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淺析潔凈空調系統的節能措施 [2007-04-12]
來源：正島電器技術應用開發部
?????? 1 概述
隨著改革開放的不斷深入，國家經濟發展水平正呈穩步發展態勢，而近幾年正是我國進入全面建設小康社會的階段。順應時勢，醫院潔凈手術室、ICU等新建或改造工程也不斷深入，并處于高速發展階段。但醫院的潔凈空調能耗卻占了相當大的部分，因此醫院在長期使用潔凈空調系統時不得不考慮運行時的成本問題，于是空調節能越來越引起人們的重視。
2 潔凈空調系統的節能措施
1.1 配置送風圍檔，減少系統送風量
我國潔凈手術室分為特別、標準、一般、準四個等級。其中特別手術室采用的是層流氣流模式，屬于排擠原理，其他級別手術室均為亂流的氣流模式；標準、一般手術室采用的是一種置換模式；準潔凈手術室采用的是稀釋模式。除了層流必須保證一定的工作面高度截面平均風速外，其他級別由換氣次數確定系統的送風量，從而保證不同級別手術室的潔凈度要求。系統送風量以百級層流最為明顯，當送風天花（2.6mx2.4m,高度3m）出風速度約為0.42~0.46m/s時，即送風量為9500~10500m3/h時可以保持工作面高度截面速度為0.25~0.3m/s。實踐表明，我們可以在保持工作面高度截面風速不變的情況下通過配置送風圍檔（一般安裝高度為2m）來降低系統的送風量，從而達到節能的目的。根據射流的核心速度約正比于射程的二分之一次方，在配置送風圍檔的情況下其出風速度約為0.33~0.38m/s時可以保持工作面高度的要求速度，這時系統送風量約為7500~8500m3/h。相比沒有送風圍檔時可節省約20%的送風量，從而可以減低空氣處理機組的容量和能耗。根據人體的熱舒適性研究表明，在手術室要求的溫濕度范圍內，人體可接受的送風溫差為2~3℃。考慮到送風量的減少會增大送風溫差，配置送風圍檔后送風溫差約為2.2℃，在可接受范圍內。
1.2 對新風不同熱濕處理方案的能耗分析
通常醫院潔凈手術部設置集中新風處理系統。根據《醫院潔凈手術部建筑技術規范》第7.1.6條“新風處理機組應能在供冷季節將新風處理到不大于要求的室內空氣狀態點的焓值”，因此對新風有不同的熱濕處理方案。
現以能耗最大的百級層流手術室為分析對象，處理過程為新風集中處理至室內狀態焓值以下，與一次回風混合后再經循環處理機組送入室內。設室內狀態點為：Tg=24℃，￠=60%，則L=15.76℃，h=52.7kJ/kg，d=11.18g/kg；室外狀態點:Tg=33.5℃,Ts=27.7℃(廣州地區)。在標準大氣壓下，濕空氣密度取1.2kg/m3。
根據經驗計算：百級手術室總冷負荷約為6.0KW，濕負荷約2.0kg/h(大型手術進行時),得出熱濕比約為10000，總送風量約為10000m3/h，送風焓差為1.80kJ/kg，新風量按1000m3/h計。
1.2.1 新風處理到室內等焓點
將新風集中處理到T=24℃，￠=60%的等焓點，即等焓線（h=52.7kJ/kg）與￠=95%的交點。此時新風對室內既不承擔也不帶入任何熱濕負荷。其在焓濕圖上的處理過程如圖1。
計算得出：新風冷量為11.7KW，循環處理機組冷量為28.7KW，再熱量為22.7KW。
1.2.2 新風處理到室內露點
將新風集中處理到室內狀態點的等濕線（d=11.18g/kg）與￠=95%的交點。此時新風只承擔一部分室內的熱濕負荷，其余熱濕負荷由循環處理機組承擔。其在焓濕圖上的處理過程如圖2。
計算得出：新風冷量為14.4KW，循環處理機組冷量為25.0KW， 再熱量為22.7KW。
1.2.3 新風處理至機器露點
根據室內濕負荷和新風量計得Δd=1.67g/kg，即等濕線（d=9.51g/kg）與￠=95%相交得新風機組機器露點。此時新風承擔全部室內濕負荷和一部分室內冷負荷，循環處理機組承擔部分室內冷負荷并處于干盤管運行狀態，可以避免由于托水盤積水引起的二次污染。其在焓濕圖上的處理過程如圖3。
計算得出：新風冷量為16.5KW，循環處理機組冷量為3.3KW，不需再熱。
由于采用的是新風集中處理系統，其處理后的新風供多間手術室使用。按規范要求的最小新風量計算得出其他級別手術室要求的新風量的去濕能力分別為：Ⅱ、Ⅲ級：1.60kg/h，Ⅳ級1.0 kg/h，基本上滿足去除室內全部濕負荷的要求。新風處理到機器露點帶來的問題是對新風機組的去濕能力要求較高，靜壓控制和自動控制系統比較復雜，可以采取以下措施：新風機組定露點運行和調節各新風支管風量，從而保障室內的溫濕度要求。
在各新風處理方案下百級手術室空調系統的能耗比較：
3 總結
通過上述的分析，可以得出以下幾點節能措施：
1.配置送風圍檔，在保證潔凈度的情況下可以減少系統送風量，從而減低空調系統的熱濕處理能耗和風機能耗；
2.在空調系統不變的情況下，采取不同的新風熱濕處理方案，其能耗不一，建議采用第三種方案，但溫濕度調節和控制較復雜。
由于工作中所接觸的范圍和水平有限，文中的不詳、不足之處在所難免，望讀者提出寶貴意見以指正。
隨著改革開放的不斷深入，國家經濟發展水平正呈穩步發展態勢，而近幾年正是我國進入全面建設小康社會的階段。順應時勢，醫院潔凈手術室、ICU等新建或改造工程也不斷深入，并處于高速發展階段。但醫院的潔凈空調能耗卻占了相當大的部分，因此醫院在長期使用潔凈空調系統時不得不考慮運行時的成本問題，于是空調節能越來越引起人們的重視。
2 潔凈空調系統的節能措施
1.1 配置送風圍檔，減少系統送風量
我國潔凈手術室分為特別、標準、一般、準四個等級。其中特別手術室采用的是層流氣流模式，屬于排擠原理，其他級別手術室均為亂流的氣流模式；標準、一般手術室采用的是一種置換模式；準潔凈手術室采用的是稀釋模式。除了層流必須保證一定的工作面高度截面平均風速外，其他級別由換氣次數確定系統的送風量，從而保證不同級別手術室的潔凈度要求。系統送風量以百級層流最為明顯，當送風天花（2.6mx2.4m,高度3m）出風速度約為0.42~0.46m/s時，即送風量為9500~10500m3/h時可以保持工作面高度截面速度為0.25~0.3m/s。實踐表明，我們可以在保持工作面高度截面風速不變的情況下通過配置送風圍檔（一般安裝高度為2m）來降低系統的送風量，從而達到節能的目的。根據射流的核心速度約正比于射程的二分之一次方，在配置送風圍檔的情況下其出風速度約為0.33~0.38m/s時可以保持工作面高度的要求速度，這時系統送風量約為7500~8500m3/h。相比沒有送風圍檔時可節省約20%的送風量，從而可以減低空氣處理機組的容量和能耗。根據人體的熱舒適性研究表明，在手術室要求的溫濕度范圍內，人體可接受的送風溫差為2~3℃。考慮到送風量的減少會增大送風溫差，配置送風圍檔后送風溫差約為2.2℃，在可接受范圍內。
1.2 對新風不同熱濕處理方案的能耗分析
通常醫院潔凈手術部設置集中新風處理系統。根據《醫院潔凈手術部建筑技術規范》第7.1.6條“新風處理機組應能在供冷季節將新風處理到不大于要求的室內空氣狀態點的焓值”，因此對新風有不同的熱濕處理方案。
現以能耗最大的百級層流手術室為分析對象，處理過程為新風集中處理至室內狀態焓值以下，與一次回風混合后再經循環處理機組送入室內。設室內狀態點為：Tg=24℃，￠=60%，則L=15.76℃，h=52.7kJ/kg，d=11.18g/kg；室外狀態點:Tg=33.5℃,Ts=27.7℃(廣州地區)。在標準大氣壓下，濕空氣密度取1.2kg/m3。
根據經驗計算：百級手術室總冷負荷約為6.0KW，濕負荷約2.0kg/h(大型手術進行時),得出熱濕比約為10000，總送風量約為10000m3/h，送風焓差為1.80kJ/kg，新風量按1000m3/h計。
1.2.1 新風處理到室內等焓點
將新風集中處理到T=24℃，￠=60%的等焓點，即等焓線（h=52.7kJ/kg）與￠=95%的交點。此時新風對室內既不承擔也不帶入任何熱濕負荷。其在焓濕圖上的處理過程如圖1。
計算得出：新風冷量為11.7KW，循環處理機組冷量為28.7KW，再熱量為22.7KW。
1.2.2 新風處理到室內露點
將新風集中處理到室內狀態點的等濕線（d=11.18g/kg）與￠=95%的交點。此時新風只承擔一部分室內的熱濕負荷，其余熱濕負荷由循環處理機組承擔。其在焓濕圖上的處理過程如圖2。
計算得出：新風冷量為14.4KW，循環處理機組冷量為25.0KW， 再熱量為22.7KW。
1.2.3 新風處理至機器露點
根據室內濕負荷和新風量計得Δd=1.67g/kg，即等濕線（d=9.51g/kg）與￠=95%相交得新風機組機器露點。此時新風承擔全部室內濕負荷和一部分室內冷負荷，循環處理機組承擔部分室內冷負荷并處于干盤管運行狀態，可以避免由于托水盤積水引起的二次污染。其在焓濕圖上的處理過程如圖3。
計算得出：新風冷量為16.5KW，循環處理機組冷量為3.3KW，不需再熱。
由于采用的是新風集中處理系統，其處理后的新風供多間手術室使用。按規范要求的最小新風量計算得出其他級別手術室要求的新風量的去濕能力分別為：Ⅱ、Ⅲ級：1.60kg/h，Ⅳ級1.0 kg/h，基本上滿足去除室內全部濕負荷的要求。新風處理到機器露點帶來的問題是對新風機組的去濕能力要求較高，靜壓控制和自動控制系統比較復雜，可以采取以下措施：新風機組定露點運行和調節各新風支管風量，從而保障室內的溫濕度要求。
在各新風處理方案下百級手術室空調系統的能耗比較：
3 總結
通過上述的分析，可以得出以下幾點節能措施：
1.配置送風圍檔，在保證潔凈度的情況下可以減少系統送風量，從而減低空調系統的熱濕處理能耗和風機能耗；
2.在空調系統不變的情況下，采取不同的新風熱濕處理方案，其能耗不一，建議采用第三種方案，但溫濕度調節和控制較復雜。
由于工作中所接觸的范圍和水平有限，文中的不詳、不足之處在所難免，望讀者提出寶貴意見以指正。
