杨旭东：常规的空调系统存在很大问题
杨旭东：谢谢刘博士，感谢各位来宾，下午来参加这个分论坛，首先声明一下这个报告是替清华大学建筑节能的江亿主任做的，他本来参加论坛，但是他出国了请我来介绍一下，所以我本人不是做这个研究的，我只能尽我最大的努力，把这个理念给大家介绍一下，如果有什么问题我不一定能回答得了。我今天介绍的是温湿度独立控制空调系统，今天可能有一些嘉宾听过这些概念，有的可能是第一次听说，我先介绍一下，第一是背景，为什么要做这样一个系统，传统的空调有什么样的问题和挑战，这个系统叫温湿度独立控制的，还有在传统中的应用实力，包括了几类不同的建筑空间，怎么样用系统。
首先我介绍一下，目前我们常用的空调系统它面临什么样的挑战？我们先看左边这一张图(ppt)，现在空调起什么作用？空调非常简单的目的，空调就是把热量从室内搬到室外去，热量不可能低温往高温传，所以需要有功，需要有压东机来驱动，我们常温的25度是夏季比较舒适的范围，室外两样35度差不多了，我们卡这个温差差不多10度，把温差从25度搬到35度的过程，从这个过程我们从热力学的角度来看，把热量从一个25度的室内，传到35度的室外，这个理想的循环效率是达到多少？达到30，29.8左右，我们现在实际的制冷机没有一个达到29.8的，我们现在就系5.5左右，为什么有这样的差别？我们看实际的制冷机在什么情况下工作？实际制冷机为了向室内送冷风，首先需要变成冷空气，送风温度差不多16、19度的温差，为了制造16度的送风温度，我们要有冷水的回水温度，所以冷水的回水温度大概是12度，供水温度就是7度，但是为了实现这个7度的供水，我们冷机的蒸发温度就是2度。制冷机为了室外35度排热又要有一个温度，比如说5度温差，我冷凝温度要达到40度，实际上制冷机的工作范围是从40度到2度之间工作的，它的温差是38度，我们知道温差越大，理想的cop就越低，如果你要从两度到20度的话，理想卡诺循环就是32，我们现在离7.2已经接近了，已经达到了76%，从这个概念来讲是不错的，但是如果和这个来比，我们如果就想10度的温差，要和29.8一比，还是18左右，效率就很低了，所以这是现在我们常规的空调系统，实际上一个很大很大的问题。
第二个问题，现在传统的空调很难同时满足室内温湿度的要求，因为我们室内调解为了热舒适也好，为了工业调整也好，我们要保证温度和湿度在一个合理的范围内，我们常规的空调在冷却后，比如说室外空气是这样，沿着这个露点往下走，同时降温也室除湿，达到一个低温点，我给室内直接送上来，不能同时满足室内的要求，为了满足湿度我要控制一个露点温度，但是温度就没有办法保证，我还得靠载热把这个空气加热，我们知道先降温后加热这是不对的，或者说有一个冷热抵消的问题，这就是目前采用常规的冷凝空调存在的问题。还有实际我们面临使用应用，条件非常的复杂，这个主要取决于我们热湿比，显热负荷除以湿负荷，这样就变化很大。在信息机房，或者是数据轴心这一类建筑里面不太一样，显热负荷非常大，但是几乎没有散湿，这样算下来热湿比很大。还有一类档案室，这里面只有书、档案、资料，很少有人，热负荷、湿负荷都比较小，像我们这样的会议室不太一样，显热负荷很大，热湿比又比较小，我们怎么样用传统的空调模式有很大的难度，除非你考虑先降温后在热等方法。现在实际上在美国很多建筑，我们分析为什么它的高能耗，实际上就是存在这样的问题，供冷、载热，为了除湿保证到一个很热的温度，然后再加热的过程，另一个除湿和加湿的过程。另一个看输配系统，我们知道空调鼠辈活动也占很大一部分，传统我们见到的，采用的是全空气的空调，用冷空气来给室内送风，带走室内的热湿负荷，我们把风分成两部分，一部分是保证人员的正常呼吸，保证去除污染物，这个新风一次去除每没有问题，我真正的空调讯量是3—5次每小时，实际上这里有2—4次的循环风量，循环过程是把冷量带进来的过程，为了带进来同样的冷量，空气需要的循环量是很大的。跟什么比？跟水比。另一个空调管道的占地面积是同样的情况，如果空气，风道占的面积非常大，用水就小的多，用制冷机也是最小的。现在对空调系统有一个新的需求，我们既要同时实现对温度和湿度的控制，保证足够的新风，还要提高能源利用的效率，通过避免再热，再加湿来实现这个。
下面我介绍一下温湿度独立控制系统，这个理念是什么样的。这个概念是把温度控制和湿度控制分开，温度控制通过干燥的新风把这个空气做除湿，除湿以后送进室内来，我需要多少新风我就送多少空气，我并不需要带里面循环风，所以这个量就会比全空气的空调小很多，这个干燥的新风要达到什么样的绝对湿度呢？一般来讲大概做到8g/公斤的湿度，这个新风量的控制主要是取决于里面的人员数量，污染物的情况，或者是散湿的情况，所以是满足除湿的要求，第二是温度的控制，主要是去除室内的显热部分，为了去掉显热部分，这个可以用相对搞得，这个只带动显热部分，换句话说盘管是没有冷凝的，大家知道制造高温水的能耗比制造低温水的能耗高很多，这样高温的冷水透过干湿盘管，或者辐射吊顶来控制室内的温度，这样就实现温度和湿度两个独立的，而不是说温度和湿度同时在这儿降低或者提高。所以它和前面说的传统的方式相比，首先它可以精确控制你想要的温湿度，而且避免了热湿耦合的处理，比如说可以用一些高温的冷水源，有的地方可以直接用地下水，这是免费的自然资源，还有疏运系统的效率大大提高。
怎么样实现空气的除湿呢？可以通过这样的系统，潮湿地区开发一个新的系统叫溶液除湿机，末端可以用各种形式，置换式的，个性化送风，上来就实现湿度的控制，而下面可以用高温冷源，或者是备用式的一些建筑蒸发冷却产生的冷水。下面我介绍几个实例，怎么样在实际工程中采用这种技术，首先我们把我们国家的室外气象湿度做一个简单的分区，中间我们画一条线，这个分区是按照含湿量来说的，这一条线上面含湿量相对比较要，线下面含湿量比较大(ppt)及这是深圳招商地产的一个项目，夏季深度可以达到20克，相对湿度达到80%，这个建筑面积是2万平方米，这里面采用了温湿度独立控制，先说这个新风是用的这种新风，除湿的新风机组，带热回收的，空气在被排除去之前还经过一道回收手续，这样每一层放这样一个机组保证新风量，同时保证每一层的湿度，显热控制用的是高温冷水机组，这个冷水机组除水温度17度，通过干湿高低盘管，给每一层去除显热负荷。这样的机组我们做了测试，新风处理系统效率算下来是4.3，冷冻机的效率是非常高的，因为出17度的冷水，同时我们要考虑泵、冷却塔这些全加起来是3.7，综合的系统总额效率，你投入的电和得到的冷相比是4.0，这是所有的输配这些加在一起，实际上当时在做测试的时候，他装了变频没有用，如果把冷却塔的变频用上，实际上的cop还可以提高到4.4左右及这个数和深圳市的普通建筑做一个这样的对比，用这样的系统年耗电量每平方米32千瓦时，节能率达到50%左右。第二个在信息机房里面的应用，信息机房是高发热量，而且是显热，几乎没有散湿，这种情况如果用传统的方式有什么差别？传统的方式是把回风做冷却，然后除湿，除湿不行还得加一下湿送进来，先除湿再加湿这样一个不合理的过程。要用温湿度独立系统怎么做呢？用高温冷水机组除18度的冷水，用它直接产生冷风，通过这个冷风送到机柜附近带动显热负荷就行了，显热部分是很小的，几乎不需要再做什么处理了，这样的形式比刚刚说的能效提高很多。第三个例子是在档案室，档案室几乎没有热湿的散发，因为都是书本，这也是一个实例，设计参数，比如像这样一个300平方米的档案室，现在运行的系统，走的总风量是5000立方米每小时，其中新风量是500，循环风是4500，这样一个系统在潮湿，湿热地区可以看一下负荷，主要负荷是新风负荷，传热部分很小，其他部分也很小，是不是真的需要这么大的能量呢？或者负荷呢？我们看一下，对现有系统采用的是500立方米每小时，对档案室来说里面没有人，为什么要那么大的风量呢？如果我什么不变，把新风负荷降低，就能节能63%，如果我再做一点改变，我把这两个拆开，新风部分单独走，还是保证50立方米每小时的新风量，但是显热部分可以走更高端的冷水机，它的cop不是3.5，可以达到7，这样走下来又能比方案2节省40%，大家可以通过这个看到，温度的独立控制优势。
下面一个例子是高大空间的实际应用，高大空间的特点是室内热量的空间分布不均匀，这是一个实际的例子这是一个大楼的前厅，层高有4米的空间，这个空间怎么做呢？在地下送高燥的冷风，送上来以后在一层的顶部回，同时排掉的风是在4层的顶上，在地面上做了一些辐射地板去除显热，我们测了一下这里面的温度，这是一个高大空间，这个垂直面随着高度是升高的，我们真正关注的是2米左右的范围，2米左右大家看温度是很舒适温度，高上去30多度，这个是没有问题，因为那没有人，湿度也是同样的，所以能有效的保证人活动区域的温度、湿度。另外在一些大型的空间，地铁、机场、客站等等，都是一样的，先说显热，先热通过两边的送风口，在两侧往大厅里面送冷风，除湿、干燥得风，然后它的显热部分可以通过地板的的辐射，显热比较大可以通过一些干湿盘管，这样就可以把温度和湿度单独的控起来。
下面介绍一下在干燥地区，比如说新疆这种干燥地区，又热，但是空气湿度很低的地区，这些的地区采用的模式跟刚刚就不一样了，可以采用间接蒸发冷水机组，给室内提供冷源，这个机组的图片在这儿，主要是利用室外的干道空气，经过水和空气间接换热，再通过一个都是派出去，这是一个换热器降温，(ppt)，最后达到的理想状态是，做到空气的露点温度，这和直接蒸发不一样，直接蒸发是空气的湿球温度。可以看一下实际测试的结果，这是在新疆实际的机组，室外温度35度左右，再看这几个温度，这是露点温度，大概15度左右，这是它的湿球温度，所以这个温度是19度左右的水。这是一个应用，在新疆的一个医院，采用间接蒸发冷却的方式，这个是间接蒸发冷水机组，这个是间接蒸发冷却新风机组，然后对室内除湿降温，这是实测的效果，左边是间接政法冷水机组，因为没有制冷压缩机，这个是间接蒸发冷却新风机组。
做一个简单的总结，我们说空调调的是温度和湿度，这两个是一个两个独立的控制参数，而且热湿比随着不同的建筑，变化非常大，温度和湿度、独立控制能起到一个效果，而且是室内环境的控制的新视角，我的报告结束，谢谢各位！
主持人：感谢杨老师的精彩演讲，大家有什么问题，针对这个温湿度空调系统可以简单的交流一下。
提问：不同的空调成本上有什么差别？
主持人：从我们推广的情况来看，跟常规的空调系统，这个和面积有关，大概十万平米以下的，规模相对比较小的面积，除湿费的投资增加10—15%，回收周期是2—3年，对一些规模比较大的，超过10万平米的项目，如果经过一些优化的设计，一般来说增量并不明显。
提问：硬性成本呢？
杨旭东：硬性成本肯定是低的，因为是节能的系统，这是主要的目标。
提问：问两个问题，第一个问题是你如果干燥的新风的制造是采用什么机组？还是传统的吗？
杨旭东：刚刚我说的可以通过冷热除湿把空气的湿度去掉，同时在这个过程中把余热回收回来，不能用传统的方式了。
提问：如果干燥的新风送到房间以后，比如说送来的冷水向它降温，这时候的房间内的控制温度点和湿度是不是相应的变化一下？
杨旭东：没有，是这样，你需要控制温度的话，你走单独一套控制温度的系统，比如说我控制水量，这个水是没有冷凝的，完全是一个显热过程，根据你设定的点可以设置你的温度和湿度，显热你可以通过控制你的温度和湿度控制的。
