某醫院建筑溫濕度獨立控制空調系統設計

楊 帆 鄧欣梅 蔣 旭

某醫院建筑溫濕度獨立控制空調系統設計

楊 帆 鄧欣梅 蔣 旭

中南建筑設計院股份有限公司

本文對某醫院溫濕度獨立控制空調系統的設計概況進行簡要介紹，并結合當地氣象條件及建筑參數，就該系統的相關設計參數進行驗證及分析，得出了干盤管設計供回水溫度、新風量指標等重要設計指標，同時比較了兩種除濕系統的異同點，并就溫濕度獨立控制空調系統的節能前景進行了分析。

溫濕度獨立控制醫院空調干盤管節能

1 工程簡介

該項目位于海南省海口市，為門、急診及內科綜合樓，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、內科病房、地下停車庫等。

2 設計參數

1）海口室外設計參數：夏季空調室外干球溫度35.10℃，夏季空調室外濕球溫度28.10℃，夏季空調日平均溫度30.50℃，夏季室外平均風速2.30m/s，夏季空調大氣透明度等級5級，夏季大氣壓100280Pa。

2）主要室內設計參數見表1。

表1 主要室內設計參數

3 空調系統設計

3.1 空調冷源

本項目空調設計溫濕度獨立控制空調系統，采用高溫冷水機組加溶液調濕新風機組方式。

經逐時逐項冷負荷計算，本項目總計冷負荷8466kW，其中高溫水系統負擔的室內顯熱冷負荷3386kW。設一臺水冷螺桿機組冷水機組，單臺制冷量為400USRT；另設兩臺水冷螺桿式冷水機組，單臺制冷量為300USRT。三臺冷水機組冷凍水供回水溫度14/19℃。

新風冷負荷及室內濕負荷采用熱回收型溶液調濕新風機組承擔。送風溫度為18℃，送風含濕量為8g/kg·干空氣。

門急診手術室、EICU、中心ICU、檢驗科空調冷熱源采用常溫冷熱水系統，總冷負荷500kW，總熱負荷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、醫街、地下商業、多功能廳、門急診輸液等采用常溫冷水系統，總冷負荷850kW。夏季供回水溫度7/12℃。

常溫冷熱水系統冷熱源采用風冷熱泵機組，總冷負荷為1350kW，設于門急診樓屋面。

3.2 空調風系統

門診樓設6個豎向新風系統，分別設置新風井與排風井。新風機房設于屋面，通過集中排風井回收排風中的能量。

內科樓新風機組集中設置于內科樓四層設備層及屋面層。

門診大廳，門廳等采用常溫型空調機組。回風與新風混合后采用大風道低速送風系統送至室內，上送上回。

病房、診室、辦公室等采用高溫型風機盤管+新風方式，新風直接送至室內。

進入每個房間的新風支管及排風支管上設電動風閥。設風機盤管的房間采用電動兩通風閥，設空調機組的房間采用電動比例積分調節風閥。

4 新風除濕能力的核算

溫濕度獨立空調系統的新風系統需要承擔室內濕負荷，因此應對除濕能力進行校核計算，以保證室內相對濕度能夠滿足要求。

溶液除濕新風機組送風參數：送風溫度18℃，送風含濕量8g/kg·干空氣。以下對于兩種典型房間（室內狀態見表2）冷負荷計算及除濕能力進行校核計算。

表2 典型房間（病房）室內狀態點參數

表3為典型房間（病房）冷負荷計算結果。

表3 典型房間（病房）冷負荷計算

對于該新風量下除濕能力的計算公式為：

式中：W為除濕量，kg/h；dn為室內空氣含濕量，g/kg；dw為新風送風含濕量，g/kg；Vw為新風送風量，m3/h；ρ為空氣比重，kg/m3。

經計算得：W=(12.8-8)×149.1×1.16=0.83kg/h，遠大于計算室內濕負荷0.46kg/h，可滿足要求。

由于該新風量為滿足規范要求的最小新風量，在該新風量下，最終室內狀態點含濕量為10.48g/kg，相對濕度約為50%。

表4為典型房間（門診輸液）冷負荷計算結果。

表4 典型房間（門診輸液）冷負荷計算

經計算得，其除濕能力W=(12.8-8)×3427.2×1.16= 19.08kg/h，小于室內濕負荷88.86kg/h，無法滿足除濕要求。由式（1）反算需要滿足室內濕負荷新風量，可以得出人員新風量指標應達到30m3/(h·p)。

由以上兩種典型房間的計算結果可以得出，目前的濕度控制系統對于人員密度較大的房間，除濕能力不足。為滿足室內濕度控制的要求，可以采用兩種方法，一種為增加室內新風量指標。另外一種為對于人員密度較大的房間采用低溫冷源。考慮到增加新風量指標將增加空調運行能耗，同時本項目為保證手術室、ICU等常年需要供冷供熱的區域需要，設置有風冷熱泵系統，供應7/12℃冷凍水，因此將該部分末端接入低溫冷水系統，以滿足室內溫濕度控制的要求。

5 干盤管進水溫度的確定

文獻[1]通過理論計算，結論是干盤管進水溫度可以低于風機盤管進風露點溫度2.5～3.5℃。文獻[2]通過理論計算及試驗，研究的結論為干式風機盤管的冷水溫度可以比室內空氣露點溫度低2.5～6.5℃。文獻[3～4]作者認為盤管的表面溫度高于處理空氣的露點溫度，盤管無冷凝水出現，實現干工況運行。因此，冷凍水進水溫度既要滿足防止室內出現凝結水，但同時為了充分利用風機盤管的冷卻能力，減少干盤管的尺寸和造價，尤其是干盤管型號越大噪音也越高，因此冷凍水的進水溫度不應太高。

由除濕量計算可知，室內實際露點溫度約13～14℃，參考文獻及國內相關工程經驗，本工程干盤管的供回水溫度取14/19℃。干盤管進水溫度低于室內空氣露點溫度1～3.5℃，基本可保證室內風機盤管干工況運行，同時兼顧干盤管的經濟性。

6 溶液除濕系統節能性分析

關于溶液除濕系統的節能性，從高溫冷源和溶液除濕系統兩個方面進行分析。

1）由于溶液除濕機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式空調系統的可能。即使對于依然采用人工冷源的項目，由于冷凍水供回水溫度的提高，可以顯著提高制冷主機的能效比。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。而普通螺桿冷水機組的能效比約為5.5左右，因此，所采用的高溫水系統，制冷主機較常溫主機節能約31%。而文獻[5]中對于高溫冷水機組的運行工況進行了相應分析，提出了對于高溫冷水機組采用磁懸浮離心式冷水機組能夠更加有效提高能效比的觀點。

2）溶液調濕新風機組由于綜合利用了風冷冷源的供冷及散熱部分。將制冷部分用于對新風進行冷卻，散熱部分用于對溶液進行再生，其綜合能效比較高。根據廠家資料，溶液除濕機組的COP值為6.7，較普通冷水機組的5.2高約28%。而文獻[6]中，通過理論計算，得出采用溶液除濕較采用冷凍除濕方式節能約31.5%的結論。

由高溫冷水機組與溶液調濕兩個部分的比較可以得出，采用溶液調濕新風機組加高溫冷水的溫濕度獨立控制空調系統，較常規空調系統節能約30%。

7 兩種溫濕度獨立控制空調系統選擇比較

溫濕度獨立控制空調系統目前常見兩種，雙冷源溫濕度獨立控制空調系統與溶液調濕溫濕度獨立控制空調系統，其基本原理一致，區別就在于對于新風系統的處理方式。雙冷源溫濕度獨立控制空調系統是采用常規的低溫冷水（7/12℃），通過冷凍除濕的方式，對于新風除濕降溫，再送入室內，承擔室內潛熱負荷。

由于冷凍除濕方式的單位風量除濕能力小于溶液除濕，而海口屬于濕熱地區，夏季及過渡季節對于除濕能力的要求較高，因此本工程采用了溶液調濕的新風處理方式。

8 結論

本文對某醫院溫濕度獨立控制空調系統的設計概況進行簡要介紹，結合當地氣象條件及建筑參數，就該系統的除濕方式選擇、供回水溫度確定、系統除濕能力校核及系統節能性等方面進行驗證及分析，確定了在本項目中采用溶液除濕方式加干盤管的方式在適用性及節能性上均更為合理。

[1]倪美琴.風機盤管干工況時進水溫度的確定[J].制冷與空調, 2006,6(6):83-85

[2]殷平.“干盤管”誤解剖析[J].暖通空調,2008,38(7):44-54

[3]萬建武,廖榮生.干工況風機盤管進水溫度的確定[J].廣州大學學報(綜合版),2001,(5):68-70

[4]沈列丞.對《“干盤管”誤解剖析》一文中4個問題的探討[J].暖通空調,2009,39(1):70-75

[5]殷平.磁懸浮離心式冷水機組和獨立新風系統(1)-現狀[J].暖通空調,2013,43(12):91-93

[6]劉守帥,張子平,張偉捷.溶液除濕空調在高濕環境中應用的理論分析[A].見:全國暖通空調制冷2006年學術年會文集[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，高工；海南省海口市國苑商務大廈6樓中南建筑設計院股份有限公司海南分公司（570125）；E-mail:Arthur.yangfan@qq.com