王金橋

中鐵第四勘察設(shè)計有限公司

溶液調(diào)濕技術(shù)在昆明南站的應(yīng)用

王金橋

中鐵第四勘察設(shè)計有限公司

分析了昆明南站的溶液調(diào)濕通風(fēng)系統(tǒng)，通過通風(fēng)滿足室內(nèi)溫度要求，通過溶液調(diào)濕系統(tǒng)滿足室內(nèi)濕度要求，并對溶液調(diào)濕通風(fēng)系統(tǒng)進行數(shù)值模擬和運行工況分析。

溶液調(diào)濕自然通風(fēng)節(jié)能溫和地區(qū)

1 項目概況

新建昆明南站為特大型車站建筑，位于昆明市呈貢縣吳家營片區(qū)，總建筑面積約33.3萬m2，站房建筑面積約11.95萬m2，包括出站層（-10.50m）、站臺層（± 0.00m）及高架候車層（+9.50m），站房最高聚集人數(shù)12000人。昆明南站是集鐵路、地鐵、長途汽車、小汽車等多種交通工具服務(wù)設(shè)施于一體的綜合性交通樞紐。本文主要研究的高架候車室建筑面積6.1萬m2，南北向?qū)?54m，東西向長391.5m，最高空間32.35m。

2 昆明地區(qū)的氣候特征及站房系統(tǒng)形式

昆明地處低緯高原，屬于溫和地區(qū)，四季氣溫變化不大，年平均溫度為15.4℃，夏季空調(diào)室外計算干球溫度為26.3℃，超過28.0℃的小時數(shù)僅為15h，最熱月平均氣溫20.1℃，最冷月平均氣溫8.4℃。昆明夏無酷暑，雨量集中，主要集中于夏季，降水量占全年的60%以上，空氣相對濕度超過70%的時刻占全年的58.0%，濕度是影響該地區(qū)建筑室內(nèi)熱舒適的主要方面。

通過對不同空氣處理方案進行技術(shù)經(jīng)濟性比較，確定昆明南站采用通風(fēng)+溶液調(diào)濕系統(tǒng)[1]，公共區(qū)取消空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計，通過自然通風(fēng)+機械通風(fēng)+溶液除濕系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計來滿足室內(nèi)溫、濕度要求。由于熱、濕分開處理，從理論上說可使設(shè)備與系統(tǒng)的能效比常規(guī)系統(tǒng)有所提高，因而具有節(jié)能減排的重要意義[2]。另外，與常規(guī)冷凍除濕相比，溶液調(diào)濕新風(fēng)機組消除了冷凝除濕必然產(chǎn)生的潮濕表面，避免了潮濕表面滋生細(xì)菌的問題，此外鹽溶液具有殺菌除塵作用，能夠明顯提高室內(nèi)空氣品質(zhì)[3]。

3 溶液調(diào)濕通風(fēng)系統(tǒng)

3.1 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

自然通風(fēng)主要是利用室內(nèi)外溫度差所造成的熱壓和室外風(fēng)力所造成的風(fēng)壓來實現(xiàn)通風(fēng)換氣的[4]。考慮到高架候車層四周的各進站門口與檢票樓梯口的開閉情況主要與客流相關(guān)，如果作為自然通風(fēng)開口則具有較大的不確定性，故不將其作為自然通風(fēng)口。綜合以上因素，室外較冷空氣主要從高架候車層的外門和通往一層站臺層的兩排樓梯口這兩條氣流通道進入室內(nèi)，經(jīng)室內(nèi)熱源加熱后，上升到候車廳上部空間，然后從幕墻高側(cè)窗和屋頂高側(cè)窗排出室外。3.2溶液除濕通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

由于自然通風(fēng)不能有效調(diào)節(jié)室內(nèi)相對濕度，相對濕度無法滿足室內(nèi)人員的熱舒適性要求時，設(shè)置溶液調(diào)濕新風(fēng)機組，將室外新風(fēng)進行除濕處理后經(jīng)由商業(yè)夾層處的球型噴口送入候車廳人員活動區(qū)域，以調(diào)節(jié)室內(nèi)的相對濕度，同時消除一定的室內(nèi)余熱。

高架候車室溶液調(diào)濕系統(tǒng)選用18臺風(fēng)量12000 m3/h的熱泵型溶液除濕機組，設(shè)置在高架候車室高架夾層的4個空調(diào)機房，高架候車室的機械通風(fēng)、溶液調(diào)濕系統(tǒng)的布置如圖2和圖3所示。

4 溶液除濕通風(fēng)系統(tǒng)室內(nèi)熱環(huán)境模擬分析

由于候車區(qū)面積大風(fēng)口數(shù)目眾多，難以整體模擬計算，但是送風(fēng)末端的布置呈對稱分布，所以選擇其中四分之一處典型區(qū)域進行計算，采用Airpak進行三維數(shù)值模擬，建立的典型溶液調(diào)濕控制區(qū)域的計算模型如圖4所示。其它區(qū)域的氣流組織可認(rèn)為與該計算區(qū)域相似。

本項目計算采用RNG模型，對空氣流動及溫度分布情況進行三維穩(wěn)態(tài)模擬計算。候車廳內(nèi)的夏季顯熱冷負(fù)荷，作為模擬計算的輸入?yún)?shù)，其數(shù)值如表1所示。

從舒適性角度，確定昆明南站高架候車廳的夏季通風(fēng)室內(nèi)溫度上限為28℃，相對濕度上限為70%，此時對應(yīng)的室內(nèi)含濕量為21.4g/(kg·干空氣)。

1）自然通風(fēng)模擬分析

當(dāng)室外空氣干球溫度為23.1℃時，在開啟高架候車室全部自然通風(fēng)口的情況下，模擬該工況下高架候車室室內(nèi)的熱環(huán)境，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，當(dāng)室外通風(fēng)干球溫度為23.1℃時，高架候車室通過自然通風(fēng)，2.0m高處的室內(nèi)空氣溫度大部分都低于28℃，這為夏季利用自然通風(fēng)帶走室內(nèi)余熱提供了有利條件。

2）僅通風(fēng)后室內(nèi)含濕量全年波動

在自然通風(fēng)和機械通風(fēng)條件下，高架候車廳內(nèi)的含濕量全年波動如圖6所示。

圖7 進一步給出了候車大廳進行自然通風(fēng)后不同含濕量區(qū)間的小時數(shù)分布。

通過對室內(nèi)含濕量進行逐時模擬分析可知，夏季時段高架候車廳完全采用通風(fēng)后，仍有相當(dāng)長時段室內(nèi)含濕量較高，超過了21.4g/(kg·干空氣)，無法滿足建筑室內(nèi)的濕度要求，故需對濕度進行單獨控制。

3）同時開啟自然通風(fēng)、機械通風(fēng)和溶液調(diào)濕系統(tǒng)

由于通風(fēng)無法完全滿足室內(nèi)熱濕環(huán)境，因此在某些時段應(yīng)對高架候車廳內(nèi)人員活動區(qū)域的室內(nèi)空氣進行除濕處理，以避免室內(nèi)出現(xiàn)高溫高濕的現(xiàn)象。此時應(yīng)當(dāng)同時開啟自然通風(fēng)、機械通風(fēng)和溶液調(diào)濕系統(tǒng)。其模擬結(jié)果如圖8所示。

從圖8可以得出：通往站臺層的樓梯口處進行機械通風(fēng)后整個高架候車廳內(nèi)的溫度分布基本能夠保證室內(nèi)人員的熱舒適性要求，人員活動區(qū)域的室溫基本保持在28℃以下；候車廳各區(qū)域的室內(nèi)相對濕度基本維持在60%以下，滿足室內(nèi)相對濕度要求，不會導(dǎo)致高溫高濕情況的出現(xiàn)。

5 溶液除濕通風(fēng)系統(tǒng)運營控制

通過氣流組織進行模擬分析，給出高架候車室的通風(fēng)系統(tǒng)運行方案：

1）室外溫度低于23.1℃（即：室外通風(fēng)計算溫度）時，開啟自然通風(fēng)系統(tǒng)，可滿足室內(nèi)溫度要求；

2）室外溫度高于23.1℃時，開啟高架候車室自然通風(fēng)和機械通風(fēng)系統(tǒng)，包括幕墻底部百葉風(fēng)口、幕墻高側(cè)窗和屋頂高側(cè)窗、主進站口；機械通風(fēng)系統(tǒng)完全開啟，包括通往站臺層的32個進站檢票單元體；

3）室內(nèi)溫度超過28.0℃或相對濕度超過70%時，開啟自然通風(fēng)、機械通風(fēng)系統(tǒng)，同時開啟溶液除濕系統(tǒng)，對室內(nèi)進行除濕處理。

6 結(jié)語

通過對昆明南站候車區(qū)進行自然通風(fēng)+溶液調(diào)濕通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，替代集中空調(diào)系統(tǒng)，獲得了顯著的節(jié)能效果：

1）昆明地區(qū)夏季氣溫不高但部分時段濕度較大，在充分利用自然通風(fēng)、機械通風(fēng)的情況下，采用溶液調(diào)濕系統(tǒng)來輔助調(diào)整室內(nèi)空氣濕度，可以滿足室內(nèi)舒適度要求，避免設(shè)置能耗較大的空調(diào)系統(tǒng)，以達到建筑節(jié)能的目的。

2）區(qū)別于普通空調(diào)的冷凝除濕，溶液調(diào)濕系統(tǒng)具有能較精確地控制溫濕度、顯著提高室內(nèi)空氣品質(zhì)、提高顯熱處理效率等優(yōu)點，具有很大的發(fā)展前景。

3）溶液除濕結(jié)合通風(fēng)系統(tǒng)，充足新風(fēng)供應(yīng)，提高了室內(nèi)空氣質(zhì)量，為建筑營造了舒適、健康的空氣環(huán)境。

[1]陳曉陽,從琳,張婷.溶液調(diào)濕空氣處理技術(shù)的研究進展[J].暖通空調(diào),2011,41(1):21-27

[2]潘云鋼.基于溶液調(diào)濕處理新風(fēng)的溫濕度獨立控制系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計能耗的比較分析[J].暖通空調(diào),2011,41(5):5-8

[3]劉曉華,江億.溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006

[4]陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008

Liqu id Des ic c an t Te c hno logy in Kunm ing Sou th Sta tion

WANG Jin-qiao
China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.

The liquid desiccant ventilation system of Kunming South Station was analyzed.Natural ventilation and mechanical ventilation are used to match the temperature requirements of indoor environment,which uses liquid desiccantsystem to dehum idification the supply air tomatch the humidity requirements of indoor environment.Finally, the operating condition of the liquid desiccantventilation system wasanalyzed based on the numericalsimulation.

liquid desiccantdehum idification,naturalventilation,energy saving,temperate regions

1003-0344（2014）03-091-3

2013-5-2

王金橋（1982～），男，本科，工程師；湖北省武漢市和平大道745號鐵四院建筑院暖通所（430063）；027-51156152；E-mail:89252867@qq.com