某医院建筑温湿度独立控制空调系统设计

杨 帆 邓欣梅 蒋 旭

某医院建筑温湿度独立控制空调系统设计

杨 帆 邓欣梅 蒋 旭

中南建筑设计院股份有限公司

本文对某医院温湿度独立控制空调系统的设计概况进行简要介绍，并结合当地气象条件及建筑参数，就该系统的相关设计参数进行验证及分析，得出了干盘管设计供回水温度、新风量指标等重要设计指标，同时比较了两种除湿系统的异同点，并就温湿度独立控制空调系统的节能前景进行了分析。

温湿度独立控制医院空调干盘管节能

1 工程简介

该项目位于海南省海口市，为门、急诊及内科综合楼，建筑面积为90816.13m2。地下二层，门、急诊楼为地上5层，内科楼为地上15层，建筑高度为64.80m。主要功能包括门诊、急诊、内科病房、地下停车库等。

2 设计参数

1）海口室外设计参数：夏季空调室外干球温度35.10℃，夏季空调室外湿球温度28.10℃，夏季空调日平均温度30.50℃，夏季室外平均风速2.30m/s，夏季空调大气透明度等级5级，夏季大气压100280Pa。

2）主要室内设计参数见表1。

表1 主要室内设计参数

3 空调系统设计

3.1 空调冷源

本项目空调设计温湿度独立控制空调系统，采用高温冷水机组加溶液调湿新风机组方式。

经逐时逐项冷负荷计算，本项目总计冷负荷8466kW，其中高温水系统负担的室内显热冷负荷3386kW。设一台水冷螺杆机组冷水机组，单台制冷量为400USRT；另设两台水冷螺杆式冷水机组，单台制冷量为300USRT。三台冷水机组冷冻水供回水温度14/19℃。

新风冷负荷及室内湿负荷采用热回收型溶液调湿新风机组承担。送风温度为18℃，送风含湿量为8g/kg·干空气。

门急诊手术室、EICU、中心ICU、检验科空调冷热源采用常温冷热水系统，总冷负荷500kW，总热负荷250kW。夏季供回水温度7/12℃，冬季供回水温度45/40℃。

门诊大厅、门厅、医街、地下商业、多功能厅、门急诊输液等采用常温冷水系统，总冷负荷850kW。夏季供回水温度7/12℃。

常温冷热水系统冷热源采用风冷热泵机组，总冷负荷为1350kW，设于门急诊楼屋面。

3.2 空调风系统

门诊楼设6个竖向新风系统，分别设置新风井与排风井。新风机房设于屋面，通过集中排风井回收排风中的能量。

内科楼新风机组集中设置于内科楼四层设备层及屋面层。

门诊大厅，门厅等采用常温型空调机组。回风与新风混合后采用大风道低速送风系统送至室内，上送上回。

病房、诊室、办公室等采用高温型风机盘管+新风方式，新风直接送至室内。

进入每个房间的新风支管及排风支管上设电动风阀。设风机盘管的房间采用电动两通风阀，设空调机组的房间采用电动比例积分调节风阀。

4 新风除湿能力的核算

温湿度独立空调系统的新风系统需要承担室内湿负荷，因此应对除湿能力进行校核计算，以保证室内相对湿度能够满足要求。

溶液除湿新风机组送风参数：送风温度18℃，送风含湿量8g/kg·干空气。以下对于两种典型房间（室内状态见表2）冷负荷计算及除湿能力进行校核计算。

表2 典型房间（病房）室内状态点参数

表3为典型房间（病房）冷负荷计算结果。

表3 典型房间（病房）冷负荷计算

对于该新风量下除湿能力的计算公式为：

式中：W为除湿量，kg/h；dn为室内空气含湿量，g/kg；dw为新风送风含湿量，g/kg；Vw为新风送风量，m3/h；ρ为空气比重，kg/m3。

经计算得：W=(12.8-8)×149.1×1.16=0.83kg/h，远大于计算室内湿负荷0.46kg/h，可满足要求。

由于该新风量为满足规范要求的最小新风量，在该新风量下，最终室内状态点含湿量为10.48g/kg，相对湿度约为50%。

表4为典型房间（门诊输液）冷负荷计算结果。

表4 典型房间（门诊输液）冷负荷计算

经计算得，其除湿能力W=(12.8-8)×3427.2×1.16= 19.08kg/h，小于室内湿负荷88.86kg/h，无法满足除湿要求。由式（1）反算需要满足室内湿负荷新风量，可以得出人员新风量指标应达到30m3/(h·p)。

由以上两种典型房间的计算结果可以得出，目前的湿度控制系统对于人员密度较大的房间，除湿能力不足。为满足室内湿度控制的要求，可以采用两种方法，一种为增加室内新风量指标。另外一种为对于人员密度较大的房间采用低温冷源。考虑到增加新风量指标将增加空调运行能耗，同时本项目为保证手术室、ICU等常年需要供冷供热的区域需要，设置有风冷热泵系统，供应7/12℃冷冻水，因此将该部分末端接入低温冷水系统，以满足室内温湿度控制的要求。

5 干盘管进水温度的确定

文献[1]通过理论计算，结论是干盘管进水温度可以低于风机盘管进风露点温度2.5～3.5℃。文献[2]通过理论计算及试验，研究的结论为干式风机盘管的冷水温度可以比室内空气露点温度低2.5～6.5℃。文献[3～4]作者认为盘管的表面温度高于处理空气的露点温度，盘管无冷凝水出现，实现干工况运行。因此，冷冻水进水温度既要满足防止室内出现凝结水，但同时为了充分利用风机盘管的冷却能力，减少干盘管的尺寸和造价，尤其是干盘管型号越大噪音也越高，因此冷冻水的进水温度不应太高。

由除湿量计算可知，室内实际露点温度约13～14℃，参考文献及国内相关工程经验，本工程干盘管的供回水温度取14/19℃。干盘管进水温度低于室内空气露点温度1～3.5℃，基本可保证室内风机盘管干工况运行，同时兼顾干盘管的经济性。

6 溶液除湿系统节能性分析

关于溶液除湿系统的节能性，从高温冷源和溶液除湿系统两个方面进行分析。

1）由于溶液除湿机组可以采用高温冷源，其提供了采用天然冷源或者直接蒸发式空调系统的可能。即使对于依然采用人工冷源的项目，由于冷冻水供回水温度的提高，可以显著提高制冷主机的能效比。工况为冷冻水供回水温度14/19℃，冷却水供回水温度32/37℃，能效比为7.2。而普通螺杆冷水机组的能效比约为5.5左右，因此，所采用的高温水系统，制冷主机较常温主机节能约31%。而文献[5]中对于高温冷水机组的运行工况进行了相应分析，提出了对于高温冷水机组采用磁悬浮离心式冷水机组能够更加有效提高能效比的观点。

2）溶液调湿新风机组由于综合利用了风冷冷源的供冷及散热部分。将制冷部分用于对新风进行冷却，散热部分用于对溶液进行再生，其综合能效比较高。根据厂家资料，溶液除湿机组的COP值为6.7，较普通冷水机组的5.2高约28%。而文献[6]中，通过理论计算，得出采用溶液除湿较采用冷冻除湿方式节能约31.5%的结论。

由高温冷水机组与溶液调湿两个部分的比较可以得出，采用溶液调湿新风机组加高温冷水的温湿度独立控制空调系统，较常规空调系统节能约30%。

7 两种温湿度独立控制空调系统选择比较

温湿度独立控制空调系统目前常见两种，双冷源温湿度独立控制空调系统与溶液调湿温湿度独立控制空调系统，其基本原理一致，区别就在于对于新风系统的处理方式。双冷源温湿度独立控制空调系统是采用常规的低温冷水（7/12℃），通过冷冻除湿的方式，对于新风除湿降温，再送入室内，承担室内潜热负荷。

由于冷冻除湿方式的单位风量除湿能力小于溶液除湿，而海口属于湿热地区，夏季及过渡季节对于除湿能力的要求较高，因此本工程采用了溶液调湿的新风处理方式。

8 结论

本文对某医院温湿度独立控制空调系统的设计概况进行简要介绍，结合当地气象条件及建筑参数，就该系统的除湿方式选择、供回水温度确定、系统除湿能力校核及系统节能性等方面进行验证及分析，确定了在本项目中采用溶液除湿方式加干盘管的方式在适用性及节能性上均更为合理。

[1]倪美琴.风机盘管干工况时进水温度的确定[J].制冷与空调, 2006,6(6):83-85

[2]殷平.“干盘管”误解剖析[J].暖通空调,2008,38(7):44-54

[3]万建武,廖荣生.干工况风机盘管进水温度的确定[J].广州大学学报(综合版),2001,(5):68-70

[4]沈列丞.对《“干盘管”误解剖析》一文中4个问题的探讨[J].暖通空调,2009,39(1):70-75

[5]殷平.磁悬浮离心式冷水机组和独立新风系统(1)-现状[J].暖通空调,2013,43(12):91-93

[6]刘守帅,张子平,张伟捷.溶液除湿空调在高湿环境中应用的理论分析[A].见:全国暖通空调制冷2006年学术年会文集[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

杨帆（1975～），男，1975，大学，高工；海南省海口市国苑商务大厦6楼中南建筑设计院股份有限公司海南分公司（570125）；E-mail:Arthur.yangfan@qq.com