费用计算
温湿度独立空调系统的日运行费用计算结果列于表4-1中。
表4-1 温湿度独立空调制冷系统日运行费用统计
若按照空调季共240天，平均负荷为设计日负荷的70%计算，则温湿度独立控制系统空调季制冷运行费用为1202.4万元。
4.2常规空调系统运行费用计算
常规空调系统冷水机组的的日运行费用，将计算结果列于表4-2中。
表4-2 常规空调方案冷水机组日制冷运行费用统计
同样，按照空调季共240天，平均负荷为设计日负荷的70%计算，则常规空调系统空调季制冷运行费用为1680.1万元。
从以上结果中可以看出，温湿度独立调节空调系统与常规电制冷空调系统相比，制冷运行费用显著降低。采用温湿度独立调节空调系统，每年可节省运行费用约477.7万元。
运行费用降低的原因，是因为采用温湿度独立空调系统后，制冷机组的制冷效率大幅提高，蒸汽消耗量及运行成本有明显下降，比之电制冷系统具有更低的运行成本。
5 温湿度独立控制系统与常规空调系统初投资分析（以深圳某项目数据为基础）
5.1温湿度独立空调系统设备初投资计算，将计算结果列于表5-1中
表5-1温湿度独立空调系统设备初投资计算