醫院凈化空調負荷計算軟件的計算原理

逄文秀,鹿巍,何娟

（1.中國核電工程有限公司，北京 100840；2.中國中元國際工程公司,北京 100089）

醫院凈化空調負荷計算軟件的計算原理

逄文秀1,鹿巍2,何娟2

（1.中國核電工程有限公司，北京 100840；2.中國中元國際工程公司,北京 100089）

醫院凈化空調系統負荷計算與普通空調系統負荷計算相比,具有風量僅取決于潔凈度等級、濕度優先控制的特點,尤其是二次回風系統。因此，不能使用現有的常規空調系統計算軟件進行負荷計算。為提高設計者工作效率,并保證設計的準確性，論文針對醫院凈化空調系統負荷計算開發了專用的計算軟件,可生成標準化計算表格,并對該軟件的計算原理進行說明。

醫院凈化空調系統；負荷計算；計算軟件

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.023

1　引言

醫院空調系統能耗巨大，而凈化空調系統因室內熱濕負荷大、潔凈度等級要求高、溫濕度控制精度要求高、新風量需求量大等原因，在空調系統能耗中占據了很大的比重。與普通空調系統負荷計算相比，凈化空調系統負荷計算具有其自身的特點：風量僅取決于潔凈度等級，濕度優先控制，尤其是二次回風系統，不能使用現有的常規空調系統計算軟件進行負荷計算。在實際工程中，經常出現不同的設計人員設計的空調負荷差距很大，造成了一定程度的能源浪費或達不到實際使用的要求，給校審人員也帶來了很多困擾。醫院凈化空調系統負荷計算軟件的開發，大大減輕了設計人員的工作量，可生成標準化計算表格，方便校審工作。本文對該軟件的計算原理進行介紹。

2　負荷計算中基本參數的定義

負荷計算中基本參數見表1。

表1　負荷計算中基本參數

參數下標的含義：

Xs中下標“s”表示“濕球”，例如表示濕球溫度;

Xl中下標“l”表示“露點”，例如表示露點溫度;

Pg中下標“g”表示“干空氣”，例如表示干空氣壓力;

Pq中下標“q”表示“水蒸氣”，例如表示水蒸氣分壓力;

Pb中下標“b”表示“飽和”，例如Pq,b表示飽和水蒸氣分壓力。

3　負荷計算參數間轉換的基本公式

3.1濕空氣的熱力學溫度

3.2濕空氣的飽和水蒸氣分壓力

Pq,b=f(T)的經驗公式：

式中,C1=-5674.539

3)濕空氣水蒸氣分壓力

4)濕空氣露點溫度

式中，

5)濕空氣的相對濕度

6)濕空氣的含濕量（g/kg）

7)濕空氣的焓（kJ/kg）

8)濕空氣的密度（kg/m3）

4　負荷計算參數間轉換的導出公式

4)利用公式（6），由溫度t、濕空氣的含濕量d，求得濕空氣的焓值h。

1)利用公式（1），由干球溫度t求得干球溫度下的飽和水蒸氣分壓力Pq,b；

3)利用公式（5），由濕空氣水蒸氣分壓力Pq、大氣壓力P，求得濕空氣的含濕量d；

4)利用公式（6），由溫度t、濕空氣的含濕量d，求得濕空氣的焓值h。

1)利用公式（6），由含濕量d、大氣壓力P，求得濕空氣水蒸氣分壓力Pq；

2)利用公式（4），由濕空氣水蒸氣分壓力Pq、機器露點相對濕度l，求得機器露點下的飽和水蒸氣分壓力Pq,b；

3)利用公式（3），由機器露點下的飽和水蒸氣分壓力Pq,b，求得機器露點溫度tl；

4)利用公式（6），由機器露點溫度tl、濕空氣的含濕量d，求得機器露點焓值hl。

4.4已知飽和焓值hb，求飽和含濕量db、濕球溫度ts

1)利用公式（8），由飽和焓值hb，求得飽和含濕量db；

2)利用公式（6），由飽和焓值hb、飽和含濕量db，求得濕球溫度ts。

5　凈化空調空氣處理方式分類及計算原理

1)夏季，濕度優先控制，采用表冷除濕，再熱或表冷調節溫度

注：考慮到二次回風系統控制精度及實際使用中的運行效果，二次回風系統采用固定二次回風量的空調系統。

以下為夏季凈化空調系統形式的分類：

(1)自取新風一次回風空調系統：新風不經過冷熱處理與室內回風混合，混合后處理至送風狀態點等濕線，再熱至送風狀態點。

(2)集中新風（室內焓值）一次回風空調系統：新風處理至室內焓值，與室內回風混合，混合后處理至送風狀態點等濕線，再熱至送風狀態點。

(3)集中新風（室內等濕點）一次回風空調系統：新風處理至室內等濕點，與室內回風混合，混合后處理至送風狀態點等濕線，再熱至送風狀態點。

(4)集中新風（負擔室內濕負荷）一次回風空調系統：新風處理至負擔室內濕負荷狀態點，與室內回風混合，表冷或再熱至送風狀態點。

(5)自取新風二次回風空調系統：新風不經冷熱處理與室內一次回風混合，處理后與二次回風混合后的狀態點落在送風狀態點等濕線上，新風與全部回風混合后經再熱至送風狀態點。

(6)集中新風（室內焓值）二次回風系統（固定一二次回風比例）：新風處理至室內焓值與室內一次回風混合，處理后與二次回風混合后的狀態點落在送風狀態點等濕線上，新風與全部回風混合后經再熱至送風狀態點。

(7)集中新風（室內等濕點）二次回風系統（固定一二次回風比例）：新風處理至室內等濕點與室內一次回風混合，處理后與二次回風混合后的狀態點落在送風狀態點等濕線上，新風與全部回風混合后經再熱至送風狀態點。

2)冬季，空氣經過加熱加濕至送風狀態點

醫院的凈化區域一般處于建筑的內區，冬季空調加熱量=新風負荷+室內負荷；冬季加濕量=新風濕負荷+室內濕負荷。對于冬季室外溫度較低的地區，新風與室內回風直接混合會出現結露的現象，不符合凈化要求，因此,需要判斷新風是否需要預熱。判斷依據如下：

圖1　是否預熱室外狀態點分析圖

如圖1所示，過室內狀態點做飽和曲線切線，若室外狀態點A落在切點與飽和線之間，則新回風混合點進入“霧區”。切點與飽和線之間的區域此處稱為“結露區”。室內設計溫度越高、相對濕度越大，則室外空氣的“結露區”越大。越容易結露。過手術室冬季最不利室內設計狀態點（26℃，50%濕度）做飽和線切線，切點為（-2.5℃，100%濕度）。即室外干球溫度高于-2.5℃時，新風不需要預熱。因冬季室內設計溫濕度一般不超過（24℃，50%濕度），室外相對濕度一般不大于90%，因此，本軟件取-5℃為新風是否需要預熱的臨界溫度。

6　軟件的使用

軟件界面見圖2。

圖2　軟件界面

1)輸入最基本的空調設計參數：熱濕負荷、室內外參數、風量參數等，程序計算出飽和水蒸氣分壓力、焓值、含濕量、露點溫度、濕球溫度等中間參數，輸出設備制冷量、加熱量、再熱量、除濕量、加濕量等設備參數。

2）校核設計參數選型可行性。計算出設計狀態下空氣處理后的露點溫度及單位風量耗冷量，用于設備表冷器制冷能力校核及機器露點校核使用。

【1】胡吉士.手術室潔凈空調系統熱濕處理過程探討暖通空調[J].暖通空調，2001，31（5）：73-75.

【2】劉拴強,劉曉華,江億.溫濕度獨立控制空調系統在醫院建筑中的應用方式研究2009[C]//.中國(上海)醫院建筑設計及裝備國際研討會暨展示會論文集,2009.

【3】高磊.手術室空調自控系統的優化研究[D].上海：同濟大學，2006.

【4】GB 50333—2013醫院潔凈手術部建筑技術規范[S].

【5】陸耀慶.實用供熱空調設計手冊（第2版）[K].北京：中國建筑工業出版社，2008.

The Calculation Principle of Hospital Purifying Air-conditioning Load Calculation Software

PAN Wen-xiu1,LU Wei2,HE Juan2
(1.CNNC China Nuclear Power Engineering Co.Ltd.，Beijing 100840,China; 2.China IPPR International Engineering Co.Ltd.，Beijing 100089,China)

Compared with the common air conditioning system load calculation,hospital purifying air-conditioning system has its characteristics.Firstly air volume only depends on the level of cleanliness classification,secondly the humidity should be controlled priority. The load calculation cannot use the existing calculation software for conventional air conditioning system especially in the secondary air returning system.In order to improve the Designers work efficiency,and ensure the accuracy of the design，we develop a calculation software in view of hospital purification air-conditioning system load calculation,generate standardized calculation form and illustrate calculation principle of the software.

hospital purifying air-conditioning system;load calculation;calculation software

TU831.2

A

1007-9467（2016）05-0089-04

逄文秀（1982～），女，黑龍江巴彥人，工程師，從事核電公用設備設計與研究，（電子信箱）15901110459@139.com。

2016-02-03