浅谈恒温恒湿空气处理过程设计
浅谈恒温恒湿空气处理过程设计
引言
随着建筑功能性的增多，越来越多的项目需要维持室内环境的温湿度恒定，比如大型的数据网络机房、医院手术室等。在进行恒温恒湿空调系统设计时，不应只选用几台单元式恒温恒湿空调机放置在空调房间就了事，而应从空调区的温湿度基数和精度要求出发，进行合理的空气处理过程设计，确定合适的恒温恒湿空调系统。
1 空调房间温湿度精度要求的考量因素
根据空调区温湿度精度要求设计不同的空气处理方案：
对于精度要求不高时，夏季空气处理过程可只用表冷器进行降温除湿，按使用要求确定温度或湿度信号优先控制冷冻水电动二通阀开度以调节温湿度。
对于精度要求较高时则应对温湿度分别进行调节，即温湿度需要独立控制。
简述如下：
1.1较低要求恒温恒湿系统
当室内温度基数为23℃～28℃，精度为±2℃;室内相对湿度基数为50%～60%RH，精度为±10%RH时，可采用集中式全空气系统。
空气处理原理图如图1:
夏季:室内温湿度通过控制冷冻水电动二通阀来实现。室内温、湿度信号与设定值比较后，按温湿度优先顺序或偏差值大小优先顺序控制表冷器出水电动二通阀开度，使新风，回风混合后经表冷器降温去湿后达到设计所要求的机器露点，送入空调房间，使室内空气温、湿度保持在规定的范围内。
冬季：新风与回风混合后，经加热加湿后送入室内，室内温度信号与设定值比较后，以偏差值控制加热器的电动二通阀的开度，调节加热量，使室内空气温度达到规定范围内;室内湿度信号与设定值比较后，以偏差值控制加湿器的电动阀开度，调节加湿量，使室内相对湿度达到规定范围内。
1.2较高要求恒温恒湿系统
当室内温度基数为23～26℃，精度为±1℃;室内相对湿度基数为50～60%RH，精度为±5%RH时，由于室内温、湿度要求的精度范围较小，夏季单靠控制冷冻水电动二通阀开度很难同时达到温湿度精度范围。因此室内温、湿度必须分开控制。
空气处理原理图如图2:
夏季室内温度通过调节电加热器的加热量来实现，室内湿度通过调节冷冻水电动二通阀来实现。这里增加一个二次回风过程，可避免过多的热冷能量抵消，节约一部分能量。
通过以上两个例子可以看到由于空调房间温、湿度精度要求不同，应该采用不同的空气处理方案
2 空调房间温湿度基数要求的考量因素
由于空调房间温、湿度基数不同，也应采用不同的空气处理方案。调节室温用换热器就可实现，调节室内相对湿度却因室内露点温度不同而应采用不同的降湿、加湿设备。
2.1空气的除湿
新、回风混合后，经冷却去湿后机器露点的绝对含湿量须低于室内空气露点所对应的绝对含湿量，才有可能负担室内湿负荷。常规冷冻水供水温度为7℃，而经过表冷器冷却去湿后的空气出口干球温度比冷冻水供水温度高出约3.5~4℃。表冷器所提供的冷量要大于或等于空气处理过程所需冷量的同时，表冷器的干球温度效率及接触系数必须大于等于空气处理过程的干球温度效率及接触系数。还须考虑析湿系数的影响。因此采用常规7℃冷冻水供水的表冷器，冷却除湿的空气处理方案不适用于室内露点温度低于11℃的空调系统。室内露点温度在4℃～12℃之间，除湿设备可采用冷冻除湿机;当室内露点温度低于4℃时，采用冷冻除湿机除湿效率下降，机组除霜时间过长。这时可采用低露点空气干燥机，综合运用冷冻除湿和氯化锂转轮除湿技术：新风经初、中效两级过滤后，用蒸发器降温除湿到露点温度为6℃～8℃，再经过氯化锂转轮除湿机除湿，将空气露点降至-10℃。对于需要更低露点的空气，再经过二级表冷器和氯化锂转轮除湿机除湿，可将空气露点温度降至-20℃。氯化锂转轮除湿机可通过设旁路控制，即控制通过转轮除湿风量的大小或控制再生温度的高低来调节机组除湿量的大小。
空气除湿装置的性能比较
空气除湿装置的性能比较见上表，适用于恒温恒湿空调系统的是冷冻法和转轮吸附法。因为这两种方法的除湿量调节精度比较高，用转轮吸附法时必须与冷冻法联合除湿。由于转轮吸附法能耗较大，应减少通过转轮除湿机的风量。
其空气处理原理图如图3:
室内相对温度通过控制转轮除湿机的除湿量来现实，室内温度通过控制连接后表冷器的冷冻水电动两通阀来现实。
2.2空气的加湿
空气加湿器有干蒸气加湿器、电加湿器(电热式、电极式)、PTC蒸汽发生器、加压喷雾式加湿器、离心式加湿器、超声波式加湿器、湿面蒸发式加湿器等，进行设计选型时要注意加湿过程在焓湿图上的变化过程，是近似等焓过程还是近似等温过程，当新风比例较大时，等焓加湿所需的加热量要占很大比例。
2.3工程方案实例
某检测实验室内温、湿度要求为：23±1℃，50±5%RH，设置了一台恒温恒湿空调机以保持室内温、湿度要求，在夏季阴雨天气时室内温度为18℃，相对湿度达到70%RH。分析原因：实验室内散热、散湿量较小，主要冷负荷及湿负荷为围护结构冷负荷及新风冷、湿负荷。梅雨季节和夏季的阴雨天气中，气温不高，日照不强，但湿度很高，恒温恒湿机根据温度信号加大供冷以提高除湿量，而电加热器的调温的加热量很小，不足以维持室内温度。
某信息中心计算机房设置了两台力博特牌机房专用恒温恒湿空调机，送风方式为下送风。新风经冷冻水型新风机组处理后送入室内。空调系统投入使用后不久就出现了空调冷凝水被恒湿恒湿空调机风机吹落在架空地板内的情况。分析原因：主要是国
内外对计算机房的管理水平不同。计算机房空调的特点是：机柜发热量很大，室内基本上没有什么散湿量。因此机房专用恒温恒湿空调机都是按大风量，小焓差设计的。换热盘管为A型盘管。A型盘管下面没有设挡水板，机房专用空调为干工况运行。室内湿负荷由新风机负担，新风经冷却去湿处理后，含湿量要低于室内状态点。而国内人员可以习惯自由进出计算机房，不设缓冲间。水蒸气自然会进入计算机房，空调湿负荷增加，自然就有冷凝水就会被吹落。因此我们在进行“中国网通北京IDC机房”空调设计时就吸取了这个经验教训，注意让新风系统承担室内湿负荷，以保证机房专用恒温恒湿空调机在干工况下运行，并在下送风口周围设置了一道围堰，确保空调冷凝水不流到计算机房的架空地板内。
因此空调系统设计应重视空气处理过程的选择，采取有效措施以保证空调区的室内温湿度要求。
3 结束语
综上所述，恒温恒湿空调系统的设计应根据室内温、湿度要求及冷负荷、湿负荷情况做具体分析、选择合理的空气处理方案。本文未涉及自控系统，仅就空气处理过程提出了几点浅显的观点。
参考文献：
[1]路延魁,主编.空气调节调设计手册(第二版)：中国建筑工业出版社,1992.
[2]陆耀庆,主编.实用供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1993.
[3]范存养,主编.超大规模集成电路工业洁净室的设计.洁净与空调技术,1996.