书名:建筑节能技术与实践丛书--温湿度独立控制空调系统
出版社:中国建筑工业出版社
定价:62
条形码:9787112078400
ISBN:ISBN 7-112-07840-7
作者:江亿,刘晓华
印刷日期:2006-1-1
出版日期:2006-1-1
精装平装_开本_页数:平装16开，369页
中图法:TU83
中图法一级分类:建筑科学
中图法二级分类:建筑设备
书号:B10031654
空调是建筑能耗的主要部分。温湿度独立控制空调系统应该是降低能耗，改善室内环境，与能源结构匹配的有效途径。本书共分八章，对温湿度独立控制系统进行了全面的阐述，主要内容包括：对温湿度环境控制的本质的认识，温湿度独立控制系统的设想，液体吸湿剂的空气全热回收装置和新风处理装置，间接蒸发冷却装置及温湿度独立控制系统工程实例分析等。
责任编辑：姚荣华 田启铭 石枫华
责任设计：赵 力
责任校对：刘 梅 王金珠
室内的温度、湿度控制是空调系统的主要任务。目前，常见的空调系统都是通过向室内送人经过处理的空气，依靠与室内的空气交换完成温湿度控制任务。然而单一参数的送风很难实现温湿度双参数的控制目标，这就往往导致温度、湿度不能同时满足要求。由于温湿度调节处理的特点不同，同时对这二者进行处理，也往往造成一些不必要的能量消耗。温湿度控制的本质是什么?完成这一控制任务热力学意义上需要的最小做功是多少?从热力学意义上看现行的空调方式的效率如何?什么样的空调系统构成才可能最好地接近热力学最小功方式?25年前我在清华大学做研究生时，在彦启森教授的指导下，就多次与当时也做研究生的何鲁敏(亚都加湿器的开创者)探讨这一系列的问题，但一直不得要领。多少年来为其所惑，成为经常思考的问题之一。10年后何鲁敏开始了加湿器的研究，20年后我和我的几位学生也沉浸于新的除湿方法研究中。与通常的热系统相比，空气调节的特殊性就在于其过程中同时存在湿度的变化。以湿度为突破口，换一个角度重新考察建筑环境控制和空调过程控制问题，就会得到全新的认识。
25年前，针对我们当时热衷于基于传热学开展对建筑环境控制系统的研究，我的硕士生导师王兆霖教授曾对我说，如果你们能从热力学方面也作这样研究，意义就不一样了。这句话25年来在我头脑里回味过无数次。开始根本就不得其要领，近年来，不断重读热力学的原著，理解热力学基本原理，尝试着按照热力学的方法，建立室内热湿环境控制的热力学分析框架，并尝试着由此出发，具体分析解决一些实际工程问题，慢慢尝到了甜头。热力学可以帮助我们从错综复杂的事物中抓到其本质，从而从整体上、从宏观上把握研究对象。目前的工作仅是在此方向上的初步尝试，然而大门似乎已敲开，大量的宝藏正等待挖掘和收获。
1995年，美国UTRC(美国联合技术公司研发中心)的James Frihaut博士来访，与我们探讨"humidity independent control"(湿度独立控制)的想法，并委托我们研究利用一种高分子透湿膜除湿的可行性。这开始了我们持续至今的独立除湿研究。感谢美国UTRC融洪研究基金，清华大学基础研究基金，国家自然科学基金以及北京市科委的科研经费的大力支持，使这一研究得以持续，并产生理论和应用的丰硕结果。
承担这一持续研究的是清华大学建筑技术科学系的"除湿小组"。陆续参加其中工作的有：张寅平教授、张立志博士[他们的成果已在张立志编著的"除湿技术"(化学工业出版社，2004)中全面反映]、袁卫星博士、李震博士、刘晓华博士研究生、陈晓阳硕士、曲凯阳博士、谢晓云博士研究生、刘拴强博士研究生、张伟荣硕士研究生、李海翔硕士研究生和一些陆续加入该组的新同学。相关工作还得到清华大学建筑技术科学系的其他教师和研究生的大力支持与协助，并有绍兴吉利尔公司袁一军等热衷于湿度控制的许多人士的参与和支持。"除湿小组"形成的良好的学术研究环境是这一工作能持续进展，不断有新的成果出现，不断培养出新的研究人才的基础。
从1996年起开始基本理论的探讨，并走了很大的弯路后，10年来主要取得的进展如下：
●湿空气炯分析方法，尤其是零炯点的确定方法(见附录D)。这奠定了湿空气热力学的基础，澄清了我们多年不清楚的问题。
●对温湿度环境控制的本质的认识(见第2章)。得到排出余热余湿所需要的最小功，接近最小功的可能途径等。这为评价各种空调方式，探寻新的可能的空调方式奠定了基础。
●温湿度独立控制系统的设想(见第2章)。提出用干燥新风通过变风量方式调节室内湿度，用高温冷水通过独立的末端(辐射或对流)调节室内温度的方案。这可能是近百年来延续至今的空调方式在整体思路上的突破。
●研制出基于液体吸湿剂的空气全热回收装置和新风处理装置(第5、6章)。使空气可以等温地减湿，加湿；使同一装置可对空气进行热回收，减湿，加湿，调温等各种处理，它成为实现温度湿度独立控制的关键设备。
●研制出新的间接蒸发冷却装置(第7章)。不通过制冷装置，在湿球温度22℃的新疆石河子通过间接蒸发冷却，制备出17℃的冷水。用工程实例证实炯分析方法的有效性。
2003年SARS猖獗，适逢我们在溶液除湿研究上有所突破。为使当时非典重灾区北京人民医院急诊病房能安全的再度开业，在绍兴吉利尔公司，清华同方人工环境设备公司的支持下，我们日夜奋战，一周内研制出集热泵、溶液全热回收和溶液除湿技术于一体的新风处理机(见第6章)，其性能完全达到预测值。这是"除湿小组"完成的第一台采用液体除湿技术的整机，也是由于抗击"非典"的形势所迫而逼出来的。如果说"非典"给我们什么收益的话，这可能也是其中的一项。
感谢北京市科委的大力支持和北京市热力集团的大力协助，我们在北京双榆树供热厂2000m2办公楼建成了第一个完整意义上的"温湿度独立控制"系统。这一系统两年来运行良好，室内环境舒适宜人。陈晓阳硕士和马学桃师傅承担了全部的设计、施工、调试和运行工作，从工程全过程全面实践了"温湿度独立控制系统"。
感谢新疆绿色使者公司于向阳先生敢于第一个"吃螃蟹"的精神，投资建造了第一个间接蒸发冷却式冷水机组，并建成基于这样冷源的温度湿度独立控制空调。目前这一系统良好运行，这为新疆这类干燥炎热地区的环境控制问题给出一条能够大幅度节能的新途径。
本书是"除湿小组"近年部分成果的总结，也是近年来我们对室内热湿环境控制的理解的初步总结。我提出全书的写作方案，各章的完成者分别为：
第1章 刘晓华、江亿
第2章 江 亿、刘晓华、魏庆苋、李 震
第3章 魏庆苋、赵 彬、欧阳沁、刘晓华
第4章 刘晓华、张伟荣
第5章 江 亿、刘晓华、李 震
第6章 陈晓阳、刘晓华、李 震、江 亿
第7章 石文星、刘晓华、谢晓云、谢晓娜
第8章 刘晓华、陈晓阳、刘拴强、谢晓云、张永宁、江 亿
本书的许多提法和结论是基于我们的初步研究结果第一次尝试性提出，很可能有很多不妥之处。衷心希望各界同仁能批评指正，提出更好的建议，共同推进温湿度独立控制系统的发展。当前，建筑节能正在被全社会广泛重视。空调是建筑能耗的主要部分。温湿度独立控制系统应该是降低能耗，改善室内环境，与能源结构匹配的有效途径。希望这种方式能更快、更广泛的推广开，为建筑节能事业发挥其应有的作用。
江 亿
于清华园
2005年7月31日
第1章 目前空调系统形式及其特点1
1．1 目前室内环境的处理方法1
1．1．1 现有空调系统的处理方式1
1．1．2 室内温湿度环境的控制策略2
1．1．3 典型的空气处理过程2
1．2 现有空调系统存在的问题3
1．2．1 温湿度联合处理的损失3
1．2．2 难以适应温湿度比的变化4
1．2．3 对环境及室内空气品质的影响5
1．2．4 能源供给与品位问题6
1．2．5 室内末端装置8
1．2．6 输送能耗8
1．3 对新空调方式的要求10
第2章 室内环境控制策略13
2．1 室内环境控制系统的任务13
2．2 排除余热的方法15
2．2．1 余热的来源与特点15
2．2．2 排除余热的思路17
2．2．3 排除余热的理想效率18
2．2．4 实际空调系统排热效率分析20
2．3 排除余湿的方法23
2．3．1 余湿的来源与特点23
2．3．2 理想除湿理论效率27
2．3．3 实际除湿装置的效率分析32
2．4 排除CO2与异味的方法34
2．4．1 CO2和异味的来源34
2．4．2 所需的新风量要求35
2．5 温湿度独立控制的核心思想与基本形式36
2．5．1 去除余湿与C02要求新风量的一致性36
2．5．2 温湿度独立控制系统与组成形式39
2．6 温湿度独立控制系统要求的装置和需要解决的问题40
2．6．1 余热消除末端装置40
2．6．2 送风末端装置41
2．6．3 高温冷源41
2．6．4 新风处理方式42
第3章 末端装置43
3．1 余热去除末端装置I--辐射板43
3．1．1 辐射末端装置的特点43
3．1．2 辐射末端装置的结构形式45
3．1．3 辐射冷却方式下室内余热排出过程49
3．1．4 室内长波辐射场原理及应用54
3．2 余热去除末端装置II--干式风机盘管76
3．2．1 干式风机盘管的结构与特点76
3．2．2 传热能力计算80
3．3 送风末端装置I--置换通风83
3．3．1 技术原理和特点83
3．3．2 基于温湿度独立控制的置换通风系统设计87
3．4 送风末端装置II--个性化送风97
3．4．1 工作原理与末端装置97
3．4．2 基于温湿度独立控制的个体化送风系统设计100
第4章 盐溶液处理空气的基本原理109
4．1 盐溶液的吸湿性能109
4．1．1 用于除湿系统的盐溶液期望的性质109
4．1．2 常用溶液除湿剂的性质112
4．2 典型的除湿-再生过程分析114
4．2．1 除湿-再生基本循环114
4．2．2 影响除湿／再生效果的主要因素116
4．3 与其他除湿方式的比较121
4．3．1 其他除湿方式122
4．3．2 溶液除湿与其他除湿方式的比较124
4．4 溶液除湿空调系统的蓄能能力126
4．4．1 蓄能的相关研究126
4．4．2 蓄能能力的计算127
4．5 对室内空气品质的作用128
4．5．1 过滤除尘作用128
4．5．2 去除空气中的污染物129
4．5．3 溶液带液问题检测130
4．6 以前的工程应用及存在的问题131
第5章 盐溶液处理空气的基本模块与装置135
5．1 可调温的单元喷淋模块135
5．1．1 理想可逆过程的实现条件135
5．1．2 可调温的单元喷淋模块141
5．1．3 多个单元模块的串联处理过程143
5．2 溶液为媒介的全热回收装置145
5．2．1 现有全热回收装置及存在的问题145
5．2．2 单级溶液式全热回收装置146
5．2．3 多级溶液式全热回收装置150
第6章 基于盐溶液除湿系统的新风处理方式155
6．1 各种利用溶液为媒介的新风处理流程155
6．1．1 统一提供浓溶液方式155
6．1．2 独立的带有热泵的新风机组159
6．2 热泵驱动的溶液热回收型新风机组160
6．2．1 工作原理160
6．2．2 冬夏性能测试162
6．2．3 全年性能分析165
6．3 热水驱动的溶液热回收型新风机组(形式I)166
6．3．1 工作原理166
6．3．2 夏季性能测试与分析169
6．3．3 冬季性能测试与分析172
6．4 热水驱动的溶液热回收型新风机组(形式II)173
6．4．1 工作原理174
6．4．2 夏季性能分析175
6．4．3 冬季性能分析178
6．5 溶液式新风机的优势与特点179
6．5．1 对能源系统的影响179
6．5．2 对室内空气品质的影响181
第7章 高温冷水的制备185
7．1 土壤源换热器185
7．1．1 工作原理与分类185
7．1．2 国内外研究现状190
7．1．3 性能的影响因素191
7．2 深井回灌197
7．2．1 工作原理与分类197
7．2．2 国内外研究现状200
7．2．3 性能的影响因素与注意的问题202
7．3 间接蒸发冷却制备冷水204
7．3．1 工作原理204
7．3．2 性能分析205
7．3．3 间接蒸发冷却供冷装置的应用分析209
7．4 人工冷源210
7．4．1 高温冷水机组节能的基本原理211
7．4．2 高温冷水机组的系统形式及其性能改善措施212
7．4．3 高温冷水机组的开发案例226
7．4．4 全年运行的冷热水机组230
第8章 温湿度独立控制系统工程案例分析235
8．1 城市热网驱动的温湿度独立控制空调系统236
8．1．1 示范建筑与系统设计236
8．1．2 系统运行调节243
8．1．3 系统的性能测试246
8．1．4 小结251
8．2 热泵驱动的温湿度独立控制空调系统252
8．2．1 示范工程与系统设计介绍252
8．2．2 新风处理装置和室内送风末端装置256
8．2．3 热泵和余热去除末端装置256
8．2．4 系统运行分析258
8．3 楼宇热电联产系统驱动的温湿度独立控制空调系统266
8．3．1 示范建筑的热电冷负荷分析267
8．3．2 复合系统的构成269
8．3．3 复合系统的运行模式271
8．3．4 经济性分析278
8．3．5 小结279
8．4 土壤源换热器与溶液除湿系统结合的温湿度独立控制系统280
8．4．1 建筑概况及空调设计方案280
8．4．2 地下热平衡校核283
8．4．3 新风系统与末端装置286
8．4．4 小结287
8．5 间接蒸发冷却制冷的温湿度独立控制系统288
8．5．1 建筑概况及空调设计方案289
8．5．2 负荷计算方法289
8．5．3 冷源及冷水流程设计291
8．5．4 余热去除末端292
8．5．5 新疆其他地区、不同建筑温湿度独立控制系统设计292
附录A 角系数的求解297
A．1 室内设备、人员等热源与围护结构之间的角系数求解297
A．2 室内设备、人员等热源之间的角系数求解311
附录B 吸湿盐溶液物性321
B．1 溴化锂溶液321
B．2 氯化锂溶液323
B．3 氯化钙溶液328
附录C 除湿／再生单元模块性能测试335
C．1 单元模块的构成335
C．2 热质交换性能的测试336
C．3 流体力学性能的测试342
附录D 湿空气处理过程的炯分析345
D．1 湿空气的零炯点346
D．2 炯分析方法的应用351
参考文献359
