温湿度独立控制课件

温湿度独立控制（DOAS）系统综述
张延顺
1.温湿度独立控制综述
1.研究背景
目前集中空调都使用出口温度为5-7℃或更低的冷水作为冷媒， 对空气进行处理，这是因为空气除湿的需要。而如果仅为了 降温，采用出口温度为18-20℃的冷源都可满足要求。然而一 般除湿负荷仅占空调负荷的30%一50%。结果大量的显热负荷 也用这样的低温冷媒处理，就导致冷源效率低下。
图 表示的是溶液除湿过程中空气的状态变化 过 程 ,双线表示除湿过程 ,单线表示再生过程。
ห้องสมุดไป่ตู้ 图3b利用冷水做冷源的溶液除湿新风机组
图3b利用冷水做冷源的溶液除湿新风机组
图3b溶液除湿新风机组
图3b溶液除湿空调系统夏季运行模式
图3b溶液除湿空调系统夏季运行模式
2.2 除湿溶液选择原则
除湿剂表面具有较低的蒸气压，增大与湿空气之间的传质
让我们得到舒适的同时，有可能使我们失去健康！ （3） 温湿度独立控制 新风系统承担空调系统全部湿负荷，负责房间的湿度控制； 风机盘管系统只承担室内显热负荷，负责房间温度控制。因 此，在高低温双冷源方案中，室内温湿度得以实现完全独立 控制，可以最大限度保障环境舒适度，使之成为真正意义上 的“舒适性空调系统”。 （4）设备投资稍微有所增加，运行费用更加节省 双温空调系统的设备投资比常规空调系统略有增加。前者虽 然需要增加一组低温冷水机组（或独立冷源）及相应的冷水 管道系统（仅供新风系统），工程费用有所增加，但由于该 系统中主冷源为高温冷源，制冷效率提高，因此主机的总输 入功率可以减少。综合比较起来，后者设备投资稍高，但在 运行费用方面，双温冷源方案将大为节省。
推动力使除湿剂有较强的吸湿能力; 有较低的溶解度，减小除湿剂的耗用量; 化学性质稳定，对碳钢和铜等金属材料具有较低的腐蚀性 无毒性，冰点低; 粘度要低，改善除湿剂流动状况，降低泵的功耗; 除湿剂传质性能好，价格低廉
2.3 结论
适应室内热湿比的变化。
末端方式不同； 不再需要低温冷冻水;
3.2 空气处理过程 双温型新风机组中的夏季空气处理流程分为两段，如图 所示
图3b双温空调的新风处理过程示意图
• 第一段为通过高温冷水盘管实现的对新风的冷却除湿过程
，即图中的W—L1 段，其中L1 称为第一设计机器露点，简 称“第一露点”； • 第二段为通过直接蒸发盘管或者低温盘管实现的对新风的 深度冷却除湿过程，即图中的L1—L2 段，其中L2 称为第 二设计机器露点，简称“第二露点”。
①干盘管：
温度控制设备
1）干盘管如果按冷量/风量确定，其冷量只有普通风机盘 管机组的38.8%； 2）对于干盘管行业标准给出的基本规格具有不确定性，以 表1作为干盘管基本规格和名义工况进行推广是否合理 值得深入探讨；
②辐射板
单位面积冷、热量过小， 施 埋管式： 工不便，所以逐渐被毛细管所 代替；
问题
①干盘管等末端装置技术改进的需要及推广；
②冷梁在中国的市场的使用情况；
③负荷减小时，双冷源的节能效果探讨； ④低温冷冻水变流量（温度）控制解决；
⑤室内外空气计算参数的变化；
温湿度独立控制突出特点
回风系统的取消 ,无论是应对恐怖分子的生化袭击 ,还是
应对传染病疫情,使得建筑物的环境安全性大大提高 ，室 内空气品质得到明显改善； 对于多室建筑则无需额外增大系统的新风量 ,同时也解 决了变风量系统的新风不足的问题。 新风机组采用低温送风大温差 ,室内剩余显热采用无风 道的显冷设备 ,因此集中送风的空调机组规格缩小，机房 面积相应减小,风道系统大幅度缩减,空调系统需要建筑物 提供的空调机房面积、吊顶净空、风道系统所占据的空间、 管道竖井面积明显少于常规空调系统； 无需担心冷辐射吊顶或末端风机盘管的结露问题。
采用溶液吸湿完成空气除湿，无论在新风处理机还是风机
盘管处，都不存在凝水。
3.冷却除湿
3.1 概念
在同一个空调系统中，设置两种具有不同蒸发温度的冷源，而 且是各尽其用。高温冷源负责新风预冷及末端循环降温 低温冷 源只负责新风系统辅助除湿，“温湿分控”，就是采用两个各 自独立的末端设备系统分别承担温度、湿度的控制。
2.定义
温湿度独立控制空调系统是指采用温度湿度两套独立的空调 控制系统，分别控制、调节室内的温度与湿度。
图1空调系统的负荷构成图
图1 温湿度分控系统原理图
空调房间的相对湿度由空调新风系统 控制(也就是说房间的潜热由新风
系统来消除)， 而空调房间的温度由室内干式风机盘管或冷辐射空调等 末端空调方式控制(也就是说室内绝大部分的显热由房间空调器消除) 避免常规空调系统中热湿联合处理所带来的损失，可以满足不同 房间 热湿比不断变化的要求，提高了室内环境的舒 适度。
图4 与干式末端组合的双冷源温湿度独立控制系统
DOAS室外空气计算参数
国内目前现行的DOAS所采用的室内外空气计算参数与常规 空调系统不同，也与国际上现行的DDOAS不同 室内外空气计算参数确定的基本原则 1）空调末端温度控制装置（干盘管或辐射供冷系统）在干 工况状态下运行； 2）采用高温冷水机组向空调末端温度控制装置供冷，高温 冷水机组在高温工况下（16～18 ℃）下具有较高的COP； 3）采用盐溶液调湿新风机组进行湿度控制。
温湿度独立控制主要难点是新风的高效大幅度除湿。
3.除湿方式 不再需要低温冷冻水 溶液除湿： 适应室内热湿比的变化 节能，健康
除湿方式
冷却除湿： 设备投资相当，运行费省 除湿量有限
转轮除湿： 加热再生时能耗高
2.溶液除湿
2.1 溶液除湿系统原理
当溶液表面饱和空气分压力小于空气中水蒸气分压力时，空气中的水 蒸汽分子将向除湿溶液转移，或者说被除湿溶液吸收
图 双冷源系统示意图
图1 双冷源温湿度分控系统原理图
该系统中，高温冷源为主冷源，负责承担全部室内显热负
荷和部分新风负荷，占空调系统总负荷的比例一般在50% 以上；低温冷源为辅助冷源，承担室内湿负荷和部分新风 负荷，占空调系统总负荷的比例一般在50%以下。 在双温空调系统中，高温冷源通常采用集中模式，冷冻水 设计供水温度一般控制在13℃~18℃范围之内，低温冷源 一般采用分散设置的直接蒸发系统，即在每一台新风机组 或空调机组中，均自带一组用于深度除湿的直接蒸发制冷 系统。
辐射板
装配式金属辐射板：尚处于研发阶段， 缺乏大规模工程实践 毛细管网：
单位面积供冷量过小 单位价格偏高
综述： 毛细管网作为公共建筑，尤其是商用建筑显冷设备布置在天 花板时，夏季在国内大部地区冷量均显不足，影响其在国内 大部分地区的公共建筑和商业建筑中的使用，不过在冬季供 热量可满足大部分要求。加上无噪声无吹风感是一种比较理 想的末端供暖装置。
湿度控制设备
①转轮除湿机：主要用于工业建筑和特色建筑。
国内较少使用的原因： 1）除湿量有限； 2）除湿后干空气上升需进一步冷却； 3）加热再生时高耗能； 5）体积较大，占据空间；
②盐溶液除湿机：DOAS中最主要的除湿设备。
但是盐溶液除湿机众多不利因素使推广困难 1）盐溶液具有腐蚀性； 2）新风中携带的盐粒会损害健康； 3)除湿价格昂贵； 4）除湿机整机功率偏高；
结论
① DOAS（温度湿度独立控制系统）是一种高效节能、且能明
②
③
④
⑤
显改善室内空气质量的先进的空调系统，值得大力推广和 应用； 采用不同设备组合的DOAS，由于所选设备的不同，不但会 影响系统的初投资，也会影响系统的运行费用，需要反复 比较和斟酌； 国内现行的一般高温冷水机组存在诸多问题，难以推广应 用，磁悬浮冷水机组在DOAS中的应用，可解决DOAS的高、 低温冷源问题，使得DOAS更加节能； 干盘管等末端设备由于自身缺点，难以作为一种DOAS的显 冷设备推广应用； 几种除湿设备存在这样或那样的问题，需要深入研究，进 一步改善和提高化。
图采用风冷型低温冷源的双温空调系统
（2）水冷型双温新风系统 水冷型双温新风系统是指新风自带冷源的冷凝系统，是 利用来自冷却塔（或其它天然冷源）的冷却水作为冷却 介质。 由于绝大部分冷源都采用高效率的集中高温冷源，因此 与常规单冷源系统相比，水冷型双温空调系统的综合COP 仍可提高15% ～ 20%。该新风系统适用于没有集中排风 可以利用的空调系统，如洁净空调系统或室内局部排风 量较大又不便集中利用的空调系统，如洁净空调系统或 室内局部排风量较大又不便集中利用的空调系统。采用 风冷型低温冷源的双温空调系统如图所示。
③冷凝除湿机
采用磁悬浮冷水机组向普通新风机组提供3 ～ 5℃冷水， 普通新风机组完全可以作为DOAS的新风除湿机组使用，如 果对新风除湿机的结构加以改进，同时采用全热交换器作 为预处理，新风除湿机的出风含湿量将大幅度下降，室内 相对湿度同时减小，干盘管的进水温度可以接近甚至等于 普通空调系统的７℃冷水初温。
③冷梁（beam）
图2冷梁工作示意图 1）被动冷梁：类似于散热器冷热两用，只是置于天花板上， 目前应用较少； 2）主动冷梁：实际上是一种空气—水诱导器。可以冷热两用 就目前而言多采用主动冷梁。
3）主动冷梁运行工况 主动冷梁如上图所示，承担空调系统全部潜热或部分室内 显热的室外新风进入主动冷梁中，通过喷嘴高速射出，诱 导室内空气。 由于室内空调末端没有风机，同时去除了回风管，因此不但 能耗明显降低，风道减少，且室内噪声减小。 4）主动冷梁产生的主要问题 1.如果采用图2a形式，必须要有很好的防止凝露的自动控制 系统，图2b是一种为防止凝露设有冷凝水盘的主动冷梁； 2.价格不菲，目前进口主动冷梁的价格是国内同样冷量的风 机盘管机组的3 ～5倍。 国产冷梁已进入研发阶段，不久将进入市场
图3a溶液除湿原理示意图
吸湿剂完成整个除湿 — 再生循环的状态变化过程
图3a吸湿状态变化示意图
将不同浓度的溶液采用与其平衡的湿空气状态来表示 并绘 于湿空气的温湿图上。图 是溶液吸湿过程中溶液状态变化 过程 ,