恒溫恒濕空調(diào)方案的選用

在進(jìn)行恒溫空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，不應(yīng)只選幾臺恒溫恒濕空調(diào)機(jī)放置在空調(diào)房間就了事，而應(yīng)從空調(diào)房間冷熱及濕負(fù)荷的變化規(guī)律、空調(diào)房間的溫濕度基數(shù)和精度要求等因素仔細(xì)分析后，再選擇合適的空氣處理方案。

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1 幾種恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理過程探討
1.1 較低要求恒溫恒濕系統(tǒng)
當(dāng)室內(nèi)溫度基數(shù)為23～28℃，精度為±2℃；室內(nèi)相對濕度基數(shù)為50～60％RH，精度為±10％RH時，可采用集中式全空氣系統(tǒng)。空氣處理原理圖如圖1。夏季室內(nèi)溫濕度通過控制冷凍水電動二通閥來實現(xiàn)。室內(nèi)溫、濕度信號與設(shè)定值比較后，按溫濕度優(yōu)先順序或偏差值大小優(yōu)先順序控制表冷器出水電動二通閥開度，使新風(fēng)，回風(fēng)混合后經(jīng)表冷器降溫去濕后達(dá)到設(shè)計所要求的機(jī)器露點，送入空調(diào)房間，使室內(nèi)空氣溫、濕度保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。
冬季：新風(fēng)與回風(fēng)混合后，經(jīng)加熱加濕后送入室內(nèi)，室內(nèi)溫度信號與設(shè)定值比較后，以偏差值控制加熱器的電動二通閥的開度，調(diào)節(jié)加熱量，使室內(nèi)空氣溫度達(dá)到規(guī)定范圍內(nèi)；室內(nèi)濕度信號與設(shè)定值比較后，以偏差值控制加濕器的加濕量，使室內(nèi)相對濕度達(dá)到規(guī)定范圍內(nèi)。加熱水溫不高時（不超過65℃，水溫過高容易在表冷器中結(jié)垢）。

 要求較低的恒溫恒濕空氣處理系統(tǒng)
2.2 較高要求恒溫恒濕系統(tǒng)

 要求較高的恒溫恒濕空氣處理系統(tǒng)
當(dāng)室內(nèi)溫度基數(shù)為23～26℃，精度為±1℃；室內(nèi)相對濕度基數(shù)為50～60％RH，精度為±5％RH時，由于室內(nèi)溫、濕度要求的精度范圍較小，夏季單靠控制冷凍水電動二通閥開度很難達(dá)到溫濕度精度范圍。因此室內(nèi)溫、濕度必須分開控制，空氣處理原理圖如圖2。
夏季室內(nèi)溫度通過調(diào)節(jié)電加熱器的加熱量來實現(xiàn)，室內(nèi)濕度通過調(diào)節(jié)冷凍水電動二通閥來實現(xiàn)。這里增加一個二次回風(fēng)過程，可避免過多的熱冷能量抵消，節(jié)約一部分能量。通過以上兩個例子，作者想強(qiáng)調(diào)由于空調(diào)房間溫、濕度精度要求不同，應(yīng)該采用不同的空氣處理方案；由于空調(diào)房間溫、濕度基數(shù)不同，也應(yīng)采用不同的空氣處理方案。調(diào)節(jié)室溫用換熱器就可實現(xiàn)，調(diào)節(jié)室內(nèi)相對濕度卻因室內(nèi)露點溫度不同而應(yīng)采用不同的降濕、加濕設(shè)備。
空氣的除濕
由圖1、圖2可以看出新、回風(fēng)混合后，經(jīng)冷卻去濕后機(jī)器露點的絕對含濕量須低于室內(nèi)空氣露點所對應(yīng)的絕對含濕量，才有可能負(fù)擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷。常規(guī)冷凍水供水溫度為7℃，而經(jīng)過表冷器冷卻去濕后的空氣出口干球溫度比冷凍水供水溫度高出約3.5~4℃。表冷器所提供的冷量要大于或等于空氣處理過程所需冷量的同時，表冷器的干球溫度效率及接觸系數(shù)必須大于等于空氣處理過程的干球溫度效率及接觸系數(shù)。還須考慮析濕系數(shù)的影響。因此采用常規(guī)7℃冷凍水供水的表冷器，冷卻除濕的空氣處理方案不適用于室內(nèi)露點溫度低于12℃的空調(diào)系統(tǒng)。室內(nèi)露點溫度在4℃～12℃之間，除濕設(shè)備可采用冷凍除濕機(jī)；當(dāng)室內(nèi)露點溫度低于4℃時，采用冷凍除濕機(jī)除濕效率下降，機(jī)組除霜時間過長。這時可采用低露點空氣干燥機(jī)，綜合運用冷凍除濕和氯化鋰轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)：新風(fēng)經(jīng)初、中效兩級過濾后，用蒸發(fā)器降溫除濕到露點溫度為6℃～8℃，再經(jīng)過氯化鋰轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)除濕，將空氣露點降至-10℃。對于需要更低露點的空氣，再經(jīng)過二級表冷器和氯化鋰轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)除濕，可將空氣露點溫度降至-20℃。氯化鋰轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)可通過設(shè)旁路控制，即控制通過轉(zhuǎn)輪除濕風(fēng)量的大小或控制再生溫度的高低來調(diào)節(jié)機(jī)組除濕量的大小。
空氣除濕裝置的性能比較見表1 適用于恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的是冷凍法和轉(zhuǎn)輪吸附法。因為這兩種方法的除濕量調(diào)節(jié)精度比較高，用轉(zhuǎn)輪吸附法時必須與冷凍法聯(lián)合除濕。由于轉(zhuǎn)輪吸附法能耗較大，應(yīng)減少通過轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的風(fēng)量。其空氣處理原理圖如圖3。
表1 空氣除濕裝置的性能比較

空氣除濕系統(tǒng)
室內(nèi)相對溫度通過控制轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的除濕量來現(xiàn)實，室內(nèi)溫度通過控制連接后表冷器的冷凍水電動兩通閥來現(xiàn)實。
空氣的加濕
空氣加濕器有干蒸氣加濕器、電加濕器（電熱式、電極式）、PTC蒸汽發(fā)生器、加壓噴霧式加濕器、離心式加濕器、超聲波式加濕器、濕面蒸發(fā)式加濕器等，進(jìn)行設(shè)計選型時要注意加濕過程在焓濕圖上的變化過程，是近似等焓過程還是近似等溫過程，當(dāng)新風(fēng)比例較大時，等焓加濕所需的加熱量要占很大比例。
工程方案實例
某檢測實驗室內(nèi)溫、濕度要求為：23±1℃，50±5%RH，設(shè)置了一臺恒溫恒濕空調(diào)機(jī)以保持室內(nèi)溫、濕度要求，在夏季陰雨天氣時室內(nèi)溫度為18℃，相對濕度達(dá)到70%RH。分析原因：實驗室內(nèi)散熱、散濕量較小，主要冷負(fù)荷及濕負(fù)荷為圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷及新風(fēng)冷、濕負(fù)荷。梅雨季節(jié)和夏季的陰雨天氣中，氣溫不高，日照不強(qiáng)，但濕度很高，恒溫恒濕機(jī)根據(jù)溫度信號加大供冷以提高除濕量，而電加熱器的調(diào)溫容量是很小的不足以維持室內(nèi)溫度。這種情況就比較適用于前述第二種空調(diào)方案：采用集中式全空氣系統(tǒng)，利用二次回風(fēng)來降低再加能耗。
某信息中心計算機(jī)房設(shè)置了兩臺力博特牌機(jī)
房專用恒溫恒濕空調(diào)機(jī)，送風(fēng)方式為下送風(fēng)。新風(fēng)經(jīng)冷凍水型新風(fēng)機(jī)組處理后送入室內(nèi)。空調(diào)系統(tǒng)投入使用后不久就出現(xiàn)了空調(diào)冷凝水被恒濕恒濕空調(diào)機(jī)風(fēng)機(jī)吹落在架空地板內(nèi)的情況，分析原因：主要是國內(nèi)外設(shè)計習(xí)慣不同。計算機(jī)房空調(diào)冷負(fù)荷的特點是：機(jī)房內(nèi)設(shè)備發(fā)熱量很大，基本上沒有什么散濕量，顯熱負(fù)荷是主要負(fù)荷。因此機(jī)房專用恒溫恒濕空調(diào)機(jī)都是按大風(fēng)量，小焓差設(shè)計的，歐美設(shè)計習(xí)慣是室內(nèi)空調(diào)機(jī)為干工況運行，室內(nèi)濕負(fù)荷由新風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)。新風(fēng)經(jīng)冷卻去濕處理后，含濕量要低于室內(nèi)狀態(tài)點。機(jī)房專用恒溫恒濕空調(diào)機(jī)的換熱盤管為A 型盤管。A 型盤管下面沒有設(shè)擋水板，（因為是按干工況設(shè)計）。而國內(nèi)設(shè)計習(xí)慣是把新風(fēng)處理到室內(nèi)焓線上，由室內(nèi)空調(diào)器負(fù)擔(dān)部分新風(fēng)濕負(fù)荷，這樣機(jī)房專用恒溫恒濕機(jī)是在濕工況下運行，
空調(diào)冷凝水就會被吹落。因此我們在進(jìn)行“中國網(wǎng)通北京IDC 機(jī)房”空調(diào)設(shè)計時就吸取了這個經(jīng)驗教訓(xùn)，注意讓新風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷，以保證機(jī)房專用恒溫恒濕空調(diào)機(jī)在干工況下運行，并在下送風(fēng)口周圍設(shè)置了一道圍堰，確?？照{(diào)冷凝水不流到機(jī)房架空地板內(nèi)。
結(jié)束語
綜上所述，恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)根據(jù)室內(nèi)溫、濕度要求及熱、濕負(fù)荷情況做具體分析，選擇合理的空氣處理方案。本文未涉及空調(diào)氣流組織及自控系統(tǒng)，僅就空氣處理過程提出了作者幾點淺顯的觀點。