[发明专利]新风空调

说明书

技术领域

本发明涉及暖通空调领域，具体涉及一种改进的空气处理方法和新风空调装置，尤其强调夏季湿热地区新风处理过程中利用板式空气-空气热交换器和间接水蒸发冷却对排风中的显热和潜热进行能量回收。

背景技术

空气调节系统的主旨是对人的室内活动空间提供可控的、舒适的和健康的空气环境或者对仓储、加工过程、设备操作等活动提供特定的空气环境条件。空气调节的主要控制指标包括空气品质、空气温度、空气湿度和风速等。

空气品质的控制比较自然而有效的方法是利用室外新鲜空气对室内空气进行置换或稀释，也即吸入室外新风、排出室内脏气。但在室内外空气的温湿状态差别较大的时候，特别是在夏季湿热地区和冬季寒冷地区，新风交换会对空调系统产生堪比室内闭循环的热负荷压力。空气温度、湿度调节是指将室内空气的温度和湿度调节到令人舒适的状态，例如夏季24℃、60％相对湿度，冬季20℃、40％相对湿度。降温、除湿的方法主要有制冷剂压缩蒸发、制冷剂蒸汽吸收、转轮除湿、溶液除湿和水蒸发等几种系统。水蒸发冷却系统又分直接水蒸发冷却系统和间接水蒸发冷却系统。间接蒸发系统主要包括管式热交换器系统、板式热交换器系统和热管式热交换器系统。本发明涉及的板式空气-空气热交换器的一种优选方案是采用中国专利ZL 200310113333.7公开的一种热交换器。

表1

表1是典型气象年中国大陆代表性城市7月份气象观测值每日最高值的月平均值列表。图1是表1中各城市以温度和含湿量表示的状态点在焓湿图中的位置，每个城市的位置用圆圈序号表示，舒适状态点用◎表示。需要说明的是，各城市观测点的大气压不一定等于标准大气压，但都画在同一张标准大气压焓湿图中，近似地表示各观测点在焓湿图中相对位置，用以定性说明本发明强调的室外空气的焓湿状况。为了简化叙述，本发明中的空气处理过程都假定在标准大气压状态下进行。

表2

表2是典型气象年中国大陆代表性城市1月份气象观测值每日最低值的月平均值列表。图2是表2中各城市以温度和含湿量表示的状态点在焓湿图中的位置，每个城市的位置用圆圈序号表示，舒适状态点用◎表示。需要说明的是，各城市观测点的大气压不一定等于标准大气压，但都画在同一张标准大气压焓湿图中，近似地表示各观测点在焓湿图中相对位置，用以定性说明本发明强调的室外空气的焓湿状况。

图1中比焓大于80kJ/kg干空气的城市占全部城市的三分之二，舒适状态点的比焓为58.45kJ/kg干空气。对这些高焓值城市的室内外焓差进行分析可知，新风中含湿量潜热对焓值的贡献与新风温度对焓值的贡献之比大于3比1。也就是说，新风处理时主要能耗将消耗在对湿度的处理上。列表的城市中，只有乌鲁木齐室外空气含湿量小于舒适状态点含湿量，因而不用除湿，其他地点夏季都需要降温和除湿处理。

有新风就有排风，相应地，湿热地区排风中可利用的潜热能也远大于显热能，因此，夏季湿热地区，对排风的热能回收必须重点考虑潜热能的回收。

本发明中所说的空气潜热能指的是湿空气在任意状态点空气焓值中由绝对含湿量的潜热造成的焓值，其余的焓值称为湿空气的显热能。干空气能指的是湿空气中可利用的潜热能，也就是说在相同干球温度下，湿空气焓值与饱和湿空气焓值之差。

湿热空气的除湿方法常见的有转轮除湿、溶液除湿以及冷冻除湿。冷冻除湿需要将表冷器表面温度降到所处理空气的露点温度以下。板式空气-空气热交换器做间接水蒸发空气冷却时，板壁的温度只有低于新风露点温度才能对新风进行除湿。因此，间接水蒸发必须与传统压缩制冷等可以提供冷冻水的空调系统结合，或者与其他物理除湿方法的系统相结合，才能提供最终符合舒适状态温湿度要求的新风。

图2中绝大部分城市的含湿量均等于或小于舒适状态点的含湿量，室外新风和室内状态点焓差的三分之二以上是显热造成的，越往纬度高的寒冷地区越是如此，也就是说，冬季对排风中能量的回收主要是对显热能的回收。

美国专利专利号US2174060公开了一种用板式空气-空气热交换器间接水蒸发进行空气制冷，虽然可以不增加干通道的空气含湿量，但在湿热地区无法提供舒适状态空气。

美国专利 专利号US4051898公开了一种利用日本纸或类似有透湿功能的板式空气-空气热交换器，基于新风通道和排风通道的水汽蒸发压力差，可以让新风通道空气中的水蒸气穿过热交换器间壁进入排风通道，回收排风中的部分干空气能，但这种透湿纸容易脏污堵塞和在湿应力作用下容易损坏。