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关于温湿度独立调节空调系统
在购物中心项目的应用分析
一、温湿度独立调节空调系统的特点
温湿度独立调节技术是近年来由清华大学江亿院士等率先提出概念并得到空调业界普遍认可的一项新技术，是对常规空调系统热湿联合处理技术的一种突破与创新。应用该技术的空调系统系采用两套独立的系统分别对空调房间的潜热和显热进行处理，并分别对室内温度和湿度进行调节、控制。对于湿度的控制，目前有多种方式，包括采用除湿转轮、双温温湿度独立控制空调机组和溶液调湿型空气处理机组等，其中采用溶液调湿型空气处理机组是最为普遍的做法，此类设备的工作原理是：以具有调湿功能的盐溶液（溴化锂等）作为工作介质，利用溶液的吸湿与放湿特性对空气进行除湿或加湿，空调房间的湿度控制主要是通过对新风的湿度调节来实现，空调房间的潜热负荷全部由溶液调湿型空调机组承担。而温度控制主要是依靠高温冷水机组生产高温冷冻水（供水温度15～18℃）并通过干式风机盘管或毛细管辐射板等末端设备的降温处理来实现，空调房间的显热负荷主要由干式风机盘管或辐射板承担。
因此，温湿度独立调节空调系统需配套采用高温冷水机组、溶液调湿型空气处理机组、干式风机盘管等产品，而溶液调湿型空气处理机组属于该系统的核心设备。
二、温湿度独立调节空调系统相关设备厂家
1、高温冷水机组：
目前，生产高温冷水机组的厂家主要有：特灵、约克、海尔（采用磁悬浮变频离心机组、无润滑油）、三菱重工（采用双级压缩＋经济器制冷循环形式）、格力、广州日立、沈阳一冷等。
市场上也有利用常规低温型冷水机组调高冷水设定温度替代高温冷水机组的情况，但据了解，运行效率比高温冷水机组低。另外，我们也就此事咨询过开利公司，其回复是：离心机组问题不大，螺杆机组比较麻烦，需要进行一些调整。
2、溶液调湿型空气处理机组：
目前国际市场上生产溶液除湿空调设备的国外品牌主要有美国的Kathabar、Ail Research和以色列的Drykor等几家，但国内市场目前基本为国产品牌所垄断，这些国产品牌主要有：华创瑞风、中天嘉能、大连格瑞、苏州爱科等。华创瑞风、中天嘉能和大连格瑞均采用清华大学江亿院士等人的科技成果作为核心技术，采用溴化锂溶液作为调湿介质。据了解，中天嘉能和大连格瑞实际为销售公司，并无生产厂，其产品通过华创瑞风提供，中天嘉能的大股东为威海际高，其董事长与华创瑞风的董事长为同一人。苏州爱科采用氯化钠溶液作为调湿介质，其核心部分即溶液调湿模块从国外进口，其它部分在国内生产并在国内完成组装，目前在国内尚无使用案例。在国产品牌中，以北京华创瑞风空调科技有限公司知名度为最大，并占用较大的市场份额。
此外，最近南京五洲制冷集团有限公司也推出了溶液调湿产品。据了解，该产品是该公司与东南大学合作的成果，采用氯化钠溶液作为调湿介质，目前尚在样机阶段，尚未正式投产。
3、末端设备：
1）干式风机盘管：
由于介质间传热温差减小、表面换热特性改变、管程换热系数变化等原因，常规湿式盘管不适合高温冷冻水工况，须采用干式风机盘管。目前，生产干式风机盘管（含风机盘管、空气处理机组、组合式空气处理机组）的厂家主要有：广州太昊瑞风、清华同方和上海新晃等。
干式盘管与常规湿式盘管相比，结构不同，盘管排数增加，流程设计改变，吊顶风柜、立式空气处理机组、卧式空气处理机组的外型尺寸有所增大，据了解价格比常规湿式盘管增加约20～30％。
目前，也有部分项目采用常规湿式盘管，但其在高温冷冻水工况下的制冷能力大幅下降，只有标准工况的40％左右，因此，一般不建议采用湿式盘管。
（2）毛细管辐射板：
毛细管辐射板一般安装于地板、天花及隔墙内，对我司商场项目不太适用，目前生产厂家主要有：威海际高(BEKA)、Karo、UPONOR等。
三、温湿度独立调节空调系统的市场应用情况
自从采用温湿度独立调节技术的相关设备面世以来，全国各地已有部分项目开始采用，包括办公楼、商场、住宅楼及影院等，但在商场尤其是大型商场的应用，典型案例还不是太多。深圳目前有招商地产总部大楼项目在投入使用，8月13日，我部暖通组与造价部相关人员对该项目进行了考察。据了解，深圳滨海医院及蛇口医院新大楼等政府投资项目也已确定将采用该系统。
四、温湿度独立调节空调系统的优点
据厂家技术资料介绍，采用该系统主要有以下优点：
1、节能：克服了常规空调系统热湿联合处理造成能量利用品位上的浪费问题；空调冷冻水供水温度可提高至15～18℃，可大幅提高冷水机组的制冷系数，达到7.5～11.5(常规水冷式冷水机组的COP为4～6)；新风机组及表冷式全空气机组设有全热回收装置，可回收排风冷、热量，热回收效率达50～60％，新风机组COP可达到5.5以上，表冷式全空气机组COP可达到4.5以上，一体式全空气机组COP可达到5.0以上；由于湿度控制准精确、适宜，实际使用时空调房间设定温度可比常规系统设置得高一些，但对人体的舒适度不会造成影响。据厂家介绍，空调系统综合能耗可比常规系统降低30～40％。
2、健康溴化锂溶液有杀菌、除尘作用；风机盘管为干式盘管，无冷凝水，不易滋生细菌，因此可减少“空调病”的产生。
3、舒适：夏季可除湿，冬季可加湿，且湿度控制精确，令人感觉更加舒适。此项特性对于我司北方项目而言具有良好的应用价值。出于成本考虑，我司所有项目的空调设备均未设加湿段，因此，在冬季使用空调系统时，会有干燥难受的感觉，北方项目尤其明显，如采用此类设备，这种状况将得到有效改善。
五、温湿度独立调节空调系统在我司项目应用需面对和考虑的问题
目前，我司项目空调系统的基本型式是：沃尔玛商场采用集中式全空气系统，合资公司（或自营商场）采用吊顶风柜加新风机组的空气－水系统。如果采用该类型设备，则沃尔玛商场可采用热泵型一体式全空气机组（可不设冷水机组，成本太高，厂家一般不建议采用）或热泵型表冷式全空气机组（有回风可用于溶液再生情况，需设冷水机组）、热泵型预冷式全空气机组（无回风可用于溶液再生情况，需设冷水机组），合资公司（或自营商场）可采用热泵式溶液调湿新风机组加干式风机盘管。对于沃尔玛商场，由于初投资大幅增加，而在运行期间通过节能带来的效益我司无法享受，因此，建议暂不考虑使用该系统。
下面重点探讨该系统在我司自营商场应用的可行性问题，经过认真研究分析，我们认为，如采用该系统，有以下问题必须面对和考虑：
1、系统的初投资较大。采用该系统，需要增加造价的部分主要有：溶液调湿新风机组（该设备承担新风负荷、室内湿负荷及部分室内显热负荷，经对我司部分项目设计院提供的空调负荷计算书进行审查发现，上述负荷约占整个项目空调冷负荷的60～70％，个别项目甚至达到80％左右，可见空调系统的大部分负荷将由此类设备来承担，而此类设备的造价是比较昂贵的。当然，采用此类设备后，处理后的新风温度比常规新风机组要高一些，新风负荷将会减小一点）、干式风机盘管（此类设备比常规湿式风机盘管造价增加约20～30％）、BA系统（为了较准确地控制空调区域的相对湿度，需要增加大量价格较贵的温湿度传感器或CO2传感器，每个商铺及公共走道的新风支管上需增加带连续调节型风门执行器、可接受BA系统控制的电动风量调节阀，或采用直流无刷末端风机）、需要增加软水处理系统为溶液调湿新风机组提供软化水，等等。可以减少造价的部分有：冷水机组及配套水系统设备（冷水机组所承担的空调冷负荷减小到原来的30～40％，即设备装机容量减小了60～70％，相应的设备费用会减少）、空调水管路系统、冷凝水管道可能会取消（目前有些项目不设冷凝水管道，如深圳招商地产总部大楼项目，但此做法仍值得进一步探讨），等等。
但综合计算后，空调系统的初投资肯定会增加，据厂家及代理商提供的资料，空调系统的造价将增加10～15％，但据了解（包括咨询电子院，该院为温湿度独立调节空调技术推广联盟组成单位之一），对我司项目而言，实际初投资可能增加30％以上。经造价部对厂家提供的苏州项目（建筑面积136000m2）采用温湿度独立调节系统方案进行对比分析，增加造价约1600万元，初投资增加约50％。
2、空调机房将占用较多的商业面积。无论是新风机组还是全空气机组，都需要设置空调机房，且这些机组的尺寸比常规机组要大得多。以风量20000m3/h的表冷式全空气机组为例，华创瑞风公司的产品外型尺寸为5500×1900×2750，而开利公司风量22000m3/h的BFP型空气处理机组的尺寸为2255×995×2255，前者占地面积为后者的5倍左右。再以风量15000m3/h的新风机组为例，华创瑞风公司的产品外型尺寸为3800×4200×2800，而开利公司风量15000m3/h的BFP型空气处理机组的尺寸为1940×995×1625，前者占地面积为后者的8倍左右。此外，此类设备的接管也较多（4个风管接口），需要增设排风管井，因此，空调机房的面积比常规机组要大得多，如果采用此类设备，将以牺牲较多的商业面积作为代价。而且，由于设备重量较大（如风量15000m3/h新风机组运行重量达3800kg），在进行机房结构设计时应考虑较大的荷载。
但由于冷水机组容量减小，制冷机房的面积可相应减小。
3、采用集中式新风系统风量难以平衡，难以真正实现对商场空调区域湿度的准确控制。由于温湿度独立调节系统的湿度控制和卫生要求满足均依赖于经溶液调湿新风机组处理过的干燥新风，要使各商铺及公共区域的空调湿度达到设定值，新风量满足人员对卫生的要求，CO2等有害气体及异味能及时排除，首先必须保证各商铺及公共区域的新风量能达到设计要求，即新风系统各支管的风量必须调节平衡，新风在整个商场的输配必须均匀。由于每个新风系统将会负担多个空调区域的新风输配，设有多个支路（一般一个系统会多达10多个支路），限于施工单位的调试水平和责任心，各支路风量往往无法调试平衡，最终会导致整个商场湿度不均，湿度高的区域会出现闷热情况，空调舒适度将会降低。
4、为湿度控制新增的BA系统控制复杂，难以达到预定效果。由于湿度的控制主要通过调节各空调区域新风量的大小来实现（一般可采用电动风量调节阀、直流无刷末端风机等方式），因此，新风系统系采用变风量系统，新风机组的风机一般也采用变频控制。对于变风量新风系统，排风量也必须进行等比例调节才能保证空调系统的风量平衡，而二者之间准确的连锁控制在实际工程中是很难实现的，最终可能会出现排风量大于新风量的情况，空调房间无法保持正压，导致室外空气大量渗入，造成系统能耗增加。也有可能出现排风量小于新风量的情况，当小至一定程度，如排风量小于新风量的80％时，可能造成从新风中吸收的水量不能通过排风及时带走，导致设备除湿能力降低、溶液液位升高报警甚至涨坏溶液槽等问题。
5、溴化锂溶液的泄漏及可能造成的危害不容忽视，是使用该系统的一大隐忧。除湿所用的介质是浓度60％左右的溴化锂溶液，该物质在非真空状态下对黑色金属及紫铜等材料有强烈的腐蚀性，在浓度大于70×10－9kg/m3时对人体有害。虽然生产厂家为防止溴化锂溶液“飞液”及泄漏采取了一些技术措施（如风速控制在2.5m/s以下，采用涂树脂膜的纸纤维形成有特殊换热结构的填料，增加专门用于阻挡、去除“飞液”的填料段等），但由于新风及排风是在溶液槽中通过直接接触方式与溴化锂溶液进行传热传质，如果在调试及运行管理等环节出现失误以及出现其它难以预料的情况，则可能很难避免绝对不发生泄漏。一旦发生泄漏，将产生如下后果：空调风管及商场内其它金属材料腐蚀、商场人员健康受损、补充溴化锂溶液增加运行成本（据了解溴化锂溶液价格为35000～40000元/吨）。据了解，有些已运行项目出现过风管腐蚀情况。
6、维护成本较高。由于空气在溶液槽中与溴化锂溶液进行传热传质的同时，空气中的灰尘等固体颗粒也随之沉降到溴化锂溶液中，如果不及时清除，将会堵塞溶液管道，影响除湿、换热效果，因此，厂家建议3个月左右应清洗一次溶液管路过滤器，1～2年应更换一次过滤器滤芯，估计每台设备的滤芯全部更换需1000元左右（200元/个）。这应该是指物业管理比较到位的正常情况，在空气含尘量较大的地区且排风及新风管上的过滤器不能及时清洗时，溶液管路上的过滤器清洗及更换的频率应该会更大。加之，由于该系统投入市场实际运行的时间不算太长（大约2～3年时间）可能还存在一些其它不可预见的问题，因此，在运行管理过程中可能还存在其它增加维护成本的情况。
六、结论
温湿度独立调节技术作为空调领域的一项新技术，在理论上已得到了业界的普遍认同，具有明显的节能优势，但在具体应用时，尤其是针对我司商场项目还是有一些问题需要面对和解决。主要的优点及存在的问题见下表：
优点
存在的问题
1、节能：据厂家介绍，可节能30～40％。
1、系统的初投资较大。估计投资可能增加30％以上。
2、健康：无冷凝水，可减少空调病。
2、空调机房将占用较多的商业面积。设备占地面积为常规空调机组的数倍。
3、舒适：湿度控制准确，冬季可加湿。
3、采用集中式新风系统风量难以平衡，难以真正实现对商场空调区域湿度的准确控制。

4、为湿度控制新增的BA系统控制复杂，难以达到预定效果。

5、溴化锂溶液的泄漏及可能造成的危害不可忽视，是使用该系统的一大隐忧。

6、维护成本较高。
因此，是否采用该系统建议慎重考虑。

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