摘 要：文章結合無(wú)錫某醫院凈化空調系統設計，通過(guò)與傳統的一次、二次回風(fēng)處理方式作對比，得出新風(fēng)解決室內濕負荷的空氣處理方式在夏季工況時(shí)更節能。 
　　關(guān)鍵詞：凈化空調系統；回風(fēng)方式 

　　按《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規范》）的要求，手術(shù)室共分為4種類(lèi)型：特別潔凈手術(shù)室（I級手術(shù)室）、標準潔凈手術(shù)室（Ⅱ級手術(shù)室）、一般潔凈手術(shù)室（Ⅲ級手術(shù)室）、準潔凈手術(shù)室（Ⅳ級手術(shù)室）；手術(shù)室要求全年實(shí)現恒溫、恒濕，其溫度指標為22℃～25℃，濕度指標為：Ⅰ、Ⅱ級手術(shù)室RH40%～60%，Ⅲ、Ⅳ級手術(shù)室RH35%～60%，在這兩個(gè)指標中濕度指標的實(shí)現要比溫度指標的實(shí)現更加耗能。濕度指標的實(shí)現又分為夏季工況的除濕處理和冬季工況的加濕處理兩種情況，特別是夏季工況的除濕處理。因此在夏季工況采用何種方式實(shí)現凈化空氣濕度指標是節能設計的關(guān)鍵。 
　　2012年，在設計無(wú)錫某醫院凈化手術(shù)室項目中，甲方非常注重節能的要求，因此選擇“新風(fēng)解決室內濕負荷”的方式，該處理方式相比傳統的一次、二次回風(fēng)處理方式，在夏季工況能達到很好的節能效果。下面就以該項目為例，將該處理方式在夏季工況的處理過(guò)程與傳統的一次、二次回風(fēng)處理方式作對比，詳細闡述其節能效果。 
　　該醫院共有20間凈化手術(shù)室，其中普通Ⅰ級手術(shù)室2間、眼科專(zhuān)用Ⅰ級手術(shù)室1間、Ⅲ級手術(shù)室13間（其中正負壓切換手術(shù)室1間）、Ⅳ級手術(shù)室3間、Ⅲ級DSA手術(shù)室2間，以及配套的潔凈走廊和潔凈附房、清潔走廊和清潔輔房。該項目幾乎涵蓋了所有類(lèi)型的手術(shù)室，非常有代表性。其中Ⅰ級手術(shù)室、正負壓切換手術(shù)室全部采用一拖一系統，Ⅲ、Ⅳ級采用一拖二或一拖三系統，潔凈走廊和潔凈輔房由于范圍較大分割成3個(gè)系統，清潔走廊和清潔輔房分割成2個(gè)系統，一共是15套循環(huán)空氣處理系統。 
　　該項目全年冷熱源由甲方提供，采用二管制方式。 
　　一、采用一次、二次回風(fēng)處理方式達到的節能效果 
　?。ㄒ唬┒位仫L(fēng)處理方式 
　　當室內空氣設定狀態(tài)為溫度23℃、相對濕度50%RH。其處理過(guò)程是室外新風(fēng)（W點(diǎn)）經(jīng)新風(fēng)機組三級過(guò)濾及新風(fēng)表冷器處理后達到與室內狀態(tài)點(diǎn)等焓的露點(diǎn)溫度――L點(diǎn)（溫度：17.3℃、相對濕度90%RH）；處理后的新風(fēng)與室內一次回風(fēng)混合至C點(diǎn)，再通過(guò)循環(huán)機組表冷器進(jìn)行降溫除濕處理后達到L1點(diǎn)（溫度：12℃～13℃、相對濕度90%RH），后與室內二次回風(fēng)混合至C1點(diǎn)，一次、二次回風(fēng)的比例要使得C1點(diǎn)正好落在室內送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O點(diǎn)的等濕線(xiàn)上，再通過(guò)風(fēng)機溫升處理達到C2點(diǎn)，通過(guò)機組再熱電加熱器加熱達到室內送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O點(diǎn)，再經(jīng)室內熱、濕負荷處理后達到室內狀態(tài)點(diǎn)N點(diǎn)。i-d圖顯示見(jiàn)圖1。 
　　在此情況下，新風(fēng)機組和循環(huán)處理機組全部采用水盤(pán)管來(lái)實(shí)現降溫除濕功能，而水系統供、回水溫度為供水7℃、回水12℃，因此其能處理的空氣溫度最低一般不超過(guò)12℃。而除了I級手術(shù)室以外，其他級別手術(shù)室、走廊輔房系統室內送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的露點(diǎn)溫度基本已經(jīng)接近12℃，根本無(wú)法實(shí)現二次回風(fēng)系統所需要的低溫。而在I級手術(shù)室情況下，由于新、回風(fēng)比小，所以室內送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的露點(diǎn)溫度也在13℃以上，故通過(guò)水表冷器可以把部分一次回風(fēng)和新風(fēng)混合后的空氣處理到比送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的露點(diǎn)溫度更低的溫度，來(lái)達到所需的干燥度，中和剩余二次回風(fēng)所含濕量，實(shí)現除濕指標。因而該二次回風(fēng)處理方式在凈化手術(shù)室系統中僅I級手術(shù)室可以采用。 
　?。ǘ┮淮位仫L(fēng)處理方式 
　　這種方式適用于除I級手術(shù)室以外的其他系統，假設室內空氣設定狀態(tài)為溫度23℃、相對濕度50%RH。其處理過(guò)程是室外新風(fēng)（W點(diǎn)）經(jīng)新風(fēng)機組三級過(guò)濾及新風(fēng)表冷器處理后達到與室內狀態(tài)點(diǎn)等焓的露點(diǎn)溫度――L點(diǎn)，（溫度17.3℃、相對濕度90%RH）；處理后的新風(fēng)與室內一次回風(fēng)混合至C點(diǎn)，然后通過(guò)風(fēng)機溫升處理達到C1點(diǎn)，再通過(guò)循環(huán)機組表冷器進(jìn)行溫度處理后達到L1點(diǎn)（溫度：12℃～13℃、相對濕度90%RH），后通過(guò)機組再熱電加熱器加熱達到室內送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O點(diǎn)，再經(jīng)室內熱、濕負荷處理后達到室內狀態(tài)點(diǎn)N點(diǎn)。i-d圖顯示見(jiàn)圖2。 
　?。ㄈ┮淮位仫L(fēng)、二次回風(fēng)處理方式的優(yōu)缺點(diǎn) 
　　1.優(yōu)點(diǎn) 
　　該處理方式目前在凈化空調系統的處理方案中被廣泛采用，主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 
　?。?）系統冷源只要冷凍水即可滿(mǎn)足要求。一般情況下，醫院冷凍機房或熱泵機組能提供的夏季冷凍水的進(jìn)水溫度為7℃，回水溫度為12℃；用水表冷器處理空氣，一般處理的極限溫度為12℃，低于這個(gè)溫度，水表冷器就已經(jīng)很難實(shí)現了，更不要說(shuō)進(jìn)水溫度高于7℃的情況了。而這種處理方式，其室內送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的露點(diǎn)溫度也均在12℃以上，新風(fēng)處理溫度更是達到17.3℃，這樣通常情況下的冷凍水可以滿(mǎn)足使用要求。 
　?。?）系統用水表冷器來(lái)進(jìn)行處理，其自動(dòng)控制可以實(shí)現比例調節，控制精度比較高，控制平穩。 
　?。?）系統新風(fēng)量可以按《規范》規定的最小新風(fēng)量來(lái)取值，新風(fēng)處理的工況點(diǎn)相同，新風(fēng)集中供應系統可以任意組合，系統對新風(fēng)機組的要求低，造價(jià)也低。 
　?。?）由于該處理方式每臺循環(huán)處理機組的表冷器均有一定的除濕能力，因此即使在新風(fēng)機出現故障的情況下，系統也能勉強運行，從這個(gè)角度講，系統安全性較高。 
　　正因為有上述優(yōu)點(diǎn)，因此這種處理方式在凈化手術(shù)室工程中被廣泛采用。 
　　2.缺點(diǎn) 
　?。?）在夏季工況運行模式下，系統能耗較大，運行成本高。 
　?。?）對冷凍水供水溫度要求高，水溫超過(guò)9℃，濕度指標很難達標。 
　　二、采用新風(fēng)解決室內濕負荷的處理方式達到的節能效果 
　?。ㄒ唬┛諝馓幚磉^(guò)程 
　　假設室內空氣設定狀態(tài)為溫度23℃、相對濕度50%RH。其處理過(guò)程是：室外新風(fēng)（W點(diǎn)）經(jīng)新風(fēng)機組三級過(guò)濾及新風(fēng)水表冷器處理后達到――L點(diǎn)（一般溫度：13℃、相對濕度90%RH），然后再經(jīng)過(guò)新風(fēng)機組內配置的、帶壓縮機的直接蒸發(fā)氟表冷器處理到比室內送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)更低的露點(diǎn)溫度――L1點(diǎn)（一般溫度：10℃～11℃、相對濕度90%RH），使得新風(fēng)達到足夠的干燥度，然后經(jīng)新風(fēng)機組配置的再熱電加熱器加熱到L2點(diǎn)后送風(fēng)，在循環(huán)機組內和室內回風(fēng)混合達到C點(diǎn)，再通過(guò)風(fēng)機溫升后達到C1點(diǎn)。一般情況下，此時(shí)的溫度已經(jīng)高于室內送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的溫度，需要通過(guò)循環(huán)機組的表冷器將空氣降溫達到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的溫度，部分循環(huán)系統如果濕度過(guò)低，還需要適當的加濕后達到室內送風(fēng)狀態(tài)O點(diǎn)，再經(jīng)室內熱、濕負荷處理后達到室內狀態(tài)點(diǎn)N點(diǎn)。i-d圖顯示見(jiàn)圖3。 　?。ǘ┰撎幚矸绞降膬?yōu)缺點(diǎn) 
　　1.優(yōu)點(diǎn) 
　　相比一次、二次回風(fēng)處理方式來(lái)說(shuō)在夏季工況運行條件下，節能顯著(zhù)，其主要的節能原因如下： 
　?。?）由于該模式下，僅新風(fēng)參與降溫除濕處理，因此除濕處理總風(fēng)量大大減少，即使新風(fēng)增10%～30%，也能達到減少能耗的目的。 
　?。?）回風(fēng)的“高溫”被充分利用來(lái)加熱除濕后的空氣，這樣這部分能量非但不成為除濕的負擔，還變身成為可利用的能量，大大減少了再熱能源消耗。 
　?。?）在兩管制情況下，一次回風(fēng)、二次回風(fēng)處理方式的再熱能源是采用電加熱方式，這種方式的能耗比甚至不到1：1，即1KW的電量輸入，產(chǎn)生的熱量不足1KW，這樣其電量消耗就更大。而在新風(fēng)解決室內濕負荷的處理方式下，新風(fēng)深度除濕增加的能耗是通過(guò)表冷器和帶氟盤(pán)管的壓縮機實(shí)現的，該部分設備的能耗比最少要達到1：2.5（即1KW的電量輸入，產(chǎn)生的冷量可達到2.5KW）。因此再熱消耗的能源更大，而此種處理方式新風(fēng)除濕后空氣的再熱只有用電加熱到一定溫度（保證不低溫送風(fēng)和防止結露），其余熱量全部吸收回風(fēng)的熱量，這樣能耗就大大降低了。 
　　在該處理模式下，每個(gè)循環(huán)系統的新風(fēng)量有所增加，與一、二次回風(fēng)處理方式相比，室內空氣品質(zhì)有明顯的改善。 
　　系統冷源不再受甲方供水溫度的限制，而可以通過(guò)自身配置的壓縮機功率來(lái)調節。 
　　2.缺點(diǎn) 
　?。?）由于每個(gè)循環(huán)處理系統的新、回風(fēng)比不同，而系統又采用的集中新風(fēng)處理方式，一臺新風(fēng)機組會(huì )拖好多個(gè)循環(huán)處理系統，而一個(gè)新風(fēng)處理系統新風(fēng)處理的狀態(tài)是固定的，因此新風(fēng)處理的狀態(tài)點(diǎn)只能按同一個(gè)新風(fēng)系統內對新風(fēng)干燥度要求最高的系統來(lái)考慮，當這個(gè)系統滿(mǎn)足要求時(shí)，理論上其他系統就需要做一定的加濕處理。因此采用該方式設計，循環(huán)機組必須選擇新、回風(fēng)比相近的系統構成新風(fēng)集中處理系統，導致新風(fēng)系統數量增加，即投資成本增加。在該項目中，共采用了6套新風(fēng)處理系統，而一般凈化空調處理方式最多只要3～4臺新風(fēng)機組即可。 
　?。?）為了使新風(fēng)獲得足夠的干燥度，必須將新風(fēng)處理到很低的溫度，但即使采用了帶氟盤(pán)管、壓縮機的新風(fēng)機組，新風(fēng)的處理溫度一般不能低于10℃，因此循環(huán)系統不能按《規范》規定的最小新風(fēng)量來(lái)取值（因為這樣新風(fēng)處理溫度要低于10℃才能保證室內23℃，50%RH狀態(tài)的實(shí)現），新風(fēng)量必須比《規范》規定的最小新風(fēng)量要大一定的系數（1.2～1.3），從而來(lái)提升新風(fēng)的處理溫度，使其高于10℃。 
　?。?）目前市場(chǎng)上配套的壓縮機是開(kāi)關(guān)量控制的，一旦啟動(dòng)全部啟動(dòng)，關(guān)閉是逐臺關(guān)閉。為了保護壓縮機，每臺壓縮機開(kāi)關(guān)機之間必須有一個(gè)自保護時(shí)間間隔，因此就可能導致室內溫濕度參數的波動(dòng)，壓縮機功率越大，波動(dòng)越大。 
　?。?）在該處理模式下，主循環(huán)空氣處理機組所配表冷器只起到溫度處理功能，不再承擔濕度處理功能，一旦新風(fēng)機組出現故障，室內濕度處理就處于癱瘓狀態(tài)。 
　?。?）由于新風(fēng)機組增加了氟盤(pán)管和壓縮機系統，新風(fēng)機組相比單純水盤(pán)管機組不但價(jià)格增加很多，而且自動(dòng)控制更復雜，自控成本也更高。 
　　三、結束語(yǔ) 
　　綜上所述，通過(guò)對兩種處理方式的分析，可以很明顯地看出“新風(fēng)解決室內濕負荷”的處理方式更節能。針對兩種處理方式分別進(jìn)行相應的負荷計算，并將相關(guān)能耗轉化為電量消耗作了一個(gè)理論計算表，通過(guò)該計算表顯示，在夏季工況運行條件下，“新風(fēng)解決室內濕負荷”的處理方式相比一次回風(fēng)、二次回風(fēng)處理方式節能31.5%。該項目采用新風(fēng)解決室內濕負荷的方式處理，假設所有系統全部運行，相比一、二次回風(fēng)處理方式每小時(shí)可以節省電量258度，如果按每天平均運行8小時(shí)、每個(gè)月工作25天、每年有8個(gè)月按夏季工況運行，則每年可節電41.28萬(wàn)度電，這個(gè)數字是相當可觀(guān)的。目前該項目已經(jīng)完工并投入使用，由于采取了必要措施解決上述缺點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一個(gè)夏季工況的運行檢驗，系統運行效果非常理想，完全符合預期設想。但是在應用該方式時(shí)必須考慮它存在的缺點(diǎn)，完善設計方案，否則效果將適得其反?；蛟S也正是因為這個(gè)原因，目前該處理方式在凈化手術(shù)室工程中還沒(méi)有得到大面積的推廣，希望通過(guò)經(jīng)驗的分享給予從業(yè)者一點(diǎn)啟發(fā)，為國家節能減排進(jìn)一點(diǎn)綿薄之力。