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室内空气温湿度调节

摘要:本文对常见的几种空气温湿度控制方法进行了分析，简略阐述了目前控制空气温湿度的进展情况和存在的问题，并提出我认为比较可行的方法。
关键词： 空气温湿度调节，温湿度控制，供暖，降温，空气除湿，空气加湿
一、引言
室内空气品质作为概念提出并进行研究已经有一个多世纪的历史，人们已经从传统的温度要求发展到空调专业指标（温度、湿度、室内空气流速和紊流强度、室内感知温差、温度辐射不对称性等） 和大气环境指标（污染物气体、总悬浮微粒（TSP）、飘尘、辐射性物质等） 的综合性要求。[5]作为舒适性空调工程专业来讲其主要关注的还是人们最容易感知和最直接的感受：温湿度指标。[2]

二．传统的温湿度控制
传统的温湿度控制都是采用温湿度耦合控制的方式，这种方式依靠表冷器提供冷源使表冷器与空气间形成温差驱动显然传热，从而降低湿空气温度，同时湿空气因温度降低使干空气分压力下降，而此时湿空气中的水蒸气分压力却保持不变，当湿空气的温度降低到水蒸气的分压力所对应的饱和温度时，水蒸气达到饱和状态，如果湿空气的温度进一步降低，那么湿空气就会析出水滴，从而实现除湿的目的，这种控制方式将温度控制和湿度控制捆绑在一起由一个系统来承担两种负荷的控制任务，体现在工程上就是当任何一个参数达不到要求就要启动整个系统造成能量的损耗[2]。而温湿度独立控制既省力又快捷。下面介绍温湿度独立控制的各种方法。

三．空气温度控制
3.1 供暖
目前，房屋供暖方式大多分为两种：集中供暖和分户供暖。其中，分户供暖：根据设备和热源的不同，又分为锅炉供暖，地板辐射供暖，电热膜采暖等。
3.1.1 集中供暖
这种采暖方式通常是通过小区燃煤锅炉和地下管网集中向各个小区楼房供暖，如果是地暖，还需在各个房间的地面下铺设蛇形盘管
3.1.2分户壁挂燃气锅炉供暖（水地暖）
这种采暖方式通常是在用户自家的厨房或阳台上安装壁挂炉，由壁挂炉燃烧天然气将水烧热输送到各个房间的地下盘管中，再通过盘管向地板及室内空间辐射供暖。
3.1.3电热电缆地暖（电地暖）
这种采暖方式与水地暖的构造基本相同，不同的是用电来加热地下管道的。优点是，不受集中供暖热网的限制，供停自由；每个房间温度能在一定范围内随意调节；暖气由下而上，脚暖头凉，符合中医健康理论；美观大方，不占用室内空间。不足之处有：1.地下电缆不能随意裁切，一旦裁切会破坏导热功能，因此安装时有可能会在房间留下“冷区”。 2.有一定的有害电磁辐射，一些电地暖厂家不得不采取措施屏蔽有害电磁辐。
3.1.4尚兰格“暖芯地板”采暖方式
这是一种有“暖芯”的地板。外观上与地板无异，只是植入地板上表层的“暖芯层+远红外层”使地板具有了“地板装饰、采暖、保健”三合一的功能。目前越来越多的新建小区开始采用这种采暖方式。

3.2 室内降温
室内降温方法很多，而且各有优劣，找到适合自己的，才是最好的降温方式。　3.2．1　空调
　　优点是降温快，效果好，一般可以达到最舒适室温；但是一次性投入费用高。
3.2．2 换气扇
　　东西向的房子通风比较差，安换气扇可加强室内空气流动，如果可以，最好东、西两边窗各安一个换气扇，一个向里吹，一个向外吹。优点是降温较好，投入低，不占住房面积；但是调节室温作用有限，最多接近室外温度。
　　3.2．3 植物
　　西向窗外栽上植物，最好是牵牛花、爬墙虎这类可以牵藤又有较大叶子的，让它顺窗户护栏攀爬，如无窗护栏，可考虑在窗上下部外墙面钉钉子，拉上铁丝或线作植物攀爬用，待植物基本长满整面窗户，能起很好的遮阳效果，又很美观（西向窗子气温高，给植物浇水一般干得很快，可用矿泉水瓶在底部凿个小洞，装上水直立放入花盆，用瓶盖松紧调节水量，以利保持水份）。此法有较好降温效果，经济实惠又美观；但是植物需要养护，爱养花的人很欢喜，不爱养花或没时间养花的人很痛苦。
　　3.2．4 窗帘
　　外出时把窗帘拉上，回家时再打开(窗和窗帘之间还可加一层遮光帘，效果会更好）。这是最省钱省心的降温方法，但是尽管能明显感受到气温比平时低，但室内还是很热。
　　3.2．5 冷色调
　　家居饰物尽量用冷色调，从视觉上可以给人一定的凉快错觉。
　　3.2．6 反光膜
　　在西向窗户外贴反光膜，可以起一定降温作用。缺点就是本来通风就不好，还得关着窗，一开窗反光膜的作用就降低了。

四．空气湿度调节
空气湿度调节方法一般有以下几种

4.1 空气除湿
4.1．1升温除湿和通风除湿
对室内空气加热升温，空气的相对湿度随着空气温度升高而降低，含湿量不变。若室内不断产生湿量，用升温方法仍然不能减低相对湿度，再加上单纯加热而不通风会使室内空气清新度下降，所以，单一的升温既不能真正除湿，又不能通风换气，空气质量差，此法一般不宜单独采用。室外空气的含湿量在不同季节和同一天的不同时刻也是不同的，综合分析当地气候资源特点，部分地区条件允许时可用通风方法将室外相对湿度较低的空气送入室内，将室内相对湿度较高的空气置换出去，即通风除湿。[6]
4.1．2蒸气压缩式除湿机／冷冻除湿机
蒸气压缩式除湿机又称冷冻除湿机，即利用制冷系统中蒸发器表面温度较低（一般可以低于被处理空气的露点温度），使得空气中的水蒸气凝结在蒸发器表面，以减小空气中的含湿量。这就是为什么我们在夏季家用空调运行时，室内机一侧会有冷凝水需要排除的原因。[4]
4.1．3利用固体和液体吸湿剂的干燥去湿装置
固体吸湿剂分两类，吸附式除湿剂和吸收式除湿剂，吸附式除湿剂处理湿空气时，不改变自身的物理或化学结构，如硅胶、活性铝、铝胶或分子筛；吸收式吸湿剂在吸湿过程中会改变自身的物理或化学结构，如氯化钙或氯化锂等盐类。液体吸湿剂为浓缩的盐溶液，如三甘醇、氯化锂、溴化锂、氯化钙等水溶液，并具有与使用要求相适应的蒸汽压力特性。通过调节液体吸湿剂的温度和浓度，可以实现多种空气处理过程，将空气处理到所需的状态，可避免冷冻去湿过程中先将空气冷却到机器露点而后再加热的冷热抵消现象。液体吸湿剂处理空气时还具有消除空气中气态污染物(如大量的挥发性有机化合物，即vOCs)和微生物的作用，有助于改善室内空气质量。采用固体或液体吸湿剂的空调系统，必须要有相应的吸湿剂再生设备，所以系统复杂，设备占地面积大，维护要求较高，目前主要用于对湿度要求较高的生产过程或大、中型的商业建筑，以及有特殊用途的房问。[4]
4.1．4被动除湿
利用多孔建筑装饰材料的吸湿和蓄湿特性吸收室内空气中多余的水汽，起到调节室内空气湿度的作用，称为被动除湿。与传热过程类似，外围护结构的湿传递也包括三个阶段：高湿空气侧的吸湿、建筑材料内湿迁移(湿渗透)和低湿空气侧的释湿过程。若把传热理解为热的浓度(焓)扩散，则湿(质)迁移可理解为湿的浓度扩散。被动除湿可采用的建筑装饰材料如石膏板，其中以纸面石膏板为代表。纸面石膏板是以建筑石膏为主要原料掺人适量的添加剂如填充料、发泡剂、缓凝剂等以及纤维做成板芯，以特殊的板纸为护面而制成。一般未经处理的纸面石膏l～2小时的吸水率大于30％，72小时为40％左右。根据清华大学金招芬等理论计算结果，在上海地区若采用调湿板，室内相对湿度除十个工作日的小时数(约230小时)超过80％以外，全年工作日内室内相对湿度可保持在35％～80％内范围。[4]
4.1．5干式除湿
干式除湿机的原理是湿空气通过含吸湿剂的纤维纸的蜂窝状体(如转轮除湿机)，在水蒸汽分压力差的作用下，水分被吸湿剂吸收或吸附。转轮除湿机的发展较快，其除湿能力较强，其除湿效果比冷冻除湿好，主要应用于潮湿气候环境下湿负荷较大且有低湿要求的房间。与冷冻除湿相比，被处理空气不必冷却至露点温度以下，避免了制冷剂蒸发温度过低影响冷效率，又可避免凝结水排放不当造成的渗漏问题。[4]
4.2空气加湿
对空气的加湿，可以采用直接喷蒸汽或采用喷淋室喷水来进行。也有用电加湿器来实现。
4.2．1水蒸气加湿
用水蒸气加湿空气，可以增加空气的含湿量，加湿用的蒸气可以兼用锅炉产生的低压蒸气，也可由电加湿器产生的蒸气。后者容易控制，在要求较高的空调系统中得到广泛使用。
　　4.2．2 电加湿器加湿。
电加湿器主要有电热式和电极式两种。电热式加湿器是电流通过放在水容器中的电阻丝（电阻丝用绝缘密封处理），将水加热至沸腾而产生蒸气。电极式加湿器是利用三根铜棒或不锈钢棒插入盛水的容器中做电极。将电极与三相电源接通之后，就有电流从水中通过。在这里水是电阻，因而能被加热蒸发成蒸气。显然，水位越高，导电面积越大，通过电流也越强，因而发热量也越大。所以产生蒸气量的多少可以用水位来控制。而水位的高低可以用改变溢流管高度的方法来调节。电极式加湿器结构紧凑，而且加湿量容易控制，使用较多。但它耗电量较大，电极上易积水垢和腐蚀。因此，宜用在小型空调系统上。

五．结论
以上介绍了各种空气温湿度调节的方法。在我看来，室内温湿度独立控制比较节能可行。在实际中，宜将上述的几种空气处理方法根据需要进行有机的组合，再加上合理的控制，就可以对室内的温湿度环境进行有效的控制和调节。

参考文献
[1] 冉茂宇；封闭空间蓄热体对室内空气温湿度调节性能[J].华侨大学学报. 2004 年第4 期
[2] 叶大良；湿空气温湿度控制分析[M].2011年
[3] 龚明启；冀兆良； 空调房间的温度控制与节能[J]. 山西建筑.2005年第五期
[4] 余晓平；付祥钊；夏热冬冷地区民用建筑除湿方式的适用性分析[J]. 建筑热能通风空调.2006年第2 期。
[5] ASHRAE Standard 62—2004．Ventilation for acceptable indoor air quality[S]．Atlanta。GA：American Society of Heating．Refrigerating
and Air-Conditioning Engineers，2004．
[6] HAN Xing；ZHANG Xu；LIU Jin-tao，GAO Si-yun；KANG Yue。 Development of Temperature-Humidity Independent Control Air-Conditioning Unit for Residential Buildings .Journal of Hunan University (Natural Sciences).2009.