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目前实现夏季室内热湿环境控制的空调方式主要可以分为两大类：分散独立地安装于需要空调场所的“房间空调器”和集中设置冷源、以水或空气作为媒介输配冷量的“中央空调”系统。无论哪一种方式，都是通过向室内送入经降温、除湿的空气，实现室内温、湿度的控制。这种温度、湿度统一控制的空调系统不可避免的存在以下问题。 1)大多数空调系统采用使空气通过冷表面对其进行降温减湿，这种冷凝除湿的方式为满足除湿的要求，需要7~12℃的冷源，利用此冷源同时处理占总负荷50~70%的显热，而后者只需17~20℃的冷源。采用同一低温的冷源处理显热和潜热，导致制冷机的COP（性能系数）低，造成能量品位的浪费。且冷凝除湿后的空气温度往往低于要求的送风温度，还需再次加热将空气处理到适宜的送风温度，浪费大量热量和冷量。 2)冷凝除湿的方式，导致系统中的冷表面成为潮湿表面甚至产生积水。空调停止运行后，这样的潮湿表面就成为霉菌繁殖的温床，严重影响室内空气品质，空调系统繁殖和传播霉菌成为空调可能引起的健康问题的重要原因。 3)加大室外新风量是排除室内VOC（挥发性有机混合物），降低室内CO2浓度，提高室内空气质量最有效的措施。而大量引入室外空气就需要消耗大量冷量（在冬季为热量）实现对室外空气的降温除湿（或加热加湿）处理。当建筑物围护结构性能较好，室内发热量不大时，处理室外空气需要的冷量可达总冷量的一半或一半以上。要进一步加大室外新风量，就往往意味着加大空调能耗。对于大多数传统空调方式，很难找到有效解决这一矛盾的措施。 4)实际的建筑物，显热随气候、室内设备状况等的不同发生变化，产湿量随着室内人数变化而变化，实际室内显热、潜热负荷比在很大范围内变化。而传统空调通过冷凝除湿处理后的空气，其吸收的潜热、显热比只能在一定范围内变化，很难适应实际室内的热湿比；对于这种情况，一般牺牲对湿度的控制，而仅满足室内温度的要求，或者造成室内相对湿度过高不舒适，需要降低室温而引起能耗不必要的增加，或造成室内相对湿度过低而使室外新风处理能耗增加。 5)传统的全空气空调系统，送风温度不能过低，从而需要较大的循环通风量。这就往往造成室内很大的空气流动，使居住者产生不适的吹风感。为减少这种吹风感，就要通过改进送风口的位置和形式来改善室内气流组织，这往往要在室内布置风道，从而降低室内净高或加大楼层间距。很大的通风量还很容易引起空气噪声，并且难以有效消除。在冬季，为了避免吹风感，即使安装了空调系统，也往往不使用热风，而通过另外的暖气系统通过采暖散热器供热。这样就导致室内重复安装两套环境控制系统，分别供冬夏使用，占用空间，造成资源的浪费，维修和管理的不便。 6)随着能源问题的日益严重，以低品位热能作为夏季空调动力成为迫切需要。目前北方地区大量的热电联产集中供热系统在夏季由于无热负荷而无法运行，使得电力负荷出现高峰的夏季热电联产发电设施反而停机，或者按纯发电模式低效运行。如果可以用热电联产的余热驱动空调，既省下空调电耗，又可使热电联产电厂正常运行，增加发电能力。这样即可减缓夏季供电压力，又提高能源利用率，是热电联产系统继续发展的关键。 7)在建筑物内设置燃气发动机，带动发电机发电承担建筑的部分用电负荷，同时利用发动机的余热解决建筑的供热，供冷问题（BCHP：BuildingCombinedHeat&PowerGeneration）将是今后建筑物能源系统的最佳解决方案之一。优化BCHP的一个重要课题是使热电冷负荷的彼此匹配，而找到可以实现高体积利用率的高效蓄能方式成为优化BCHP系统的关键。 综上所述，空调的广泛需求，人居环境健康的需要和能源系统平衡的要求，对目前空调方式提出了挑战。新的空调应该具备的特点为： 1)减少室内送风量，部分采用与采暖系统公用的末端方式； 2)加大室外新风量，但又不增加处理能耗； 3)取消潮湿表面，采用新的除湿途径； 4)少用电能，以低品位热能为动力； 5)能够实现高体积利用率的高效蓄能。 6)能够实现各种空气处理工况的顺利转换。 从如上要求出发，目前普遍认为温、湿度独立控制系统可能是一个有效的解决途径。 【投稿及合作咨询】 |
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