三亚阜外心脑血管康复中心手术室空调5大节能方案逐一分析

医院手术部空调系统能耗是相当大的， 怎样既能达到设计温湿度要求又能节约能源是空调设计人员需要认真考虑的问题。 以三亚阜外心脑血管康复中心两间Ⅰ级手术室为例， 分析了目前常用的几种空调方案， 从能耗、控制精度、设备复杂程度等方面进行分析， 从而得到此项目适合的空调方案。

 

?

设计参数

 

1、空调室外计算参数

夏季 t = 34.5℃， tw = 27.9℃。

 

2、空调室内计算参数

夏季 t = 24℃， ?=50%。

 

3、手术室级别及参数（见表 1）

 

▼表 1 手术室级别及热湿负荷

 

注： 两间设备间每间另置一台制冷量为 11.2 kW 的 VRV末端， 供设备间降温使用。

 

?

方案比较

 

1、方案一

 

新风集中处理， 一次回风空调系统。 系统图如图 1， 计算结果见表 2 。

 

 

图 1 新风集中处理， 一次回风空调系统原理图

 

▼表 2 方案一计算结果

 

总冷量： 166 kW。
总电量： 166/5+(42+36)+(11+7.5+2.2+0.25+0.18)=132 kW。

 

2、方案二

 

新风集中处理， 二次回风空调系统。 系统图如图 2， 计算结果见表 3 。

 

 

图 2 新风集中处理， 二次回风空调系统原理图

 

▼表 3 方案二计算结果

 

总冷量： 105 kW。

总电量： 105/5+（ 11+7.5+2.2+0.25+0.18）= 43 kW。

 

3、方案三

 

转轮热回收 + 一次回风空调系统。 系统图如图 3， 计算结果见表 4 。

 

 

图 3 转轮热回收 + 一次回风空调系统原理图

 

采用 1 台送风风量为 5550 m3/h， 排风风量为3750 m3/h 的单转轮新风空调箱， 为 2 间手术室及其设备间提供新风， 每间手术室及其设备间配有 1台循环风净化空调机组来独立控制温湿度。通过计算及选型得：

 

转轮热回收选择：

转轮转速：790 ftm。

压力损失：200 Pa。

通风率： 0.68 。

设备效率： 84% 。

清洁新风量： 850 m3/h。

冷水机组减少冷量： 41.3 kW。

新风处理后参数： h = 66.6 kJ/kg， d = 14.7g/kg， t=28.8℃。

 

▼表 4 方案三计算结果

 

总冷量： 146 kW。
总电量： 146/5+(42+36) +(11+7.5+3+3+0.09)= 132 kW。 而新风量为标准的 1.5 倍。

 

4、方案四

 

（转轮热回收 + 深度除湿） + 一次回风过滤系统。 选用 1 台送风风量为 5550 m3/h， 排风风量为3750 m3/h 的单转轮新风空调箱（带表冷段）， 为 2 间手术室及其设备间提供新风， 每间手术室及其设备间配有 1台循环风过滤空调机组用于净化循环风。 系统图如图 4 。通过计算及选型得：

 

 

图 4 （转轮热回收 + 深度除湿） + 一次回风过滤系统原理图

 

转轮热回收选择：

转轮转速： 790 ftm。

压力损失： 200 Pa。

通风率： 0.68 。

设备效率： 8 4 % 。

清洁新风量： 850 m3/h。

冷水机组减少冷量： 41.3 kW。

新风处理后参数： h=6 6.6 kJ/k g， d=1 4.7g/kg， t=28.8℃。

 

若新风负担室内湿负荷， 则新风进一步表冷除湿处理到： t=13.1℃， d=8.5 g/kg， h=34.7kJ/kg， td=11.6℃。

则深度除湿需要冷量： 5550 × 1.2/3600 ×（ 66.6-34.7） × 1.1=65 kW。

选用 8 排表冷器可以达到。

处理后的新风能够负担的室内冷负荷为： 5550× 1.2/3600 × （ 47.88-34.7） =24 kW。

因本例中室内的冷负荷为 20 kW， 经过计算可以通过深度除湿后的新风负担。

总冷量： 65 kW。

总电量： 65/5 +(11+7.5+3+3+0.09)= 38.4 kW。

而新风量为标准的 1.5 倍。

 

5、方案五

 

热泵式溶液调湿新风机组 + 一次回风过滤系统。 采用 HVF 型热泵式溶液调湿新风机组， 新风承担室内所有湿负荷。每间手术室及其设备间配有 1 台循环风过滤空调机组用于净化循环风。 系统图如图 5， 计算结果见表 5 。

 

 

 

图 5 热泵式溶液调湿新风机组 + 一次回风过滤系统原理图

 

房间湿负荷：（ 0.8+0.65） × 1.1=5.76 kg/h。 

室内工况： t=24℃， d=9.29 g/kg。 

新风量估算：5.76 × 1000/（ 9.29-8） = 4465 m3/h。

新风除湿量： 5000 ×（ 21.1-9.29） × 1.2/1000× 1.1=78 kg/h（设备能够满足）。

 

新风机组承担室内负荷情况：

室内总负荷：12+8=20 kW。

将新风处理到室内状态冷负荷：5000/3600 ×1.2 × （ 88.92-47.88） × 1.1=75 kW。

新风机组能够负担室内的显冷负荷：98-75=23k W 。

因此新风机组能够负担室内的冷负荷及湿负荷， 一次回风空调机组仅过滤循环即可。

总电量： 15.3+20.1 +(11+7.5+0.25+0.18)=54.33 kW。

 

▼表 5 方案五计算结果

 

 

?

结果分析

 

从表 6 可以看出， 二次回风虽然计算上很节能， 但是对于温湿度的控制也是最复杂的， 因为要将一二次回风量与盘管冷水流量耦合控制以达到室内要求的温湿度。目前往往还要增加再热段以保证手术室湿度要求， 同样带来了能量损失。

 

▼表 6 方案对比分析

 

 

而转轮热回收系统在节能上是作用不大的，虽然新风能吸收一部分排风中的冷量， 新风湿负荷也会相应减少， 但是新风量增加了， 新风处理后的空气含湿量大于室内的设计空气含湿量， 不会减少再热量， 新风回收的冷量几乎与转轮增加的电量持平。 优点是增加了新风量， 提高了舒适度。

 

转轮除湿机适用于低湿环境， 在手术室常规要求中往往带来造价大， 再生能量损失大的弊端（该例中若使用转轮除湿机再生热需要 36 kW）。且设备昂贵， 维修调试复杂。

 

通过以上分析， 在此例中， 采用转轮热回收+ 深度除湿 + 一次回风过滤系统及热泵式溶液调湿新风机组+一次回风过滤系统节能及空调效果相对较好。 但是比较而言，转轮热回收 + 深度除湿 + 一次回风过滤系统更节能， 系统更加简单， 是本工程最适合的空调方式。