劉雄偉周俊杰錢存存郭永聰

1深圳市建筑科學研究院股份有限公司

2重慶大學城市建設(shè)與環(huán)境工程學院

溶液除濕新風機組在夏熱冬暖地區(qū)冬季的應用

劉雄偉1周俊杰1錢存存2郭永聰1

1深圳市建筑科學研究院股份有限公司

2重慶大學城市建設(shè)與環(huán)境工程學院

本文分析熱泵型溶液除濕新風機組在夏熱冬暖地區(qū)冬季應用的可行性，通過實驗驗證得到熱泵溶液除濕新風機組實際在加熱加濕工況下的供熱效果，并對熱泵溶液除濕新風機組冬季的性能系數(shù)進行測試，得出了溶液除濕新風機組在夏熱冬冷地區(qū)冬季具有較好的供熱效果且運行能效較高的結(jié)論。最后闡述在夏熱冬暖地區(qū)冬季利用溶液除濕新風機組在提高室內(nèi)舒適性的應用前景。

熱泵 溶液除濕 冬季工況 加熱加濕

近年來，隨著溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)的推廣，溶液除濕新風機組在實際工程中的應用越來越廣泛，除了冷卻除濕功能，溶液除濕新風機組同時具備加熱加濕功能[1～3]。本文針對熱泵型溶液除濕機組在夏熱冬暖地區(qū)辦公樓實驗建筑的冬季加熱加濕工況進行了測試，并得出溶液除濕機組供熱的實際效果及性能評價。

1 深圳地區(qū)冬季氣候特點

深圳屬于夏熱冬暖地區(qū)，雖然冬季時間短，冬季平均只有22天，累年最冷月平均溫度為12.4℃，但是深圳每年都有極端低溫天氣出現(xiàn)，根據(jù)深圳氣象局公布的1971～2000年的歷史數(shù)據(jù)，1月份為全年最冷月，平均最低氣溫為11.5℃，極端最低達0.2℃（1957年2月）。由于深圳市冬季建筑無供暖設(shè)施，室內(nèi)環(huán)境溫度偏低，對室內(nèi)人員舒適性造成較大影響。

2 實驗建筑特點

實驗建筑為辦公研發(fā)性質(zhì)，為了適應深圳的氣候條件，在夏季盡量利用通風降溫，建筑設(shè)計采用了通風模擬技術(shù)進行優(yōu)化，建筑采用了朝東側(cè)“挖”掉一塊的“凹”字形的布局，其標準層平面見圖2。建成后實際運行通風環(huán)境良好，夏季節(jié)能效果非常明顯，但也存在冬季時建筑周圍環(huán)境風速較大，室內(nèi)人員感覺比市內(nèi)其他辦公樓偏冷，尤其是冬季大量的冷風滲透，對室內(nèi)人員熱舒適性造成了極大的影響。實驗建筑的標準層無冬季熱源，夏季新風采用熱泵型溶液除濕新風機組供給。

圖1 深圳典型氣象年各月平均氣溫與平均最低氣溫（℃）

圖2 實驗建筑標準層平面圖

3 熱泵型溶液除濕新風機冬季工況

3.1 實驗建筑冬季熱負荷

以實驗建筑十層的南區(qū)為例，按設(shè)計人員密度為6m2/人，新風量為 30m3/h人，系統(tǒng)總新風量為5000m3/h，深圳冬季室外空調(diào)計算溫度6℃，室外相對濕度72%，室內(nèi)干球溫度18℃，相對濕度60%，計算得出冬季單位空調(diào)面積熱負荷（含新風）指標為30W/m2，新風熱負荷17.7kW，室內(nèi)熱負荷12.3kW，總熱負荷30kW。

圖3 溶液除濕新風機冬季運行原理圖

3.2 運行原理

熱泵型溶液除濕新風機在冬季工況下可以對新風進行加熱加濕，冬季運行原理如圖3所示，排風經(jīng)過蒸發(fā)器模塊中的溶液除濕冷卻，新風經(jīng)過冷凝器模塊中的溶液進行加熱加濕，經(jīng)過加熱加濕后溫暖濕潤的新風送到室內(nèi)[4～5]。

3.3 運行效果分析

3.3.1 測試過程

對實驗建筑熱泵型溶液除濕新風機組測試選取的是冬季典型日2012年2月27日至2012年2月28日，測試過程如下：

1）將三個溫濕度自記儀的探頭分別置于熱泵型溶液除濕新風機組新風引入口與送風管、回風管內(nèi)，測試新風機組新風、送風與回風溫度與相對濕度。溫濕度自記儀設(shè)置溫濕度記錄時間間隔為每20分鐘記錄一次。

2）熱泵型溶液除濕新風機組耗電量與室外氣象溫度分別由實驗建筑自身電力監(jiān)測系統(tǒng)與附近小型氣象站獲取。

測試儀器具體參數(shù)如表1。

表1 熱泵型溶液除濕新風機冬季測試儀器設(shè)備參數(shù)

3.3.2 結(jié)果分析

冬季工況下，通過現(xiàn)場實測，機組實際送風量4800m3/h，排風量3900m3/h。典型工作日新風機組的送風溫度、新風溫度、回風溫度逐時變化曲線見圖4，機組送風、新風、排風含濕量變化曲線見圖5。

圖4 冬季工況機組新、送、排風溫度變化曲線

圖5 冬季工況機組新、送、排風含濕量變化曲線

可以看出，新風機組實際送風溫度27℃左右，按室內(nèi)設(shè)計溫度18℃及室內(nèi)熱負荷計算，當機組送風溫度大于25.3℃時，新風機組加熱量就可以滿足室內(nèi)熱負荷的要求，運行結(jié)果表明溶液新風冬季進行供熱有一定的效果，能夠較好地滿足室內(nèi)熱舒適要求。但是一般冬季空調(diào)設(shè)計送熱風溫度宜大于35℃，較低的新風送風溫度對室內(nèi)舒適性的影響，還需進一步研究。

4 性能分析

通過對冬季工況下熱泵式溶液除濕新風機組運行參數(shù)現(xiàn)場測試，表2為新風機組連續(xù)兩個工作日的綜合性能系數(shù)COP測試數(shù)據(jù)，COP按整機功耗計算（包括熱泵、送排風機功耗）。

表2 溶液除濕新風機組綜合性能系數(shù)COP測試值

從表2可以看出溶液除濕新風機組加熱加濕工況COP測試值約為2.4；實際機組供熱量遠遠大于室內(nèi)計算熱負荷30kW，說明實驗區(qū)域可能存在較大的冷風滲透負荷。

表3 溶液除濕新風機組與風冷熱泵+全熱回收新風機組系統(tǒng)對比

在表3中列出了溶液除濕新風機組與普通風冷熱泵+全熱回收新風機組系統(tǒng)組成、性能參數(shù)的對比，可以看出溶液除濕新風機組應用于華南地區(qū)，冬季制熱工況下能效接近于風冷熱泵+新風系統(tǒng)。

5 結(jié)論

1）通過對實驗建筑溶液除濕機組的冬季加熱加濕工況進行性能測試，實測機組的冬季工況綜合性能系數(shù)為2.4～2.5，驗證了在夏熱冬暖地區(qū)冬季運行溶液除濕機組提高房間舒適性的可行性。

2）溶液除濕新風系統(tǒng)冬季加熱工況性能與風冷熱泵+全熱回收新風系統(tǒng)基本相同。

3）實測工況下平均送風溫度約28℃，該送風溫度對室內(nèi)舒適性的影響以及控制策略需進一步研究。

[1]劉拴強,江億.熱泵驅(qū)動的雙級溶液除濕新風機系統(tǒng)原理及性能分析[A].見:全國暖通空調(diào)制冷2006年學術(shù)年會論文集[C].合肥:2006.125-129

[2]袁樂.溶液除濕在獨立新風系統(tǒng)中的應用研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2010

[3]張杰,耿欣.空調(diào)系統(tǒng)溶液除濕基本問題的研究進展[J].節(jié)能, 2013,12:14-16

[4]梁玉紅,裴清清.溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的實驗研究[J].制冷,2012, 31(3):1-6

[5]鄒同華,張濤.溶液除濕系統(tǒng)除濕性能實驗研究[J].暖通空調(diào),2013,43(1):76-79

Applic a tion of Liquid De s ic c a nt Air Ha ndling Unit Us e d in Winte r in Hot Sum m e r a nd Cold Winte r Zone

LIU Xiong-wei1,ZHOU Jun-jie1,QIAN Chun-chun2,GUO Yong-cong1
1 Shenzhen Institute of Building Research Co.,Ltd.
2 School of Urban Construction and Environment Engineering,Chongqing University

This article analyzed the feasibility of heat pump-type liquid desiccant air handling unit in the Hot Summer/Cold Winter Zone.The experimental verified the heating effect and test the coefficient of performance on heat pump-type liquid desiccant air handling unit in winter.It concludes the result of the better heating effect and the operation efficiency for the heat pump-type liquid desiccant air handling unit in the Hot Summer/Cold Winter Zone.At last it states application prospect that comfortableness is enhanced by using the heat pump-type liquid desiccant air handling unit in winter.

heat pump,liquid desiccant,winter conditions,heating and humidifying

1003-0344（2015）02-081-3

2014-3-2

劉雄偉（1985～），男，碩士，工程師；深圳市福田區(qū)上梅林梅坳三路29號建科大樓10樓南區(qū)（518049）；0755-23950572；E-mail:liuxiongwei@ibrcn.com

廣東省科技計劃項目（2012A010800021）