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| 溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)應(yīng)用背景 |
| 發(fā)布日期：2008-7-18 9:20:40 |
| 濕度是室內(nèi)空氣品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo),對(duì)人體舒適度、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量等都有重要意義。人體舒適度要求的空氣相對(duì)濕度范圍為40%～60%;相對(duì)濕度低于50%時(shí),空氣中的細(xì)菌不易存活;相對(duì)濕度超過60%時(shí),產(chǎn)品容易發(fā)霉變質(zhì)。因此, 在工業(yè)空調(diào)和舒適性空調(diào)中除濕得到了廣泛的應(yīng)用。 目前實(shí)現(xiàn)夏季室內(nèi)熱濕環(huán)境控制的空調(diào)方式主要可以分為兩大類，即分散獨(dú)立地安裝于需要空調(diào)的場(chǎng)所的“房間空調(diào)器”，和集中設(shè)置冷源、以水或空氣作為媒介輸送冷量的“*空調(diào)”系統(tǒng)。無論哪一種方式，都是通過向室內(nèi)送入經(jīng)降溫除濕的空氣，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的控制。為了在排除足夠的余熱、余濕的同時(shí)不使送風(fēng)溫度過低，就要求有較大的循環(huán)通風(fēng)量，從而產(chǎn)生吹風(fēng)感。為減少這種吹風(fēng)感，就要通過改進(jìn)送風(fēng)口的位置和形式來改善室內(nèi)氣流組織。這往往要在室內(nèi)布置風(fēng)道，從而降低室內(nèi)凈高或加大樓層間距。很大的通風(fēng)量還極容易引起空氣噪聲，并且很難有效消除。這種狀況同時(shí)造成了在冬季為了避免吹風(fēng)感，即使安裝了空調(diào)系統(tǒng)，也往往不使用空調(diào)器，而通過采暖散熱器供熱。這樣就導(dǎo)致室內(nèi)重復(fù)安裝兩套環(huán)境控制系統(tǒng)，分別供冬夏使用。能否減少室內(nèi)的循環(huán)風(fēng)量以避免吹風(fēng)感？能否也采用如同冬季供熱方式那樣的輻射和自然對(duì)流的末端裝置實(shí)現(xiàn)空調(diào)，使冬夏共用一套室內(nèi)末端裝置？隨著空調(diào)的普及，這一問題不斷提出。 隨著空調(diào)的廣泛使用，相應(yīng)而來的室內(nèi)健康問題也越來越引起關(guān)注。尤其是經(jīng)過SARS危機(jī)，人們普遍的問題是：空調(diào)是否引起居住者的健康問題？健康問題主要由霉菌，粉塵和室內(nèi)散發(fā)的VOC（可揮發(fā)有機(jī)物）造成。大多數(shù)空調(diào)依靠空氣通過冷表面對(duì)空氣進(jìn)行降溫減濕。這就導(dǎo)致冷表面成為潮濕表面甚至產(chǎn)生積水。空調(diào)停止后這樣的潮濕表面就成為霉菌繁殖的場(chǎng)所，因此空調(diào)系統(tǒng)繁殖和傳播霉菌成為空調(diào)可能引起健康問題的主要原因。但是，空調(diào)的任務(wù)就是降溫除濕，因此對(duì)空氣進(jìn)行除濕是必須的。冷凝除濕的方法不可避免地出現(xiàn)潮濕表面，用某種替代方式實(shí)現(xiàn)空氣除濕而不出現(xiàn)潮濕表面，成為無霉菌的健康空調(diào)的主要問題。 由于大氣污染，從室外引入室內(nèi)的空氣需要過濾除塵。目前我國(guó)大多數(shù)城市的主要污染物仍是可吸入顆粒物，因此有效過濾空調(diào)系統(tǒng)引入的室外空氣是維持室內(nèi)健康環(huán)境的重要問題。然而過濾器內(nèi)必然是粉塵聚集處，如果再漂濺過一些冷凝水，則也成為各種微生物繁殖的場(chǎng)所。頻繁清洗過濾器既不經(jīng)濟(jì)，也不是根本的解決方案。怎樣才能凈化空氣而不出現(xiàn)任何粉塵聚集處呢？ 排除室內(nèi)裝修與家具產(chǎn)生的VOC，排除人體散發(fā)的異味，降低室內(nèi)CO2濃度，zui有效的措施是加大室內(nèi)通風(fēng)換氣量。在SARS期間總結(jié)出的zui有效防止SARS的措施也是加大通風(fēng)換氣。這里所謂的通風(fēng)換氣都是指引入室外空氣，排除室內(nèi)空氣，實(shí)現(xiàn)有效的室內(nèi)外空氣交換。然而大量引入室外空氣就需要消耗大量冷量（在冬季為熱量）去對(duì)室外空氣降溫除濕。當(dāng)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能較好，室內(nèi)發(fā)熱量不大時(shí)，處理室外空氣需冷量可達(dá)總冷量的一半或一半以上。要進(jìn)一步加大室外新風(fēng)量，就意味著加大空調(diào)能耗。怎樣能夠加大室外新風(fēng)量而又不增加空調(diào)處理能耗？這又是目前空調(diào)面對(duì)的嚴(yán)峻問題。 隨著能源問題的日益嚴(yán)重，以低品位熱能作為夏季空調(diào)動(dòng)力成為迫切需要。目前北方地區(qū)大量的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)在夏季由于無熱負(fù)荷而無法運(yùn)行，使得電力負(fù)荷出現(xiàn)高峰的夏季熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電設(shè)施反而停機(jī)，或者按純發(fā)電模式低效運(yùn)行。如果可以利用這部分熱量驅(qū)動(dòng)空調(diào)，既省下空調(diào)電耗，又可使熱電聯(lián)產(chǎn)電廠正常運(yùn)行，增加發(fā)電能力。這樣即可減緩夏季供電壓力，又提高能源利用率，是熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。采用吸收式制冷，是解決途徑之一。但熱電聯(lián)產(chǎn)長(zhǎng)途輸送熱量的媒介是熱水，用熱水為動(dòng)力的吸收式制冷機(jī)能源利用率很低，COP通常不超過0.7?？照{(diào)尖峰冷負(fù)荷往往又遠(yuǎn)高于供熱尖峰熱負(fù)荷，這使得空調(diào)瞬態(tài)耗熱量和需要的熱水循環(huán)量遠(yuǎn)高于供熱，從而又帶來熱水輸配系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)問題。 目前供電系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)的事故使我們更重視供電安全性。在建筑物內(nèi)設(shè)置燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電承擔(dān)建筑的部分用電負(fù)荷，同時(shí)利用發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱解決建筑的供熱，供冷問題（BCHP：Building Combined Heat & Power generation）將是今后建筑物能源系統(tǒng)的*解決方案之一。此種方式目前需解決的問題之一是怎樣用余熱制冷或直接解決空氣的冷卻去濕，采用吸收式制冷有時(shí)并非*方案。優(yōu)化BCHP的一個(gè)重要課題是使熱電冷負(fù)荷的彼此匹配。當(dāng)建筑物電力負(fù)荷出現(xiàn)高峰而無相應(yīng)的熱負(fù)荷或冷負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)由于排熱量無法充分利用而不能充分投入運(yùn)行滿足電負(fù)荷要求。當(dāng)建筑物出現(xiàn)電力負(fù)荷低谷而熱負(fù)荷或冷負(fù)荷高峰時(shí)，如果不能發(fā)電上網(wǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)也由于電力無處使用而不能充分投入來滿足熱量的需求。其結(jié)果就導(dǎo)致BCHP僅能承擔(dān)電負(fù)荷與熱負(fù)荷相重合的這一小部分負(fù)荷。采用能量蓄存裝置儲(chǔ)存暫時(shí)多出的能量，就會(huì)大大緩解這一矛盾。但是怎樣才能zui高體積利用率地儲(chǔ)存能量呢？冰蓄冷被認(rèn)為是在建筑物內(nèi)zui有效的蓄能方式，并廣泛使用?？墒怯葿CHP系統(tǒng)的余熱制冰就難以采用目前普遍的吸收式制冷方式。制冰溫度遠(yuǎn)低于空調(diào)溫度，也使總的能源利用率降低。什么方式于BCHP的蓄能呢？ 鑒于常規(guī)能源供給的有限以及環(huán)保的要求，世界上很多國(guó)家開展了利用清潔免費(fèi)的太陽能來驅(qū)動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的研究。太陽能既是一次能源又是可再生能源，資源豐富，對(duì)環(huán)境無污染。但太陽能能流密度低、強(qiáng)度受各種因素的影響而不能維持常量、收集及轉(zhuǎn)化成本高、不易獲得高溫?zé)嵩吹热秉c(diǎn)大大限制了太陽能的利用。同時(shí)，太陽輻射強(qiáng)度隨時(shí)間的變化情況與空調(diào)的負(fù)荷變化在時(shí)間上不一致，需要采取蓄能手段。所有這些問題嚴(yán)重制約太陽能空調(diào)的應(yīng)用。 綜上所述，空調(diào)的廣泛需求，人居環(huán)境健康的需要和能源系統(tǒng)平衡的要求，對(duì)目前空調(diào)方式提出了挑戰(zhàn)。新的空調(diào)應(yīng)該具備的特點(diǎn)為： 1)減少室內(nèi)送風(fēng)量，部分采用與采暖系統(tǒng)公用的末端方式； 2)加大室外新風(fēng)量，但又不增加處理能耗； 3)取消潮濕表面，采用新的除濕途徑； 4)不用空氣過濾式過濾器，采用新的空氣凈化方式； 5)少用電能，以低品位熱能為動(dòng)力； 6)盡量多使用清潔、“免費(fèi)”的自然能源； 7)能夠?qū)崿F(xiàn)高體積利用率的蓄能。 從如上要求出發(fā)，目前普遍認(rèn)為熱濕獨(dú)立控制的空調(diào)系統(tǒng)可能是一個(gè)有效的解決途徑。熱濕獨(dú)立控制就是向室內(nèi)送入干燥空氣以控制濕度，而采用另外獨(dú)立的系統(tǒng)來排除顯熱以控制溫度，從而全面調(diào)節(jié)室內(nèi)熱濕環(huán)境。這其中的關(guān)鍵就是怎樣處理得到干燥空氣而不造成過高的能源消耗。本文所要研究的就是能夠滿足以上要求的空氣處理方式，即采用直接接觸式空氣處理方法，以有吸濕特性的溶液為媒介直接和空氣接觸來解決除濕的問題。當(dāng)空氣的濕度滿足人體舒適的要求后，再對(duì)空氣進(jìn)行降溫處理過程，因此不存在傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中的過度冷卻和再次加熱的能量浪費(fèi)，并且工作效率高，和傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，它還具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1)通過溶液的噴灑可以除去空氣中的塵埃、細(xì)菌、霉菌及其他有害物；同時(shí)由于避免了使用有凝結(jié)水的盤管，也消除了室內(nèi)的一大污染源；可采用全新風(fēng)運(yùn)行；提高了室內(nèi)空氣品質(zhì)； 2)可采用低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)，為低品味熱源（如熱水、太陽能）的利用提供了有效的途徑； 3)可以方便的實(shí)現(xiàn)蓄能，系統(tǒng)中設(shè)置儲(chǔ)存濃溶液的容器，負(fù)荷小的時(shí)候儲(chǔ)存濃溶液，負(fù)荷大的時(shí)候用來除濕，從而減小了系統(tǒng)的容量和相應(yīng)的投資；單位體積蓄冷能力是冰蓄冷2～5倍，而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無需保溫等措施； 4)與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備相比，主要的換熱部件采用塑料材料，防腐蝕而且價(jià)格低廉，溶液的管道尺寸小且無需外保溫，這些都使得設(shè)備的成本很低。相比之下，溶液的投資占了整體系統(tǒng)投資的主要部分，綜合下來，整個(gè)系統(tǒng)的投資會(huì)低于傳統(tǒng)的空調(diào)方式的設(shè)備。 5)系統(tǒng)制冷采用鹽溶液（溴化鋰或氯化鋰等）作為循環(huán)工質(zhì)，不含任何對(duì)大氣臭氧層有破壞作用的CFCs和HCFCs等，是一種綠色環(huán)保工質(zhì)。 6)過渡季可以實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)通風(fēng)模式，充分利用自然界中的冷卻能力。 7)冬季可以充分實(shí)現(xiàn)熱回收，節(jié)省了供熱能耗，并且由于采用溶液處理新風(fēng)，機(jī)組不會(huì)凍結(jié)。 8)系統(tǒng)在常壓下工作，安全可靠，容易調(diào)節(jié)控制。 綜上所述，溶液除濕可以與壓縮制冷或蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)配合起來，實(shí)現(xiàn)“熱濕分別處理”，而且其再生溫度低（可利用低品位熱源）、蓄能密度大、工質(zhì)不對(duì)大氣產(chǎn)生污染、吸濕鹽溶液具有殺菌除塵和殺毒作用，可以創(chuàng)造更加良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)，展示出溶液除濕具有廣泛的發(fā)展前景。 |
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