三亞阜外心腦血管康復(fù)中心手術(shù)室空調(diào)5大節(jié)能方案逐一分析

醫(yī)院手術(shù)部空調(diào)系統(tǒng)能耗是相當(dāng)大的， 怎樣既能達(dá)到設(shè)計(jì)溫濕度要求又能節(jié)約能源是空調(diào)設(shè)計(jì)人員需要認(rèn)真考慮的問題。 以三亞阜外心腦血管康復(fù)中心兩間Ⅰ級(jí)手術(shù)室為例， 分析了目前常用的幾種空調(diào)方案， 從能耗、控制精度、設(shè)備復(fù)雜程度等方面進(jìn)行分析， 從而得到此項(xiàng)目適合的空調(diào)方案。

 

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設(shè)計(jì)參數(shù)

 

1、空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)

夏季 t = 34.5℃， tw = 27.9℃。

 

2、空調(diào)室內(nèi)計(jì)算參數(shù)

夏季 t = 24℃， ?=50%。

 

3、手術(shù)室級(jí)別及參數(shù)（見表 1）

 

▼表 1 手術(shù)室級(jí)別及熱濕負(fù)荷

 

注： 兩間設(shè)備間每間另置一臺(tái)制冷量為 11.2 kW 的 VRV末端， 供設(shè)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(diào)系統(tǒng)。 系統(tǒng)圖如圖 1， 計(jì)算結(jié)果見表 2 。

 

 

圖 1 新風(fēng)集中處理， 一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)原理圖

 

▼表 2 方案一計(jì)算結(jié)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(diào)系統(tǒng)。 系統(tǒng)圖如圖 2， 計(jì)算結(jié)果見表 3 。

 

 

圖 2 新風(fēng)集中處理， 二次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)原理圖

 

▼表 3 方案二計(jì)算結(jié)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(zhuǎn)輪熱回收 + 一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。 系統(tǒng)圖如圖 3， 計(jì)算結(jié)果見表 4 。

 

 

圖 3 轉(zhuǎn)輪熱回收 + 一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)原理圖

 

采用 1 臺(tái)送風(fēng)風(fēng)量為 5550 m3/h， 排風(fēng)風(fēng)量為3750 m3/h 的單轉(zhuǎn)輪新風(fēng)空調(diào)箱， 為 2 間手術(shù)室及其設(shè)備間提供新風(fēng)， 每間手術(shù)室及其設(shè)備間配有 1臺(tái)循環(huán)風(fēng)凈化空調(diào)機(jī)組來獨(dú)立控制溫濕度。通過計(jì)算及選型得：

 

轉(zhuǎn)輪熱回收選擇：

轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速：790 ftm。

壓力損失：200 Pa。

通風(fēng)率： 0.68 。

設(shè)備效率： 84% 。

清潔新風(fēng)量： 850 m3/h。

冷水機(jī)組減少冷量： 41.3 kW。

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

 

▼表 4 方案三計(jì)算結(jié)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(biāo)準(zhǔn)的 1.5 倍。

 

4、方案四

 

（轉(zhuǎn)輪熱回收 + 深度除濕） + 一次回風(fēng)過濾系統(tǒng)。 選用 1 臺(tái)送風(fēng)風(fēng)量為 5550 m3/h， 排風(fēng)風(fēng)量為3750 m3/h 的單轉(zhuǎn)輪新風(fēng)空調(diào)箱（帶表冷段）， 為 2 間手術(shù)室及其設(shè)備間提供新風(fēng)， 每間手術(shù)室及其設(shè)備間配有 1臺(tái)循環(huán)風(fēng)過濾空調(diào)機(jī)組用于凈化循環(huán)風(fēng)。 系統(tǒng)圖如圖 4 。通過計(jì)算及選型得：

 

 

圖 4 （轉(zhuǎn)輪熱回收 + 深度除濕） + 一次回風(fēng)過濾系統(tǒng)原理圖

 

轉(zhuǎn)輪熱回收選擇：

轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速： 790 ftm。

壓力損失： 200 Pa。

通風(fēng)率： 0.68 。

設(shè)備效率： 8 4 % 。

清潔新風(fēng)量： 850 m3/h。

冷水機(jī)組減少冷量： 41.3 kW。

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

 

若新風(fēng)負(fù)擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)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(dá)到。

處理后的新風(fēng)能夠負(fù)擔(dān)的室內(nèi)冷負(fù)荷為： 5550× 1.2/3600 × （ 47.88-34.7） =24 kW。

因本例中室內(nèi)的冷負(fù)荷為 20 kW， 經(jīng)過計(jì)算可以通過深度除濕后的新風(fēng)負(fù)擔(dān)。

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(biāo)準(zhǔn)的 1.5 倍。

 

5、方案五

 

熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組 + 一次回風(fēng)過濾系統(tǒng)。 采用 HVF 型熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組， 新風(fēng)承擔(dān)室內(nèi)所有濕負(fù)荷。每間手術(shù)室及其設(shè)備間配有 1 臺(tái)循環(huán)風(fēng)過濾空調(diào)機(jī)組用于凈化循環(huán)風(fēng)。 系統(tǒng)圖如圖 5， 計(jì)算結(jié)果見表 5 。

 

 

 

圖 5 熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組 + 一次回風(fēng)過濾系統(tǒng)原理圖

 

房間濕負(fù)荷：（ 0.8+0.65） × 1.1=5.76 kg/h。 

室內(nèi)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(shè)備能夠滿足）。

 

新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷情況：

室內(nèi)總負(fù)荷：12+8=20 kW。

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

新風(fēng)機(jī)組能夠負(fù)擔(dān)室內(nèi)的顯冷負(fù)荷：98-75=23k W 。

因此新風(fēng)機(jī)組能夠負(fù)擔(dān)室內(nèi)的冷負(fù)荷及濕負(fù)荷， 一次回風(fēng)空調(diào)機(jī)組僅過濾循環(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(jì)算結(jié)果

 

 

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結(jié)果分析

 

從表 6 可以看出， 二次回風(fēng)雖然計(jì)算上很節(jié)能， 但是對于溫濕度的控制也是最復(fù)雜的， 因?yàn)橐獙⒁欢位仫L(fēng)量與盤管冷水流量耦合控制以達(dá)到室內(nèi)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， 同樣帶來了能量損失。

 

▼表 6 方案對比分析

 

 

而轉(zhuǎn)輪熱回收系統(tǒng)在節(jié)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(fù)荷也會(huì)相應(yīng)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(nèi)的設(shè)計(jì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)輪除濕機(jī)適用于低濕環(huán)境， 在手術(shù)室常規(guī)要求中往往帶來造價(jià)大， 再生能量損失大的弊端（該例中若使用轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)再生熱需要 36 kW）。且設(shè)備昂貴， 維修調(diào)試復(fù)雜。

 

通過以上分析， 在此例中， 采用轉(zhuǎn)輪熱回收+ 深度除濕 + 一次回風(fēng)過濾系統(tǒng)及熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組+一次回風(fēng)過濾系統(tǒng)節(jié)能及空調(diào)效果相對較好。 但是比較而言，轉(zhuǎn)輪熱回收 + 深度除濕 + 一次回風(fēng)過濾系統(tǒng)更節(jié)能， 系統(tǒng)更加簡單， 是本工程最適合的空調(diào)方式。