温湿度独立控制
温湿度独立控制空调系统
• 北京某办公楼(2003年3月开始施工，至10月工程
竣工,建筑面积约2000 m2，共5层，建筑高度18.6m)
• 空调系统的全年运行测试结果表明:
– 该系统可提供健康、舒适的室内环境；
– 夏季，溶液系统的综合能效比可达1.5，再生效率 0.85；
• 温度要求降低，可采用天然冷源。
• 即使采用机械制冷，制冷机的理想COP 将有大幅度提高。
• 三菱重工（MHI）微 型离心式高温冷水机 组
• 18ºC高温冷水机组的性能曲线
• 右图示出了利用该微 型离心式冷水机组制
备高温冷水时的性能 计算值。
• 各类办公楼，写字楼，商场，宾馆，饭店等公共 建筑和商业建筑的新风处理系统。
气可通过置换送风的方式从下侧或地面送出，
也可采用个性化送风方式直接将新风送入人体 活动区。
• 室内显热排除方法
– 屋顶或垂直表面辐射方式排除显热 1.基本可满足多数类型建筑排除围护结构和室内设备发
热量的要求。 2.由于水温一直高于室内露点温度，因此不存在结露的
危险和排凝水的要求。
a.屋顶辐射方式 b. 垂直表面辐射方式
• 室内空气品质问题
– 空调系统繁殖和传播霉 菌成为空调可能引起健
康问题的主要原因。 – 有效过滤空调系统引入
的室外空气是维持室内 健康环境的重要问题。
• 室内末端装置的问题
–Hale Waihona Puke 为排除足够的余热余湿同时又不使送风温度过低， 就要求有较大的循环通风量。
– 大的循环通风量会造成室内很大的空气流动，使居 住者产生不适的吹风感，极容易引起空气噪声，并 且很难有效消除。
温湿度独立控制系统的原理、结构、特点课件
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• 不需另设加湿装置
• 温湿度独立控制空调系统能解决室内空气处理的 显热和潜热与室内热湿负荷匹配的问题，而且在 冬季不需要另外配备加湿装置。传统空调系统中， 冬季没有蒸汽可用，一般常采用电热式等加湿方 式，这会使得运行费用过高。如果采用湿膜加湿 方式，又会产生细菌污染空气等问题。
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• 空气品质良好
• 温湿度独立控制空调系统的余热消除末端装置以 干工况运行，冷凝水及湿表面不会在室内存在， 该系统的新风机组也存在湿表面，而新风机组的 处理风量很小，室外新风机组的微生物含量小， 对于湿表面除菌的处理措施很灵活并很可靠。传 统空调系统中，在夏季，由于除湿的需要，而在 供冷季，风机盘管与新风机组中的表冷器、凝水 盘甚至送风管道，基本都是潮湿的。这些表面就 成为病菌等繁殖的最好场所。
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温湿度独立控制空调 系统有关设备组成
• 温湿度独立控制系统由4个核心组成部件组成，分 别为高温冷水机组、新风处理机组、去除显热的 室内末端装置、去除潜热的室内送风末端装置。
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• 除湿系统主要由再生器、储液罐、新风机、输配 系统和管路组成。除湿系统中，主要采用分散除 湿和集中再生的方式，再生浓缩后的浓溶液被输 送到新风机中。储液罐具有存储溶液的作用和蓄 存高能力的能量，可以缓解再生器对持续热源的 需求，可以降低整个除湿系统的容量。
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温湿度独立控制空调系统的特点
• 温湿度参数很容易实现
• 传统的空调系统不能对相对湿度进行有效的控制。 夏季，传统的空调系统用同一设备对空气热湿处 理，当室内热、湿负荷变化时，通常情况下，我 们只能根据需要，调整设备的能力来维持室内温 度不变，这时，室内的相对湿度是变化的，因此， 湿度得不到有效的控制，这种情况下的相对湿度， 不是过高就是过低，都会对人体产生不适。温湿 度独立控制空调系统通过对显热的系统处理来进 行降温，温度参数很容易得到保证，精度要求也 可以达到。
温湿度独立控制
图4a 与干式末端组合的双冷源温湿度独立控制系统
图4a 双冷源温湿度分控系统原理图
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
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；
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。
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，只是至于天花板上，
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
空调前沿动态(温湿度独立控制空调系统)
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主要内容
温湿独立控制思想的提出 双冷源温湿度分别控制技术及末端 溶液除湿的原理与装置 温湿独立控制系统基本形式
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温湿独立控制思想的提出
背景：空气调节的任务?温湿度处理的热力学路线不同
完成某一空气调节过程最小功？最适合的空调方式？
传统的空调过程：温湿度耦合控制
Ａ
同时
wH w W T 卡诺循环＝ A TO TA
排余湿＝
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排除余湿过程理想的功
第二种情况： φＡ＞φＯＯ源自BＷ2Ｗ1 Ａ
与第一种情况不同之处在于： 室外φＯ较低，溶液水蒸汽分压 低于室内，溶液被室外空气再 生（释放水分）时，产生不可 逆损失。为实现可逆水分释放， 可在与O点等湿的B点释放水 分，再将B点排热量用另一热 泵取出排放至O点。总投入功 W＝W1＋W2
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室内环境控制策略的热力学分析
排除余热的方法
热扰量来源及“势”分析
扰量：内、外 影响途径：对流、辐射
排除余热的节能思路
高势热扰用较高温冷源排出 低势热扰用较低温冷源排出
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室内环境控制策略的热力学分析
排除余热的理想效率
假设室内状态A，温度为TA，室外状态O，温度为TO，室内第i个 热源温度为TAi ，需排出总的余热为QA（＝∑ QAi ） 现有状况是：所有余热传递给室内空气，再由制冷机工作排出 理想状况是：对室内高于环境温度的热源所产生余热用室外免 费冷源而不需耗用外加功，只是对其余部分才需要外加功 求此部分所需最小功可构建卡诺循环
与溶液等效的湿空气 盐溶液处理的过程
温湿度独立控制空调系统设计方法
温湿度独立控制空调系统设计方法温湿度独立控制空调系统是一种能够根据环境条件自动调节温度和湿度的空调系统。
它不仅可以提供舒适的室内环境，还可以节省能源并提高空调系统的效率。
本文将探讨温湿度独立控制空调系统的设计方法，并解释其优势和实施步骤。
设计方法：1.传感器选择：选择适当的传感器来测量室内温度和湿度。
常用的传感器包括温度传感器和湿度传感器。
在选择传感器时，需要考虑其精度和可靠性，以确保准确测量。
2.控制算法：设计控制算法来控制空调系统的温度和湿度。
常用的控制算法包括PID控制算法，模糊逻辑控制算法和模型预测控制算法。
根据具体的需求和系统特点选择合适的控制算法。
3.控制策略：根据测量到的温度和湿度数据，确定合适的控制策略。
例如，可以设置温度上下限和湿度上下限，并根据实际情况进行相应的调节。
4.反馈机制：将传感器测量到的温度和湿度数据反馈给控制系统，以实时调整空调系统的工作状态。
通过反馈机制，可以及时纠正温度和湿度的偏差，提高系统的响应性和稳定性。
5.能源管理：设计能源管理策略来降低能源消耗。
例如，可以根据使用情况和室外温度调整空调系统的运行模式，选择较低功率的运行模式，提高能源利用效率。
优势：1.提供舒适的室内环境：温湿度独立控制空调系统可以根据实际需求调节温度和湿度，提供舒适的室内环境，增加人员的工作和生活舒适度。
2.节约能源：通过智能控制算法和能源管理策略，温湿度独立控制空调系统可以降低能源消耗，节约能源并减少碳排放。
3.提高空调系统效率：传统的空调系统通常只控制温度，而温湿度独立控制空调系统可以根据湿度的变化调整空调系统的运行，提高空调系统的效率和性能。
实施步骤：1.系统需求分析：对室内环境的温度和湿度需求进行调查和分析，确定系统所需的控制范围和精度。
2.传感器选型：根据系统需求选择合适的温度和湿度传感器，并进行性能测试和验证。
3.控制算法设计：根据传感器测量到的数据和系统需求，设计合适的控制算法，并进行仿真和优化。
温湿度独立控制技术
温湿度独立控制技术温湿度独立控制技术是一种能够根据需求自动调节温度和湿度的技术。
它在各种场景中都具有重要的应用价值，从家庭到办公场所再到工业生产过程中，都可以发挥重要的作用。
温湿度独立控制技术的核心原理是通过传感器实时监测环境的温度和湿度，并根据设定的参数进行调节。
这种技术的出现，使得人们不再需要手动调节温度和湿度，而是可以交给智能系统来完成。
这不仅提高了生活和工作的舒适性，还可以节约能源和提高生产效率。
在家庭环境中，温湿度独立控制技术可以为家庭成员创造一个舒适的居住环境。
当室内温度过高或过低时，系统可以自动调节空调或暖气设备，以保持恒定的温度。
同时，当湿度过高或过低时，系统也可以自动调节加湿器或除湿器，以保持适宜的湿度。
这样，人们无需亲自操作，就能享受到舒适的居住环境。
在办公场所中，温湿度独立控制技术可以提高员工的工作效率和舒适度。
在夏季，系统可以根据室内温度自动调节空调设备，保持室内的凉爽舒适。
而在冬季，系统可以根据室内温度自动调节暖气设备，保持室内的温暖舒适。
此外，系统还可以根据湿度自动调节加湿器或除湿器，以保持适宜的湿度，提供一个舒适的工作环境。
在工业生产过程中，温湿度独立控制技术可以提高生产效率和产品质量。
在一些需要严格控制温湿度的生产环节，系统可以根据实时监测的数据自动调节温湿度设备，以确保生产过程的稳定性和产品的质量。
这种技术的应用不仅可以提高生产效率，还可以降低能源消耗，减少生产成本。
温湿度独立控制技术的出现，为人们创造了更加舒适和高效的生活和工作环境。
它的应用范围广泛，可以满足人们对于温度和湿度的不同需求。
随着科技的不断进步，相信温湿度独立控制技术将会越来越普及，为人们的生活带来更多便利和舒适。
温湿度独立控制系统的原理结构特点
温湿度独立控制系统的原理结构特点一、原理1.传感器感知环境温度和湿度：该系统一般会使用温度传感器和湿度传感器进行监测，实时获取环境的温湿度值。
2.与控制器进行交互传递信息：传感器将获取到的温湿度值传递给控制器，控制器根据传感器反馈的实时数据进行处理和判断。
3.判断初始状态和设定目标：控制器首先判断当前的环境温湿度是否在目标范围内，如果在范围内，则不进行调节；如果不在范围内，则进入下一步。
4.调节执行器实现温湿度控制：控制器根据设定的控制策略，通过调节执行器（如加热器、加湿器、换气器等）来实现温湿度的控制。
5.循环控制：控制器会周期性地对环境温湿度进行监测和调节，以保持环境温湿度稳定在设定目标范围内。
二、结构1.传感器：主要用于感知环境的温湿度，通过测量和采集环境的温湿度数据，将其转换成电信号传递给控制器。
2.控制器：控制器是系统的核心，主要负责处理传感器传递的数据，并根据设定的控制策略进行环境的温湿度控制。
控制器通常由微处理器、存储器和控制算法等组成，可以实现温湿度的各种控制操作。
3.执行器：执行器根据控制器的指令来调节环境温湿度。
根据需要可能会有多个执行器，如加热器、加湿器、换气器等，用于调节温湿度的变化。
三、特点1.精确控制：温湿度独立控制系统可以根据实时的温湿度数据和设定的目标值，通过控制执行器实现精确的温湿度控制。
可以根据不同的需求设定不同的控制策略，使得系统能够适应不同的环境变化。
2.稳定性好：温湿度独立控制系统可以实现对环境温湿度的持续监测和调节，能够自动对环境的变化进行响应，使得温湿度保持在设定的范围内，并且能够稳定地保持在目标值附近。
3.自动化操作：温湿度独立控制系统可以自动实现对环境温湿度的控制，无需人工干预，可以帮助提高生产效率和工作环境的舒适性。
4.可靠性高：温湿度独立控制系统采用先进的传感器和控制器技术，具有高度的可靠性和稳定性，能够长时间稳定工作，减少系统故障和损坏的概率。
温湿度独立控制空调系统设计方法
温湿度独立控制空调系统设计方法随着科技的发展和人们生活水平的提高，空调已成为现代建筑中不可或缺的重要组成部分。
然而，传统的空调系统在调节温度和湿度时往往存在一定的局限性。
为了更好地满足人们对舒适度和节能的需求，本文将介绍一种温湿度独立控制空调系统设计方法。
在温湿度独立控制空调系统中，温度和湿度是两个独立的控制变量。
这种设计方法具有以下优势：提高了舒适度：由于温度和湿度可以独立控制，因此可以将湿度维持在人体感觉较为舒适的范围内，从而提高人体的舒适度。
节能性：温湿度独立控制空调系统通过将湿度控制和温度控制分开，可以避免传统空调系统在调节温度和湿度时出现的能源浪费问题，从而有效地节约能源。
灵活性：这种设计方法具有更加灵活的控制策略，可以满足不同场合和不同人群的需求。
确定系统结构在温湿度独立控制空调系统中，通常采用双级制冷剂系统，其中包括一级制冷剂和二级制冷剂。
一级制冷剂用于降低空气温度，而二级制冷剂则用于除湿。
同时，为了确保系统的稳定性，需要加入传感器和控制器等控制部件。
确定设计参数在设计温湿度独立控制空调系统时，需要确定环境温度、相对湿度、空调负荷等参数。
这些参数的确定需要考虑当地的气候条件、室内人员数量、室内外环境等多种因素。
设定控制策略温湿度独立控制空调系统的控制策略包括温度控制、湿度控制、两联供控制等。
在温度控制方面，需要确保室内温度维持在设定范围内；在湿度控制方面，需要将相对湿度维持在人体感觉较为舒适的范围内；在两联供控制方面，需要确保一级制冷剂和二级制冷剂的供应和需求平衡。
编写控制程序在电脑上进行模拟仿真，并编写控制程序。
控制程序需要包括传感器信号处理、控制器算法、执行器控制等模块。
同时，需要采用合适的控制算法，如PID控制、模糊控制等，以实现精确的温度和湿度控制。
安装和调试系统按照一定的步骤和要求，安装和调试好温湿度独立控制空调系统。
在安装过程中，需要注意管路布置、设备安装位置等问题；在调试过程中，需要对系统进行优化和调整，确保系统的稳定性和性能达到预期要求。
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高效的除湿设备
• （一）热泵式溶液除湿方式
1、溶液式除湿机组工作原理
① 以溶液或水作为传热、传质的载体的 基本差别
a. 溶液表面空气层的水蒸气分压力低，有利 于吸收空气中水分。
对于氯化锂溶液在t =30℃，浓度在40%时， 对应的水蒸气分压力 P=5 mmHg。 对于30℃的水，其水蒸气分压力 P=32 mmHg。 b. 盐溶液对普通金属具有腐蚀性。
（二）、干式风机盘管
• 1、风机盘管基本参数
干湿风机盘管优化配置
• 1、冷水供回水温度16/21度
• 2、显热能力与常规风机盘管基 本相同 • 风机盘管风量电动机功率基本 保持不变
2、干盘管要解决的问题
湿盘管 t
Q =K F t K F （t t ) 1 1 1 1 1 1 a1 w1
六、THIC 系统的应用与比较
• 1.THIC系统空气处理过程 • a.风机盘管+新风
应用于办公室等公共建筑
• b.全空气系统（有排风）
应用于大空间系统，如商场、生产车间
• c.全空气系统（无排风） • 室内要求保持正压的洁净厂房
• 2、THIC系统能耗 ① 深圳招商地产
（二）、冷冻除湿新风机组
四、空调末端——干式风机盘管
• （一）形式
采用天花板辐射供冷要防止结露。冷水供水 温度18度，回水21度。温差3度。高温冷水 变成小温差大流量。
• 青岛某别墅把毛细管席铺设 于楼板吊顶下表面抹灰 5~10mm石膏水泥。供、回 水温度16/19℃。
(5)机组的性能测试
a 全热回收单元
• 新风焓降
i1 23kj / kg
b 新风机组
机组总焓降 i 59 kj / kg
i1
i
38.9%
(6)综合节能效果 a.利用溶液作为介质，进行排放热回收， 全热回收效率在50%左右。 b.采用高温冷水机组供应17～20℃冷水， 机组cop可高达8.5。 c.热泵机组的蒸发温度在10℃以上，其能 效比大大高于常规的冷水机组。 d.和常规的新风机组相比，可节能40%左 右。 e.可利用其他低位能源进行溶液再生。
c. 盐溶液的密度大于水 对于溴化锂溶液在浓度为45%，t =20℃时， ρ=1460kg/m3,ρ值增大，管路系统阻力增大， 水泵轴功率增加。 d. 比热 盐溶液的比热值比水小。在浓度为40%，t =20℃时，比热C=2.78kJ/kg。
2、热泵式溶液除湿机组
①全热回收单元 排风 tp=26℃ Фp=60% Pp=16.5mmHg 新风 t1=35℃ Ф1=60% P1=25.5mmHg a. 浓度较高的溶液和高温高湿新风接触,由于P1>Ps, 溶液吸收新风中的水分，使新风初步降温除湿。 溶液升温稀释。 b. 溶液再和相对低温、干燥的排风相接触，由于 Ps>Pp,排风吸收溶液中的水分,排风升温、加湿。 c. 通过溶液实现了新风和排风的热交换。
温湿度独立控制空调系统
湖南大学 孙一坚
一、传统空调存在的问题
• 温度和湿度是两个相互独立的参数 • 室内热源和湿源变化是不一致的
1、采用冷冻降温去湿难以满足热湿 比变化
2、能源消耗大
• 冷却加热浪费能源
3、湿盘管影响室内空气品质
二、温湿度独立控制的概念
• 1、温湿度独立控制
2、需要解决的关键设备
③ 清华实测能耗
④ 大连某医院
2、应用实例
① 医院
冷冻水进口水温14度，出口水温19度
七、有待深入研究的问题
1、除湿机组新、排风量匹配 Nhomakorabea2、新风系统控制问题
3、新风除湿机组的优化
机组溶液具有腐蚀性，机组的使用寿命
4、地域——室外空气含湿量的影响
• 5.投资费用和回收周期 • 新风机组 干盘管的价格高 • 溶液式和冷冻式机组的比较
1 (18 26) 22C a1 2 1 t (12 7) 9.5C w1 2 t 12.5C 1 干盘管 Q =K F t K F （t t ) 2 2 2 2 2 2 a2 w2 Q =0.6Q 2 1 1 t (20 26) 23C a2 2 1 t (16 21) 18.5C w2 2 t 4.5C 2 K <K 2 1
②除湿单元 经蒸发器冷却至温度25℃,浓度45%左右 （对应的水蒸气分压力8mmHg）的浓溶液 在除湿单元吸收新风的水分，使新风的含 湿量大大下降 ③再生单元 吸湿后的稀溶液经冷凝器加热至45℃左 右（对应的水蒸气分压力升高至60mmHg以 上），在再生单元进行浓缩。
④热泵机组的制冷量用以降低溶液 温度以提高除湿能力和对新风降温。 冷凝器排热量用于浓缩再生溶液。
（3）北京办公楼——设计工况下计算能耗
说明
• • • • • • • • 1. 133W/㎡ 公建标准中最低要求 72W/㎡ 围护结构热工性能优良 2. 新研发螺杆机 在 16/21 ℃下 COP=6.81 在 72%负荷下 COP=8.19 螺杆机国家二级能效标准 COP=5.1 3. 在 72W/㎡ 时THIC N=17.7kw 螺杆机（5.1） N=18.31kw 节能率3.2%
措施： 加大传热面积、提高换热效率
3、新产品开发
• 干盘管肋片间距的优化
五、高温冷水机组（离心式）
电力驱动式冷水机组压缩机的输入功率
N
G ( Pd ps ) K
V M
(1)
式中 G ——通过压缩机的制冷剂流量； Pd ——压缩机的排气（冷凝）压力，与冷 却水进口水温有关； ps——压缩机的吸气（蒸发）压力，与冷 水出口水温有关； K ——系数； V ——容积效率； m——机械效率。