烘干机选冷凝还是热泵?【探讨热泵式溶液除湿+干式表冷系统的节能优势】

　　摘要：本文以石家庄某项目中的报告厅为例，计算分析了应用热泵式溶液除湿+干式表冷系统相比传统一次回风系统的节能优势。结果表明，热泵式溶液除湿+干式表冷系统更适用于低送风温差的情况；当送风温差为4℃时，在冷源侧和末端侧节能约35.6%。
　　关键字：溶液除湿；温湿度独立控制；节能；大空间
　　Abstract: this article with a project of the lecture hall of shijiazhuang as an example, the application of the calculation and analysis ReBengShi liquid desiccant + dry table cold system, compared with the traditional a central system energy saving. The results show that ReBengShi liquid desiccant + dry table cold system more suitable for the low supply air temperature difference; When the supply air temperature difference is 4 ℃, in cold source side and end side about 35.6% energy saving.
　　Key word: liquid desiccant; The temperature and humidity independent control; Energy saving; Large space
　　
　　
　　中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：
　　1 引言
　　对于人员密集大空间，传统设计一般都会采用一次回风全空气空调系统。由于该系统是全部依靠空气承担室内热湿负荷，使得服务区域内没有水系统（风机盘管）存在，根本上杜绝了冷凝水漏水、滋生细菌等污染室内空气状况的发生；同时也可以对空气做集中、独立的过滤净化处理，确保送入室内的空气干净、舒适，以达到较好的舒适度水平。
　　但是一次回风系统除湿的方式是冷凝除湿，这是一种将温湿度一并处理的方式，会导致温湿度不能同时一步处理到设计值。由于冷凝除湿必定伴随降温，所以一般先满足湿度要求，温度过冷了通过再热达到设计值。再热量大小主要受到送风量大小以及再热温差两个因素影响，再热温差又由最大送风温差。当送风量较大，送风温度要求较高时，将会产生较大比例的再热量。制冷工况下再热，势必造成冷热抵消，能源浪费。在倡导低碳环保节能减排的现如今，如何能在不牺牲舒适度要求的前提下，根本上消除冷热抵消这一问题，是值得每个设计人员去反思的。
　　现在，有一种比较成熟的调温调湿方式――温湿度独立处理，是将除湿和降温独立分开，分别处理到设计状态，从根本上避免了冷热抵消问题的出现。单独处理余热，则可以提高送风温度，从而提高冷冻水温度以及制冷机的效率（高温冷水机组）；在除湿方面，独立除湿单元（如溶液除湿机组）往往有较强的除湿能力，可以将新风处理到过干过冷的状态，以承担室内全部余湿和部分余热，并同时对新风进行有效的过滤、杀菌和除尘处理，保证空气的品质。
　　本文将以热泵式溶液除湿+干式表冷系统为例进行计算分析，以讨论其相比传统一次回风系统的节能优势。
　　2 理论基础
　　为了量化分析热泵式溶液除湿+干式表冷系统相比传统一次回风系统的节能优势，首先对这两个系统的处理过程及计算进行理论研究。
　　2.1 热泵式溶液除湿+干式表冷系统的处理过程
　　
　　图1 热泵式溶液除湿+干式表冷系统处理过程
　　如图1所示，热泵式溶液除湿+干式表冷系统的处理过程分为3步：
　　(1)新风经由除湿系统处理到过冷过干状态点L（18℃,8.0g/kg）（W→L）；
　　(2)处理后的新风与室内回风混合到达状态点C（L+N→C）；
　　(3)混合后的空气经由干式表冷降温处理到送风状态点O（C→O）。
　　具体的计算分为以下的几步：
　　(1)计算室内热湿负荷，确定室内空气的设计状态点（N）、新风量要求以及送风温差（Δt）。
　　 热湿负荷一般应用相关软件建模并计算；设计状态点、新风量和送风温差则需根据房间功能、工艺要求以及舒适度要求而定。
　　(2)根据室内湿负荷，计算所需除湿风量：当所需风量小于除湿风量时，在除湿单元前混入适量室内回风；当所需风量大于除湿风量时，多出的新风只处理到室内空气状态的等焓线上（一部分除湿，另一部分旁通）。进而计算除湿单元的制冷量、除湿过程承担室内显热负荷量。计算公式如下：
　　式中，
　　―除湿风量，kg/h；―制冷量，kW；―除湿单元承担室内显热负荷，kW。
　　(3)计算干式表冷制冷量及送风量。计算公式如下：
　　 式中，
　　―干式表冷制冷量，kW；G―送风量，kg/h。
　　2.2 一次回风全空气系统的处理过程及计算
　　
　　图2 一次回风处理过程
　　如图2所示，一次回风处理过程分为3步：
　　(1)室内回风与室外新风直接混合到达状态点C（N+W→C）；
　　(2)对混风进行冷凝除湿处理到达机器露点L，L与送风状态点O的含湿量相同（C→L）；
　　(3)除湿后的空气经过再热处理到送风状态点O送入室内（L→O）。
　　具体的计算分为以下的几步：
　　(1)计算室内热湿负荷，确定室内空气的设计状态点（N）、新风量要求以及送风温差（Δt）：
　　(2)由室内空气的设计状态点（N）和送风温差（Δt）确定送风状态点（O），计算除湿除热所需送风量，确定机器露点状态点（L）。计算公式如下：
　　 式中，
　　T―温度，℃；Q―室内冷负荷，kW；W―室内湿负荷，g/h；G―送风量，kg/h；i―焓，kJ/kg；d―含湿量，g/kg；―相对湿度。
　　(3)根据室外空气状态以及新回风量确定混合状态点（C），计算机器的制冷量及再热量。计算公式如下：
　　式中，
　　―制冷量，kW；。―再热量，kW；―定压比热，kJ/(kg・℃)；―送风量，kg/h。
　　3 实例介绍
　　3.1 建筑概况及负荷计算
　　 石家庄某项目中有一个可以容纳2700人的报告厅，层高为20m，面积为1830m2。空调设计方案为全空气系统，采用座椅送风方式。由于采用的是座椅送风的方式，送风口距离人员较近，故送风温差定为4℃，送风温度22℃。室内设计温度为26℃，湿度60%。
　　 经由HDY-SMAD空提负荷计算及分析软件，计算得到报告厅的室内负荷情况为：室内全热负荷438kW, 显热负荷241kW；夏季总湿负荷294kg/h。
　　3.2 空气处理方式的选择及能耗计算
　　本文选择两种方式分别计算，即热泵式溶液除湿+干式表冷降温方式和冷凝除湿降温+再热方式；并分析两者的能耗特点和差异。
　　3.2.1 热泵式溶液除湿+干式表冷降温方式
　　表1 设备制冷量计算
　　
　　
　　根据报告厅的设计参数以及设计日负荷情况，计算得到溶液除湿机组以及冷源的制冷量，如表1所示。这样可以求出除湿机组和冷源的能耗。由于表冷器只负责显然负荷，冷冻水供回水温度可以提高到14℃/19℃，相应的冷源也采用高温冷水机组。除湿机组和高温冷水机组的EER分别为4.0和7.0（厂家提供），能耗分别为262kW和33kW。共耗能295kW。
　　3.2.2 冷凝除湿降温+再热方式（一次回风）
　　
　　
　　表2为一次回风系统的空调机组制冷量和再热量的计算值。这样可以求出冷水机组和再热的能耗。这里的再热方式考虑为电再热；冷水机组的EER为5.35（厂家提供）。计算得到冷水机组和再热的能耗分别为261kW和196kW。共耗能458kW。
　　4 能耗对比及分析
　　从两种空调处理方式的冷源侧和末端侧设备的总能耗比较中，可以看出，在本文选取的实例中，更适合采用溶液除湿+干式表冷系统，其节能率达到了35.6%。而从节能量来看，其数值小于一次回风系统的再热量（163kW

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