独立除湿系统在夏热冬冷地区的应用

摘要本文分析了夏热冬冷地区的气候特征和夏季新风负荷的特点,通过对该地区各主要城市新风负荷进行解耦计算,得出了新风负荷中潜热负荷很大新风处理中用于除湿的能耗远远高于用于降温的能耗的结论,认为对新风进行独立除湿适合于该地区新风湿负荷的处理。

空调使用量居令前列,空调能耗也高于令其它地区。由于室内环境中存在着污染物发生源,因此暖通空调系统中补充新鲜空气是必要的,而新风量标准对室内空气质量控制产生直接影响,同时新风负荷的高低对建筑热环境质量和建筑节能有着重要影响。另方面,新风负荷作为空调负荷的组成部分,在其中占有较大比例,从大量的工程实例可以知道,高湿度空调系统,新风除湿的能耗将会增加,因此对该地区夏季新风负荷进行详细分析,掌握其特点构成及变化规律,对于合理制定该地区新风处理方案及减少新风处理能耗具有重要意义。

夏热冬冷地区的气候特征及影响因大气环流日照强度及地理位置的影响,夏热冬冷地区的气候呈现夏季闷热冬季阴冷的特点。

夏季气温高,高于350的天数有1530天,最高气温可达42,陨匣湿度大,该地区各主要城市年平均相对湿度分布年平均相对湿度在80左右,有时达95100,所以常给人以闷热的感觉。冬季气温低,温度低于5,阴雨天气多,所以给人以湿冷的感觉。全年湿度大除湿期长是该地区气候的个显著特征,从人体散热来分析潮湿问对夏热冬冷地区室内热环境的影响,发现高湿明显影响人体热舒适感。在夏季,随着温度的上升,蒸发散热的比例迅速增加,此时人体主要依靠皮肤出汗进行蒸发散热,而人体汗液的蒸发受空气温度相对湿度和对流换热系数这3个因素到极大约束,即人体皮肤蒸发散热量随着空气相对湿度的上升而降低,这说明潮湿不利于人体出汗降温。另方面,高湿还容易导致细菌,特别是霉菌的生长和繁殖,导致建筑围护结构的内墙面受潮起鼓,引起结构破坏,同时高湿对室内家具电器物品的使用寿命也会带来不利影响。在该地区室外空气温度不高但湿度很大的情况持续时间较长,如过渡季节和夏季阴雨天气,当室外空气平均相对湿度超过室内环境舒适标准规定的相对湿度时,居住者会感到闷热不适,此时往往不需降温但要除湿。

夏热冬冷地区夏季新风负荷特点夏热冬冷地区空气湿度大除湿期长的气候特点,要求对该地区新风负荷进行全面分析,为了更加全面地分析新风负荷的特点,本文以典型气象年逐时气象参数为基础,将该地区新风负荷解耦,分成新风显热负荷和潜热负荷分别进行计算。由于只有当室外空气参数大于室内参数时,需要对新风进行热湿处理;否则,可以直接利用新风。因此上述公式中当室外空气参数小于室内参数时,60,和,取值为零。夏季单位质量流量的新风显热负荷和潜热负荷可由式34计算负荷和潜热负荷,以1干空气4,为常温常压下干空气的定压比热,干空气,取为1.01;为常压250时单位质量水的气化潜热,1免,取为2441.夏热冬冷地区夏季约3,4个月,并多集中在6,9月,本文根据该地区夏季典型气象年逐时气象参数2,计算了6,9月每天的新风显热负荷和潜热负荷,将各月的负荷累计,结果如中+的值反映了新风负荷中由水蒸气分压力差传质产生的潜热负荷所占的比例。

6月7月8月9月平均上海杭州南京合肥南昌武汉长沙成都重庆,夏热冬冷地区各主要城市夏季6,9月各月新风负荷中潜热负荷所占的比例基本上在80,90,整个夏季平均新风负荷中潜热负荷所占的比例也基本上在80,90.其中,成都夏季新风负荷中潜热负荷所占的比例最大,其次是新风度时佩和湿时数分别由式12计算41晶上海。重庆长肥和杭州,然后是南京和南昌,武汉相对最小。2为该地区主要城市夏季平均新为7,12C,从而降低了制冷机的COP,由于除湿风潜热比与夏季平均相对湿度对比分布,可知新后的温度过低,往往还需要将空气加热到适宜的送风潜热负荷所占新风总负荷的比例与该地区主要城市的潮湿程度基本相符。以重庆为例按月进行分析,新风潜热比在6月最大,其次是9月,然后是7月,8月最小,这明重庆夏季室外空气的潮湿度为6月最潮湿,8月相对最小,7月和9月介于其间,如该地区夏季新风负荷中潜热负荷所占比例很大,显热负荷所占比例很小,新风显热比基本在20.以上结论计算时新风还没有承担室内余湿,风状态,造成能量的进步浪费。冷媒温度较低,使得些直接利用自然冷源的空调方式无法应用如利用深井水做冷源,其温度在150左右,这些缺点使其不仅浪费了能源,还增加了对环境的污染。其次,对空气进行热湿联合处理时,热湿比只能在定范围内变化,很难满足实际需要。当热湿比不满足需要时,通常牺牲对湿度的控制,只满足所需的温度,从而造成空气相对湿度过高或过低,损害了空调房间的热舒适性。第,冷凝除湿利用冷器对空只是处理到室内设定温湿度,若新风再承担去除室内余湿的任务,则新风潜热比将会更大。由此可,该地区新风处理中用于除湿的能耗远远高于用于降温的能耗,新风处理以除湿为主。因此,在该地区选择合理的新风除湿方式能大大降低新风处理的能气进行降温除湿,造成冷却面潮湿或积水,容易滋生细菌和霉菌,造成空调送风品质下降,危害人体健康。

基于冷凝除湿方式存在以上弊端,许多研究人员提出了温湿度独立控制的概念。夏热冬冷地区目前采用的大多是冷凝除湿方这种空调方式虽能提供舒适的室内环境,但存在3个方面的弊端。首先,冷凝除湿方式对空气进行冷却和除湿联合处理,使本来可以利用高温冷源排走的热量与除湿起共用低温冷源,造成能量利用控制包括显热和潜热两套独立的处理系统,分别控制室内的温度和湿度。其中,显热处理系统采用末端装置排除室内余热,以满足室内热环境的要求;潜热处理系统对新风进行除湿处理,用干燥的新风排除室内余湿及室内异味,以满足室内湿环境与空气品质的要求,两系统结合达到全面调节室内热湿环境的目的。这种系统将温度和湿度解耦,能对室内空气进行精确的温湿度控制,满足空调室内热舒适的要求,有效解决传统空调方式能耗高且温湿度控制不精确等问,将其应用于湿热地区将有利于该地区夏季的空调节能。典型的独立除湿方式主要采用吸收或吸附方式,这样所要求的冷源只需将空气温度降低到送风温度即可,可以克服冷凝除湿的缺点。

独立除湿系统的优点常用的吸收或吸附除湿方式包括固体干燥剂和液体干燥剂除湿。固体干燥剂除湿是利用吸湿能力强的多孔材料,如硅胶活性炭分子筛多分子材料或氯化锂晶体等盐类,将新风处理到低含湿量;液体干燥剂除湿是利用甘醇氯化锂氯化钙溴化锂等水溶液的强烈吸湿特性对新风进行除湿。如果在使用固体或液体干燥剂对新风进行除湿的过程中,可利用太阳能或废热等免费热源实现干燥剂的再生,则与冷凝除湿方式相比新风的能耗将大大减少,有利于提高空气处理系统的能源综合利用效率。

独立除湿系统具有以下优点1以空气和水为工质。无需使用对环境有害的,利昂类制冷剂,对环境无害。2在干燥冷却过程中首先进行除湿,故在处埋潜热负荷方面尤其奏效,3节能效!电量比传统空调系统大大减少,由于整个系统可由低品位热源,如太阳能余热废热及天然气等驱动,还可减少化石燃料的消耗。4干燥剂可以有效吸附空气中的污染物质,可提高室内空气品质。5整个装置在常压开放环境中运行,旋转部件少噪声低运行维护方便。6除湿空调系统在冬季可用作供暖设施,取代炉子等冬季取暖设备。因此结合夏热冬冷地区的气候特征及新风负荷特点,笔者队为独立除湿应是该地区比较适合的新风处理方式。

公共建筑和居住建筑除湿方式适用性分析公共建筑由于建筑面积大使用时间长人流密度大等特点,建筑内产湿较多,所供给的新风量大,因而宜采用太阳能液体除湿方式对新风进行集中的降温去湿处理,降低新风能耗,而回风采用高温冷源进行处理,有利于提高能源利用效率。对公共建筑,居住建筑因居住人数少室内产湿量小供给新风量小等特点,随着除湿空调系统性能的进步提高,初投资降低和设备自动化小型化的发展趋势,宜采用转轮除湿与常规空调相结合的除,空调系统,其中干燥剂可利用太阳能废热等进行再生。当室外温度高且湿度大时转轮除湿和空调降温同时运行;当室外温度不高但湿度很大时只开启转轮去湿,去湿的同时温度有所提高;当室外温度很低且湿度很大时,开启空调进行采暖,采暖的同时相对湿度自然会降低。

对夏热冬冷地区的公共建筑和居住建筑而言,夏季潮热冬季湿冷,新风独立除湿运行时间较长,这就要求除湿系统与空调系统相结合,若能采用套设备实现降温除湿和采暖的多工况运行,有效利用太阳能废热以及回收空调冷凝热等免费热源,则能灵活适应湿度控制要求,有利于提高空气处理系统能源综合利用效率。

由于夏热冬冷地区气候潮湿,新风潜热负荷大,因而新风负荷应从负荷构成角度区别显热负荷和潜热负荷,根据该地区气候特点对新风负荷进行解耦分析。计算结果明该地区新风负荷中显热冷荷所占比例较小,潜热负荷所占比例很大,新风处理中用于除湿的能耗远远高厂用于降温的能耗。

独立除湿系统在夏热冬冷地区的应用

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