一、空調(diào)系統(tǒng)熱回收方法
傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)中，壓縮機(jī)的冷凝熱和系統(tǒng)排風(fēng)一般直接排放到空氣當(dāng)中。不僅不利于環(huán)境也造成了能量的浪費(fèi)。國外很多研究人員對(duì)采用冷凝熱回收系統(tǒng)的控制方式進(jìn)行了理論研究和探討，并且提出了一種串聯(lián)式冷凝熱回收系統(tǒng)。
國內(nèi)西安交通大學(xué)的曹鋒，王凱等人在恒溫恒濕系統(tǒng)中利用冷凝廢熱做了相關(guān)研究。結(jié)果表明，對(duì)比電加熱方式的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，使用冷凝熱對(duì)空氣進(jìn)行再熱的方式可以降低恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)30%的能耗，效果比較理想。其中溫度的控制精度為月0C，相對(duì)濕度的控制精度為士8%，相比傳統(tǒng)的電加熱系統(tǒng)，控制精度略有降低。
而對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中回風(fēng)能量的回收主要是采用燴輪或者換熱盤管的回收方式，吸計(jì)的空調(diào)系統(tǒng)在采用23.1%的新風(fēng)比時(shí)，使用熱回收空調(diào)系統(tǒng)的COP比傳統(tǒng)無顯熱回收系統(tǒng)提高，建立了一個(gè)采用全熱回收的獨(dú)立新風(fēng)除濕系統(tǒng)。在模擬工況下，該系統(tǒng)擁有更高的除濕能力，系統(tǒng)的COP高達(dá)6.8，是傳統(tǒng)直接機(jī)械除濕的3.5倍。等研究發(fā)現(xiàn)新風(fēng)和排風(fēng)溫差越大，顯熱回收后新風(fēng)回風(fēng)溫度變化值越大，即室內(nèi)外溫差越大，回收的能量越多。
二、干燥劑除濕方法
除濕是空氣調(diào)節(jié)的主要任務(wù)之一，早在20世紀(jì)60年代，研究人員就開始對(duì)除濕空調(diào)進(jìn)行了研究，搭建試驗(yàn)樣機(jī)，進(jìn)行性能測試，并取得了大量的成果。一般空調(diào)系統(tǒng)中常用的除濕方法有兩種：即露點(diǎn)除濕和使用干燥劑(固體或液體)吸濕除濕。相比露點(diǎn)除濕方式，干燥劑除濕有可以利用低品位能源的優(yōu)勢。
空氣調(diào)節(jié)中常用的液體除濕劑有嗅化鏗C Liar)溶液、氯化鏗(LiCI)溶液、氯化鈣(CaCl2)溶液、乙二醇溶液、三甘醇溶液等等Ertas A和Anderson E等對(duì)混合溶液做了相關(guān)研究，試圖在除濕性能和經(jīng)濟(jì)性能上取得最佳平衡點(diǎn)。在凡種常見的鹵鹽除濕溶液中LiCI的價(jià)格最貴，LiB：次之，CaC12最便宜，而LiCI的除濕性能最好，CaCI：除濕效果不夠理想。把傳統(tǒng)的空氣處理系統(tǒng)中的除濕模塊用液體除濕裝置替代，可以提高傳統(tǒng)空調(diào)的濕度控制范圍，還可以產(chǎn)生明顯的節(jié)能效果。Y.K.Yadav等人發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)的蒸氣壓縮空調(diào)系統(tǒng)中，使用液體除濕劑比使用機(jī)械露點(diǎn)除濕方式節(jié)能35%；C.S.Khalid Ahmed等對(duì)使用LiB：除濕裝置的復(fù)合空氣處理系統(tǒng)進(jìn)行模擬時(shí)發(fā)現(xiàn)，COP相較傳統(tǒng)的蒸氣壓縮式空調(diào)提高了50%>K.Zhao等對(duì)溶液除濕型熱濕獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)做了全年運(yùn)行研究。系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，采用溶液除濕的系統(tǒng)COP為4.0，和常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)相比，采用溶液除濕的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能率達(dá)到34.1%0W.F.Zhu等也研究了采用溶液除濕的熱濕獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)，結(jié)果表明，室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)能夠很好的符合設(shè)計(jì)要求；新風(fēng)處理模塊COP為6.24；高溫冷水機(jī)組的COP 4.38，系統(tǒng)平均COP達(dá)5.28。
干燥劑除濕的另外一種方式就是采用固體干燥劑除濕。目前對(duì)于固體干燥劑的材料研究非常多。低成本、吸附性能、耐用性決定了采用固體干燥劑除濕系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可行性。常用的固體干燥劑有：活性炭、氯化鏗、氯化鈣、活性氧化鋁·沸石、硅膠等澳大利亞的Li Chen和GraharmR.Thorpe等人均各轉(zhuǎn)輪除濕和通風(fēng)相結(jié)合用于糧食儲(chǔ)存，并且在澳大利亞的新南威爾士和昆士蘭進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明這種裝置在降低糧食儲(chǔ)存所消耗的能量非常有效，每噸油菜籽的冷卻能耗僅為0.14kW oE.Van den Bulk等人對(duì)除濕轉(zhuǎn)輪進(jìn)行熱力學(xué)第二定律分析，探討了提高除濕過程可逆性和如何改變系統(tǒng)的除濕性能。
上海交通大學(xué)的王如竹，代彥軍等人對(duì)混合式固體轉(zhuǎn)輪除濕/蒸氣壓縮空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，與常規(guī)的蒸氣壓縮式空調(diào)系統(tǒng)相比，混合除濕空調(diào)的電能節(jié)約37.5%，系統(tǒng)COP提高了約40%，由于采用了熱濕獨(dú)立處理，可以同時(shí)發(fā)揮干燥劑除濕傳質(zhì)效率高，傳統(tǒng)空調(diào)換熱器換熱效果好的優(yōu)勢。
三、運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化方法
針對(duì)暖通空調(diào)領(lǐng)域的模擬主要集中在對(duì)空調(diào)的系統(tǒng)能耗、控制特性以及室內(nèi)空氣的流動(dòng)特性計(jì)算，其中以商業(yè)軟件進(jìn)行模擬居多。用于系統(tǒng)能耗模擬和控制特性的軟件有BLAST.HVACSIM+，TRNSYS等，該類軟件是以整個(gè)系統(tǒng)中各部件為單元，建立起各部件的動(dòng)量方程、能量方程及質(zhì)量方程進(jìn)行計(jì)算。目前TRNSYS在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的比較廣泛。T.Mateus使用TRNSYS對(duì)一商業(yè)建筑的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行建模，該空調(diào)系統(tǒng)采用的是太陽能吸收式制冷方式。文章分析了系統(tǒng)全年運(yùn)行的能耗，并且就如何降低系統(tǒng)能耗和二氧化碳的排放量上進(jìn)行了研究。
Hobbi.A和K.Siddiqui等人建立起一個(gè)家用太陽能熱水器的TRNSYS模型，
利用模型對(duì)太陽能熱水器的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行研究。具體包括集熱器面積，流體類型，集熱器中水的質(zhì)量流量，水箱的體積和高度，換熱效果、吸熱板的材料、厚度和數(shù)量等等。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的熱水器在夏季和冬季分別可以提供83%}-'97%和30%^'62%熱水需求，同時(shí)降低54%的電能消耗。T.Magraner等使用TRNSYS對(duì)一個(gè)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行建模，計(jì)算系統(tǒng)能耗以及運(yùn)行工況特性。在建模過程中采用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多目標(biāo)優(yōu)化遺傳算法，但是模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)值的偏差達(dá)到了15^20%，作者經(jīng)過理論分析后，得出影響模擬結(jié)果的主要是地源熱泵的COP，在修正熱泵模型的相關(guān)初始輸入?yún)?shù)之后，偏差值縮小到5%0Cabrol.L和Rowley.P在TRNSYS中建立起一個(gè)應(yīng)用于商業(yè)建筑的空氣源熱泵地板輻射供暖系統(tǒng)模型。模擬結(jié)果顯示，系統(tǒng)不僅僅可以保證室內(nèi)的舒適度要求，而且運(yùn)行成本和二氧化碳排放量也低于燃?xì)忮仩t供暖系統(tǒng)。
Rasouli.M和Simonson.CJ研究了通風(fēng)空調(diào)的能量回收系統(tǒng)，使用TRNSYS對(duì)四幢辦公大樓的空調(diào)采暖系統(tǒng)進(jìn)行模擬，這四幢樓分別位于美國四個(gè)具有典型氣候特征的城市中。結(jié)果表明，對(duì)熱量進(jìn)行的回收的空調(diào)系統(tǒng)明顯更加節(jié)能，最高可以達(dá)到40%的節(jié)能效果。Lin.Z等人建立了利用太陽能的干燥劑除濕系統(tǒng)和普通的干燥劑除濕系統(tǒng)的TRNSYS模型，發(fā)現(xiàn)比起一般的辦公室置換通風(fēng)系統(tǒng)，文中建立起來的兩種模型分別可以節(jié)能40%和20%，而對(duì)于教室和零售商店，則分別可以節(jié)能37%和25%0青曉日彭叨在其碩士學(xué)位論文中以TRNSYS軟件為平臺(tái)，建立了某建筑的地源熱泵系統(tǒng)模型，對(duì)建筑物的冷、熱負(fù)荷和室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行模擬研究，通過對(duì)其負(fù)荷特點(diǎn)的分析，得出地源熱泵系統(tǒng)冷、熱源的設(shè)計(jì)原則。胡瑋和陳立定以廣州某大廈水冷型中央空調(diào)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，用TRNSYS建立了多區(qū)域建筑及其中央空調(diào)系統(tǒng)仿真模型，在此基礎(chǔ)上分析加控制和不加控制運(yùn)行兩種情況下中央空調(diào)能耗情況。通過模擬結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，中央空調(diào)具有很大的節(jié)能空間。
張偉在其學(xué)位論文中利用TRNSYS對(duì)建筑的能耗進(jìn)行模擬計(jì)算。并且比較了不同的窗戶，不同的朝向，不同的墻窗面積比例下，系統(tǒng)的能耗改變情況，驗(yàn)證了室外光照對(duì)建筑能耗的影響。本文中模擬使用的也是TRNSYS軟件，在第四章會(huì)有較為詳細(xì)的介紹。暖通空調(diào)另一部分模擬計(jì)算主要是對(duì)室內(nèi)空氣流動(dòng)模擬和空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的傳熱傳值問題的研究，一般是使用CFD工具來進(jìn)行的。1974年丹麥的P.V.Nielsen首次將CFD應(yīng)用于室內(nèi)通風(fēng)空調(diào)領(lǐng)域，而后CFD在暖通空調(diào)中的應(yīng)用越來越廣泛，1990年Jones和Waters發(fā)表了大量關(guān)于機(jī)場候機(jī)廳、潔凈空調(diào)室、辦公室等其他室內(nèi)環(huán)境的CFD模擬的文章。國內(nèi)大概是在20世紀(jì)80年代開展了相關(guān)研究工作，清華大學(xué)李先庭開發(fā)了應(yīng)用于建筑環(huán)境與設(shè)備流動(dòng)與傳熱問題分析的模擬計(jì)算軟件STACH-3[52，53]可以對(duì)高大空間、固定的潔凈空調(diào)室的氣流組織和空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，還可以計(jì)算室內(nèi)空氣的空氣齡、換氣效率、送風(fēng)可及性、熱舒適性等等。
四、低品位熱源利用方法
目前暖通空調(diào)中使用低品位熱源主要是利用系統(tǒng)余熱、太陽能和地?zé)�，利用的途徑主要通過熱回收裝置、地源熱泵、太陽能結(jié)合干燥除濕方式來實(shí)現(xiàn)。Henning HM帥enbeck T等人用一種帶有蓄熱裝置以及輔助太陽能再生吸附除濕冷卻系統(tǒng)，研究結(jié)果表明，在室外溫度為31℃的情況下，該系統(tǒng)可以為房間提供19℃的冷空氣，系統(tǒng)的太陽能利用率可達(dá)76%o
Lu SM和Yan WJ等人采用硅膠作為干燥劑，設(shè)計(jì)了一套采用太陽能的輻射制冷系統(tǒng)。研究結(jié)果表明，太陽輻射強(qiáng)度和被處理的空氣的相對(duì)濕度是影響系統(tǒng)性能的最主要參數(shù)，相同的除濕工況下，如果夜間太陽能系統(tǒng)不給除濕裝置提供能量，機(jī)械壓縮式空調(diào)系統(tǒng)的能耗約為太陽能干燥劑除濕強(qiáng)化輻射制冷系統(tǒng)的9-25倍。該系統(tǒng)控制區(qū)域一共有兩個(gè)房間，分別為6.7 mZ和4.5 mZ，如果按照當(dāng)?shù)仉妰r(jià)計(jì)算，該系統(tǒng)比傳統(tǒng)的機(jī)械壓縮式空調(diào)系統(tǒng)相比，每年可節(jié)約運(yùn)行電費(fèi)850美元。
目前針對(duì)地源熱泵的研究非常多，上海交通大學(xué)的余鑫等人在一個(gè)需要給室內(nèi)提供恒溫恒濕環(huán)境的建筑物內(nèi)，設(shè)計(jì)了一套采用地源熱泵與另一臺(tái)熱泵機(jī)組制冷相結(jié)合的模式來達(dá)到設(shè)計(jì)要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)的條件下，供熱模式的熱泵機(jī)組在典型工況下的平均COP達(dá)到5.2；恒溫恒濕空調(diào)的采用，使得地源熱泵與土壤之間的換熱量減少20%；室內(nèi)平均溫濕度分別為22.8℃和47.5%。http://cchengnai.com
