医院净化空调负荷计算软件的计算原理

逄文秀,鹿巍,何娟

（1.中国核电工程有限公司，北京 100840；2.中国中元国际工程公司,北京 100089）

医院净化空调负荷计算软件的计算原理

逄文秀1,鹿巍2,何娟2

（1.中国核电工程有限公司，北京 100840；2.中国中元国际工程公司,北京 100089）

医院净化空调系统负荷计算与普通空调系统负荷计算相比,具有风量仅取决于洁净度等级、湿度优先控制的特点,尤其是二次回风系统。因此，不能使用现有的常规空调系统计算软件进行负荷计算。为提高设计者工作效率,并保证设计的准确性，论文针对医院净化空调系统负荷计算开发了专用的计算软件,可生成标准化计算表格,并对该软件的计算原理进行说明。

医院净化空调系统；负荷计算；计算软件

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

1　引言

医院空调系统能耗巨大，而净化空调系统因室内热湿负荷大、洁净度等级要求高、温湿度控制精度要求高、新风量需求量大等原因，在空调系统能耗中占据了很大的比重。与普通空调系统负荷计算相比，净化空调系统负荷计算具有其自身的特点：风量仅取决于洁净度等级，湿度优先控制，尤其是二次回风系统，不能使用现有的常规空调系统计算软件进行负荷计算。在实际工程中，经常出现不同的设计人员设计的空调负荷差距很大，造成了一定程度的能源浪费或达不到实际使用的要求，给校审人员也带来了很多困扰。医院净化空调系统负荷计算软件的开发，大大减轻了设计人员的工作量，可生成标准化计算表格，方便校审工作。本文对该软件的计算原理进行介绍。

2　负荷计算中基本参数的定义

负荷计算中基本参数见表1。

表1　负荷计算中基本参数

参数下标的含义：

Xs中下标“s”表示“湿球”，例如表示湿球温度;

Xl中下标“l”表示“露点”，例如表示露点温度;

Pg中下标“g”表示“干空气”，例如表示干空气压力;

Pq中下标“q”表示“水蒸气”，例如表示水蒸气分压力;

Pb中下标“b”表示“饱和”，例如Pq,b表示饱和水蒸气分压力。

3　负荷计算参数间转换的基本公式

3.1湿空气的热力学温度

3.2湿空气的饱和水蒸气分压力

Pq,b=f(T)的经验公式：

式中,C1=-5674.539

3)湿空气水蒸气分压力

4)湿空气露点温度

式中，

5)湿空气的相对湿度

6)湿空气的含湿量（g/kg）

7)湿空气的焓（kJ/kg）

8)湿空气的密度（kg/m3）

4　负荷计算参数间转换的导出公式

4)利用公式（6），由温度t、湿空气的含湿量d，求得湿空气的焓值h。

1)利用公式（1），由干球温度t求得干球温度下的饱和水蒸气分压力Pq,b；

3)利用公式（5），由湿空气水蒸气分压力Pq、大气压力P，求得湿空气的含湿量d；

4)利用公式（6），由温度t、湿空气的含湿量d，求得湿空气的焓值h。

1)利用公式（6），由含湿量d、大气压力P，求得湿空气水蒸气分压力Pq；

2)利用公式（4），由湿空气水蒸气分压力Pq、机器露点相对湿度l，求得机器露点下的饱和水蒸气分压力Pq,b；

3)利用公式（3），由机器露点下的饱和水蒸气分压力Pq,b，求得机器露点温度tl；

4)利用公式（6），由机器露点温度tl、湿空气的含湿量d，求得机器露点焓值hl。

4.4已知饱和焓值hb，求饱和含湿量db、湿球温度ts

1)利用公式（8），由饱和焓值hb，求得饱和含湿量db；

2)利用公式（6），由饱和焓值hb、饱和含湿量db，求得湿球温度ts。

5　净化空调空气处理方式分类及计算原理

1)夏季，湿度优先控制，采用表冷除湿，再热或表冷调节温度

注：考虑到二次回风系统控制精度及实际使用中的运行效果，二次回风系统采用固定二次回风量的空调系统。

以下为夏季净化空调系统形式的分类：

(1)自取新风一次回风空调系统：新风不经过冷热处理与室内回风混合，混合后处理至送风状态点等湿线，再热至送风状态点。

(2)集中新风（室内焓值）一次回风空调系统：新风处理至室内焓值，与室内回风混合，混合后处理至送风状态点等湿线，再热至送风状态点。

(3)集中新风（室内等湿点）一次回风空调系统：新风处理至室内等湿点，与室内回风混合，混合后处理至送风状态点等湿线，再热至送风状态点。

(4)集中新风（负担室内湿负荷）一次回风空调系统：新风处理至负担室内湿负荷状态点，与室内回风混合，表冷或再热至送风状态点。

(5)自取新风二次回风空调系统：新风不经冷热处理与室内一次回风混合，处理后与二次回风混合后的状态点落在送风状态点等湿线上，新风与全部回风混合后经再热至送风状态点。

(6)集中新风（室内焓值）二次回风系统（固定一二次回风比例）：新风处理至室内焓值与室内一次回风混合，处理后与二次回风混合后的状态点落在送风状态点等湿线上，新风与全部回风混合后经再热至送风状态点。

(7)集中新风（室内等湿点）二次回风系统（固定一二次回风比例）：新风处理至室内等湿点与室内一次回风混合，处理后与二次回风混合后的状态点落在送风状态点等湿线上，新风与全部回风混合后经再热至送风状态点。

2)冬季，空气经过加热加湿至送风状态点

医院的净化区域一般处于建筑的内区，冬季空调加热量=新风负荷+室内负荷；冬季加湿量=新风湿负荷+室内湿负荷。对于冬季室外温度较低的地区，新风与室内回风直接混合会出现结露的现象，不符合净化要求，因此,需要判断新风是否需要预热。判断依据如下：

图1　是否预热室外状态点分析图

如图1所示，过室内状态点做饱和曲线切线，若室外状态点A落在切点与饱和线之间，则新回风混合点进入“雾区”。切点与饱和线之间的区域此处称为“结露区”。室内设计温度越高、相对湿度越大，则室外空气的“结露区”越大。越容易结露。过手术室冬季最不利室内设计状态点（26℃，50%湿度）做饱和线切线，切点为（-2.5℃，100%湿度）。即室外干球温度高于-2.5℃时，新风不需要预热。因冬季室内设计温湿度一般不超过（24℃，50%湿度），室外相对湿度一般不大于90%，因此，本软件取-5℃为新风是否需要预热的临界温度。

6　软件的使用

软件界面见图2。

图2　软件界面

1)输入最基本的空调设计参数：热湿负荷、室内外参数、风量参数等，程序计算出饱和水蒸气分压力、焓值、含湿量、露点温度、湿球温度等中间参数，输出设备制冷量、加热量、再热量、除湿量、加湿量等设备参数。

2）校核设计参数选型可行性。计算出设计状态下空气处理后的露点温度及单位风量耗冷量，用于设备表冷器制冷能力校核及机器露点校核使用。

【1】胡吉士.手术室洁净空调系统热湿处理过程探讨暖通空调[J].暖通空调，2001，31（5）：73-75.

【2】刘拴强,刘晓华,江亿.温湿度独立控制空调系统在医院建筑中的应用方式研究2009[C]//.中国(上海)医院建筑设计及装备国际研讨会暨展示会论文集,2009.

【3】高磊.手术室空调自控系统的优化研究[D].上海：同济大学，2006.

【4】GB 50333—2013医院洁净手术部建筑技术规范[S].

【5】陆耀庆.实用供热空调设计手册（第2版）[K].北京：中国建筑工业出版社，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，黑龙江巴彦人，工程师，从事核电公用设备设计与研究，（电子信箱）15901110459@139.com。

2016-02-03