汉德科技：溶液调湿
汉德科技2022-02-25
汉德科技溶液除湿新风空调
1 热湿联合处理的损失 夏季人体舒适区一般为t=25ºC，φ=60%左右，此时露点温度约为16.6ºC。常规空调系统的排热、排湿，大都是通过对空气进行冷却和冷凝除湿完成的。如果空调送风仅需满足室内排热的要求，则冷源的温度低于室内空气的干球温度（25ºC）即可，考虑传热温差与介质的输送温差，冷源的温度只需要15~18ºC。如果空调送风需满足冷凝除湿要求，冷源的温度需要低于室内空气的露点温度，考虑5ºC传热温差和5ºC介质输送温差，实现16.6ºC的露点温度需要6.6ºC的冷源温度，所以，常规空调系统都采用5~7ºC冷水的原因（直接蒸发时冷凝温度也多在5ºC） 空调排热、排湿的任务，可以看成是从25ºC 环境中向外界抽取热量，在16.6ºC的露点温度的环境下向外界抽取水分。
在空调系统中，显热负荷（排热）约占总负荷的50~70%，而潜热负荷（排湿）约占总负荷的30~50%。占总负荷一半以上的显热负荷部分，本可以采用高温冷源排走的热量却与除湿一起共用5~7ºC的低温冷源进行处理，造成能量利用品位上的浪费。而且，经过冷凝除湿后的空气虽然湿度（含湿量）满足要求，但温度过低（此时相对湿度约为90%），还需要对空气进行再热处理，使之达到送风温度的要求。这就造成了能源的进一步浪费与损失
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难以适应热湿比的变化 通过冷凝方式对空气进行冷却和除湿，吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，图22.8-1中N、B、W围成的三角形区域（其中室内空气的状态点为N，对应的露点为B，冷水的状态点为W）。而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内变化。室内的湿量一般来源于人体，当人数不变时，产生的潜热量不变。但显热却随气候、设备使用状况等发生大幅度的变化。在另一些场合，室内人数有可能有较大的变化，但很难与显热量的变化成正比。这种变化的显热与潜热比与冷凝除湿的空气处理方式的基本固定的显热潜热比也构成不匹配问题。对这种情况，一般是牺牲对湿度的控制，通过仅满足室内温度的要求来妥协 这样，就会造成室内相对湿度过高或过低的现象。过高的结果是不舒适，进而降低室温设定值，通过降低室温来改善热舒适，造成能耗不必要的增加（由于室内外温差加大而加大了通过围护结构的传热和处理新风的能量）；相对湿度过低也将导致由于与室外的焓差增加使处理室外新风的能耗增加。在一些情况下为协调热湿矛盾，还需要对降温除湿后的空气进行再加热，这更造成不必要的能源消耗。冷凝除湿的本质就是靠降温使空气冷却到露点而实现除湿，因此降温与除湿必然同时进行，很难随意改变二者之比。这样，要解决空气处理的显热与潜热比与室内热湿负荷相匹配的问题，就需要寻找新的除湿方法
3 对环境及室内空气品质的影响 常规空调系统大都依靠空气通过冷表面进行降温除湿，因此不可避免的会出现潮湿表面甚至产生积水，空调停机后这样的潮湿表面就成为霉菌繁殖的最好场所。从而使空调系统成为空调可能引起健康问题的主要原因。
排除室内装修与家具产生的VOC、排除人体散发的异味、降低室内CO2浓度，最有效的措施是加大室内通风换气量，即引入室外空气、排除室内空气。然而大量引入室外空气就需要消耗大量冷量（在冬季为热量）去对室外空气降温除湿（冬季为加热） 实现空气除湿而不出现潮湿表面，构建无霉菌的健康空调系统，是当今空调面临的一个重要课题。
通常（建筑物围护结构性能较好，室内发热量不大时），处理室外空气需要的冷量约占总冷量的1/2左右。进一步加大室外新风量，就意味空调能耗将加大。
近30年来，国内外在人均室外空气供给量一直上下反复，如美国标准从人均25m3/h到能源危机后的10m3/h，现又重新上升至30m3/h，而丹麦由于室外无高热高湿气候，其新风标准则为90 m3/h/p。怎样能够加大室外新风量而又不增加空调处理能耗？这又是空调面对的严峻问题
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能源供给与品位问题
空调耗电占到建筑总耗电的40%左右，怎样节省空调耗电成为重要的课题。随着能源问题的日益严峻，迫切需要以低品位热能作为夏季空调的动力。北方地区大量的热电联产集中供热系统在夏季由于无热负荷而无法运行，使得电力负荷出现高峰的夏季热电联产发电设施反而停机，或者按纯发电模式低效运行。如果可以利用这部分热量驱动空调，既能节省空调电耗，又可使热电联产电厂正常运行，增加发电能力。这样既可减缓夏季供电压力，又能提高能源利用率，是热电联产系统继续发展的关键。
全球供电系统陆续出现的事故使我们更重视供电安全性。建筑物内设置燃气发动机，带动发电机发电承担建筑的部分用电负荷，同时利用发动机的余热解决建筑的供热/冷问题（BCHP：Building Combined Heat & Power generation）是今后建筑物能源系统的最佳解决方案之一 此种方式需解决的问题之一是怎样用余热制冷或直接解决空气的冷却去湿，采用吸收式制冷有时并非最佳方案。优化BCHP的一个重要课题是使热电冷负荷的彼此匹配。当建筑物电力负荷出现高峰而无相应的热负荷或冷负荷时，发动机由于排热量无法充分利用而不能充分投入运行满足电负荷要求。当建筑物出现电力负荷低谷而热负荷或冷负荷高峰时，如果不能发电上网，发动机也由于电力无处使用而不能充分投入来满足热量的需求。其结果就导致BCHP仅能承担电负荷与热负荷相重合的这一小部分负荷。采用能量蓄存装置储存暂时多出的能量，就会大大缓解这一矛盾。但是怎样才能实现最高体积利用率的储存能量是一个非常关键的问题。冰蓄冷方式被认为是在建筑物内最有效的蓄能方式，并广泛使用。可是利用BCHP系统的余热制冰就难以采用普遍的吸收式制冷方式。制冰温度远低于空调温度，也使总的能源利用率降低
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输送能耗问题
为了完成室内环境控制的任务就需要有输配系统，带走余热、余湿、CO2、气味等。在中央空调系统中，风机、水泵消耗了40~70%的整个空调系统的电耗 采用不同的输配方式、采用不同的输配媒介，输配系统的效率存在着明显的差异，采用空气作为媒介的输送能源消耗是水作为媒介的5～10倍。在中央空调系统中，不少采用全空气系统的形式，所有的冷量全部用空气来传送，导致输配效率很低
图22.8-1 冷凝除湿的处理范围
此外，还有冬、夏采用不同的室内末端装置，导致室内重复安装两套环境控制系统，分别供冬夏使用等等。由上述各类问题可见，空调的广泛需求、人居环境健康的需要和能源系统平衡的要求，对空调方式提出了挑战。新的空调应该具备的特点为：
◆ 加大室外新风量，能够通过有效的热回收方式，有效的降低由于新风量增加带来的能耗增大问题；
◆ 减少室内送风量，部分采用与采暖系统公用的末端方式；
◆ 取消潮湿表面，采用新的除湿途径；
◆ 少用电能，以低品位热能为动力；
◆ 能够实现高体积利用率的高效蓄能；
◆ 能够实现各种空气处理工况的顺利转换。
1 热湿联合处理的损失 夏季人体舒适区一般为t=25ºC，φ=60%左右，此时露点温度约为16.6ºC。常规空调系统的排热、排湿，大都是通过对空气进行冷却和冷凝除湿完成的。如果空调送风仅需满足室内排热的要求，则冷源的温度低于室内空气的干球温度（25ºC）即可，考虑传热温差与介质的输送温差，冷源的温度只需要15~18ºC。如果空调送风需满足冷凝除湿要求，冷源的温度需要低于室内空气的露点温度，考虑5ºC传热温差和5ºC介质输送温差，实现16.6ºC的露点温度需要6.6ºC的冷源温度，所以，常规空调系统都采用5~7ºC冷水的原因（直接蒸发时冷凝温度也多在5ºC） 空调排热、排湿的任务，可以看成是从25ºC 环境中向外界抽取热量，在16.6ºC的露点温度的环境下向外界抽取水分。
在空调系统中，显热负荷（排热）约占总负荷的50~70%，而潜热负荷（排湿）约占总负荷的30~50%。占总负荷一半以上的显热负荷部分，本可以采用高温冷源排走的热量却与除湿一起共用5~7ºC的低温冷源进行处理，造成能量利用品位上的浪费。而且，经过冷凝除湿后的空气虽然湿度（含湿量）满足要求，但温度过低（此时相对湿度约为90%），还需要对空气进行再热处理，使之达到送风温度的要求。这就造成了能源的进一步浪费与损失
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难以适应热湿比的变化 通过冷凝方式对空气进行冷却和除湿，吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，图22.8-1中N、B、W围成的三角形区域（其中室内空气的状态点为N，对应的露点为B，冷水的状态点为W）。而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内变化。室内的湿量一般来源于人体，当人数不变时，产生的潜热量不变。但显热却随气候、设备使用状况等发生大幅度的变化。在另一些场合，室内人数有可能有较大的变化，但很难与显热量的变化成正比。这种变化的显热与潜热比与冷凝除湿的空气处理方式的基本固定的显热潜热比也构成不匹配问题。对这种情况，一般是牺牲对湿度的控制，通过仅满足室内温度的要求来妥协 这样，就会造成室内相对湿度过高或过低的现象。过高的结果是不舒适，进而降低室温设定值，通过降低室温来改善热舒适，造成能耗不必要的增加（由于室内外温差加大而加大了通过围护结构的传热和处理新风的能量）；相对湿度过低也将导致由于与室外的焓差增加使处理室外新风的能耗增加。在一些情况下为协调热湿矛盾，还需要对降温除湿后的空气进行再加热，这更造成不必要的能源消耗。冷凝除湿的本质就是靠降温使空气冷却到露点而实现除湿，因此降温与除湿必然同时进行，很难随意改变二者之比。这样，要解决空气处理的显热与潜热比与室内热湿负荷相匹配的问题，就需要寻找新的除湿方法
3 对环境及室内空气品质的影响 常规空调系统大都依靠空气通过冷表面进行降温除湿，因此不可避免的会出现潮湿表面甚至产生积水，空调停机后这样的潮湿表面就成为霉菌繁殖的最好场所。从而使空调系统成为空调可能引起健康问题的主要原因。
排除室内装修与家具产生的VOC、排除人体散发的异味、降低室内CO2浓度，最有效的措施是加大室内通风换气量，即引入室外空气、排除室内空气。然而大量引入室外空气就需要消耗大量冷量（在冬季为热量）去对室外空气降温除湿（冬季为加热） 实现空气除湿而不出现潮湿表面，构建无霉菌的健康空调系统，是当今空调面临的一个重要课题。
通常（建筑物围护结构性能较好，室内发热量不大时），处理室外空气需要的冷量约占总冷量的1/2左右。进一步加大室外新风量，就意味空调能耗将加大。
近30年来，国内外在人均室外空气供给量一直上下反复，如美国标准从人均25m3/h到能源危机后的10m3/h，现又重新上升至30m3/h，而丹麦由于室外无高热高湿气候，其新风标准则为90 m3/h/p。怎样能够加大室外新风量而又不增加空调处理能耗？这又是空调面对的严峻问题
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能源供给与品位问题
空调耗电占到建筑总耗电的40%左右，怎样节省空调耗电成为重要的课题。随着能源问题的日益严峻，迫切需要以低品位热能作为夏季空调的动力。北方地区大量的热电联产集中供热系统在夏季由于无热负荷而无法运行，使得电力负荷出现高峰的夏季热电联产发电设施反而停机，或者按纯发电模式低效运行。如果可以利用这部分热量驱动空调，既能节省空调电耗，又可使热电联产电厂正常运行，增加发电能力。这样既可减缓夏季供电压力，又能提高能源利用率，是热电联产系统继续发展的关键。
全球供电系统陆续出现的事故使我们更重视供电安全性。建筑物内设置燃气发动机，带动发电机发电承担建筑的部分用电负荷，同时利用发动机的余热解决建筑的供热/冷问题（BCHP：Building Combined Heat & Power generation）是今后建筑物能源系统的最佳解决方案之一 此种方式需解决的问题之一是怎样用余热制冷或直接解决空气的冷却去湿，采用吸收式制冷有时并非最佳方案。优化BCHP的一个重要课题是使热电冷负荷的彼此匹配。当建筑物电力负荷出现高峰而无相应的热负荷或冷负荷时，发动机由于排热量无法充分利用而不能充分投入运行满足电负荷要求。当建筑物出现电力负荷低谷而热负荷或冷负荷高峰时，如果不能发电上网，发动机也由于电力无处使用而不能充分投入来满足热量的需求。其结果就导致BCHP仅能承担电负荷与热负荷相重合的这一小部分负荷。采用能量蓄存装置储存暂时多出的能量，就会大大缓解这一矛盾。但是怎样才能实现最高体积利用率的储存能量是一个非常关键的问题。冰蓄冷方式被认为是在建筑物内最有效的蓄能方式，并广泛使用。可是利用BCHP系统的余热制冰就难以采用普遍的吸收式制冷方式。制冰温度远低于空调温度，也使总的能源利用率降低
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输送能耗问题
为了完成室内环境控制的任务就需要有输配系统，带走余热、余湿、CO2、气味等。在中央空调系统中，风机、水泵消耗了40~70%的整个空调系统的电耗 采用不同的输配方式、采用不同的输配媒介，输配系统的效率存在着明显的差异，采用空气作为媒介的输送能源消耗是水作为媒介的5～10倍。在中央空调系统中，不少采用全空气系统的形式，所有的冷量全部用空气来传送，导致输配效率很低
图22.8-1 冷凝除湿的处理范围
此外，还有冬、夏采用不同的室内末端装置，导致室内重复安装两套环境控制系统，分别供冬夏使用等等。由上述各类问题可见，空调的广泛需求、人居环境健康的需要和能源系统平衡的要求，对空调方式提出了挑战。新的空调应该具备的特点为：
◆ 加大室外新风量，能够通过有效的热回收方式，有效的降低由于新风量增加带来的能耗增大问题；
◆ 减少室内送风量，部分采用与采暖系统公用的末端方式；
◆ 取消潮湿表面，采用新的除湿途径；
◆ 少用电能，以低品位热能为动力；
◆ 能够实现高体积利用率的高效蓄能；
◆ 能够实现各种空气处理工况的顺利转换。
