2011年8月31日，《“十二五”節能減排綜合性工作方案》的提出，明確了“十二五”期間節能減排的目標，同時鼓勵建筑節能的發展，制定綠色建筑方案，從法規、設計、標準、技術等方面降低建筑能耗。2014年5月15日，《2014—2015年節能減排低碳發展行動方案》的頒布，要求深入開展綠色建筑行動，更進一步加強完成“十二五”節能減排降碳的目標。而目前，常規空調系統大多采用冷凝除濕方式處理空氣，降溫與除濕同時進行，其實際上降溫所需的冷源溫度明顯高于除濕所要求的冷源溫度，不僅能耗大，而且此種處理方式很難滿足建筑室內空氣溫度與濕度同時變化的需求。溫濕度獨立控制空調系統為營造既節能又舒適的室內空調環境提供了一個有效可靠的解決方式，具有良好的應用前景。由于溫濕度獨立控制是一種新的空調設計理念，對于不同氣候條件、不同類型的建筑可以有多種運行方案，而且其常常與多種類型空調設備聯合使用，應用形式也存在較大差異，要想該技術得到推廣與普及，其自身靈活性與適應性還有待提高。根據國家《“十二五”建筑節能專項規劃》，要加強公共建筑節能監管體系建設，推動節能改造與運行管理。這便給我們啟發，可以將溫濕度獨立控制新理念與樓宇自動化控制技術相結合，以優化溫濕度獨立控制空調系統的運行管理。樓宇自動控制技術的效益首先在于把分散設備集中綜合管理，加強環境控制能力與適應能力，實現了人工管理無法達到的控制精度。空調自控的另一個重要效益，就是能夠及時合理地調整空調設備的運行狀態，可以減少許多不必要的空轉浪費。1 溫濕度獨立控制空調系統溫濕度獨立控制空調系統顧名思義就是控制、調節室內的溫度和濕度以滿足室內環境舒適度需求，可分為溫度控制與濕度控制兩套子系統。分別有控制溫度的系統和控制濕度的系統，因而運行調節比常規空調熱濕聯合處理的空調系統從邏輯上看來更為簡單，更加靈活：１）當室外溫度和含濕量均低于室內狀態時，可直接采用自然通風方式排除室內余熱余濕。２）當室外溫度高于室內溫度，但含濕量低于室內含濕量時，可以利用自然通風排除室內余濕，再利用顯熱末端裝置控調節內溫度。３）當室外溫度低于室內溫度，但濕度較高時，可以單獨運行新風除濕系統，滿足建筑的新風和濕度處理要求。４）當室外溫度和含濕量均高于室內，溫度系統和濕度控制系統都要開啟。具體末端熱濕環境控制原理如圖１所示。
圖１ 溫濕度獨立控制空調系統末端熱濕環境控制1.1 溫度控制系統溫度控制系統包括高溫冷源和余熱消除末端裝置，采用水或制冷劑作為輸送介質。由于除濕的任務由獨立的濕度控制系統承擔，因而顯熱系統的冷水供水溫度不再是常規冷凝除濕空調系統中的７℃，而可以提高到１６℃～１８℃，從而為天然冷源的使用提供條件。余熱消除末端可以采用干式風機盤管、輻射板、冷梁等多種形式。具體控制原理如圖２所示。
圖２ 溫度獨立控制原理圖1.2 濕度控制系統濕度控制的系統由新風機組、送風末端裝置組成，采用新風作為能量輸送的媒介，同時承擔著去除室內ＣＯ２、異味的任務，以保證室內空氣質量。此系統通過改變送風量來實現對濕度和ＣＯ２的調節。在處理濕度的系統中，可采用吸濕性好的溶液或材料對新風進行除濕處理。該除濕系統不采用降溫除濕，沒有冷凝水產生，根除了霉菌、軍團菌等病菌的滋生條件，避免了空氣在空調系統內受到污染，提高了空氣品質。具體控制原理如圖３所示。
圖３ 濕度獨立控制原理圖2 溫濕度獨立控制空調系統監控2.1 項目概況該工程以西安某信息數據中心辦公樓為實體，建設地址為陜西省西安市。建筑面積21261 ｍ２（含地下車庫），共19層，一層層高6.0ｍ，二層層高4.8 ｍ，三、四層層高4.5 ｍ，十八層層高5.4 ｍ，其余層高均為4.2 ｍ，建筑總高度87.3 ｍ。該建筑采用基于溶液調濕及冷梁送風的溫濕度獨立控制空調系統。其主要設備配備情況如下：１）熱泵式溶液調濕新風機組共３臺，分設于四層和十九層，通過新風送風豎井和每層新風水平管送至各個房間；２）兩臺螺桿式冷水機組為室內顯熱負荷的冷源設置在動力站內，其中一臺冷水機組采用地埋管地源熱泵機組；３）該建筑屬辦公樓主要為辦公室、會議室等場所采用的末端顯熱裝置主要采用冷梁，其中包括477臺風機動力型主動式冷梁和349臺誘導型主動式冷梁；４）一層、二層門廳采用濕盤管加新風的空調形式。2.2 溫度控制系統監控2.2.1 高溫冷源監控該項目高溫冷源為兩臺螺桿式冷水機組，其中一臺冷水機組采用地埋管地源熱泵機組。每臺機組制冷量為930 ｋＷ，夏季供回水溫度為16／19℃，其中，地埋管地源熱泵機組夏季地埋管側進出水溫度30／35℃，冬季地埋管側進出水溫度5／10℃。高溫冷源監控內容如表１所示。表１ 高溫冷源監控內容
2.2.2 冷梁末端監控該項目顯熱末端為主動式冷梁有風機動力型和新風誘導型兩種，承擔大部分的室內顯熱負荷。 該系統末端屬于干式末端，會議室等典型房間需考慮結露問題。１）普通房間冷梁末端監控為了控制室內溫度，在室內設置墻裝溫控器，并給冷梁配帶三速開關，由室內溫度信號傳至墻裝溫度控制器進而自動控制電動二通閥開關，調節通過冷梁的冷凍水流量，以達到控制室內溫度的效果。控制如圖４（ａ）所示。２）典型房間冷梁末端監控系統運行結果顯示，典型房間如大型會議室、經常開窗的房間以及裝新風誘導型冷梁的房間可能存在冷梁結露問題，這些房間的冷梁末端監控需在根據需要幾個為一組在供水管上增設露點開關，冷梁水管表面相對濕度超過９０％時，輸出信號至墻裝溫控器，控制輸出信號關斷對應電動兩通閥，防止結露。直到室內露點溫度降低到冷梁溫度之上，再打開冷梁。其它控制同普通房間冷梁末端一致，在此不在贅述。控制如圖４（ｂ）所示。
圖４ 冷梁溫度控制示意圖2.3 濕度控制系統監控2.3.1 熱泵式溶液調濕新風機組工作原理本項目采用的新風設備為熱泵式熱回收性溶液調濕新風機組，裝置中設有熱泵循環系統。熱泵循環的制冷量用于降低溫度以提高除濕能力和對新風降溫，冷凝器排熱量用于濃縮再生溶液。夏季工況，高溫潮濕的新風在全熱回收單元中以溶液為介質和排風進行全熱交換，新風被初步降溫除濕，然后進入除濕單元中進一步降溫、除濕到達送風狀態點。調濕單元中，調濕溶液吸收水蒸氣后，濃度變稀，為重新具有吸水能力，稀溶液進入再生單元進行濃縮。由于在溶液除濕過程中產生的熱量會降低溶液的除濕性能，可以利用熱泵蒸發器中制冷劑蒸發并通過換熱器對除濕前的溶液進行冷卻來增強溶液的除濕能力；利用冷凝器中制冷劑的放熱量來對稀釋后的溶液進行加熱，為溶液的再生過程做準備。其工作原理如圖５所示。冬季工況只需要切換四通閥改變制冷劑循環方向，便可以實現空氣的加熱加濕功能。
圖５ 熱泵式溶液調濕新風機組工作原理圖2.3.2 熱泵式溶液調濕新風機組監控熱泵式溶液調濕新風機組熱泵式溶液調濕新風機組內置控制器（圖６）使機組可自主運行，控制器采用自適應串級ＰＩＤ（進程識別號）控制算法，以實現對送風溫濕度的調節。在新、送、回、排風口附近設置空氣傳感器，實時采集溫濕度等參數的，采樣精度取溫度0.5℃，相對濕度３％。控制器可使機組能夠識別最佳運行模式，自動切換，無需操作人員設定，實現節能運行。比如，當室內濕度增加時，通過采集回風參數，調節溶液濃度使溶液吸濕能力增強；當室內濕度較小時，則通過給機組補水使溶液濃度降低。
圖６ 熱泵式溶液調濕新風機組監控原理圖2.4 其他監控內容為解決系統運行過程中出現的末端結露問題，可在啟動系統時對濕度進行優先控制，根據典型房間內室內相對濕度監測值，控制優先啟動濕度控制系統時間，待室內相對濕度下降到設定值，再啟動溫度控制系統設備。一層、二層門廳采用的濕盤管只監測不控制。3 溫濕度獨立控制空調自控系統有待解決的問題該項目溫濕度獨立控制空調實現更高效節能的自動化控制還有待完善，并進行系統化設計，接入ＢＡＳ系統進行統一管理。另外該項目的系統只是溫濕度獨立控制空調系統應用中的其中一種形式，溫濕度獨立控制空調自控系統的推行還有需要朝著系統統一化、控制多樣化的方向努力。4 結論溫濕度獨立控制空調系統是一種新型的空調理念，可以更有效的營造既節能又舒適的室內空調環境，具有良好的應用前景，但是鑒于該類系統應用時的多樣性，其與樓宇自控技術的完備結合也是勢在必行，這也與智能建筑不斷崛起的國際化理念相切合。由此，要想更好的實現溫濕度獨立控制系統的推廣和普及，對該類系統實現靈活的自控與遠程監控還有待進一步研究與完善。參考文獻
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本文作者：商云瑞 強天偉 羅薇 曲潔瓊（（西安工程大學）
鄭重聲明：本文來源于《制冷與空調》2016年11月第16卷第11期；目的在于傳遞更多信息，便于專業技術學習和交流，并不代表本人觀點及立場和對其真實性負責。若有侵權或異議請聯系我刪除。
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