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漢德科技：溶液調(diào)濕
漢德科技2022-02-25
漢德科技溶液除濕新風(fēng)空調(diào)
1 熱濕聯(lián)合處理的損失 夏季人體舒適區(qū)一般為t=25ºC，φ=60%左右，此時露點(diǎn)溫度約為16.6ºC。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的排熱、排濕，大都是通過對空氣進(jìn)行冷卻和冷凝除濕完成的。如果空調(diào)送風(fēng)僅需滿足室內(nèi)排熱的要求，則冷源的溫度低于室內(nèi)空氣的干球溫度（25ºC）即可，考慮傳熱溫差與介質(zhì)的輸送溫差，冷源的溫度只需要15~18ºC。如果空調(diào)送風(fēng)需滿足冷凝除濕要求，冷源的溫度需要低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，考慮5ºC傳熱溫差和5ºC介質(zhì)輸送溫差，實(shí)現(xiàn)16.6ºC的露點(diǎn)溫度需要6.6ºC的冷源溫度，所以，常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)都采用5~7ºC冷水的原因（直接蒸發(fā)時冷凝溫度也多在5ºC） 空調(diào)排熱、排濕的任務(wù)，可以看成是從25ºC 環(huán)境中向外界抽取熱量，在16.6ºC的露點(diǎn)溫度的環(huán)境下向外界抽取水分。
在空調(diào)系統(tǒng)中，顯熱負(fù)荷（排熱）約占總負(fù)荷的50~70%，而潛熱負(fù)荷（排濕）約占總負(fù)荷的30~50%。占總負(fù)荷一半以上的顯熱負(fù)荷部分，本可以采用高溫冷源排走的熱量卻與除濕一起共用5~7ºC的低溫冷源進(jìn)行處理，造成能量利用品位上的浪費(fèi)。而且，經(jīng)過冷凝除濕后的空氣雖然濕度（含濕量）滿足要求，但溫度過低（此時相對濕度約為90%），還需要對空氣進(jìn)行再熱處理，使之達(dá)到送風(fēng)溫度的要求。這就造成了能源的進(jìn)一步浪費(fèi)與損失
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難以適應(yīng)熱濕比的變化 通過冷凝方式對空氣進(jìn)行冷卻和除濕，吸收的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內(nèi)變化，圖22.8-1中N、B、W圍成的三角形區(qū)域（其中室內(nèi)空氣的狀態(tài)點(diǎn)為N，對應(yīng)的露點(diǎn)為B，冷水的狀態(tài)點(diǎn)為W）。而建筑物實(shí)際需要的熱濕比卻在較大的范圍內(nèi)變化。室內(nèi)的濕量一般來源于人體，當(dāng)人數(shù)不變時，產(chǎn)生的潛熱量不變。但顯熱卻隨氣候、設(shè)備使用狀況等發(fā)生大幅度的變化。在另一些場合，室內(nèi)人數(shù)有可能有較大的變化，但很難與顯熱量的變化成正比。這種變化的顯熱與潛熱比與冷凝除濕的空氣處理方式的基本固定的顯熱潛熱比也構(gòu)成不匹配問題。對這種情況，一般是犧牲對濕度的控制，通過僅滿足室內(nèi)溫度的要求來妥協(xié) 這樣，就會造成室內(nèi)相對濕度過高或過低的現(xiàn)象。過高的結(jié)果是不舒適，進(jìn)而降低室溫設(shè)定值，通過降低室溫來改善熱舒適，造成能耗不必要的增加（由于室內(nèi)外溫差加大而加大了通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱和處理新風(fēng)的能量）；相對濕度過低也將導(dǎo)致由于與室外的焓差增加使處理室外新風(fēng)的能耗增加。在一些情況下為協(xié)調(diào)熱濕矛盾，還需要對降溫除濕后的空氣進(jìn)行再加熱，這更造成不必要的能源消耗。冷凝除濕的本質(zhì)就是靠降溫使空氣冷卻到露點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)除濕，因此降溫與除濕必然同時進(jìn)行，很難隨意改變二者之比。這樣，要解決空氣處理的顯熱與潛熱比與室內(nèi)熱濕負(fù)荷相匹配的問題，就需要尋找新的除濕方法
3 對環(huán)境及室內(nèi)空氣品質(zhì)的影響 常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)大都依靠空氣通過冷表面進(jìn)行降溫除濕，因此不可避免的會出現(xiàn)潮濕表面甚至產(chǎn)生積水，空調(diào)停機(jī)后這樣的潮濕表面就成為霉菌繁殖的最好場所。從而使空調(diào)系統(tǒng)成為空調(diào)可能引起健康問題的主要原因。
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，最有效的措施是加大室內(nèi)通風(fēng)換氣量，即引入室外空氣、排除室內(nèi)空氣。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）去對室外空氣降溫除濕（冬季為加熱） 實(shí)現(xiàn)空氣除濕而不出現(xiàn)潮濕表面，構(gòu)建無霉菌的健康空調(diào)系統(tǒng)，是當(dāng)今空調(diào)面臨的一個重要課題。
通常（建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能較好，室內(nèi)發(fā)熱量不大時），處理室外空氣需要的冷量約占總冷量的1/2左右。進(jìn)一步加大室外新風(fēng)量，就意味空調(diào)能耗將加大。
近30年來，國內(nèi)外在人均室外空氣供給量一直上下反復(fù)，如美國標(biāo)準(zhǔn)從人均25m3/h到能源危機(jī)后的10m3/h，現(xiàn)又重新上升至30m3/h，而丹麥由于室外無高熱高濕氣候，其新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)則為90 m3/h/p。怎樣能夠加大室外新風(fēng)量而又不增加空調(diào)處理能耗？這又是空調(diào)面對的嚴(yán)峻問題
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能源供給與品位問題
空調(diào)耗電占到建筑總耗電的40%左右，怎樣節(jié)省空調(diào)耗電成為重要的課題。隨著能源問題的日益嚴(yán)峻，迫切需要以低品位熱能作為夏季空調(diào)的動力。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)動空調(diào)，既能節(jié)省空調(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。這樣既可減緩夏季供電壓力，又能提高能源利用率，是熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
全球供電系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)的事故使我們更重視供電安全性。建筑物內(nèi)設(shè)置燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電承擔(dān)建筑的部分用電負(fù)荷，同時利用發(fā)動機(jī)的余熱解決建筑的供熱/冷問題（BCHP：Building Combined Heat & Power generation）是今后建筑物能源系統(tǒng)的最佳解決方案之一 此種方式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并非最佳方案。優(yōu)化BCHP的一個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，發(fā)動機(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，如果不能發(fā)電上網(wǎng)，發(fā)動機(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存暫時多出的能量，就會大大緩解這一矛盾。但是怎樣才能實(shí)現(xiàn)最高體積利用率的儲存能量是一個非常關(guān)鍵的問題。冰蓄冷方式被認(rèn)為是在建筑物內(nèi)最有效的蓄能方式，并廣泛使用。可是利用BCHP系統(tǒng)的余熱制冰就難以采用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
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輸送能耗問題
為了完成室內(nèi)環(huán)境控制的任務(wù)就需要有輸配系統(tǒng)，帶走余熱、余濕、CO2、氣味等。在中央空調(diào)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)、水泵消耗了40~70%的整個空調(diào)系統(tǒng)的電耗 采用不同的輸配方式、采用不同的輸配媒介，輸配系統(tǒng)的效率存在著明顯的差異，采用空氣作為媒介的輸送能源消耗是水作為媒介的5～10倍。在中央空調(diào)系統(tǒng)中，不少采用全空氣系統(tǒng)的形式，所有的冷量全部用空氣來傳送，導(dǎo)致輸配效率很低
圖22.8-1 冷凝除濕的處理范圍
此外，還有冬、夏采用不同的室內(nèi)末端裝置，導(dǎo)致室內(nèi)重復(fù)安裝兩套環(huán)境控制系統(tǒng)，分別供冬夏使用等等。由上述各類問題可見，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：
◆ 加大室外新風(fēng)量，能夠通過有效的熱回收方式，有效的降低由于新風(fēng)量增加帶來的能耗增大問題；
◆ 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；
◆ 取消潮濕表面，采用新的除濕途徑；
◆ 少用電能，以低品位熱能為動力；
◆ 能夠?qū)崿F(xiàn)高體積利用率的高效蓄能；
◆ 能夠?qū)崿F(xiàn)各種空氣處理工況的順利轉(zhuǎn)換。
1 熱濕聯(lián)合處理的損失 夏季人體舒適區(qū)一般為t=25ºC，φ=60%左右，此時露點(diǎn)溫度約為16.6ºC。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的排熱、排濕，大都是通過對空氣進(jìn)行冷卻和冷凝除濕完成的。如果空調(diào)送風(fēng)僅需滿足室內(nèi)排熱的要求，則冷源的溫度低于室內(nèi)空氣的干球溫度（25ºC）即可，考慮傳熱溫差與介質(zhì)的輸送溫差，冷源的溫度只需要15~18ºC。如果空調(diào)送風(fēng)需滿足冷凝除濕要求，冷源的溫度需要低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，考慮5ºC傳熱溫差和5ºC介質(zhì)輸送溫差，實(shí)現(xiàn)16.6ºC的露點(diǎn)溫度需要6.6ºC的冷源溫度，所以，常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)都采用5~7ºC冷水的原因（直接蒸發(fā)時冷凝溫度也多在5ºC） 空調(diào)排熱、排濕的任務(wù)，可以看成是從25ºC 環(huán)境中向外界抽取熱量，在16.6ºC的露點(diǎn)溫度的環(huán)境下向外界抽取水分。
在空調(diào)系統(tǒng)中，顯熱負(fù)荷（排熱）約占總負(fù)荷的50~70%，而潛熱負(fù)荷（排濕）約占總負(fù)荷的30~50%。占總負(fù)荷一半以上的顯熱負(fù)荷部分，本可以采用高溫冷源排走的熱量卻與除濕一起共用5~7ºC的低溫冷源進(jìn)行處理，造成能量利用品位上的浪費(fèi)。而且，經(jīng)過冷凝除濕后的空氣雖然濕度（含濕量）滿足要求，但溫度過低（此時相對濕度約為90%），還需要對空氣進(jìn)行再熱處理，使之達(dá)到送風(fēng)溫度的要求。這就造成了能源的進(jìn)一步浪費(fèi)與損失
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難以適應(yīng)熱濕比的變化 通過冷凝方式對空氣進(jìn)行冷卻和除濕，吸收的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內(nèi)變化，圖22.8-1中N、B、W圍成的三角形區(qū)域（其中室內(nèi)空氣的狀態(tài)點(diǎn)為N，對應(yīng)的露點(diǎn)為B，冷水的狀態(tài)點(diǎn)為W）。而建筑物實(shí)際需要的熱濕比卻在較大的范圍內(nèi)變化。室內(nèi)的濕量一般來源于人體，當(dāng)人數(shù)不變時，產(chǎn)生的潛熱量不變。但顯熱卻隨氣候、設(shè)備使用狀況等發(fā)生大幅度的變化。在另一些場合，室內(nèi)人數(shù)有可能有較大的變化，但很難與顯熱量的變化成正比。這種變化的顯熱與潛熱比與冷凝除濕的空氣處理方式的基本固定的顯熱潛熱比也構(gòu)成不匹配問題。對這種情況，一般是犧牲對濕度的控制，通過僅滿足室內(nèi)溫度的要求來妥協(xié) 這樣，就會造成室內(nèi)相對濕度過高或過低的現(xiàn)象。過高的結(jié)果是不舒適，進(jìn)而降低室溫設(shè)定值，通過降低室溫來改善熱舒適，造成能耗不必要的增加（由于室內(nèi)外溫差加大而加大了通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱和處理新風(fēng)的能量）；相對濕度過低也將導(dǎo)致由于與室外的焓差增加使處理室外新風(fēng)的能耗增加。在一些情況下為協(xié)調(diào)熱濕矛盾，還需要對降溫除濕后的空氣進(jìn)行再加熱，這更造成不必要的能源消耗。冷凝除濕的本質(zhì)就是靠降溫使空氣冷卻到露點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)除濕，因此降溫與除濕必然同時進(jìn)行，很難隨意改變二者之比。這樣，要解決空氣處理的顯熱與潛熱比與室內(nèi)熱濕負(fù)荷相匹配的問題，就需要尋找新的除濕方法
3 對環(huán)境及室內(nèi)空氣品質(zhì)的影響 常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)大都依靠空氣通過冷表面進(jìn)行降溫除濕，因此不可避免的會出現(xiàn)潮濕表面甚至產(chǎn)生積水，空調(diào)停機(jī)后這樣的潮濕表面就成為霉菌繁殖的最好場所。從而使空調(diào)系統(tǒng)成為空調(diào)可能引起健康問題的主要原因。
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，最有效的措施是加大室內(nèi)通風(fēng)換氣量，即引入室外空氣、排除室內(nèi)空氣。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）去對室外空氣降溫除濕（冬季為加熱） 實(shí)現(xiàn)空氣除濕而不出現(xiàn)潮濕表面，構(gòu)建無霉菌的健康空調(diào)系統(tǒng)，是當(dāng)今空調(diào)面臨的一個重要課題。
通常（建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能較好，室內(nèi)發(fā)熱量不大時），處理室外空氣需要的冷量約占總冷量的1/2左右。進(jìn)一步加大室外新風(fēng)量，就意味空調(diào)能耗將加大。
近30年來，國內(nèi)外在人均室外空氣供給量一直上下反復(fù)，如美國標(biāo)準(zhǔn)從人均25m3/h到能源危機(jī)后的10m3/h，現(xiàn)又重新上升至30m3/h，而丹麥由于室外無高熱高濕氣候，其新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)則為90 m3/h/p。怎樣能夠加大室外新風(fēng)量而又不增加空調(diào)處理能耗？這又是空調(diào)面對的嚴(yán)峻問題
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能源供給與品位問題
空調(diào)耗電占到建筑總耗電的40%左右，怎樣節(jié)省空調(diào)耗電成為重要的課題。隨著能源問題的日益嚴(yán)峻，迫切需要以低品位熱能作為夏季空調(diào)的動力。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)動空調(diào)，既能節(jié)省空調(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。這樣既可減緩夏季供電壓力，又能提高能源利用率，是熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
全球供電系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)的事故使我們更重視供電安全性。建筑物內(nèi)設(shè)置燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電承擔(dān)建筑的部分用電負(fù)荷，同時利用發(fā)動機(jī)的余熱解決建筑的供熱/冷問題（BCHP：Building Combined Heat & Power generation）是今后建筑物能源系統(tǒng)的最佳解決方案之一 此種方式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并非最佳方案。優(yōu)化BCHP的一個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，發(fā)動機(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，如果不能發(fā)電上網(wǎng)，發(fā)動機(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存暫時多出的能量，就會大大緩解這一矛盾。但是怎樣才能實(shí)現(xiàn)最高體積利用率的儲存能量是一個非常關(guān)鍵的問題。冰蓄冷方式被認(rèn)為是在建筑物內(nèi)最有效的蓄能方式，并廣泛使用。可是利用BCHP系統(tǒng)的余熱制冰就難以采用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
5
輸送能耗問題
為了完成室內(nèi)環(huán)境控制的任務(wù)就需要有輸配系統(tǒng)，帶走余熱、余濕、CO2、氣味等。在中央空調(diào)系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)、水泵消耗了40~70%的整個空調(diào)系統(tǒng)的電耗 采用不同的輸配方式、采用不同的輸配媒介，輸配系統(tǒng)的效率存在著明顯的差異，采用空氣作為媒介的輸送能源消耗是水作為媒介的5～10倍。在中央空調(diào)系統(tǒng)中，不少采用全空氣系統(tǒng)的形式，所有的冷量全部用空氣來傳送，導(dǎo)致輸配效率很低
圖22.8-1 冷凝除濕的處理范圍
此外，還有冬、夏采用不同的室內(nèi)末端裝置，導(dǎo)致室內(nèi)重復(fù)安裝兩套環(huán)境控制系統(tǒng)，分別供冬夏使用等等。由上述各類問題可見，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：
◆ 加大室外新風(fēng)量，能夠通過有效的熱回收方式，有效的降低由于新風(fēng)量增加帶來的能耗增大問題；
◆ 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；
◆ 取消潮濕表面，采用新的除濕途徑；
◆ 少用電能，以低品位熱能為動力；
◆ 能夠?qū)崿F(xiàn)高體積利用率的高效蓄能；
◆ 能夠?qū)崿F(xiàn)各種空氣處理工況的順利轉(zhuǎn)換。
