汪延璐：医疗建筑净化空调热湿处理过程及空调系统的分析

医疗建筑净化空调热湿处理过程及空调系统的分析

西安四腾环境科技有限公司设计师 汪延璐

摘要：介绍了净化空调系统的热湿处理过程及空调机组的配置，经过对比两管制系统、四管制系统的空调末端、管路系统及冷热源系统形式，阐述了四管制净化空调系统的重要性，并提出净化空调系统的节能解决方案。

关键词：净化空调；深度除湿；四管制；节能

Abstract:

Keywords: Air Cleaning Conditioning system;Ultra-dehumidification;four-pipes water system;Energy-saving.

医疗建筑净化空调系统控制的对象是室内的温度、湿度、气流形式、风速、噪声、洁净度等，以此来保证医护人员及患者的医疗活动对室内空气品质的需求。医院净化空调系统对控制室内温度以及湿度方面，相较于普通舒适性空调系统有着更为严格的要求。而医疗用房相对湿度的大小主要关系到空气中细菌的存活时间，相对湿度越大，细菌的存活时间越长，所以控制相对湿度是医院净化空调系统的重要任务。本文就目前净化空调系统的不同热湿处理过程以及相应的空调系统形式展开分析。

1.空调热湿处理过程

目前净化空调系统的热湿处理过程有以下几种形式：

（1） 新风经预处理机组的冷却盘管初步降温除湿，然后经过直膨式蒸发器进一步降温除湿，实现深度除湿，经过再加热后，送入循环机组与回风混合后进入循环机组的冷水盘管进行等湿冷却，处理到送风温度后送入室内。

该热湿处理方式需配置新风预处理机组，主要应用于洁净手术部等净化空调机组数量多，空调机房面积较大的区域。

（2）新风经集中降温处理后与室内的回风混合后通过循环机组表冷器处理到机器露点，再加热到送风状态点后送入室内。

该热湿处理方式需配置新风预处理机组，主要应用于洁净手术部等净化空调机组数量多，空调机房面积较大的区域。同时作为第一种热湿处理过程的备用方案，当深度除湿模块出现故障时，采用该热湿处理过程。

 （3）新风与室内的回风混合后通过循环机组表冷器处理到机器露点，冷却除湿后再加热到送风状态点后送入室内。（该热湿处理方式主要应用于ICU、中心供应室、静脉配置中心等净化空调机组数量少，空调机房面积小等区域。）

  2.空调末端配置

针对上述三种热湿处理形式，一般空调末端采用如下几种配置。

（1）新风预处理机组（配深度除湿段）

该类型新风机组设一组盘管，主要作为夏季冷却新风之用，连接冷源到机组采用一供一回两根水管，空调水系统为两管制系统。

（2）净化空调循环机组（两管制）

该类型空调循环机组设一组盘管，夏季是冷却盘管，冬季是供热盘管，只能单制冷或单供热，空调水系统为两管制系统。空气的再热过程通过设置于表冷段后的电加热装置实现。

（3）净化空调循环机组（四管制）

该类型空调循环机组各设一组冷、热处理盘管，并分别采用一组供回水管与冷源、热源连接。空调水系统为四管制系统，该系统可以实现单制冷或单供热及同时制冷和供热。由于四管制系统冷、热水管道是分开的，夏季时可以由表冷段冷却空气后直接经过加热段对空气进行再热处理，无需配置电加热装置，并且采用热水再热对室内负荷变化的适应性强，调节灵活，可满足不同的温湿度要求，可以对不同冷热负荷的空调系统进行精确控制。

3.净化空调冷热源的探讨

经过对上述空调末端的配置的分析，净化空调机组再热热源有电再热以及热水再热两种方式。

《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2013第8.3.1条第5款对再热方式做出如下规定“当空气处理过程需要再热时，不宜全部采用电加热装置，可利用余热、废热作为送风再热源”。

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015第4.2.2条对采用电作为加热装置作出了明确的限制。

依据上述规范的条文的规定，净化空调机组应优先选用热水再热作为再热方式，故净化空调水系统应优先选用四管制系统。当采用四管制系统时，夏季时需要同时为空调机组提供冷、热水作为冷却、再热之用，常规的再热热源有热水锅炉、热泵机组。

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015第4.2.15条第4款对空气源热泵机组的选择做出如下规定“对于同时供冷、供暖的建筑，宜选用热回收式热泵机组”。

依据上述条文的规定，医疗建筑净化空调系统建议使用可以利用冷凝热回收技术同时提供冷、热水的四管制多功能冷热水机组作为其冷、热源。

四管制多功能冷热水机组的工作原理是能量的回收和有效利用，它有压缩机、冷凝器、蒸发器、可变换热器等组成。采用两个独立回路的四管制水系统系统的工作原理如图所示。这样的设备可代替锅炉+冷水机组模式，实现多功能冷热源一体机，同时解决净化空调冷冻去湿、再加热的要求，达到恒温恒湿控制的目的。在机组冷热联供运行时、它的制冷能效比可以达到4.0，同时热能效比达5.0，冷热联供能效比达9.0，能大幅度节省用户后期的运行费用。

4.初投资

四管制系统相对于两管制系统，初投资主要集中在管路系统的增加上，根据大量工程案例分析，同区域冷水管径一般比热水管径约大一档，采用四管制后工程总投资所增加的比例约12%左右。

5.案例分析

（1）工程概况

此项目为西安市某医院净化工程，净化区域包括洁净手术部、ICU、中心供应室、静脉配液中心、NICU、产科手术室等区域。

（2）冷热源及系统简介：该工程所需夏季制冷量为5125KW，洁净手术部所需制冷量为2203kw，夏季再热量为1016kw。院方可提供的夏季制冷量约3100kw且无制冷机房供净化空调冷源设备使用。因此该项目采用四管制多功能冷热水机组作为独立冷源，并通过冷凝热回收系统产生45/40℃的热水为所有净化区域提供再热用热水。净化空调水管路为同程式四管制的闭式机械循环系统。

（3）工程经济分析

下表就该工程再热系统进行经济分析

备注：上表中电价、天然气价格均按照西安市物价局发布的价格进行计算，并考虑气候变化因素和净化空调设备的同时使用系数。

经过上表可以看出，采用四管制多功能冷热水机组可以收到很好的节能效果。

6.结语

医疗建筑净化空调系统相较于普通舒适性空调在建筑能耗中占据更大的比重。所以在医院净化空调设计过程中，应根据医院所在地区的能源供应具体情况，经过详细的工程技术经济分析，确定合理的空调系统形式。

参考文献

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