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毛细管网空调温独立的湿度控制系统
空调系统的节能环保已经是我国的重要战略目标,毛细管空调温湿度独立控制已经成为建筑及空调行业的领先技术,舒适度高、节能环保、APP自由控制、温度湿度的完美调节已成为亮点。

1 系统介绍
毛细管网辐射空调由地源热泵机组、室内毛细管网栅、新风热交换一除湿一置换通风系统三部分组成。毛细管网辐射系统加置换新风的空调系统。

1.1地源热泵机组
地源热泵是以地热能作为天然冷源,通过少量电能提升,实现夏季供冷制、备免费热水,冬季供热的一种节能系统。在我国某些地区,地埋管换热器的出水温度能达到18"C左右,夏季可以直接满足室内辐射末端需要。所以地源热泵机组可以不用开启,而采用自然冷却模式,可以节约大量电能。系统配备地源热泵机组两台,在夏季,一台提供17—19℃的高温冷水供毛细管网辐射末端,承担室内显热负荷;一台提供7℃的低温冷水供新风除湿机组,承担新风和潜热负荷,冬季制备35℃水供系统辐射采暖。除此之外,为了使新风满足一定的舒适度要求,地源热泵机组内置余热回收设备,为新风的再热提供能量,使除湿后的低温新风温度升到17℃以上后再送入室内。
1.2新风全热交换、冷凝除湿、置换通风系统
新风冷凝除湿系统是空调辐射系统正常运行的必要条件。一般将新风的绝对含湿量处理到低于室内绝对含湿量29/kg以上。这样,处理后的新风除了承担新风本身的湿负荷和房间的散热量以外,还可以承担一部分室内的显热负荷。事实上,往往需要将高温高湿的室外新风先和室内排风进行全热交换后再进入冷却盘管进行冷凝除湿。为解决新风的再热可能造成能源浪费的问题,可利用热泵机组内的余热回收产生热水,在不增加系统能耗的前提下对新风进行再热升温处理。这一技术在目前已经很成熟,其相比溶液除湿而言具有初投资少,不会出现除湿溶液飘液问题的优点。室内采用通风效率高,空气零短的置换式送风方式,人脚踝处风速控制在≤0.2m/s,置换送风的送风温度低于室内温度,人体温度远高于室内温度,低温新风在人体加热作用下上浮,包裹人体,使人体始终处于新风环境中,并继续上浮通过排风口排出室外。这种气流方式为柱塞式单向流,如吸烟和人体异味都不会相互影响,包括甲醛在内的各种室内环境污染以最快速度排除。置换新风实现室内空气品质的提高。
1.3毛细管网辐射末端
毛细管网辐射式空调末端系统是把毛细管网安装在室内墙面、地面或顶棚上,以水作为介质,通热水的时候向室内辐射传热,通冷水把室内热量带走,将采暖和制冷在一套系统中实现,就像人体皮肤的毛细血管调节体温一样调节室温,柔和安静、无噪声、无吹风感、无污染、绿色生态,健康舒适。毛细管由外径为3.35—5.Omm,壁厚0.5mm-O.9mm的无规共聚丙烯塑料细管材料组成,熔接在同样材质的外径为20mm、壁厚2mm-3.4mm的集管组成。
辐射供暖供冷完全不同于对流和传导的热传递方式,以节能、舒适而著称。辐射换热作为在现代建筑空调系统中推广的一种导热方式,其亮点便是:令人舒适的热传递过程。毛细管网平面系统和常规的对流式空调系统相比,毛细管网主要是通过辐射方式进行换热(毛细管辐射系统夏季供水温度为17—19℃,冬季系统供水温度30-35℃),而辐射传热的最大优点是:在室内没有吹风感、没有空气输送带来的噪音,创造了健康的室内环境。露点温度探头、露点保护温控器控制面板、电热执行器、分集水器、针形截止阀互相连接,形成完整的自动控制系统,在每个房间最容易结露的位置布置露点温度探头,随时把采集到的房间温湿度参数值反馈给自动控制系统,若房间湿负荷较大,露点温度升高到接近供水温度时,分集水器上的电热执行器会自动切断相应房间的水路,此时除湿系统全力除湿,当露点温度降低后,电热执行器打开阀门,恢复正常工作。电热执行器也可根据露点温控器面板上的设定值自动调节阀门的开度,进而对毛细管的水量进行一定范围调节,控制室内温度,满足舒适度要求。制冷时,理论测试在毛细管顶棚敷设间距为2cm情况下,供冷量为80W/m2,实际
计算一般取65-75W/m2,仅用于供热时,一般采用按4cm间距敷设。
2空气焓湿处理计算举例
无锡地区建筑面积500 in'的办公楼,按50人计算,新风量为1500m3/h,设新风含湿量9.Og/kg(干),送风温度1 7—18℃,采用表冷器除湿。室内设计工况为t一=26℃,相对湿度55%,含湿量11.549/kg(干)。
2.1方案的确定
根据‘公共建筑节能设计标准》,节能建筑的冷负荷可按照55W/m2。此面积指标是在围护结构节能相当完备的情况下取得的,可见设计此类系统是建筑综合节能效应的体现。本项目中采用毛细管网辐射末端结合独立新风除湿系统来满足设计要求。设计要求新风含湿量为9.Og/kg(干),采用余热回收对除湿后的新风进行再加热以满足舒适度要求。
2.2计算新风状态参数
2.2.1无锡地区夏季气候参数:
干球温度:T,=34.6℃,相对湿度为:球温度:T-=28.3℃,焓值H.=90.54KJ/kg
2.2.2室内不结露设计参数为:干球温度T。=26℃,相对湿度:55%,
温度T。=16.3"C,焓值HN=55.6KJ/kg。64.4%,含湿量:d.=21.689/kg(干),湿室内空气含湿量Dw=1 1.54 g/kg(干);露点
2.2.3新风参数:
再热前:
干球温度T。=14"C,含湿量dB=9.Og/kg干,焓值H。=36.88KJ/kg
再热后:干球温度Ts=17℃,含湿量Ds=9.Og/kg,送风焓值Hs=39.96KJ/kg
假设热回收装置的焓回收率为60%,则(H,一H。)/(H,-H。)=60%,所以新风经过热交换后焓值Hc为69.618KJ/kg。
假设热回收装置的温度回收率为70%,即(T,-T。)/(T,-T。)=70%,所以新风在进入表冷器之前与热回收装置换热后的干球温度为To=28.58℃,含湿量Dc=15.969/kg。
2.3计算新风承担的冷负荷
根据前面计算得新风进表冷器之前与热回收装置换热后的焓值为H。=69.62KJ/Kg,经表冷器处理后,再热前的焓值H。=36.88KJ/Kg。因此新风机承担的冷负荷Q。为:[1500×1.223×(Hc-H。)]/3600=16.68(KW)式中:1.223一为空气由28.58℃降到14℃的平均密度,kg/m3。新风再热所需的热负荷Q2为:[1500×1.221×(MS—HB)]/3600=1.59(KW)式中:1.221…一为空气由14℃升到17℃的平均密度,kg/m3。干球温度17℃,含湿量9.Og/kg(HS=40KJ/Kg)的新风送入室内能承担的冷负荷Q3为:[1500X 1.193×(HN-HS)]/3600=7.75(KW)其中新风承担的显热负荷Q4为:
1.0l X 1.1 93×1500 X(26—17)/3600=4.52(KW)式中:1.193…一为空气由17℃升到26℃的平均密度,kg/m3。
所以毛细管网要承担的负荷为27.5—7.8=19.7KW 整个系统的冷负荷为:19.7+Q1=38.93KW因此所选一体机的制冷能力为40KW,机组内置的余热回收套管可以在夏季回收大约10%的冷凝热,即4KW左右,完全可以满足再热的1.56kw的需要。
计算结果列表
建筑面积500m2) 冷负荷指标55W/m2 新风量1500m2 新风承担的显热冷负荷4.5KW 毛细管网需承担的负荷19.7KW 毛细管单位面积散冷量65-70w/m2 毛细管网设计铺装面积300m2 总负荷27.5KW
3 结论
毛细管网式温湿度独立控制空调系统设计的最大难点应该是保证毛细管不结露,而目前建筑围护结构节能又很难达到设计要求,这就要求毛细管盘承担的室内负荷尽量小一点,相应新风需要承担更多的室内负荷比例,在考虑室内置换新风是在管道流速合理的情况下尽量把风管再做大一点,这样做有可能达不到最佳的节能效果,但实际工程风险会小很多。目前长三角地区房地产企业、科研单位、工程承包商等对于毛细管空调辐射系统+置换新风、毛细管辐射+溶液除湿耦合温湿度独立控制系统、毛细管辐射+新风冷凝除湿耦合温湿度独立控制系统等都有一定数量的应用。他们都是空调新技术,三恒系统通过合理的设计、科学的管理应用,使空调系统更加高效节能,健康舒适。