醫(yī)院凈化空調(diào)負(fù)荷計(jì)算軟件的計(jì)算原理

逄文秀,鹿巍,何娟

（1.中國核電工程有限公司，北京 100840；2.中國中元國際工程公司,北京 100089）

醫(yī)院凈化空調(diào)負(fù)荷計(jì)算軟件的計(jì)算原理

逄文秀1,鹿巍2,何娟2

（1.中國核電工程有限公司，北京 100840；2.中國中元國際工程公司,北京 100089）

醫(yī)院凈化空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算與普通空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算相比,具有風(fēng)量?jī)H取決于潔凈度等級(jí)、濕度優(yōu)先控制的特點(diǎn),尤其是二次回風(fēng)系統(tǒng)。因此，不能使用現(xiàn)有的常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)計(jì)算軟件進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。為提高設(shè)計(jì)者工作效率,并保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，論文針對(duì)醫(yī)院凈化空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算開發(fā)了專用的計(jì)算軟件,可生成標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算表格,并對(duì)該軟件的計(jì)算原理進(jìn)行說明。

醫(yī)院凈化空調(diào)系統(tǒng)；負(fù)荷計(jì)算；計(jì)算軟件

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.023

1　引言

醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)能耗巨大，而凈化空調(diào)系統(tǒng)因室內(nèi)熱濕負(fù)荷大、潔凈度等級(jí)要求高、溫濕度控制精度要求高、新風(fēng)量需求量大等原因，在空調(diào)系統(tǒng)能耗中占據(jù)了很大的比重。與普通空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算相比，凈化空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算具有其自身的特點(diǎn)：風(fēng)量?jī)H取決于潔凈度等級(jí)，濕度優(yōu)先控制，尤其是二次回風(fēng)系統(tǒng)，不能使用現(xiàn)有的常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)計(jì)算軟件進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。在實(shí)際工程中，經(jīng)常出現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的空調(diào)負(fù)荷差距很大，造成了一定程度的能源浪費(fèi)或達(dá)不到實(shí)際使用的要求，給校審人員也帶來了很多困擾。醫(yī)院凈化空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算軟件的開發(fā)，大大減輕了設(shè)計(jì)人員的工作量，可生成標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算表格，方便校審工作。本文對(duì)該軟件的計(jì)算原理進(jìn)行介紹。

2　負(fù)荷計(jì)算中基本參數(shù)的定義

負(fù)荷計(jì)算中基本參數(shù)見表1。

表1　負(fù)荷計(jì)算中基本參數(shù)

參數(shù)下標(biāo)的含義：

Xs中下標(biāo)“s”表示“濕球”，例如表示濕球溫度;

Xl中下標(biāo)“l(fā)”表示“露點(diǎn)”，例如表示露點(diǎn)溫度;

Pg中下標(biāo)“g”表示“干空氣”，例如表示干空氣壓力;

Pq中下標(biāo)“q”表示“水蒸氣”，例如表示水蒸氣分壓力;

Pb中下標(biāo)“b”表示“飽和”，例如Pq,b表示飽和水蒸氣分壓力。

3　負(fù)荷計(jì)算參數(shù)間轉(zhuǎn)換的基本公式

3.1濕空氣的熱力學(xué)溫度

3.2濕空氣的飽和水蒸氣分壓力

Pq,b=f(T)的經(jīng)驗(yàn)公式：

式中,C1=-5674.539

3)濕空氣水蒸氣分壓力

4)濕空氣露點(diǎn)溫度

式中，

5)濕空氣的相對(duì)濕度

6)濕空氣的含濕量（g/kg）

7)濕空氣的焓（kJ/kg）

8)濕空氣的密度（kg/m3）

4　負(fù)荷計(jì)算參數(shù)間轉(zhuǎn)換的導(dǎo)出公式

4)利用公式（6），由溫度t、濕空氣的含濕量d，求得濕空氣的焓值h。

1)利用公式（1），由干球溫度t求得干球溫度下的飽和水蒸氣分壓力Pq,b；

3)利用公式（5），由濕空氣水蒸氣分壓力Pq、大氣壓力P，求得濕空氣的含濕量d；

4)利用公式（6），由溫度t、濕空氣的含濕量d，求得濕空氣的焓值h。

1)利用公式（6），由含濕量d、大氣壓力P，求得濕空氣水蒸氣分壓力Pq；

2)利用公式（4），由濕空氣水蒸氣分壓力Pq、機(jī)器露點(diǎn)相對(duì)濕度l，求得機(jī)器露點(diǎn)下的飽和水蒸氣分壓力Pq,b；

3)利用公式（3），由機(jī)器露點(diǎn)下的飽和水蒸氣分壓力Pq,b，求得機(jī)器露點(diǎn)溫度tl；

4)利用公式（6），由機(jī)器露點(diǎn)溫度tl、濕空氣的含濕量d，求得機(jī)器露點(diǎn)焓值hl。

4.4已知飽和焓值hb，求飽和含濕量db、濕球溫度ts

1)利用公式（8），由飽和焓值hb，求得飽和含濕量db；

2)利用公式（6），由飽和焓值hb、飽和含濕量db，求得濕球溫度ts。

5　凈化空調(diào)空氣處理方式分類及計(jì)算原理

1)夏季，濕度優(yōu)先控制，采用表冷除濕，再熱或表冷調(diào)節(jié)溫度

注：考慮到二次回風(fēng)系統(tǒng)控制精度及實(shí)際使用中的運(yùn)行效果，二次回風(fēng)系統(tǒng)采用固定二次回風(fēng)量的空調(diào)系統(tǒng)。

以下為夏季凈化空調(diào)系統(tǒng)形式的分類：

(1)自取新風(fēng)一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：新風(fēng)不經(jīng)過冷熱處理與室內(nèi)回風(fēng)混合，混合后處理至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)等濕線，再熱至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。

(2)集中新風(fēng)（室內(nèi)焓值）一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：新風(fēng)處理至室內(nèi)焓值，與室內(nèi)回風(fēng)混合，混合后處理至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)等濕線，再熱至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。

(3)集中新風(fēng)（室內(nèi)等濕點(diǎn)）一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：新風(fēng)處理至室內(nèi)等濕點(diǎn)，與室內(nèi)回風(fēng)混合，混合后處理至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)等濕線，再熱至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。

(4)集中新風(fēng)（負(fù)擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷）一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：新風(fēng)處理至負(fù)擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷狀態(tài)點(diǎn)，與室內(nèi)回風(fēng)混合，表冷或再熱至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。

(5)自取新風(fēng)二次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：新風(fēng)不經(jīng)冷熱處理與室內(nèi)一次回風(fēng)混合，處理后與二次回風(fēng)混合后的狀態(tài)點(diǎn)落在送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)等濕線上，新風(fēng)與全部回風(fēng)混合后經(jīng)再熱至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。

(6)集中新風(fēng)（室內(nèi)焓值）二次回風(fēng)系統(tǒng)（固定一二次回風(fēng)比例）：新風(fēng)處理至室內(nèi)焓值與室內(nèi)一次回風(fēng)混合，處理后與二次回風(fēng)混合后的狀態(tài)點(diǎn)落在送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)等濕線上，新風(fēng)與全部回風(fēng)混合后經(jīng)再熱至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。

(7)集中新風(fēng)（室內(nèi)等濕點(diǎn)）二次回風(fēng)系統(tǒng)（固定一二次回風(fēng)比例）：新風(fēng)處理至室內(nèi)等濕點(diǎn)與室內(nèi)一次回風(fēng)混合，處理后與二次回風(fēng)混合后的狀態(tài)點(diǎn)落在送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)等濕線上，新風(fēng)與全部回風(fēng)混合后經(jīng)再熱至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。

2)冬季，空氣經(jīng)過加熱加濕至送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)

醫(yī)院的凈化區(qū)域一般處于建筑的內(nèi)區(qū)，冬季空調(diào)加熱量=新風(fēng)負(fù)荷+室內(nèi)負(fù)荷；冬季加濕量=新風(fēng)濕負(fù)荷+室內(nèi)濕負(fù)荷。對(duì)于冬季室外溫度較低的地區(qū)，新風(fēng)與室內(nèi)回風(fēng)直接混合會(huì)出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象，不符合凈化要求，因此,需要判斷新風(fēng)是否需要預(yù)熱。判斷依據(jù)如下：

圖1　是否預(yù)熱室外狀態(tài)點(diǎn)分析圖

如圖1所示，過室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)做飽和曲線切線，若室外狀態(tài)點(diǎn)A落在切點(diǎn)與飽和線之間，則新回風(fēng)混合點(diǎn)進(jìn)入“霧區(qū)”。切點(diǎn)與飽和線之間的區(qū)域此處稱為“結(jié)露區(qū)”。室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度越高、相對(duì)濕度越大，則室外空氣的“結(jié)露區(qū)”越大。越容易結(jié)露。過手術(shù)室冬季最不利室內(nèi)設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)（26℃，50%濕度）做飽和線切線，切點(diǎn)為（-2.5℃，100%濕度）。即室外干球溫度高于-2.5℃時(shí)，新風(fēng)不需要預(yù)熱。因冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫濕度一般不超過（24℃，50%濕度），室外相對(duì)濕度一般不大于90%，因此，本軟件取-5℃為新風(fēng)是否需要預(yù)熱的臨界溫度。

6　軟件的使用

軟件界面見圖2。

圖2　軟件界面

1)輸入最基本的空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)：熱濕負(fù)荷、室內(nèi)外參數(shù)、風(fēng)量參數(shù)等，程序計(jì)算出飽和水蒸氣分壓力、焓值、含濕量、露點(diǎn)溫度、濕球溫度等中間參數(shù)，輸出設(shè)備制冷量、加熱量、再熱量、除濕量、加濕量等設(shè)備參數(shù)。

2）校核設(shè)計(jì)參數(shù)選型可行性。計(jì)算出設(shè)計(jì)狀態(tài)下空氣處理后的露點(diǎn)溫度及單位風(fēng)量耗冷量，用于設(shè)備表冷器制冷能力校核及機(jī)器露點(diǎn)校核使用。

【1】胡吉士.手術(shù)室潔凈空調(diào)系統(tǒng)熱濕處理過程探討暖通空調(diào)[J].暖通空調(diào)，2001，31（5）：73-75.

【2】劉拴強(qiáng),劉曉華,江億.溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用方式研究2009[C]//.中國(上海)醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)及裝備國際研討會(huì)暨展示會(huì)論文集,2009.

【3】高磊.手術(shù)室空調(diào)自控系統(tǒng)的優(yōu)化研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2006.

【4】GB 50333—2013醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范[S].

【5】陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第2版）[K].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

The Calculation Principle of Hospital Purifying Air-conditioning Load Calculation Software

PAN Wen-xiu1,LU Wei2,HE Juan2
(1.CNNC China Nuclear Power Engineering Co.Ltd.，Beijing 100840,China; 2.China IPPR International Engineering Co.Ltd.，Beijing 100089,China)

Compared with the common air conditioning system load calculation,hospital purifying air-conditioning system has its characteristics.Firstly air volume only depends on the level of cleanliness classification,secondly the humidity should be controlled priority. The load calculation cannot use the existing calculation software for conventional air conditioning system especially in the secondary air returning system.In order to improve the Designers work efficiency,and ensure the accuracy of the design，we develop a calculation software in view of hospital purification air-conditioning system load calculation,generate standardized calculation form and illustrate calculation principle of the software.

hospital purifying air-conditioning system;load calculation;calculation software

TU831.2

A

1007-9467（2016）05-0089-04

逄文秀（1982～），女，黑龍江巴彥人，工程師，從事核電公用設(shè)備設(shè)計(jì)與研究，（電子信箱）15901110459@139.com。

2016-02-03