為商業(yè)建筑選擇合適的主動(dòng)式除濕系統(tǒng)的指南
發(fā)布時(shí)間:2025-01-16 點(diǎn)擊次數(shù):33次記者:您好!感謝您接受我們的采訪。我們想了解一下關(guān)于商業(yè)建筑物中除濕系統(tǒng)的發(fā)展和使用情況。請(qǐng)問(wèn)您能否告訴我們,為什么越來(lái)越多的商業(yè)建筑物開(kāi)始采用主動(dòng)型除濕系統(tǒng)作為其空調(diào)系統(tǒng)的一部分?
專家:是的,過(guò)去十五年來(lái),需要維持較低濕度的商業(yè)建筑物越來(lái)越多地將主動(dòng)型除濕系統(tǒng)納入其空調(diào)系統(tǒng)。這是因?yàn)楫?dāng)建筑物內(nèi)部的水汽負(fù)荷通過(guò)主動(dòng)型(加熱再生式)除濕系統(tǒng)去除后,諸如溜冰場(chǎng)、大型超市和冷藏庫(kù)等設(shè)施的制冷系統(tǒng)能夠更加高效地冷卻空氣。這樣做的結(jié)果是,溜冰場(chǎng)可以節(jié)約成本,提高舒適度,延長(zhǎng)營(yíng)業(yè)季節(jié),超市可以更好地保存低溫存儲(chǔ)的產(chǎn)品,冷藏庫(kù)的安全性也可以得到提升。這些好處使得除濕組件成為了商業(yè)建筑物不可或缺的一部分。
記者:那么,是否所有的商業(yè)建筑物都需要這種低濕環(huán)境呢?
專家:實(shí)際上,近年來(lái)也有將主動(dòng)型除濕系統(tǒng)應(yīng)用于并不明顯需要低濕環(huán)境的建筑物的通風(fēng)系統(tǒng)的情況。例如,學(xué)校、購(gòu)物中心、酒店、餐廳、電影院和養(yǎng)老院的所有者通常只需要適中的濕度而不是嚴(yán)格的低濕控制。盡管相對(duì)濕度高于60%可能會(huì)讓人感到些許不適,并且可能導(dǎo)致室內(nèi)滋生霉菌,但這并不會(huì)直接損害財(cái)產(chǎn),也不一定能準(zhǔn)確判斷運(yùn)營(yíng)成本的增加有多少是由于濕度引起的。因此,在這些建筑物的通風(fēng)系統(tǒng)中添加主動(dòng)型除濕系統(tǒng)很難立即看到其優(yōu)點(diǎn),尤其是在還有其他多種方法可以去除通風(fēng)過(guò)程中的多余水分的情況下。
然而,根據(jù)*近的幾個(gè)成功案例來(lái)看,建筑物所有者似乎比人們普遍認(rèn)為的要更加關(guān)注濕度控制的問(wèn)題。這可能是因?yàn)殚L(zhǎng)期暴露在高濕度環(huán)境中會(huì)對(duì)人們的健康和舒適感產(chǎn)生累積性的負(fù)面影響,而這些影響可能在短期內(nèi)不易察覺(jué)。此外,隨著人們對(duì)生活質(zhì)量的要求不斷提高,即使是細(xì)微的舒適度提升也可能被視為重要的考慮因素。
記者:請(qǐng)您進(jìn)一步解釋一下主動(dòng)型和被動(dòng)型除濕系統(tǒng)的區(qū)別及其適用場(chǎng)景。
專家:好的。除濕轉(zhuǎn)輪是通過(guò)吸附的方式來(lái)去除空氣中的水分。由于除濕介質(zhì)表面的水汽壓力低于潮濕的空氣,水分會(huì)滲透到除濕介質(zhì)中。因此,經(jīng)過(guò)除濕的空氣會(huì)更加干燥地離開(kāi)系統(tǒng)。在工業(yè)建筑和過(guò)程中,存在液體和固體兩大類(lèi)除濕介質(zhì),但在商業(yè)建筑中主要使用固體除濕介質(zhì)。
將固體除濕介質(zhì)應(yīng)用于空氣通道的方法是將它嵌入到輪狀物內(nèi)部的蜂窩網(wǎng)格中。送風(fēng)會(huì)穿過(guò)輪子的一個(gè)區(qū)域而被干燥,然后輪子會(huì)慢慢旋轉(zhuǎn)到第二個(gè)再生空氣通道,在那里干燥除濕介質(zhì)并將吸附的濕氣排放到室外。
除濕介質(zhì)可以通過(guò)加熱或干燥的空氣來(lái)進(jìn)行再生。所謂的“主動(dòng)”除濕輪系統(tǒng)使用加熱的空氣進(jìn)行再生,而“被動(dòng)”除濕輪系統(tǒng)則使用干燥的空氣進(jìn)行再生(通常是使用建筑物的廢氣)。主動(dòng)型除濕輪的優(yōu)點(diǎn)在于它可以不受室外空氣濕度條件的影響,持續(xù)提供干燥的空氣,并且可以使用室外空氣而不是建筑物的廢氣進(jìn)行再生,從而在安裝時(shí)更加靈活。然而,由于需要額外的熱量輸入來(lái)干燥空氣,這將增加運(yùn)行成本。相比之下,被動(dòng)型除濕方式的除濕效果較差,送風(fēng)的濕度水平取決于建筑物的廢氣濕度。由于它是通過(guò)絕熱過(guò)程進(jìn)行再生的,因此無(wú)需額外輸入能量,每小時(shí)的運(yùn)行成本較低。這兩種技術(shù)都可以在商業(yè)建筑的除濕通風(fēng)系統(tǒng)中使用,主動(dòng)型除濕輪適用于大規(guī)模除濕,而被動(dòng)型除濕輪則可以經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)除濕功能,以幫助冷卻系統(tǒng)更精確地調(diào)節(jié)濕度。
記者:您提到主動(dòng)型除濕輪在不同的工作環(huán)境下表現(xiàn)有所差異,能否詳細(xì)說(shuō)明這一點(diǎn)?
專家:一個(gè)除濕輪的除濕能力受多種因素影響,包括進(jìn)氣溫度和濕度、吸附劑類(lèi)型和用量、除濕輪的厚度、蜂窩結(jié)構(gòu)的表面積、空氣通過(guò)除濕輪的速度以及除濕輪的旋轉(zhuǎn)速度等。但對(duì)于商業(yè)建筑的開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō),再生空氣的溫度是除濕能力的主要變數(shù)。如果要使送風(fēng)更加干燥,通常需要將再生空氣加熱到更高溫度。商業(yè)用除濕輪通常在190°F到225°F(82°C到107°C)的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行再生。圖二顯示了一般主動(dòng)式除濕輪在不同進(jìn)氣條件下的性能數(shù)據(jù),這是根據(jù)ARI標(biāo)準(zhǔn)940-1998定義的四種情況得出的,這些數(shù)據(jù)可用于評(píng)估不同除濕設(shè)備的形式。
需要注意的是,干燥送風(fēng)的升溫幅度隨著進(jìn)氣中水分去除量的增加而增加。進(jìn)氣溫度的升高大約有80%到90%是由于將空氣中的水分去除時(shí),潛熱轉(zhuǎn)化為顯熱的緣故。剩余的熱量傳遞是由除濕輪旋轉(zhuǎn)時(shí),將熱從再生熱空氣中攜帶到逐漸冷卻的送風(fēng)中所實(shí)現(xiàn)的。
在一些特定應(yīng)用中,顯熱是非常有益的,比如超市的陳列柜,除非在用于冷凍食品區(qū)域的熱空氣中使用,否則會(huì)導(dǎo)致走廊過(guò)度冷卻。但在大多數(shù)通風(fēng)相關(guān)應(yīng)用中,高溫送風(fēng)需要在送往需要降溫的空間之前進(jìn)行部分冷卻,這增加了主動(dòng)型除濕輪的運(yùn)行成本。
記者:為了解決這個(gè)問(wèn)題,是否有相應(yīng)的措施來(lái)降低送風(fēng)的溫度?
專家:確實(shí)有這樣的措施。圖三所示的是一種常用的后冷卻裝置,包括一個(gè)簡(jiǎn)單的熱交換器和一種稱為蒸發(fā)冷卻器的裝置。后冷卻器可以從送風(fēng)中移除的熱量取決于熱交換器冷端空氣的溫度。理論上,系統(tǒng)會(huì)利用建筑物的排出來(lái)進(jìn)行蒸發(fā)冷卻,這樣可以以*低的成本提供*大的后冷卻效果。然而,在很多情況下,在建物進(jìn)氣點(diǎn)附近無(wú)法獲取建筑物排氣;有時(shí),建筑物的所有者甚至?xí)榱吮苊馐褂谜舭l(fā)式冷卻器帶來(lái)的維護(hù)工作而刻意回避這種方法。在這種情況下,后冷卻器會(huì)使用未經(jīng)處理的室外空氣,這會(huì)減少除濕系統(tǒng)的送風(fēng)冷卻量,剩余的顯熱負(fù)載將留給建筑物的冷卻系統(tǒng)來(lái)消除,以進(jìn)一步提高空間的舒適度。
在商業(yè)冷凍空調(diào)系統(tǒng)中,主動(dòng)型除濕系統(tǒng)主要用于干燥通風(fēng)空氣,因?yàn)樗砹?大的水分負(fù)載(如圖四所示,占到了總負(fù)載的60%)。當(dāng)通風(fēng)空氣被深度干燥(比建筑物所需的干燥程度更高)時(shí),送風(fēng)就像一塊“海綿”——吸收空間中的多余水分,并將濕度保持在預(yù)設(shè)的水平。同時(shí),水分負(fù)載的去除也會(huì)提高冷卻系統(tǒng)的效率。在沒(méi)有大量水分負(fù)載去除需求的場(chǎng)合,冷卻單元就不需要過(guò)度冷卻空氣。因此,在部分負(fù)載條件下,系統(tǒng)的舒適度特性尤為突出。
記者:那么,在實(shí)際應(yīng)用中,除濕系統(tǒng)是如何工作的?
專家:圖五是佛羅里達(dá)州西棕櫚灘(West Palm Beach, Fla.)典型的一年進(jìn)氣狀況示例。數(shù)據(jù)顯示,每年約有3538個(gè)小時(shí)存在通風(fēng)水分負(fù)載,但沒(méi)有顯熱負(fù)載。在這樣的建筑物中,傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)會(huì)使建筑物處于過(guò)低的濕度狀態(tài),既不舒服,也對(duì)建筑材料不利。在這種類(lèi)型的建筑物中添加除濕裝置——無(wú)論是冷凝形式還是除濕劑形式的——雖然會(huì)增加初始投資成本,但卻能顯著改善舒適度。除濕機(jī)制可以根據(jù)濕度計(jì)的變化做出響應(yīng),而冷卻系統(tǒng)則根據(jù)溫度測(cè)量變化做出響應(yīng)。因此,如果將控制和設(shè)備分離,可以使溫度和濕度在整個(gè)空間中實(shí)現(xiàn)更加均勻的分布。
至于控制和設(shè)備分離所帶來(lái)的成本問(wèn)題,雖然在某種程度上,增加通風(fēng)預(yù)處理設(shè)備會(huì)增加這部分的投資費(fèi)用,但由于消除了通風(fēng)進(jìn)氣的水分負(fù)載,系統(tǒng)不再需要過(guò)度冷卻的能力,因此可以節(jié)省大量的運(yùn)行費(fèi)用,這筆費(fèi)用足以抵消安裝除濕系統(tǒng)的費(fèi)用。這一點(diǎn)已經(jīng)得到了多個(gè)實(shí)際應(yīng)用案例研究的支持。然而,對(duì)于大多數(shù)商業(yè)建筑來(lái)說(shuō),濕度控制的成本問(wèn)題并沒(méi)有一個(gè)一刀切的答案,具體取決于建筑物所有者的期望和要求。
記者:對(duì)于商業(yè)建筑來(lái)說(shuō),客戶并不預(yù)期整個(gè)年度8760個(gè)小時(shí)都能保持在一個(gè)精確的控制范圍內(nèi),但他們想知道在不同技術(shù)條件下每年能獲得多少小時(shí)的舒適體驗(yàn)。在這方面,你們有沒(méi)有開(kāi)發(fā)什么工具來(lái)幫助決策者進(jìn)行評(píng)估?
專家:是的,我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)計(jì)算機(jī)程序來(lái)評(píng)估不同設(shè)備在不同商業(yè)建筑應(yīng)用中的費(fèi)用和舒適度關(guān)系。
記者:這個(gè)程序是如何運(yùn)作的?
專家:這個(gè)程序是基于勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Lawrence Berkeley Lab)為美國(guó)能源部開(kāi)發(fā)的DOE2.1計(jì)算引擎進(jìn)行了修改和增強(qiáng),并配備了圖形用戶界面。程序中包含了12種典型商業(yè)建筑的建筑特征、操作參數(shù)、逐小時(shí)天氣數(shù)據(jù)、電力和水費(fèi)的賬單周期以及可選設(shè)備的類(lèi)型等信息。這12種建筑涵蓋了從需要低濕度的建筑到需要高通風(fēng)率的不同需求。
記者:能否給我們舉一個(gè)具體的例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)程序的使用?
專家:當(dāng)然可以。讓我們來(lái)看看電影院的應(yīng)用實(shí)例。電影院與其他普通建筑相比有一些獨(dú)特的特點(diǎn),比如使用了厚的隔聲材料進(jìn)行噪音隔離,放映廳遠(yuǎn)離大廳,以及在夜間使用頻率較高且人員密集。人多意味著需要更大的新風(fēng)量,這些因素使得系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到低顯熱負(fù)載和高水氣負(fù)載的特點(diǎn)。
電影院的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象是家庭錄像帶的租賃行業(yè)。錄像帶提供了私密、便利和價(jià)格的優(yōu)勢(shì);而電影院則提供了更好的視聽(tīng)體驗(yàn)和新上映的電影。從這個(gè)角度來(lái)看,清新舒適的電影院環(huán)境有著巨大的價(jià)值,理想的狀況應(yīng)該是比在家觀看錄像帶的環(huán)境更好。我們使用這個(gè)程序?qū)﹄娪霸哼M(jìn)行了兩種進(jìn)氣預(yù)處理方案的對(duì)比計(jì)算(詳見(jiàn)表一)。
表一是按照費(fèi)用變化的順序排列的,其中的不舒適度指標(biāo)是指當(dāng)空間有人使用時(shí),相對(duì)濕度超過(guò)60%的小時(shí)數(shù)。圖七展示了兩種進(jìn)氣預(yù)處理設(shè)備(被動(dòng)型除濕輪和主動(dòng)型除濕輪)的示意圖。
記者:那么,舒適度和能耗費(fèi)用的關(guān)系又是怎樣的呢?
專家:舒適度和能耗費(fèi)用的確因建筑類(lèi)型而異,但對(duì)設(shè)備選擇有很大影響的卻是能耗費(fèi)用。表二是紐約市的幾棟建筑使用主動(dòng)式和被動(dòng)式除濕輪的舒適度和費(fèi)用情況的對(duì)比??梢钥吹?,不同的建筑在使用主動(dòng)型除濕輪時(shí)表現(xiàn)出截然不同的優(yōu)劣。
因此,決策變得更加復(fù)雜。建筑物所有者需要確定舒適度對(duì)其建筑的價(jià)值有多大。每年需要多少小時(shí)的舒適度提升才能證明使用主動(dòng)型除濕輪所產(chǎn)生的額外支出的合理性。
記者:總結(jié)一下您的觀點(diǎn),您認(rèn)為在商業(yè)建筑中使用除濕系統(tǒng)有哪些關(guān)鍵考慮因素?
專家:在商業(yè)建筑中使用除濕系統(tǒng)時(shí),有幾個(gè)關(guān)鍵考慮因素。首先,不是所有的商業(yè)建筑都同樣需要低濕環(huán)境。其次,即使在那些確實(shí)需要低濕環(huán)境的建筑中,也不是所有時(shí)間都需要嚴(yán)格控制濕度。第三,即使是在同一地區(qū),水電費(fèi)用的差異也會(huì)極大地影響到技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和局限性,而這往往需要通過(guò)詳細(xì)的模擬分析才能準(zhǔn)確量化。第四,舒適度的價(jià)值不僅受到使用時(shí)間的限制,還會(huì)受到不同建筑物所有者和使用者偏好的影響。
總之,在作出任何有關(guān)新技術(shù)應(yīng)用的決策之前,充分理解其經(jīng)濟(jì)效益(包括對(duì)天氣和公用事業(yè)費(fèi)用的分析)始終是有益的。隨著對(duì)舒適度要求的提高和對(duì)電費(fèi)調(diào)整的不可避免,我認(rèn)為這類(lèi)模擬在未來(lái)將會(huì)變得越來(lái)越重要。