清华同方双冷源温湿分控空调系统技术综述

  建筑能耗占我国社会总能耗三成,数目巨大。建筑采暖与空调能耗占建筑能耗约60%,是建筑节能任务中最主要的关注对象。“热泵”技术的应用不仅解决了冬季采暖的保障供应问题、解决了燃烧引发的一系列环境污染问题,还可从一次能源利用率的角度实现节能30%;但在夏季空调能耗方面至今没有太好的解决方案。
  双冷源空调就是针对夏季空调节能提出的一套全新的解决方案,是简单、易行、可靠的“中国人自己的节能空调”。通常认为,空调系统的冷热源能耗约占空调系统总能耗的50%,节能潜力巨大。双冷源温湿分控空调系统正是从温湿分控入手,引入了不同能源品位区别应用的概念,通过对高效能高温冷水机组及各种自然冷源的应用,可以大幅度降低空调冷源系统的能耗。与常规系统相比,双冷源空调的冷源能效可提高约60%,空调系统综合能耗可降低25%以上。特别是对于大型公共建筑和政府机构建筑节能,对于夏季供冷期较长和湿热地区的建筑节能,都具有十分积极的意义!
  清华同方所倡导的双冷源空调技术,集夏季制冷与冬季采暖之大成,集节能减排与健康舒适于一身,凝聚着我们制冷空调行业的理想与梦想。我们期待与您携手,一起创建安全、舒适、卫生的生活环境,共同打造绿色、环保、可持续的美好未来。

技术综述

  双冷源空调系统,全称双冷源(热泵)温湿分控空调系统,是新一代节能空调系统技术。双冷源空调系统,通过在空调末端中采用温湿分控技术,同时在冷源中最大限度地使用高温冷水机组或各种自然冷源,可以使空调系统的夏季综合能效得到显著提高,室内空气品质和环境舒适度得到显著改善。
  双冷源温湿分控空调系统设备构成:空调冷源由两种不同蒸发温度的冷源组成,即高温型冷水机组和普通型冷水机组(或低温直接蒸发冷源);空气处理系统由双冷源新风机组、双冷源空调机组、干式风机盘管机组、干式空调机组等专用空调末端设备组成。其中,高温冷水机组是双冷源空调系统的重要组成部分,也是决定双冷源空调系统节能效果的关键。

系统原理

              

双冷源
  · 双冷源,即高温冷源和低温冷源共同组成的冷源系统。是指在一个空调系统中同时采用两个蒸发温度不同的冷源,共同承担空调系统的夏季负荷。通常我们把蒸发温度为2~5℃范围的冷源(冷冻水供水温度为7℃左右)称之为低温冷源,将蒸发温度显著高于此温度范围的冷源和各种自然冷源统称为高温冷源。

  · 高温冷源一般利用自然冷源或采用高温型冷水机组集中设置;低温冷源通常采用常规冷水机组(热泵)集中设置,也可采用新风机组自带独立冷源分散设置。
  · 在基于双冷源的温湿分控空调系统中,高/低温冷源各自承担不同的空调负荷。其中,高温冷源主要承担新风负荷和室内显热负荷,约占空调总负荷的80%;低温冷源主要承担室内潜热负荷,约占空调总负荷的20%。

温湿分控空调系统,又称温湿度独立调节空调系统
  · 空调系统承担着排除室内余热、余湿,保障室内洁净度并改善室内空气品质的任务。
  · 常规空调系统有一套设备系统(室内循环末端)同时承担室内热湿负荷,是为温湿度联合调节的空调系统。
  · 温湿分控空调系统,就是采用两套各自独立的设备系统、分别控制室内的温度与湿度。即,一套温度独立控制系统,采用室内循环末端系统排除室内余热;另一套湿度独立调节系统,采用新风系统排除室内余湿并改善室内空气品质。

高温冷水机组
  · 高能效高温冷水机组是温湿分控空调系统的重要组成部分,也是决定双冷源空调系统节能效果的关键。在温湿分控空调系统中,作为高温冷源的高温冷水机组,高温冷源主要承担新风负荷和室内显热负荷,约占空调总负荷的80%。
  · 真正的高温冷水机组,是特指针对高温供水(额定供水温度12~19℃)工况设计的专用型冷水机组,其制冷效率(COP)均显著高于同类型常规冷水机组。在目前高温型机组可选范围有限的情况下,采用常规冷水机组按高温供水工况设计和运行,也是一种选择。由于机组蒸发温度提高,机组的供冷能力也会显著提高,但其制冷效率相对前述高温型机组仍有相当差距。
  · 清华同方专门针对双冷源空调系统研制的螺杆式高温水冷冷水机组,是真正意义上的世界首台螺杆式高温冷水机组。因为机组出水温度高于国标工况,蒸发温度升高,机组制冷量比常规工况有较大提高;同时由于机组内部压缩比的降低,机组制冷性能系数得以大幅提升。在18℃出水温度下,其额定工况制冷效率高达9.12。
高温冷水机组是为“温湿分控”要求开发的机组,在“压缩机制冷工质流道、压缩机内容积比、压缩机电机冷却形式、压缩机内部润滑油路、水换热器的结构形式、制冷系统的优化匹配”等关键技术都进行了有针对性的设计,使高温冷水机组在实际运行中“效率最高、可靠性最好、智能化运行”。

新风深度除湿技术
  · 在温湿分控空调系统中,新风系统承担着夏季空调系统的全部湿负荷,其中包括室外新风带入的湿负荷(新风湿负荷)及室内人体散湿等产生的湿负荷(室内湿负荷)。
  · 新风深度除湿是相比常规新风系统而言的。常规新风系统一般不承担室内湿负荷,因此其送风含湿量一般均高于室内设计工况对应的含湿量。在温湿度独立调节空调系统中,需要将新风的含湿量处理到足够低,使新风含湿量(dL)显著低于室内设计工况对应的含湿量(dn),用以承担室内湿负荷。新风的送风含湿量差(dn﹣dL)越大,则新风的载湿能力越强。
  · 冷冻除湿是应用最为广泛的除湿方法,其基本原理就是让空气接触一个低于其露点温度的表面或物体,使空气中部分水蒸汽凝结为液态水而被除去。空调设备中的表冷器(冷水盘管或蒸发器)是最典型的空气除湿装置。

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