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江亿:温湿度独立控制空调控制系统
双击自动滚屏 发布者:admin 发布时间:2008/12/10 阅读:8645次 【字体:

首先祝贺“第五届中外绿色地产论坛”的召开,一件事干到第五次了,相当不容易了,现在已经创出品牌来了,在国内有了很大的影响,所以我在此祝贺我们绿色地产论坛能够越办越好,拿它能够引领中国绿色房地产的发展趋势,同时也感谢招商地产在这方面所作出的重大贡献,在绿色建筑和绿色房地产事业的贡献。

  我是绿色地产的“粉丝”,所以年年都来,这是第四次,中间有一次我是没有办法来,因为时间安排的问题,虽然这是第五届,但是我变成了第四次的参加,以前几次都是在一些理念上对绿色建筑和建筑结构一些不同的观点和理念的阐述,今天因为是我们第一次进到了3号厂房改造的新楼里头来,所以我就改了一个话题来介绍一些技术上面的事。因为我觉得他们这个3号厂房做得非常好,刚才王总也作了介绍,里面做得也非常好,在这里我想就里面的空调作一个介绍。

  作为旧厂房改造,即使说它的环境控制系统也绝不是空调系统这点事,首先我觉得一个很大的题目就是怎么在现在有厂房结构体系的条件下,然后把这些节能、环境控制好的被动式概念加进去,这是很难做的题目,但是这个项目做了很好的一些尝试,尤其是又增加了中庭、前厅,通过这两个手段一是大幅度改善了整个厂房空间的自然通风,同时改善了自然采光。如果大家中午去参观的话可能能够看到在大部分的空间里面基本上可以通过自然采光可以实现采光的需求,按照设计里面还有特别好的效果,能够通过自然通风来维持各个空间的室内环境。因为在深圳这样的气候条件下,一年应该在近3千小时里面都能够通过自然通风来维持屋子里面的比较舒适的环境需要采光和通风,所以自然风是非常重要的。

  我只是汇报一下这个楼的改造情况,我们用了新的空调系统,就是温湿度独立控制的空调系统,因为这个也是在国内应该算是第一次全面地运用,所以我在这里介绍一下这个温湿度独立控制空调系统。

  空调系统是什么呢?就是把这个屋子里多的热和湿排出去,从而能够满足人在里面的舒适型的要求,这是一条。第二条是向室内送入足够的新风,把二氧化碳和人产生的各种污染物排走,从而满足人们的健康需求。当然满足这两条的前提下,按照现在可持续发展绿色的要求,要尽可能地节约能源。就是这么一个关系,当然这个关系目前处理得怎么样了呢?在常规的空间也是全世界9%的空调系统他都存在很多的问题,尽管上面两个基本的要求能够满足,但是一方面就是拿特别低温的水作为冷媒来传输把屋子里的热给带走。但是实际上屋子里要求的温度是20几度,但是你通过制冷把产生这么低温的冷水7—12度的冷水来带高温的热量,从热力学来看这里头就不符合我们讲的“温度对口平均利用”的原则,所以就存在很大的能的损失,具体表现在冷机的效率低、冷机的电耗高,这是一个能源消费上一个先天的问题。

  因为空调不光是控制温度,还要控制湿度,现在的空调系统都是把空气温度降低了,把水凝出来,凝出来以后就实现降温除湿的要求,但是曝露了两个矛盾,一个是因为屋子里产湿和产热的比例在不断地变化,不同的情况下人的多少不一样、气候多少不一样,这个热湿比变化范围非常大,但是用现有的方法都是一个很小的范围内的热湿比的变化范围,温度降低室度降低,温度升高室度升高,这两个很难协调一致,一不协调一致,为什么在深圳、香港在夏天很多房间降得非常低呢?因为房间温度高湿度高了太难受了,又浪费了能源人也不舒服,影响健康。为了解决这个事,比如说在北美、欧洲都采用再热,有空调50%的比例是冷凝再热进行的,这样又实现除湿又实现温度的控制,但是50%的冷、热量互相抵消,造成了能源耗费巨大。这是中国目前面临的一个巨大的矛盾,中国再热非常难受,北美再热能源的消耗也非常高。通过降温把水凝出来,所以空调设备里面的这些换热器表面永远是潮湿的,这样形成了又凉快、又湿润、再有一点灰尘变成霉菌、真菌滋生的最好环境,因此成了最大的污染源,这就是为什么在一年多以前还有报道什么“空调能够毒倒奥运冠军”,由于这些媒体闹的,结果严重影响了室内人的健康了。这就是当前的传统空调系统的一些问题。

  这样一来就要求我们怎么能够改变观念,能够对这个温度、湿度能够重新精确地控制,能够用另一种办法把新风给好了,到底空调的节能潜力有多少呢?如果我们看降温的话,这个屋子里如果要求25度,如果室外35度,在深圳夏天非常热,这个所谓的降温就是从25度把热量排到35度去,要求干的活就是10度温差的活。可是现在的系统是通过冷风机一直把冷凝温蒸发温度2度,排到冷凝温度40度,让他真正任务从25度提热量到35度这是10度的温差,实际干的事是把恨不得0度左右的热量提到40度的温差,这就是当前系统的效率。10度温差干的活这么高,非得从地底下提到天上去干40度温差的活,这个效率非常低。这个不是冷风机效率低,而是系统结构不合理导致了这么点的任务卖那么大的力气。因此,这就有巨大的节能潜力。当是当前的系统。

  针对这个系统负荷比的状况,这个楼从1、2、3、4层采用完全不同的方式,是温湿度独立控制系统,所谓的温湿度独立控制系统就是不把温度和湿度搅合到一块,而是把刚才说的任务分成两个独立的环节来实现,一个环节是把室外的新鲜空气给他除湿,到冬天还会加湿,变成干燥的、湿度合适的新风,通过一些末端的装置送到屋子里去,这样解决了屋子里二氧化碳的排除,屋子里气味的排出和屋子里的水分的清除,控制屋子里面的二氧化碳的浓度和气味、水分。这些东西只能通过空气的送入和派出出现,如果排二氧化碳不换空气不行,排里面的湿度不换空气不行,这是通过空气、通过风的送入排出来实现的。另外一个独立的系统是解决屋子里的温度控制,就是冷出合适温度的水来,然后通过一些水的循环、通过几种辐射方式、空气排管的干式风机的盘管的方式,把预热排走维持屋子里的温度,这个温度不需要直接接触,只要换热就可以了,所以拿水的循环通过辐射对流的方式来平衡屋子里的温度,这样把温度和湿度完全独立两条线,各管一条线,管湿度的线还解决屋子里面的新鲜空气二氧化碳的问题,这是温度、湿度两条线实现独立控制分别满足你的参数要求,这样温度低不再和以前一样把湿度把温度弄得非常低了,同时为了控制温度因为温度是25度满足要求了,只要水温比25度低就能够把屋子里的热量排走,大大地提高了冷源温度同时也提高了我们的效率,这就是这种系统的原理。

  这是我们国家不同地方向西部本来老天爷就干燥,所以他不需要把室外的空气弄干了,直接调整一下温度送到屋子里来就解决新风和二氧化碳的排除和屋子里的湿度排除的问题。在东部的地区湿度高,就有一个专门的除湿装置和设施解决这个问题,东西不同、南北不同,都得有不同的体系进行购置装置的设备。

  这是深圳全年的各个月的温度变化(见图),这是全年每天的平均含湿量的变化,这是每公斤干空气的水,屋子里合适的时候应该是10—15g是最舒服的环境,可以看出一年多半的时间室外的温度偏高,因此在深度除湿非常重要的事,怎么样把23、24g的含湿量除到10—15g之间,冬天个别的时候还有一些加湿的作用,深圳的湿度控制非常重要的。

  这个楼里用什么方式呢?刚才王总介绍得非常精彩,他说这个楼里总的状况。经过改造增加了中庭、前厅,这两部分主要起的作用一个是自然通风、一个是采光,我在这儿就不详细介绍了。从立面看他的空调方式是这样的(见图),前厅地底下有埋管通17度—20度的高温的冷水,以前的空调是5—8度的冷水,这是17—20度左右的冷水。通过地板摆管形成了一个凉表面,人进出对人的辐射基本上凉快了,基本上满足了人的要求了,门厅这儿进进出出不管外面多热的风夏天都会进来穿过来,但是人在地板上感觉就凉快了。为了防止结露在地板的附近有一台除湿机产生干的空气,通过地板的辐射,地板的表面形成一个贴成一个射流形成了一个干空气的保护膜,任何的湿空气都被干空气带走了,不会产生结露的现象,同时新鲜空气能够直接吹到人活动的空间,把这个新空气直接满足人的健康、呼吸的要求,最后出来合适的温度,或者是室内温度高的空气排走。这个经过热回收以后排走,这是一个前厅的方法。

  其余的1—4层楼来说,都是用这种温湿度独立控制的方式,每层楼放了2台新风处理机,把室外的新风抽进来以后进行调湿,让湿度合适,温度在24、25度,送到整个办公的大空间里去,这是控制温度排除二氧化碳。然后在不同的楼层有不同的方法,有的是用干湿风气盘管,有的送了17—20度的冷水来调理控制温度,有几层楼用的是毛细管辐射吊顶,里面走的细塑料管,这里面通过冷水来控制屋子里的温度。这个大家可以去看到(见图)。这个冷水通过一台高温冷水机组,因为是高温所以效率特别高,来产生17—20度的冷水送到干湿风气盘管和吊顶的辐射里面去。这是整个这个楼的温湿度独立控制系统。但是它只是在最热的4个月到5个月的跟最冷的冬天1、2个月用,其他时间靠开窗户通风,利用自然通风来解决室内的环境状况。这是整个这个楼的环境控制的方案。

  大家可以看到,像这个就是新的产生17度的冷冻水的磁悬浮无油压缩机,它走起来制冷系数COP可以达到7—9,不像现在的是COP才在5左右,这高出50%,这是刚才说的新风热泵式的溶液调湿新风机组解决室内的新风的干燥问题,这是末端的新风送风口全部采用变风量,可以调整新风风量的送口从上面下来的。这是当时施工的毛细管,把这个毛细管最后贴到屋顶上,然后加上两边处理,这个毛细管里面的水就实现了温度控制。这是最末端的送风口,采用的是置换送风,应该是从地上往上送,直接接触到人的活动空间来。(见图)

  从今年的8月中旬开始这个楼里面开始运行,这是他们实测出来的一天里面的典型工状,可以看出来温度在26度以下,湿度在10—11g、12g之间,这正是一个非常舒适的环境,屋子里现在的相对湿度应该是50%左右,不像其他的8月份正是深圳最潮湿“桑拿天”的时候,其他的建筑最少相对湿度是70、80%左右,但是现在响度湿度是50%左右,这是最舒服的状况。这是溶液式的新风机组,这系实际的送风的参数,这是温度的含湿量,这是热泵式新风机组的性能,蓝的是COP,红的是风机的变耗以后得到综合的能效的回应。可以看出来基本上单机的COP是7.2,小机器常规的大冷冻机是5—6,小机器做到3—4不错了,所以单机组的COP是7.2,双机的COP平均是4.3。如果把风机的因素考虑以后大约是43%左右。

  高温的冷水机组水温在17度左右,性能这个时候是6—7左右,远远高于现在一般的制冷机的性能系数,在部分组合的时候有时候COP能够达到8—9。这是表现出来的远远高于常规的大型的一些机组的性能,这个小的厂房制冷量893KW,不到1M的COP就不错了,这是9—8点多,这是通过提高温度可以打幅度提高制冷机的效果。

  综合起来,这是我们这个楼,这是目前的其他一些类似的办公楼(见图),是他们的能效比的情况,第一行是把系统里面的冷泵所有的耗电设备考虑进去提供的能量之比例,目前知本上是2.5、2.5的数据,这个楼是4.1,这是一个周的数据,这是一个夏天的数据。制冷系统就是把冷冻水的循环泵和冷冻机考虑起来这是4.5,一般的是3.7、3.8。冷冻水和冷却水差不多,这是说明冷冻机高了4.5。西风机组因为人家的冷冻机都是5左右,这个制冷机是6.7,新风机是5.7,这是比他们高一块。这跟现有的系统来比应该说他的效率提高了30%左右,能源消耗降低了30%左右,这是根据现在的运行之后实测的数据。这是招商系统做的数据(见图)。

  但是这个系统还有很多不完善的地方,我在这里不客气地把不完善的地方汇报一下,实际上做得不好的地方很多,都是由于我的工作粗心没注意到,所以造成了失误。比如说这个系统每一个末端的风口都有装有电动风阀,这是非常好的事可以实现末端的精细调解,但是设计的时候没有装足够的传感器,就是每个局部末端电动风阀弄得湿度是多少不知道,每一个末端恐怕就无法实现精细调节,这是遗憾之一。

  遗憾之二,设计的采用是置换式通风,置换式通风希望空气从贴着地板附近的地方以比较低的速度均匀送出在地表面形成一个新鲜空气的池,根据人站在哪儿,有的温度高有点热压,随着人的温度上升,这是一个置换式通风的理念,要求置换式通风出风口随着比较低,还有一个是在贴地面走。但是这个现在做的置换式送风口我们中午参观的话,可以看到由于我们国内缺少这样的合适产品、缺少设计经验,所以这个送风口做得还不是太理想。

  遗憾三,前厅气流组织,本来希望形成一个空气的射流和空气木贴的地表面,当时都做好了,但是总的送风道应该是进压箱以后才能实现这个口的风速的均匀出来,但是因为出口做小了,风速特别高,有的局部2.5M/S,有的没有,这就起不到贴着地表面一个新鲜空气膜的作用,所以这一点有点不足,这是末端装置立起来有点不合适,这是还有很多需要改进的地方。

  通过这些得到了一些结论,第一是对于深圳这样的潮湿地区,温度和湿度的独立控制系统是很合适的,跟常温系统相比根据初步的实测结果来说,能够节约30%,一是取消了潮湿表面,无霉菌滋生,第二是足够新风供应,更高的室内空气品质。第三更舒适的室内环境。第四是节电省能。

  现在看来光把这一点做好还不行,矛盾集中在矛盾上,一方面需要精心地设计把最终的完全想好了,同时也需要更多的创新的产品出来来跟这个相适应,所以还有大量的工作需要开发、需要创新,搞出合适的末端产品来,包括送风口和各种的末端装置都需要很多的新东西拿出来。这是末端的状况。

  最后我再解释一下,为什么这层楼用VRV,刚才王总讲得非常精彩、非常对,如果说空调的能源消耗量最简单的公式是=运行时间×服务空间的面积×系统效率,这三个是×得到的总的能耗。现在人太多都在那儿关心这个系统的效率,拼命地提高。比如说有温湿度独立控制系统把这个系统的效率提高了30%,最后那儿能够省一点能。但是前面还有两个因素呢?一个是运行时间,一个是服务的面积,运行时间× 服务面积×系统效率,这层楼使用率非常低,所以你把那效率提高多少,也陪着一块全时间、全空间的运行一定造成这个效率高,考虑的头一条不是效率而是怎么样更好地独立可调哪用哪开,不用就关上,这是节能最好的点。所以从这个原理出发使用VRV系统就可以没有人的地都不开,哪儿开哪儿用局部地调节,使得前面的运行时间减少,有效的服务空间减少,从而产生了节能的效果,这是为什么这里用VRV的道理。谢谢大家!

 


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