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温湿度独立调节空调系统原理及设计方法与实例分析刘拴强清华大学建筑节能研究中心ATHIC技术推广联盟基于溶液调湿技术的——世界溶液调湿领域的技术领导者主要内容•常规空调系统存在的问题简介•温湿度独立调节空调系统原理介绍•温湿度独立调节空调系统主要设备介绍•溶液调湿空调设备原理介绍•温湿度独立调节空调系统设计要点•设计实例分析•项目应用情况世界溶液调湿领域的技术领导者常规空调系统存在的问题问题1：温度与湿度同时处理的问题世界溶液调湿领域的技术领导者常规空调系统存在的问题问题2：难以适应室内热湿比的变化NBW•室内热负荷特点•建筑围护结构等决定•主要随气象条件变化•室内湿负荷特点•人员变化决定温度含湿量世界溶液调湿领域的技术领导者7℃冷冻水常规空调系统存在的问题问题2：难以适应室内热湿比的变化世界溶液调湿领域的技术领导者常规空调系统存在的问题问题3：对室内空气品质的影响冷凝表面滋生霉菌，霉味，引起各种“空调病”（SBS）新风量选择的问题舒适：增大新风量降低能耗：减小新风量世界溶液调湿领域的技术领导者冷凝水排放及滋生霉菌•凝水—滋生病菌的温床常规空调系统存在的问题有没有一种空调系统能够解决上述问题？主要内容•常规空调系统存在的问题简介•温湿度独立调节空调系统原理介绍•温湿度独立调节空调系统主要设备介绍•溶液调湿空调设备原理介绍•温湿度独立调节空调系统设计要点•设计实例分析•项目应用情况世界溶液调湿领域的技术领导者温湿度独立调节空调系统简介•温湿度独立调节空调系统的理念：新风处理机组新风置换通风口个性化送风口……控制室内湿度与CO2浓度夏季：高温冷源水辐射板（墙）干式风机盘管……控制室内温度冬季：低温热源湿度控制系统温度控制系统空调设备末端装置室内环境控制系统原理温湿度独立调节空调系统•系统原理在i-d图上的处理过程温湿度独立调节空调系统ΔdΔt主要内容•常规空调系统存在的问题简介•温湿度独立调节空调系统原理介绍•温湿度独立调节空调系统主要设备简介•溶液调湿空调设备原理介绍•温湿度独立调节空调系统设计要点•设计实例分析•项目应用情况世界溶液调湿领域的技术领导者温湿度独立调节空调系统•主要设备–高温冷水机组–显热处理末端–核心：新风独立除湿机组高温冷水机组•目前有：海尔、特灵、三菱重工、王牌冷气、日立、阿尔西等厂家生产•和常规制取低温冷水的工况比，高温冷水机组的蒸发温度显著提高（2℃提高到12℃以上）、耗功减小，可以有效地提高机组的性能系数COP，可达8.5~12；•对于无集中供热的建筑，还可采用空气源/地源热泵机组，夏季制冷得到17℃高温冷水，冬季制热得到35℃低温热水。◆压缩机的运动部件（动子转轴和叶轮）悬浮在磁衬上无摩擦的运动◆磁轴承上的定位传感器为电机转子提供每分钟高达600万次的实时重新定位，以确保精确定位磁悬浮技术：磁悬浮变频离心式冷水机组磁轴承和定位传感器：◆有两个径向轴承和一个轴向轴承组成数控磁轴承系统，由永久磁铁和电磁铁组成◆可实现额定负荷5%～100%的宽负荷范围内自由调节冷媒的输出，能耗最低2.2、变频离心压缩机技术：◆变频离心压缩机使用集成变速驱动的高速、两级压缩，高效节能◆通过一个可供选的、数字控制的负荷平衡阀，压缩机可在接近零负荷的工况下稳定运行◆系统无需润滑油，避免了壳管式换热器中油膜覆盖在换热管上导致换热效率下降的影响，提高系统换热效率15％以上制冷剂中3.5%的油含量可导致系统的效率降低8%专业机构研究表明：旧式冷水机组内油的平均含量为9%，而其对系统能效的负面影响高达15%到20%无油润滑提高换热效率：三、磁悬浮变频离心机节能性◆部分负荷能效比最高，机组在50%负荷能效比最高可达11.5,综合能效比达9.55,年运行费用节省246500元02468101225303540455055606570758085909510能力COP3.2、部分负荷能效比最高：最高能效比=11.5海尔磁悬浮离心机满足高温出水18℃要求◆采用了磁悬浮无油技术和变频技术,可以满足机组冷冻水在18/21℃条件下,稳定运行◆机组克服小压缩比条件,回油和喘振影响高温出水实现的难题◆海尔磁悬浮变频离心机在高温出水的条件下节能优势更加明显温湿独立控制系统最优的选择方案◆在温湿独立控制系统中冷水机组担负着60%的热量负荷◆选用磁悬浮离心机组可完全满足18℃出水的需要,可大大提高空调系统能效室内显热处理末端装置•辐射末端：目前有包括威海际高(BEKA)、Karo、UPONOR等企业提供技术领先，永远是我们际高公司的核心竞争力·······.22毛细管辐射产品形式技术领先，永远是我们际高公司的核心竞争力·······.23毛细管主要技术参数类型参数毛细管席K.S15高压型毛细管席P.VS30石膏板模块B.GK12金属板模块集水管尺寸mm20x220x3.420x220x2毛细管尺寸mm3.35x0.54.5x0.83.35x0.53.35x0.5毛细管间距mm15301010毛细管席长度mm600-6000600-60001500和2000600-625毛细管席宽度mm150-1250150-1250600600-625水流量l/m20.270.20.460.46制冷量w/m2808076或6428-67允许热水温度℃60804545系统运行压力bar42044技术领先，永远是我们际高公司的核心竞争力·······.24干式末端----毛细管辐射产品安装方式技术领先，永远是我们际高公司的核心竞争力·······.25干式末端----毛细管辐射产品安装方式技术领先，永远是我们际高公司的核心竞争力·······.26干式末端----毛细管辐射产品安装方式技术领先，永远是我们际高公司的核心竞争力·······.27干式末端----毛细管辐射产品安装方式技术领先，永远是我们际高公司的核心竞争力·······.28干式末端----毛细管辐射系统控制中心室内显热处理末端装置•辐射末端——特点–优点：•热舒适性高•装修档次高、占用空间小•运行时无噪音–缺点：•造价较高•制冷量受限，纯显热负荷不超过65W/m2•配套控制系统相对较复杂室内显热处理末端装置•辐射末端——不适用的场合–室内显热较大的场合；–人员变化较大的房间（如会议室等）。由于人员数变化导致室内湿负荷变化范围较大，当人数剧增而超出设计范围时，辐射表面容易产生结露现象。–渗风无法控制的场所（如门厅等）。室外潮湿空气的渗入会带入室内大量的湿负荷，从而导致辐射表面产生结露现象。对于此类大空间区域，建议采用基于温湿度独立处理的全空气系统（例如可采用热泵式溶液空气处理机组），能有效解决结露问题并满足室内空气调节要求。如不能采用全空气系统可考虑室内末端采用带凝水盘的风机盘管室内显热处理末端装置•干式风机盘管：目前有广州太昊瑞风、上海新晃空调、清华同方等企业生产干式风机盘管机组1.普通机组也可以用于干工况过程；普通机组表冷器为下进上出，平均传热温差小，影响设备出力；普通机组表冷器管程按湿工况设计，用于干工况流速下降，对换热能力影响极大。；2.可以通过加大盘管排数弥补设备能力的下降；加大排数后，4排以后的盘管换热效率很低，经济性差；加大排数同时造成空气侧阻力增加，需要加大电机功率以提高风机转速，噪声因此显著增加。3.干工况设备不再需要水盘及凝水排放系统。水盘的主要作用不再是排除凝水，而是防漏备卸、备坏；系统初始运行时，也可能出现湿工况；新风系统故障时，难免出现湿工况；安装因素或设备检修时难免出现泄漏。关于干式风机盘管机组的几个误区干式风机盘管机组1.准逆流设计，最大限度提高平均传热温差；2.开窗型翅片，减小空气侧热阻，提高传热系数；3.特别的管程设计保证流速，减小管程换热热阻，提高传热系数；4.增加管排数，减小片距，加大换热面积。太昊瑞风干式风机盘管机组的技术特点空气准逆流模式空气冷水进冷水出冷水进冷水出传统盘管的进出水模式室内显热处理末端装置•干式风机盘管样本室内显热处理末端装置•干式风机盘管——特点–优点：•价格便宜•制冷量范围较大，可满足任何常规建筑需求•运行、控制系统简单•技术可靠–缺点：•热舒适感略差•运行时略有噪音除湿方式的比较温湿度独立调节空调系统的核心：新风独立除湿除湿方式的比较温湿度独立调节空调系统的核心：新风独立除湿低温干燥空气高温潮湿空气过滤器过滤器电加热器预冷器表冷器再生空气高温潮湿空气再生除湿转轮冷水冷水送风机再生风机除湿方式的比较温湿度独立调节空调系统的核心：新风独立除湿主要内容•常规空调系统存在的问题简介•温湿度独立调节空调系统原理介绍•温湿度独立调节空调系统主要设备简介•溶液调湿空调设备原理介绍•温湿度独立调节空调系统设计要点•设计实例分析•项目应用情况世界溶液调湿领域的技术领导者什么是溶液调湿？溶液式空气湿度处理•采用具有调湿功能的盐溶液为工作介质，利用溶液的吸湿与放湿特性实现对空气的除湿与加湿处理过程•利用溶液吸收水蒸气的方法除湿，消除了除湿过程中的凝水和潮湿表面，根除了冷凝水排放系统可能存在的隐患及霉菌滋生的温床•溶液具有很强的杀菌作用，能够杀死绝大多数细菌和微生物，提高室内空气品质•溶液可以过滤空气中大多数粉尘和颗粒溶液杀菌效果测试溶液除湿技术的发展历史简介溶液除湿的发展历史•早在1931年，F.R.Bichowsky在美国就取得了氯化锂吸湿在原理上的专利。1934年，Midland-Ross公司开始在美国生产这种设备；•1955年，Lof等人就提出并实验了采用三甘醇为除湿剂的液体除湿系统；•二战后，日本接受美国投资后开始生产这种设备，例如中外炉工业株式会社生产的Kathabar自动湿度调整机和高砂热学工业株式会社生产的Dryaire-L高砂液体除湿机溶液除湿的发展历史•到了70年代，我国也在三线建设中大量应用使用三甘醇溶液作为除湿介质的液体除湿系统；•最原始的溶液除湿系统原理图：溶液除湿的发展现状•目前国际溶液除湿空调设备市场中的国外公司主要有美国的Kathabar、AilResearch和以色列的Drykor几家。•部分项目：溶液除湿的发展现状•国外厂商的溶液除湿机组：溶液除湿的发展现状•Drykor生产的溶液除湿机组在Vicenza医院的应用实景溶液除湿的发展现状•国外厂商为何不占领广阔的中国市场？•1:不适合中国的气候环境使用–均采用单级逆流塔流程，无法进行多级处理、设置全热回收等设备–除湿能力较差，只能处理6～8g/kg左右的含湿量–用于新风预除湿或者用在室外空气含湿量不超过14g/kg左右的气候地区（中国东部和中部地区夏季含湿量一般大于21g/kg）•2:能源利用效率低–热水驱动,COP约0.5左右–电力驱动，COP约3左右–无法同时解决排风的能量回收问题•3：系统复杂，体积大，占用大量空间溶液除湿的发展现状•增大除湿量只能靠增加设备高度，但受机房高度限制；•无法进行全热回收；溶液除湿的发展现状第一级第二级第三级……问题出现在哪里？系统处理流程问题，先天不足！如何解决这些问题？空气-溶液的传热传质基本单元直接接触换热器液槽液进口液泵液出口空气进空气出空气冷水或热水吸湿溶液外部热源（或冷源）液－液换热器布液管填料气液直接接触式全热换热装置结构示意图空气-溶液的传热传质基本单元先进的VPDS微压动态布液技术溶液新风空气-溶液的传热传质基本单元测试报告:空气-溶液的传热传质基本单元•在大连、青岛、上海等海滨城市空气中取样，空气中离子含量：–Li+：18~30×10-9kg/m3–Br-：35~45×10-9kg/m3–Cl-：22~34×10-9kg/m3•英国Winton标准：空气中溴化锂含量低于70×10-9kg/m3不会对人体造成危害溶液式全热回收装置新风回风排风送风直接接触传热传质基本单元盐溶液循环泵溶液式全热回收装置－多级新风回风排风送风IIIIIIIIIIII热泵式溶液调湿新风机组(HVF)工作原理（夏季）热泵式溶液调湿新风机组(HVF)工作原理（冬季）典型的应用形式－热泵式机组典型应用形式－热泵式机组冷冻水泵17℃20℃