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温湿度独立控制的工位空调(2) [2007-4-25]来源:暖通基地

     
     从人体舒适感与送风温度速度之间的关系来看。送风要承担室内冷负荷,风速较大的地方室内温度也较低,容易产生冷吹风感;风速较小的地方室内温度也较高。这种送风温度与速度的耦合关系与人体的舒适感正好相反,于是在同一个房间,有的地方由于吹风感而不适,有的地方由于空气沉闷而不适。即便送风速度和温度均匀分布,由于个体的差异,对温度和速度的感受力不同,这种热环境的满意度也不会太高。

      由此可见,新型的空调方式必须打破送风温度与速度的耦合关系,将温度和湿度控制分离开来。新风负责消除室内潜热负荷,显热负荷由辐射或对流的方式承担。而温湿独立控制的工位空调与这种思想正相适应。

3  温湿独立控制与工位空调的结合

     工位空调按照工作位的送风位置可以分为地板式,桌面式和隔断式系统。地板式系统不同于地板送风,它的送风口不是均匀布置的,而是根据室内人员的位置确定,一般没有工作区和背景区之分。桌面式系统送风位于桌面或以上,可以通过水平桌面格栅VDG(Vertical Desk Grill)、垂直桌面格栅HDG(Horizontal Desk Grill)、可移动式风口MP(Movable Panel)、电脑显示器风口CMP(Computer Monitor Panel)或个人环境单元PEM(Personal Environments Module)送风,送风位置如图2[3]所示。隔断式系统即送风口设在个人工作区之间的隔断上。图3所示是中原信生博士提出的一种隔断内圆主体送风末端装置[6]。桌面式和隔断式系统容易形成工作区微环境,如果由这些送风单元承担室内全部负荷,则每个单元承担的负荷过大,有时会出现空调运行不均匀的现象[4],所以最好有背景区和工作区之分。再加上Fanger教授提出的个人热控系统,工位空调比较完整的组成是:背景空调-工作位送风-个人热控系统。

     对于有背景区和工作区之分的工位空调适于采用温湿独立控制。显热负荷以辐射或对流的方式,即背景空调,来消除。背景空调的末端装置有辐射顶板或辐射墙,干式风机盘管或自然对流冷却器等,采用18℃-20℃的高温冷水吸收显热。由于水温一直高于室内空气的露点温度,所以不存在结露的问题。高温冷水的来源可以是地下循环水,土壤源换热得到的冷水,或者制冷机。从理论上讲制取这种高温冷水的制冷机COP会很高,但此时压缩比很低。而一般的压缩机在低压缩比时效率不高,从而不能达到高效节能的效果,需要专门研究开发可工作于这一工况的高效制冷机.

     潜热负荷依靠送至工作位的新风来消除,新风事先经过外部低湿源的除湿。按照外部低湿源的种类,除湿的方法可以分为膜法除湿和吸附除湿。

      膜法除湿即将待处理空气与低湿源用一层薄膜隔开,在低湿源侧采取一定的物理化学手段,使空气析湿。按照在低湿源一侧采取的处理方法又分为两种,真空法和加热法。真空法即在膜的低湿源侧抽真空,依靠两侧水蒸气的分压力差使空气中的水分析出。这种方法所需能耗大,对膜的强度要求也较高。加热法即在低湿源侧加热,一般是通热空气,依靠两侧水蒸气的化学势差使新风析湿。这种方法由于膜两侧温差较小,形成的水蒸气化学势差小,析湿的效果很差。

      吸附除湿按照吸附剂的种类,分为固体吸附除湿和液体吸附除湿。

      固体吸附除湿常见的是固体转轮除湿。空气处理过程的焓湿图如图4所示。室外新风经前置表冷器降温除湿后进入除湿转轮,忽略转轮轮毂带到吸湿段和再生段的热量,除湿过程近似等焓升温的过程。然后经后置表冷器或热交换器降温至与室内状态等焓的状态点。W点为室外计算点。W1点是前置表冷器所能达到的机器露点,由进入前置表冷器冷水温度决定。W2为除湿转轮出口的状态点,由除湿转轮的性能决定。W3为后置表冷器或热交换器出口状态点。减湿后的空气利用高温冷源冷却降温,后置表冷器通18℃-20℃高温冷水,也可利用室内排风,让减湿后的空气与排风通过热交换器换热。这种方法吸湿材料为多孔材料如硅胶、活性炭、沸石、氧化铝凝胶,或有机物及盐类,吸湿能力较强。但是转轮除湿运行过程是动态的,混合损失大,影响效率。而且很难实现等温除湿,除湿过程释放出的潜热使除湿剂的温度升高,吸湿能力下降,整个过程传热传质的不可逆损失大,效率不高。

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