某醫(yī)院建筑溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

楊 帆 鄧欣梅 蔣 旭

某醫(yī)院建筑溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

楊 帆 鄧欣梅 蔣 旭

中南建筑設(shè)計院股份有限公司

本文對某醫(yī)院溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計概況進行簡要介紹，并結(jié)合當?shù)貧庀髼l件及建筑參數(shù)，就該系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計參數(shù)進行驗證及分析，得出了干盤管設(shè)計供回水溫度、新風量指標等重要設(shè)計指標，同時比較了兩種除濕系統(tǒng)的異同點，并就溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能前景進行了分析。

溫濕度獨立控制醫(yī)院空調(diào)干盤管節(jié)能

1 工程簡介

該項目位于海南省?？谑?，為門、急診及內(nèi)科綜合樓，建筑面積為90816.13m2。地下二層，門、急診樓為地上5層，內(nèi)科樓為地上15層，建筑高度為64.80m。主要功能包括門診、急診、內(nèi)科病房、地下停車庫等。

2 設(shè)計參數(shù)

1）?？谑彝庠O(shè)計參數(shù)：夏季空調(diào)室外干球溫度35.10℃，夏季空調(diào)室外濕球溫度28.10℃，夏季空調(diào)日平均溫度30.50℃，夏季室外平均風速2.30m/s，夏季空調(diào)大氣透明度等級5級，夏季大氣壓100280Pa。

2）主要室內(nèi)設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 主要室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

3.1 空調(diào)冷源

本項目空調(diào)設(shè)計溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)，采用高溫冷水機組加溶液調(diào)濕新風機組方式。

經(jīng)逐時逐項冷負荷計算，本項目總計冷負荷8466kW，其中高溫水系統(tǒng)負擔的室內(nèi)顯熱冷負荷3386kW。設(shè)一臺水冷螺桿機組冷水機組，單臺制冷量為400USRT；另設(shè)兩臺水冷螺桿式冷水機組，單臺制冷量為300USRT。三臺冷水機組冷凍水供回水溫度14/19℃。

新風冷負荷及室內(nèi)濕負荷采用熱回收型溶液調(diào)濕新風機組承擔。送風溫度為18℃，送風含濕量為8g/kg·干空氣。

門急診手術(shù)室、EICU、中心ICU、檢驗科空調(diào)冷熱源采用常溫冷熱水系統(tǒng)，總冷負荷500kW，總熱負荷250kW。夏季供回水溫度7/12℃，冬季供回水溫度45/40℃。

門診大廳、門廳、醫(yī)街、地下商業(yè)、多功能廳、門急診輸液等采用常溫冷水系統(tǒng)，總冷負荷850kW。夏季供回水溫度7/12℃。

常溫冷熱水系統(tǒng)冷熱源采用風冷熱泵機組，總冷負荷為1350kW，設(shè)于門急診樓屋面。

3.2 空調(diào)風系統(tǒng)

門診樓設(shè)6個豎向新風系統(tǒng)，分別設(shè)置新風井與排風井。新風機房設(shè)于屋面，通過集中排風井回收排風中的能量。

內(nèi)科樓新風機組集中設(shè)置于內(nèi)科樓四層設(shè)備層及屋面層。

門診大廳，門廳等采用常溫型空調(diào)機組?；仫L與新風混合后采用大風道低速送風系統(tǒng)送至室內(nèi)，上送上回。

病房、診室、辦公室等采用高溫型風機盤管+新風方式，新風直接送至室內(nèi)。

進入每個房間的新風支管及排風支管上設(shè)電動風閥。設(shè)風機盤管的房間采用電動兩通風閥，設(shè)空調(diào)機組的房間采用電動比例積分調(diào)節(jié)風閥。

4 新風除濕能力的核算

溫濕度獨立空調(diào)系統(tǒng)的新風系統(tǒng)需要承擔室內(nèi)濕負荷，因此應對除濕能力進行校核計算，以保證室內(nèi)相對濕度能夠滿足要求。

溶液除濕新風機組送風參數(shù)：送風溫度18℃，送風含濕量8g/kg·干空氣。以下對于兩種典型房間（室內(nèi)狀態(tài)見表2）冷負荷計算及除濕能力進行校核計算。

表2 典型房間（病房）室內(nèi)狀態(tài)點參數(shù)

表3為典型房間（病房）冷負荷計算結(jié)果。

表3 典型房間（病房）冷負荷計算

對于該新風量下除濕能力的計算公式為：

式中：W為除濕量，kg/h；dn為室內(nèi)空氣含濕量，g/kg；dw為新風送風含濕量，g/kg；Vw為新風送風量，m3/h；ρ為空氣比重，kg/m3。

經(jīng)計算得：W=(12.8-8)×149.1×1.16=0.83kg/h，遠大于計算室內(nèi)濕負荷0.46kg/h，可滿足要求。

由于該新風量為滿足規(guī)范要求的最小新風量，在該新風量下，最終室內(nèi)狀態(tài)點含濕量為10.48g/kg，相對濕度約為50%。

表4為典型房間（門診輸液）冷負荷計算結(jié)果。

表4 典型房間（門診輸液）冷負荷計算

經(jīng)計算得，其除濕能力W=(12.8-8)×3427.2×1.16= 19.08kg/h，小于室內(nèi)濕負荷88.86kg/h，無法滿足除濕要求。由式（1）反算需要滿足室內(nèi)濕負荷新風量，可以得出人員新風量指標應達到30m3/(h·p)。

由以上兩種典型房間的計算結(jié)果可以得出，目前的濕度控制系統(tǒng)對于人員密度較大的房間，除濕能力不足。為滿足室內(nèi)濕度控制的要求，可以采用兩種方法，一種為增加室內(nèi)新風量指標。另外一種為對于人員密度較大的房間采用低溫冷源。考慮到增加新風量指標將增加空調(diào)運行能耗，同時本項目為保證手術(shù)室、ICU等常年需要供冷供熱的區(qū)域需要，設(shè)置有風冷熱泵系統(tǒng)，供應7/12℃冷凍水，因此將該部分末端接入低溫冷水系統(tǒng)，以滿足室內(nèi)溫濕度控制的要求。

5 干盤管進水溫度的確定

文獻[1]通過理論計算，結(jié)論是干盤管進水溫度可以低于風機盤管進風露點溫度2.5～3.5℃。文獻[2]通過理論計算及試驗，研究的結(jié)論為干式風機盤管的冷水溫度可以比室內(nèi)空氣露點溫度低2.5～6.5℃。文獻[3～4]作者認為盤管的表面溫度高于處理空氣的露點溫度，盤管無冷凝水出現(xiàn)，實現(xiàn)干工況運行。因此，冷凍水進水溫度既要滿足防止室內(nèi)出現(xiàn)凝結(jié)水，但同時為了充分利用風機盤管的冷卻能力，減少干盤管的尺寸和造價，尤其是干盤管型號越大噪音也越高，因此冷凍水的進水溫度不應太高。

由除濕量計算可知，室內(nèi)實際露點溫度約13～14℃，參考文獻及國內(nèi)相關(guān)工程經(jīng)驗，本工程干盤管的供回水溫度取14/19℃。干盤管進水溫度低于室內(nèi)空氣露點溫度1～3.5℃，基本可保證室內(nèi)風機盤管干工況運行，同時兼顧干盤管的經(jīng)濟性。

6 溶液除濕系統(tǒng)節(jié)能性分析

關(guān)于溶液除濕系統(tǒng)的節(jié)能性，從高溫冷源和溶液除濕系統(tǒng)兩個方面進行分析。

1）由于溶液除濕機組可以采用高溫冷源，其提供了采用天然冷源或者直接蒸發(fā)式空調(diào)系統(tǒng)的可能。即使對于依然采用人工冷源的項目，由于冷凍水供回水溫度的提高，可以顯著提高制冷主機的能效比。工況為冷凍水供回水溫度14/19℃，冷卻水供回水溫度32/37℃，能效比為7.2。而普通螺桿冷水機組的能效比約為5.5左右，因此，所采用的高溫水系統(tǒng)，制冷主機較常溫主機節(jié)能約31%。而文獻[5]中對于高溫冷水機組的運行工況進行了相應分析，提出了對于高溫冷水機組采用磁懸浮離心式冷水機組能夠更加有效提高能效比的觀點。

2）溶液調(diào)濕新風機組由于綜合利用了風冷冷源的供冷及散熱部分。將制冷部分用于對新風進行冷卻，散熱部分用于對溶液進行再生，其綜合能效比較高。根據(jù)廠家資料，溶液除濕機組的COP值為6.7，較普通冷水機組的5.2高約28%。而文獻[6]中，通過理論計算，得出采用溶液除濕較采用冷凍除濕方式節(jié)能約31.5%的結(jié)論。

由高溫冷水機組與溶液調(diào)濕兩個部分的比較可以得出，采用溶液調(diào)濕新風機組加高溫冷水的溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)，較常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能約30%。

7 兩種溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)選擇比較

溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)目前常見兩種，雙冷源溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)與溶液調(diào)濕溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)，其基本原理一致，區(qū)別就在于對于新風系統(tǒng)的處理方式。雙冷源溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)是采用常規(guī)的低溫冷水（7/12℃），通過冷凍除濕的方式，對于新風除濕降溫，再送入室內(nèi)，承擔室內(nèi)潛熱負荷。

由于冷凍除濕方式的單位風量除濕能力小于溶液除濕，而?？趯儆跐駸岬貐^(qū)，夏季及過渡季節(jié)對于除濕能力的要求較高，因此本工程采用了溶液調(diào)濕的新風處理方式。

8 結(jié)論

本文對某醫(yī)院溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計概況進行簡要介紹，結(jié)合當?shù)貧庀髼l件及建筑參數(shù)，就該系統(tǒng)的除濕方式選擇、供回水溫度確定、系統(tǒng)除濕能力校核及系統(tǒng)節(jié)能性等方面進行驗證及分析，確定了在本項目中采用溶液除濕方式加干盤管的方式在適用性及節(jié)能性上均更為合理。

[1]倪美琴.風機盤管干工況時進水溫度的確定[J].制冷與空調(diào), 2006,6(6):83-85

[2]殷平.“干盤管”誤解剖析[J].暖通空調(diào),2008,38(7):44-54

[3]萬建武,廖榮生.干工況風機盤管進水溫度的確定[J].廣州大學學報(綜合版),2001,(5):68-70

[4]沈列丞.對《“干盤管”誤解剖析》一文中4個問題的探討[J].暖通空調(diào),2009,39(1):70-75

[5]殷平.磁懸浮離心式冷水機組和獨立新風系統(tǒng)(1)-現(xiàn)狀[J].暖通空調(diào),2013,43(12):91-93

[6]劉守帥,張子平,張偉捷.溶液除濕空調(diào)在高濕環(huán)境中應用的理論分析[A].見:全國暖通空調(diào)制冷2006年學術(shù)年會文集[C]. 2006

De s ign of Te m pe ra ture a nd Hum idity Inde pe nde nt Control Air Conditioning Sys te m for a Hos pita l

YANG Fan,DENG Xin-mei,JIANG Xu
Central-South Architectural Design Institute Co.,Ltd.

A hospital temperature and humidity independent control air conditioning system design was briefly introduced.Combined with the local meteorological conditions and construction parameters,related design parameters of the system were analyzed.The dry coil design for recycle water temperature,the new air volume index and other important design index were concluded.At the same time the similarities and differences among the two dehumidification system were compared,and the temperature and humidity independent control air conditioning system energy saving prospect was analyzed.

temperature and humidity independent control,the air conditioning system in hospital,the dry coil,energy saving

1003-0344（2014）04-088-3

2013-6-12

楊帆（1975～），男，1975，大學，高工；海南省?？谑袊飞虅沾髲B6樓中南建筑設(shè)計院股份有限公司海南分公司（570125）；E-mail:Arthur.yangfan@qq.com