沈衛(wèi)國

（湖州市第一人民醫(yī)院，浙江 湖州313000）

0 引言

目前醫(yī)用凈化空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)普及，用于在醫(yī)院建設(shè)凈化手術(shù)室和凈化病房來改善醫(yī)療環(huán)境。所有凈化系統(tǒng)都存在新風量大的設(shè)計要求，工程在竣工投入使用后將產(chǎn)生巨大的運行成本，其中60%以上是新風冷熱預(yù)處理能耗。為了實現(xiàn)節(jié)能降耗的要求，需要在工程建設(shè)中應(yīng)用熱回收技術(shù)，即在醫(yī)院凈化空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置空氣熱交換器，這對實現(xiàn)工程經(jīng)濟效益與社會效益具有重要意義。

1 全熱交換器概述

1.1 特點

（1）雙向交換。通過雙向通風可以將經(jīng)過過濾的室外空氣輸送入室內(nèi)，并且也可以將室內(nèi)污濁的空氣排出室外，進而徹底改變室內(nèi)空氣流通不暢以及污染嚴重的局面，從而創(chuàng)造出更為舒適的環(huán)境。

（2）降低能耗。利用室內(nèi)排出的空氣冷（熱）量對新風進行預(yù)處理，在提供舒適溫度空氣的同時完成能量的回收，進而降低系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的能耗。

（3）提高空氣質(zhì)量。通過在建筑空調(diào)凈化系統(tǒng)中應(yīng)用全熱交換器，通過向室內(nèi)輸送過濾后的空氣，持續(xù)不斷地改變室內(nèi)空氣質(zhì)量，并且可以有效調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度，確保室內(nèi)人員的身心健康。

1.2 工作原理

如圖1所示，全熱交換器是一種具備高效節(jié)能特點的空調(diào)通風裝置，主要是利用室內(nèi)、外空氣的溫差及濕差，通過能量回收機芯良好的換能特性，在雙向置換通風時產(chǎn)生能量交換，以此種方式使新風有效獲取排風中所含有的能量，進而節(jié)約新風處理過程中所產(chǎn)生的能耗，達到節(jié)能換氣的效果。全熱交換器的機芯主要由兩組離心式風機葉輪及與其相連接的換熱器組成，在設(shè)備運行時換熱器處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，通過高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，外加兩端離心式風機葉輪所產(chǎn)生的負壓引起的軸向力，兩種力相互作用使得空氣雙向流動并強制換熱。全熱交換器通道內(nèi)氣流會多次與機壁產(chǎn)生碰撞，通過破壞機壁上的駐點，實現(xiàn)熱交換率的提高。

圖1 全熱交換器工作原理示意圖

2 全熱交換器在醫(yī)院凈化空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的意義

目前，室內(nèi)新風供應(yīng)量不足以及換氣次數(shù)不夠等是各類建筑最為常見的現(xiàn)象，在已經(jīng)投入運營的多功能建筑中，為了降低能耗使得新風量達不到標準要求，就會造成建筑內(nèi)的空氣含有有害氣體以及多種污染物，凈化空調(diào)系統(tǒng)不能及時對其進行合理的稀釋與置換。隨著室內(nèi)空氣內(nèi)有害污染物的顯著增加，室內(nèi)空氣品質(zhì)逐漸劣化，對室內(nèi)的人員等造成不良影響。尤其是醫(yī)院這種特殊場合，對凈化空調(diào)系統(tǒng)的要求更為嚴格，需要及時對空氣進行置換，因此必須保證建筑內(nèi)新風量。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，凈化空調(diào)系統(tǒng)被越來越多地應(yīng)用到醫(yī)療救治中，但是由于醫(yī)療建筑的特殊性，系統(tǒng)投入使用后需要常年運行，并且凈化系統(tǒng)空間均為密閉性優(yōu)良的建筑結(jié)構(gòu)，受房間壓差、人員數(shù)量以及衛(wèi)生等要求所限，凈化系統(tǒng)的新風量比普通空調(diào)系統(tǒng)要大很多，在新風冷熱處理上將耗損更多能量。為了響應(yīng)國家的節(jié)能降耗政策，可在醫(yī)院凈化空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用全熱交換器等設(shè)備來降低新風預(yù)處理能耗，這對實現(xiàn)建筑的經(jīng)濟效益與社會效益具有重要影響。

3 全熱交換器選型及安裝分析

3.1 設(shè)備選型

在選擇全熱交換器時，對于房間所需新風量的確定應(yīng)該以房間空間大小以及房間內(nèi)人數(shù)為依據(jù)，即以每人所需新風量和房間新風換氣次數(shù)來計算所需新風量數(shù)值，然后選取二者中較大值作為設(shè)備選型依據(jù)。例如一間病房面積S＝30 m2，凈高h＝3 m，人員n＝3人，如果按照每人所需新風量計算，確定每人所需新風量q＝50 m3/h，則所需新風量為Q1＝nq＝3×50＝150 m3/h。如果按照房間新風換氣次數(shù)計算，將房間新風換氣次數(shù)定為p＝2.03次/h，則新風量Q2＝p Sh＝2.03×30×3＝182.7 m3/h，由于Q2＞Q1，因此在確定設(shè)備機型時以Q2為依據(jù)，即182.7 m3/h為設(shè)備選型參數(shù)。

3.2 設(shè)備安裝

在確定好設(shè)備型號后，需結(jié)合建筑實際要求選擇合理的安裝方式及位置，確保整個安裝過程簡單化。其中要求尤為注意合理布置安排系統(tǒng)氣流組織，不斷提高新風利用率與室內(nèi)換氣效率。在確定設(shè)備安裝方式以及位置時，還需要加強對各方面的綜合研究，如建筑物結(jié)構(gòu)對通風方案設(shè)計的影響、建筑物內(nèi)部裝修對通風方案設(shè)計的影響以及協(xié)調(diào)解決室內(nèi)消防、照明等各種功能性設(shè)備等因素影響。

4 全熱交換器應(yīng)用實例

4.1 工程概況

下面以江蘇省某醫(yī)院舊病房大樓凈化手術(shù)室改造工程為例進行分析。對凈化手術(shù)室進行改造施工時，必須依照國家規(guī)定來進行。因為改造大樓與醫(yī)院新建綜合大樓距離較近，并且新建大樓內(nèi)凈化空調(diào)系統(tǒng)排風量相對較大，因此可以利用新樓凈化空調(diào)系統(tǒng)排風作為改造大樓凈化手術(shù)室全熱交換器新風的冷熱源。

4.2 實際應(yīng)用

根據(jù)實際確定需要改造的樓層手術(shù)室所需新風量為5 500 m3/h，由此可以計算出夏季時手術(shù)室所需冷量為70 k W，冬季時所需熱量為23 k W。新建綜合樓的凈化空調(diào)系統(tǒng)排風量為7 500 m3/h，夏季排風狀態(tài)點理論上為22℃/50%，冬季排風狀態(tài)點理論上為20℃/55%。如果選擇利用全熱交換器對這些空氣與改造樓手術(shù)室新風進行熱交換，則可在原基礎(chǔ)上降低很多能耗。計算如下：

（1）綜合樓凈化空調(diào)系統(tǒng)排風量為7 500 m3/h，改造樓手術(shù)室新風量為5 500 m3/h，根據(jù)實際新風量確定采用AHE－800L空氣/空氣全熱交換器，此設(shè)備全熱交換效率為72%。

（2）夏季可回收冷量為：70 k W×72%＝50.4 k W；冬季經(jīng)過全熱交換器處理后新風焓值為5.16 kJ/kg，新風焓值與室外狀態(tài)點焓值相比提高了13.48 kJ/kg，因此冬季可以降低能耗35 k W。

5 結(jié)語

在國家號召節(jié)能降耗的大背景下，凈化空調(diào)系統(tǒng)需要針對其能耗大的特點進行改造。醫(yī)院對室內(nèi)環(huán)境的空氣凈化程度要求嚴格，故可通過應(yīng)用全熱交換器，在滿足凈化空調(diào)系統(tǒng)新風量要求的基礎(chǔ)上，減少新風冷熱預(yù)處理的能耗，從而很好地實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益的共同提高。

［1］沈慰峰，陳岳天，張輝.醫(yī)院室內(nèi)熱濕環(huán)境與空氣品質(zhì)監(jiān)測分析系統(tǒng)及應(yīng)用［J］.能源研究與利用，2010（5）：32～33

［2］李志紅，李永勝.某醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院潔凈手術(shù)部空調(diào)設(shè)計［J］.潔凈與空調(diào)技術(shù)，2011（3）：45～46

［3］張桂榮，李敏霞，郝長生.溫濕度獨立控制在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用研究［J］.建筑熱能通風空調(diào)，2012（4）：15～16

［4］王潔敏.淺談能量提升機在醫(yī)院節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用［J］.中國醫(yī)院建筑與裝備，2011（8）：49～50