基于湿日数的温湿度独立控制空调系统设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及建筑溫、湿舒适度和建筑节能领域，具体地说是一种基于湿日数的溫 湿度独立控制空调系统设计方法。
【背景技术】
[0002] 当今世界能源短缺和生态环境恶化日益突出，节能减排是可持续发展的重要方 面，建筑能耗是与工业能耗、交通能耗并列的=大社会能耗。改善建筑室内舒适度的主动调 控方式和用能是建筑能耗的重要构成，例如建筑物冬季采暖升溫和夏季空调降溫。设及建 筑室内舒适度的参数包括溫度和湿度，目前基于降溫的"度日数"概念和降溫负荷峰值的普 通空调系统设计，采取低溫冷凝除湿对空气进行处理的方式同时对室内溫度、湿度进行调 控，是根据建筑最大热负荷峰值进行空调设备选型。降溫与除湿同时进行，很难适应室内热 湿比的大范围变化，且在不同气候区域（设及建筑室外气溫和湿度的影响）、不同建筑类型 (设及建筑室内人员、设备对溫度和湿度的影响）均采用低溫冷凝除湿处理方式时，或者造 成室内相对湿度过高，或者通过降低室溫来改善热舒适度而造成空调系统能耗增加。
[0003] 即使是在不同气候区域，不同类型、不同规模的建筑中采用溫度和湿度独立控制 方式空调系统，也需要相应负荷分析、不同控制方式的设备性能分析、总能耗比较和节能效 果分析、不同控制方式的配套应用系统设备投资增量的比较，进一步确定该建筑工程是否 适合采用溫湿度独立控制空调方式替代普通空调系统低溫冷凝除湿处理空调方式，W及设 计选择何种溫湿度独立控制空调设备系统、运行方式，从而达到降低能耗和合理投资的目 的。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种在夏季和 过渡季的南方高溫高湿地区，在保证建筑室内溫度、湿度的同时，实现空调系统节能效果明 显、设备投资合理的基于湿日数的溫湿度独立控制空调系统设计方法。
[0005] 为此，本发明采用的技术方案如下：基于湿日数的溫湿度独立控制空调系统设计 方法，其步骤如下：
[0006] 1)建立空调年"湿日数"概念，W夏季空调室内设计参数溫度为26摄氏度、相对湿 度60%时对应的含湿量12. 79g/kg干空气为基准，年"湿日数"定义为一年中当某天室外日 平均含湿量高于12. 79g/kg干空气时，将该日平均含湿量与12. 79g/kg干空气的差值数乘 W1天，所得出的乘积的累加值，其单位为g/kg干空气?d，d为天数，大于该数值的即表示 该日人体感觉热湿或者闷湿，必须降溫除湿或者必须除湿；
[0007] 2)在上述"湿日数"的基础上，增加设置"干燥高溫度日数"，即含湿量低于 12. 79g/kg干空气、平均气溫高于26°C的天数，不需除湿，但是必须降溫；
[0008] 3)依据闷湿过渡季及高溫潮湿夏季的长短，计算得到全国各个城市的年"湿日数" 天数、年"湿日数"，绘制相应各个城市的年"湿日数"及其天数的数据表格及数据柱状图； 依据干燥高溫季节长短，计算各个城市的年"干燥高溫度日数"，叠加到"湿日数"的天数上， 即叠加到数据柱状图上；同时列入通常建筑空调设计采用的"度日数"概念相关数据进行比 较；
[0009] 4)依据年"湿日数"和"干燥高溫度日数"概念，针对处于不同城市的不同类型公 共建筑的具体某幢建筑，计算其室外新风降溫的显热负荷、新风除湿的潜热负荷、室内降溫 的显热负荷、室内除湿的潜热负荷及空调总负荷；
[0010] 5)理论的、完全的溫湿度独立控制空调系统将上述空调总负荷划分为：由高溫冷 源机组系统承担室内降溫的全部显热负荷和室外新风降溫的显热负荷；由新风除湿机组系 统输出等溫的干燥新风，承担室外新风除湿的潜热负荷和室内除湿的潜热负荷；
[0011] 由于目前空调的降溫、除湿设备不具备上述完全溫湿度独立控制功能，工程实际 应用中的溫湿度独立控制空调系统将上述空调总负荷划分为：由高溫冷源机组系统输出冷 水溫度18°c，承担室内降溫的部分显热负荷；由新风机组系统（例如溶液除湿系统）输出 20°C的干燥新风，承担室外新风降溫的显热负荷、新风除湿的潜热负荷、室内除湿的潜热负 荷及室内部分显热；
[0012] 6)依据上述"湿日数"的概念，针对处于不同城市的不同类型的公共建筑，计算基 于"湿日数"和"干燥高溫度日数"的空调总负荷，W及计算整个降溫除湿季，新风除湿机组 和高溫冷源机组的单位建筑面积空调能耗；
[0013] 7)依据上述"湿日数"和"干燥高溫度日数"概念的空调总负荷，针对处于不同城 市的不同类型的公共建筑，计算整个降溫除湿季采用普通空调系统的单位建筑面积空调能 耗，与上述采用溫湿度独立控制空调系统的空调能耗比较，得到的差值为单位建筑面积的 空调节能量；
[0014] 8)利用上述不同城市、不同类型公共建筑的单位面积空调能耗差值，乘W相应建 筑面积，得到采用上述溫湿度独立控制空调系统的年空调节能量，再乘W设备系统的使用 年限，得到采用溫湿度独立控制空调系统使用全周期的总节能量，进而分析与总节能量相 应的经济效益和节能减排的社会效益；
[0015] 9)采用独立的新风溶液除湿机组，还可W利用高溫冷源机组的废热或者可再生热 源进行盐溶液浓缩再生处理，可进一步再降低新风溶液除湿机组的能耗；计算利用废热或 者可再生能源相应节约的能量，并计入建筑的年节能量、使用全周期节能量、相应节能经济 效益和节能减排的社会效益；
[0016] 10)根据"湿日数"和"干燥高溫度日数"概念的建筑空调总能耗及降溫功率峰值、 除湿功率峰值参数，可分别设计选择溫湿度独立控制空调系统设备方案和普通空调系统设 备方案，确定相应方案设备价格，比较两个不同设计方案的投资增量；
[0017] 11)将该建筑的溫湿度独立控制空调系统的总节能经济效益和投资增量比较，并 结合考虑溫湿度独立控制空调系统全周期的节能减排社会效益，最终确定该建筑是否合适 应用溫湿度独立控制空调系统。
[001引本发明在保证建筑物的溫、湿舒适度同时，提出了涵盖"度日数"的"湿日数"的概 念，W涵盖建筑降溫和除湿的要求，并计算降溫除湿的负荷峰值和相应的总负荷；还提出基 于湿日数的总负荷的溫度和湿度独立控制方式空调系统的空调能耗量计算方法，与目前普 通空调系统采用低溫冷凝降溫除湿控制方式的能耗量相比的节能效果分析，及两种控制方 式的空调系统设备投资比较，形成建筑工程的溫湿度独立控制空调系统设计方法。
【附图说明】
[0019] 图1为过渡季节需要除湿的区域图。
[0020] 图2为夏季需要降溫除湿的区域图。
[0021] 图3为夏季干燥高溫需要降溫的区域图。
[0022] 图4为各典型城市年"湿日数+干燥高溫度日数"天数和"度日数"天数柱状图。
[0023] 图5为建筑面积均为1. 21万平方米（商场、宾馆和办公）建筑的建筑立面图和平 面图，建筑体型系数为0. 18 (图5-1为办公和宾馆的建筑标准层平面图，图5-2为办公和宾 馆的建筑南立面图，图5-3为商场的建筑标准层平面图，图5-4为商场的建筑南立面图）。
[0024] 图6为各典型城市基于"湿日数+干燥高溫度日数"和"度日数"的商场建筑空调 总负荷柱状图。
[0025] 图7为各典型城市基于"湿日数+干燥高溫度日数"和"度日数"的宾馆建筑空调 总负荷柱状图。
[0026] 图8为各典型城市基于"湿日数+干燥高溫度日数"和"度日数"的办公建筑空调 总负荷柱状图。
[0027] 图9为各典型城市商场建筑降溫除湿季溫湿度独立控制空调系统能耗柱状图。
[0028] 图10为各典型城市宾馆建筑降溫除湿季溫湿度独立控制空调系统能耗柱状图。
[0029] 图11为各典型城市办公建筑降溫除湿季溫湿度独立控制空调系统能耗柱状图。
[0030] 图12为各典型城市商场建筑按照"湿日数+干燥高溫度日数"负荷的两种空调系 统能耗比较柱状图。
[0031] 图13为各典型城市宾馆建筑按照"湿日数+干燥高溫度日数"负荷的两种空调系 统能耗比较柱状图。
[0032] 图14为各典型城市办公建筑按照"湿日数+干燥高溫度日数"负荷的两种空调系 统能耗比较柱状图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明做详细说明。
[0034] 空调的年"湿日数"定义：W夏季空调室内设计参数溫度为26摄氏度、相对湿度 60%时对应的含湿量12. 79g/kg(干空气）为基准，年"湿日数"定义为一年中当某天室外 日平均含湿量高于12.79g/kg(干空气）时，将该日平均含湿量与12.79g/kg(干空气）的 差值数乘Wl天，所得出的乘积的累加值，其单位为g/kg(干空气）-d。大于该数值的即表 示该日人体感觉热湿或者闷湿，必须降溫除湿或者必须除湿，如图1、图2所示。
[0035] 在上述"湿日数"的基础上，增加设置"干燥高溫度日数"，即含湿量低于12. 79g/ kg，但是平均气溫高于26°C，不需除湿，但是必须降溫，如图3所示。
[0036] 依据闷湿过渡季及高溫潮湿夏季的长短，计算得到全国各个城市的年"湿日数"天 数、年"湿日数"，可绘制相应各个城市的年"湿日数"及其天的数据表格及数据柱状图。依 据干燥高溫季节长短，计算各个城市的年"干燥高溫度日数"，叠加的"湿日数"的天数上，叠 加到数据柱状图上。同时列入通常建筑空调设计采用的"度日数"概念相关数据进行比较。 表1、图3的数据显示，南方高溫潮湿地区的"湿日数"天数加上"干燥高溫度日数"的天数， 大大高于仅计入热负荷的"度日数"的天数，且越往南方