醫院手術(shù)部空調系統能耗是相當大的， 怎樣既能達到設計溫濕度要求又能節約能源是空調設計人員需要認真考慮的問(wèn)題。 以三亞阜外心腦血管康復中心兩間Ⅰ級手術(shù)室為例， 分析了目前常用的幾種空調方案， 從能耗、控制精度、設備復雜程度等方面進(jìn)行分析， 從而得到此項目適合的空調方案。

 

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設計參數

 

1、空調室外計算參數

夏季 t = 34.5℃， tw = 27.9℃。

 

2、空調室內計算參數

夏季 t = 24℃， ?=50%。

 

3、手術(shù)室級別及參數（見(jiàn)表 1）

 

▼表 1 手術(shù)室級別及熱濕負荷

 

注： 兩間設備間每間另置一臺制冷量為 11.2 kW 的 VRV末端， 供設備間降溫使用。

 

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方案比較

 

1、方案一

 

新風(fēng)集中處理， 一次回風(fēng)空調系統。 系統圖如圖 1， 計算結果見(jiàn)表 2 。

 

 

圖 1 新風(fēng)集中處理， 一次回風(fēng)空調系統原理圖

 

▼表 2 方案一計算結果

 

總冷量： 166 kW。
總電量： 166/5+(42+36)+(11+7.5+2.2+0.25+0.18)=132 kW。

 

2、方案二

 

新風(fēng)集中處理， 二次回風(fēng)空調系統。 系統圖如圖 2， 計算結果見(jiàn)表 3 。

 

 

圖 2 新風(fēng)集中處理， 二次回風(fēng)空調系統原理圖

 

▼表 3 方案二計算結果

 

總冷量： 105 kW。

總電量： 105/5+（ 11+7.5+2.2+0.25+0.18）= 43 kW。

 

3、方案三

 

轉輪熱回收 + 一次回風(fēng)空調系統。 系統圖如圖 3， 計算結果見(jiàn)表 4 。

 

 

圖 3 轉輪熱回收 + 一次回風(fēng)空調系統原理圖

 

采用 1 臺送風(fēng)風(fēng)量為 5550 m3/h， 排風(fēng)風(fēng)量為3750 m3/h 的單轉輪新風(fēng)空調箱， 為 2 間手術(shù)室及其設備間提供新風(fēng)， 每間手術(shù)室及其設備間配有 1臺循環(huán)風(fēng)凈化空調機組來(lái)獨立控制溫濕度。通過(guò)計算及選型得：

 

轉輪熱回收選擇：

轉輪轉速：790 ftm。

壓力損失：200 Pa。

通風(fēng)率： 0.68 。

設備效率： 84% 。

清潔新風(fēng)量： 850 m3/h。

冷水機組減少冷量： 41.3 kW。

新風(fēng)處理后參數： h = 66.6 kJ/kg， d = 14.7g/kg， t=28.8℃。

 

▼表 4 方案三計算結果

 

總冷量： 146 kW。
總電量： 146/5+(42+36) +(11+7.5+3+3+0.09)= 132 kW。 而新風(fēng)量為標準的 1.5 倍。

 

4、方案四

 

（轉輪熱回收 + 深度除濕） + 一次回風(fēng)過(guò)濾系統。 選用 1 臺送風(fēng)風(fēng)量為 5550 m3/h， 排風(fēng)風(fēng)量為3750 m3/h 的單轉輪新風(fēng)空調箱（帶表冷段）， 為 2 間手術(shù)室及其設備間提供新風(fēng)， 每間手術(shù)室及其設備間配有 1臺循環(huán)風(fēng)過(guò)濾空調機組用于凈化循環(huán)風(fēng)。 系統圖如圖 4 。通過(guò)計算及選型得：

 

 

圖 4 （轉輪熱回收 + 深度除濕） + 一次回風(fēng)過(guò)濾系統原理圖

 

轉輪熱回收選擇：

轉輪轉速： 790 ftm。

壓力損失： 200 Pa。

通風(fēng)率： 0.68 。

設備效率： 8 4 % 。

清潔新風(fēng)量： 850 m3/h。

冷水機組減少冷量： 41.3 kW。

新風(fēng)處理后參數： h=6 6.6 kJ/k g， d=1 4.7g/kg， t=28.8℃。

 

若新風(fēng)負擔室內濕負荷， 則新風(fēng)進(jìn)一步表冷除濕處理到： t=13.1℃， d=8.5 g/kg， h=34.7kJ/kg， td=11.6℃。

則深度除濕需要冷量： 5550 × 1.2/3600 ×（ 66.6-34.7） × 1.1=65 kW。

選用 8 排表冷器可以達到。

處理后的新風(fēng)能夠負擔的室內冷負荷為： 5550× 1.2/3600 × （ 47.88-34.7） =24 kW。

因本例中室內的冷負荷為 20 kW， 經(jīng)過(guò)計算可以通過(guò)深度除濕后的新風(fēng)負擔。

總冷量： 65 kW。

總電量： 65/5 +(11+7.5+3+3+0.09)= 38.4 kW。

而新風(fēng)量為標準的 1.5 倍。

 

5、方案五

 

熱泵式溶液調濕新風(fēng)機組 + 一次回風(fēng)過(guò)濾系統。 采用 HVF 型熱泵式溶液調濕新風(fēng)機組， 新風(fēng)承擔室內所有濕負荷。每間手術(shù)室及其設備間配有 1 臺循環(huán)風(fēng)過(guò)濾空調機組用于凈化循環(huán)風(fēng)。 系統圖如圖 5， 計算結果見(jiàn)表 5 。

 

 

 

圖 5 熱泵式溶液調濕新風(fēng)機組 + 一次回風(fēng)過(guò)濾系統原理圖

 

房間濕負荷：（ 0.8+0.65） × 1.1=5.76 kg/h。 

室內工況： t=24℃， d=9.29 g/kg。 

新風(fēng)量估算：5.76 × 1000/（ 9.29-8） = 4465 m3/h。

新風(fēng)除濕量： 5000 ×（ 21.1-9.29） × 1.2/1000× 1.1=78 kg/h（設備能夠滿(mǎn)足）。

 

新風(fēng)機組承擔室內負荷情況：

室內總負荷：12+8=20 kW。

將新風(fēng)處理到室內狀態(tài)冷負荷：5000/3600 ×1.2 × （ 88.92-47.88） × 1.1=75 kW。

新風(fēng)機組能夠負擔室內的顯冷負荷：98-75=23k W 。

因此新風(fēng)機組能夠負擔室內的冷負荷及濕負荷， 一次回風(fēng)空調機組僅過(guò)濾循環(huán)即可。

總電量： 15.3+20.1 +(11+7.5+0.25+0.18)=54.33 kW。

 

▼表 5 方案五計算結果

 

 

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結果分析

 

從表 6 可以看出， 二次回風(fēng)雖然計算上很節能， 但是對于溫濕度的控制也是最復雜的， 因為要將一二次回風(fēng)量與盤(pán)管冷水流量耦合控制以達到室內要求的溫濕度。目前往往還要增加再熱段以保證手術(shù)室濕度要求， 同樣帶來(lái)了能量損失。

 

▼表 6 方案對比分析

 

 

而轉輪熱回收系統在節能上是作用不大的，雖然新風(fēng)能吸收一部分排風(fēng)中的冷量， 新風(fēng)濕負荷也會(huì )相應減少， 但是新風(fēng)量增加了， 新風(fēng)處理后的空氣含濕量大于室內的設計空氣含濕量， 不會(huì )減少再熱量， 新風(fēng)回收的冷量幾乎與轉輪增加的電量持平。 優(yōu)點(diǎn)是增加了新風(fēng)量， 提高了舒適度。

 

轉輪除濕機適用于低濕環(huán)境， 在手術(shù)室常規要求中往往帶來(lái)造價(jià)大， 再生能量損失大的弊端（該例中若使用轉輪除濕機再生熱需要 36 kW）。且設備昂貴， 維修調試復雜。

 

通過(guò)以上分析， 在此例中， 采用轉輪熱回收+ 深度除濕 + 一次回風(fēng)過(guò)濾系統及熱泵式溶液調濕新風(fēng)機組+一次回風(fēng)過(guò)濾系統節能及空調效果相對較好。 但是比較而言，轉輪熱回收 + 深度除濕 + 一次回風(fēng)過(guò)濾系統更節能， 系統更加簡(jiǎn)單， 是本工程最適合的空調方式。