温湿度独立调节系统空气处理过程的h-d图画法

物质生活水平的提高推动着空调的发展，传统空调方式是向室内送入降温除湿的空气来控制室内温湿度，其存在的问题也越来越引起关注：

①能耗问题。冷凝除湿中空气被冷却到室内露点温度后需再热，冷热抵消能耗大；所需冷媒温度低，机组效率也低。

②调节精度问题。冷凝除湿方式的热湿比只能在一定范围内变化，无法适应建筑的实际需求，优先保证温度时往往使湿度过高或过低，无法满足设计要求。

③空气品质问题。冷凝除湿中无法避免的潮湿表面，是滋生微生物和霉菌的温床，容易引发各种病症。

④吹风感及噪声问题。在降温除湿的同时，为保证设计送风温度，所需循环通风量较大，造成吹风感并容易产生噪声。

在大力倡导节能减排及可持续发展的今天，如何能够在有效地满足人们对室内热湿环境要求的同时，避免能耗过高、提升空气品质并消除吹风感及噪声呢？有没有一种能够替代传统温湿度耦合处理的新型空气调节系统呢？在上述矛盾和问题的不断激化下，温湿度独立调节系统脱颖而出，成为众多暖通人士争相研究的新宠。在研究空气调节过程时，焓湿图分析是一种直观便捷的途径。但至今仍没有文献针对温湿度独立调节系统空气处理过程焓湿图表示法作相应研究。本文将详细介绍温湿度独立调节系统的特点、空气处理方式及焓湿图表示法等，希望暖通设计人员能够更深入了解该系统，以推动其在我国的发展与应用。

1 温湿度独立调节系统

所谓温湿度独立调节系统，是向室内送入干燥洁净空气以调节湿度，而采用独立的干式末端系统（如冷却顶板、干式风机盘管）排除显热来调节温度，进而达到全面调节室内热湿环境的目的。

与传统风机盘管加新风系统相比，一方面，湿度调节冷量占空调总冷量的30~50%，由于温湿度独立调节系统排除显热的干式末端设备无需承担湿负荷，湿度调节不需再热，节省了冷热抵消能耗。系统无冷凝水，降低了污染物和病菌扩散的可能性；另一方面，由于只需排除显热，冷媒温度可提高约10℃，不仅提高了机组运行效率，还可充分利用低位能源，具有较大节能潜力。目前，该技术已在中国东南潮湿地区和西北干燥地区均有实施和应用，运行效果良好，具有节能性与舒适性。

2 焓湿图分析

常见温湿度独立调节系统中的干式风机盘管和冷却顶板的工作原理存在差别，使得二者空气处理过程在h-d图上的表示也有所差别。下面，分别对夏季工况时，温湿度独立调节系统中常见的独立新风+干式风机盘管、独立新风+冷却顶板系统进行焓湿图分析，并对二者加以区别。为便于比较，新风均采用转轮式全热交换器进行预处理后，经深冷盘管将新风冷却去湿至较低露点温度（一般将新风处理到7℃左右即可承担室内全部潜热负荷）。图1

所示为夏季工况一般独立新风与冷却顶板相结合的空调系统。

1. 排风风机（与送风机联锁控制）；2.冷却顶板；3.诱导风口；4.电动风阀；5.深冷盘管；6.转轮式全热换热器；7.变频器；8.送风风机。

图1 独立新风与冷板顶板相结合的空调系统图（夏季工况）

根据采暖通风及空气调节设计规范确定室内外状态参数：室外状态点O，t _O =35.6℃，t _Os =28.3℃；室内状态点R（夏季工况）t _R =26℃，φ _R =55%。

2.1 独立新风+干式风机盘管系统

根据新风送风方式，可分新风送至风机盘管出风管和新风单独送出两种方式。

（1）新风送至风机盘管出风管方式下空气处理过程的h-d图如图1所示。具体处理过程为：室外空气由新风状态点O经转轮热回收处理至点M，再由新风机组处理至机器露点L，室内空气从状态点R沿等dR线经风机盘管处理至状态点R”，与L状态点的新风混合至送风状态点S，沿热湿比线达室内状态点R。

图1 新风送至风机盘管出风管的空气处理过程（夏季工况）

①送风状态点S

含湿量dS

d _S =d _R -W/(ρ×V _O )

其中：d _S —送风状态点S的含湿量，g/kg；

d _R — 室内状态点R的含湿量，g/kg；

W— 房间湿负荷，g/s；

V _O — 新风量，kg/s。

焓h _S

h _S = h _R -Q/(ρ×V _S )

其中 hS—送风状态点S的焓，g/kg；

hR— 室内状态点R的焓，g/kg；

Q— 房间冷负荷，g/s；

VS— 送风量，kg/s。

②风机盘管出口状态点R”

根据d _S 、h _S 确定送风状态点S，连接点R、S并延长至点P，使RS/SP=新风量V _O /风机盘管送风量V _S ，过点P作等湿线与φ=95%（新风机组机器露点相对湿度线）则可确定新风机组的机器露点L，连接点L、S，并延长与等d _R 线相交得风机盘管出口状态点R”。

（2）新风单独送出方式下空气处理过程的h-d图如图2所示。具体处理过程为：室外空气由新风状态点O经转轮热回收处理至点M，再由新风机组处理至机器露点L，与室内回风混合至点R’，室内空气从状态点R沿等湿线经风机盘管处至状态点R”，与新风送风点R’混合至总送风状态点S，沿热湿比线达室内状态点R。

图2 新风单独送出的空气处理过程（夏季工况）

根据同样方法可确定送风状态点S和新风机组机器露点L，连接点R、L，根据新风比可确定状态点R’，连接点R’、S并延长与等d _R 线相交，即得风机盘管出口状态点R”。

2.2 独立新风+冷却顶板系统

独立新风+冷却顶板系统空气处理过程的h-d图如图3所示。其具体处理过程为：室外空气由新风状态点O经转轮热回收处理至点M，再由新风机组处理至机器露点L，通过诱导风口等排除室内全部潜热负荷和部分显热负荷至状态点R’（d _R’ =d _R ），室内空气从状态点R沿等d _R 线经冷却顶板处理至状态点R”，吸收室内剩余热负荷后达到室内状态点R。

图3 独立新风+冷却顶板系统空气处理过程（夏季工况）

由于冷却顶板主要是通过辐射换热来排除室内显热，因此，无法同风机盘管一样根据确定的风量来绘制空气处理过程的h-d图。根据上图，则可以更直观便捷地通过实际负荷分配来确定各状态点。

3 结论

通过对温湿度独立调节系统中独立新风+干式风机盘管和独立新风+冷却顶板两种系统进行分析，并分别给出了各系统的空气处理过程h-d图加以区分。直观地表示了空气处理过程中的各状态点，便于采用温湿度独立调节系统的暖通设计师进行合理设计，以达到准确控制室内热湿环境，充分发挥其节能效果的目的。