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通过旋转热交换器被冷却,在水或者空气热交换器中被追加冷却(3)。钻孔热交换系统供给温度18摄氏度,但是不能完全将空气冷却到要求的设计温度19度,如果热交换增强这个问题就会被解决,可以安装一个大的热交换器,测量数据显示冷却后含湿量有了微量的增加(4)。这就是室内空气混合的作用,由于遗留在旋转热交换器中的空气,室内空气流动率增加。另一方面,室内空气(5)首先在旋转热交换器中被加热(6),热输入追加加热到58度,再热空气(7)从去湿转轮中移除湿度,图3 的对照展示了常规的空气除湿调节过程,根据温湿度的测量结果,空气每一个状态的焓值都能在焓湿图上找到,通过湿空气的状态方程可得1式,式2体积流速、加热、冷却的需求能够通过不同点的焓值计算得到,分别从状态6-7和3-4,加热和冷却需要在图3中也被展示了出来,冷却需求能够被大大的减少到26.8kw,而常规的去湿系统是4.0kw,另外,加热需求从6.4kw提高到15.3kw。
热电联产去湿系统热量效益,电效益,常规系统的压缩冷凝装置的COP,两个系统主要的能量消耗能被计算。 去湿系统3式 常规系统4式
值得注意的是去湿系统的冷却条件不会导致一次能源损耗,因为冷却由旋转换热器系统驱动。然而,传统的冷却系统运用压缩冷凝器则有损耗。
对于去湿系统,一次能源必须被考虑,因为发电被用于其他建筑
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用电设备 (5)式
当考虑电效率时,阐述一次能源转换为电能,来自公共网络的发电系数比来自热电联产设备的发电系数要高。计算结果,来自公共网络发电系数0.4,热电联产发电系数0.24.
图3展示了去湿系统实际的一次能源损耗减少了60%从29.5kw到12.2kw,即使常规系统不考虑再加热的影响,一次能源的损耗也只是减少50% 3.2 能量需要
空气调节系统的能量需求,室外不同的空气条件建筑物的负荷必须考虑,图4展示了在2002年8月的几天中测量的室外空气温度,在这些天中,温度变化从15度到30度。对应的空气含湿量可以在下面的图表8中看到。室外空气含湿量从12g/kg到13g/kg。以这个数据为依据,冷却和加热能量需要可以计算,辅助去湿系统的计算模型随后被开发根据不同条件的测量数据。这个方式能算出更准确的结果比用不同测量数据的焓差值计算能量需求,因为这个研究系统没有被连续的运行,数据和控制系统没有准确的运行。
此外,送风温度规定19度以满足常规系统公平对比。在图4中,二次送风温度和含湿量被展示,可以发现,二次送风温度从50度到60度,空气含湿量减少到4g/kg以满足空气条件。
通过比较,理想的空气条件过程图3展示了出来,夏天6-8月在图
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5可看到。对于传统的系统需要30kw的冷却能量,对于去湿系统只需要7kw。冷却和加热的电力需求直接影响空气调节的能力需求。运用去湿技术,冷却能量需求从传统系统的8962kwh减少到2723kwh,然而加热系统需求从2464kwh增长到5309kwh,与图3一样,一次能源损耗可以通过热电联产装置的效率和电冷却的cop计算。此外,热电联产提供的一次能源电量必须考虑,去湿系统的实际一次能源损耗3318kw,是传统系统损耗的33%,图6说明了这一点。即使电驱动压缩冷冷却装置代替钻孔换热器,需要考虑节省多少能量。耗电冷却装置一次能源会减少,去湿系统实际一次能源消耗7099kwh等同于不采用去湿技术的常规系统需要的70%,此外,如果不采用热电联产装置,必须通过气体加热来加热,一次能源消耗8168kwh。去湿系统将节省20%一次能源。
值得一提的是能量消耗依靠室外空气状态和供给的气体条件而定,因此不同的工况能量消耗是不同的,在一份关于意大利气候的研究数据展示了去湿系统较常规系统节能30%,但是气体消耗高度170%,一次能源消耗高达115%,供给气体温度只有15度 3.3年度主要能源消耗
到目前为止能源需求和比较重只有考虑夏天气体条件,如何回答演示装置气体条件为什么影响建筑物全年能量平衡,根据德国建筑物能量节约条例的年度主要能源需求的一项调查中有所解答(图7 )。德国能源节省条例规定理论主要能源消耗是21.39kwh/m^3。特殊的主要能源消耗根据气体和电消耗测量计算
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结果为21.21kwh/m^3.热泵、控制系统和风扇都被计算进去了。即使在夏天也是如此。同样的系统中,热电联产产热被冷却装置取代,此时主要能源需求上升15.7%,对于这一情况,钻孔热交换器不被采用,冷却装置被电装置驱动,主要能源消耗上升12.9%,如果建筑物没有安装空气调节系统,主要能源需求将低于3.9%,另一方面,如果去湿系统被电驱动常规系统取代,更多的能量22.2%被需求。对于这一情况,传统的空气流动率被地热源取代,风扇带来更多电消耗,最后,传统建筑空气调节系统布局不采用热电联产将多出36.8%的主要能源需求。去湿辅助系统和钻孔热交换器的结合系统对建筑物的主要能源消耗影响非常小,仅仅3.9%, 3.4钻孔换热器冷却
在冷却期间,来自钻孔热交换器的供给温度维持在18-19度。这个温度代表系统的极限,如果室外温度非常高超过32度,舒适条件不能被保证,这是有很高的的负荷,图8展示了室外空去温度在2003年八月份几天中比较高的温度,这几天中周围环境空命名为1.1去温度达到32度,例如室内温度维持在26度,但是其他房间温度命名为1.2上升到极限温度,由于辐射高的内部负荷和冷却容量限制,冷却水入口温度19度,回水温度升高2-3度,然后流回到钻孔换热器系统,这种情况下,房内温度23-24度。
对于将来的设计包括钻孔换热器涉及冷却时温度必须计算在内,加热和冷却容量依据不同地方地面的热性能而定,空气流速高因为负荷的影响设计成辐射地板,对于最佳的设计,客服冷却容量
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