楊 帆 鄧欣梅 蔣 旭

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

楊 帆 鄧欣梅 蔣 旭

中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司

本文對(duì)某醫(yī)院溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概況進(jìn)行簡要介紹，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀髼l件及建筑參數(shù)，就該系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證及分析，得出了干盤管設(shè)計(jì)供回水溫度、新風(fēng)量指標(biāo)等重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，同時(shí)比較了兩種除濕系統(tǒng)的異同點(diǎn)，并就溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能前景進(jìn)行了分析。

溫濕度獨(dú)立控制醫(yī)院空調(diào)干盤管節(jié)能

1 工程簡介

該項(xiàng)目位于海南省?？谑校瑸殚T、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(jì)參數(shù)

1）?？谑彝庠O(shè)計(jì)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(fēng)速2.30m/s，夏季空調(diào)大氣透明度等級(jí)5級(jí)，夏季大氣壓100280Pa。

2）主要室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 主要室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 空調(diào)冷源

本項(xiàng)目空調(diào)設(shè)計(jì)溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)，采用高溫冷水機(jī)組加溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組方式。

經(jīng)逐時(shí)逐項(xiàng)冷負(fù)荷計(jì)算，本項(xiàng)目總計(jì)冷負(fù)荷8466kW，其中高溫水系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的室內(nèi)顯熱冷負(fù)荷3386kW。設(shè)一臺(tái)水冷螺桿機(jī)組冷水機(jī)組，單臺(tái)制冷量為400USRT；另設(shè)兩臺(tái)水冷螺桿式冷水機(jī)組，單臺(tái)制冷量為300USRT。三臺(tái)冷水機(jī)組冷凍水供回水溫度14/19℃。

新風(fēng)冷負(fù)荷及室內(nèi)濕負(fù)荷采用熱回收型溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)。送風(fēng)溫度為18℃，送風(fēng)含濕量為8g/kg·干空氣。

門急診手術(shù)室、EICU、中心ICU、檢驗(yàn)科空調(diào)冷熱源采用常溫冷熱水系統(tǒng)，總冷負(fù)荷500kW，總熱負(fù)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(fù)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(fēng)冷熱泵機(jī)組，總冷負(fù)荷為1350kW，設(shè)于門急診樓屋面。

3.2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

門診樓設(shè)6個(gè)豎向新風(fēng)系統(tǒng)，分別設(shè)置新風(fēng)井與排風(fēng)井。新風(fēng)機(jī)房設(shè)于屋面，通過集中排風(fēng)井回收排風(fēng)中的能量。

內(nèi)科樓新風(fēng)機(jī)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(jī)組?；仫L(fēng)與新風(fēng)混合后采用大風(fēng)道低速送風(fēng)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(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)方式，新風(fēng)直接送至室內(nèi)。

進(jìn)入每個(gè)房間的新風(fēng)支管及排風(fēng)支管上設(shè)電動(dòng)風(fēng)閥。設(shè)風(fēng)機(jī)盤管的房間采用電動(dòng)兩通風(fēng)閥，設(shè)空調(diào)機(jī)組的房間采用電動(dòng)比例積分調(diào)節(jié)風(fēng)閥。

4 新風(fēng)除濕能力的核算

溫濕度獨(dú)立空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)系統(tǒng)需要承擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷，因此應(yīng)對(duì)除濕能力進(jìn)行校核計(jì)算，以保證室內(nèi)相對(duì)濕度能夠滿足要求。

溶液除濕新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)參數(shù)：送風(fēng)溫度18℃，送風(fēng)含濕量8g/kg·干空氣。以下對(duì)于兩種典型房間（室內(nèi)狀態(tài)見表2）冷負(fù)荷計(jì)算及除濕能力進(jìn)行校核計(jì)算。

表2 典型房間（病房）室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)

表3為典型房間（病房）冷負(fù)荷計(jì)算結(jié)果。

表3 典型房間（病房）冷負(fù)荷計(jì)算

對(duì)于該新風(fēng)量下除濕能力的計(jì)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(fēng)送風(fēng)含濕量，g/kg；Vw為新風(fēng)送風(fēng)量，m3/h；ρ為空氣比重，kg/m3。

經(jīng)計(jì)算得：W=(12.8-8)×149.1×1.16=0.83kg/h，遠(yuǎn)大于計(jì)算室內(nèi)濕負(fù)荷0.46kg/h，可滿足要求。

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

表4為典型房間（門診輸液）冷負(fù)荷計(jì)算結(jié)果。

表4 典型房間（門診輸液）冷負(fù)荷計(jì)算

經(jīng)計(jì)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(fù)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(fù)荷新風(fēng)量，可以得出人員新風(fēng)量指標(biāo)應(yīng)達(dá)到30m3/(h·p)。

由以上兩種典型房間的計(jì)算結(jié)果可以得出，目前的濕度控制系統(tǒng)對(duì)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(fēng)量指標(biāo)。另外一種為對(duì)于人員密度較大的房間采用低溫冷源?？紤]到增加新風(fēng)量指標(biāo)將增加空調(diào)運(yùn)行能耗，同時(shí)本項(xiàng)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(fēng)冷熱泵系統(tǒng)，供應(yīng)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(jìn)水溫度的確定

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

由除濕量計(jì)算可知，室內(nèi)實(shí)際露點(diǎn)溫度約13～14℃，參考文獻(xiàn)及國內(nèi)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，本工程干盤管的供回水溫度取14/19℃。干盤管進(jìn)水溫度低于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度1～3.5℃，基本可保證室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管干工況運(yùn)行，同時(shí)兼顧干盤管的經(jīng)濟(jì)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(gè)方面進(jìn)行分析。

1）由于溶液除濕機(jī)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(duì)于依然采用人工冷源的項(xiàng)目，由于冷凍水供回水溫度的提高，可以顯著提高制冷主機(jī)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(jī)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(jī)較常溫主機(jī)節(jié)能約31%。而文獻(xiàn)[5]中對(duì)于高溫冷水機(jī)組的運(yùn)行工況進(jìn)行了相應(yīng)分析，提出了對(duì)于高溫冷水機(jī)組采用磁懸浮離心式冷水機(jī)組能夠更加有效提高能效比的觀點(diǎn)。

2）溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組由于綜合利用了風(fēng)冷冷源的供冷及散熱部分。將制冷部分用于對(duì)新風(fēng)進(jìn)行冷卻，散熱部分用于對(duì)溶液進(jìn)行再生，其綜合能效比較高。根據(jù)廠家資料，溶液除濕機(jī)組的COP值為6.7，較普通冷水機(jī)組的5.2高約28%。而文獻(xiàn)[6]中，通過理論計(jì)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(jī)組與溶液調(diào)濕兩個(gè)部分的比較可以得出，采用溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組加高溫冷水的溫濕度獨(dú)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(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)選擇比較

溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)目前常見兩種，雙冷源溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)與溶液調(diào)濕溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)，其基本原理一致，區(qū)別就在于對(duì)于新風(fēng)系統(tǒng)的處理方式。雙冷源溫濕度獨(dú)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(duì)于新風(fēng)除濕降溫，再送入室內(nèi)，承擔(dān)室內(nèi)潛熱負(fù)荷。

由于冷凍除濕方式的單位風(fēng)量除濕能力小于溶液除濕，而海口屬于濕熱地區(qū)，夏季及過渡季節(jié)對(duì)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(fēng)處理方式。

8 結(jié)論

本文對(duì)某醫(yī)院溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概況進(jìn)行簡要介紹，結(jié)合當(dāng)?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(jìn)行驗(yàn)證及分析，確定了在本項(xiàng)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(fēng)機(jī)盤管干工況時(shí)進(jìn)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(fēng)機(jī)盤管進(jìn)水溫度的確定[J].廣州大學(xué)學(xué)報(bào)(綜合版),2001,(5):68-70

[4]沈列丞.對(duì)《“干盤管”誤解剖析》一文中4個(gè)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(jī)組和獨(dú)立新風(fēng)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(yīng)用的理論分析[A].見:全國暖通空調(diào)制冷2006年學(xué)術(shù)年會(huì)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(xué)，高工；海南省?？谑袊飞虅?wù)大廈6樓中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司海南分公司（570125）；E-mail:Arthur.yangfan@qq.com