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浅析洁净空调系统的节能措施 [2007-04-12]
来源：正岛电器技术应用开发部
1 概述
随着改革开放的不断深入，国家经济发展水平正呈稳步发展态势，而近几年正是我国进入全面建设小康社会的阶段。顺应时势，医院洁净手术室、ICU等新建或改造工程也不断深入，并处于高速发展阶段。但医院的洁净空调能耗却占了相当大的部分，因此医院在长期使用洁净空调系统时不得不考虑运行时的成本问题，于是空调节能越来越引起人们的重视。
2 洁净空调系统的节能措施
1.1 配置送风围档，减少系统送风量
我国洁净手术室分为特别、标准、一般、准四个等级。其中特别手术室采用的是层流气流模式，属于排挤原理，其他级别手术室均为乱流的气流模式；标准、一般手术室采用的是一种置换模式；准洁净手术室采用的是稀释模式。除了层流必须保证一定的工作面高度截面平均风速外，其他级别由换气次数确定系统的送风量，从而保证不同级别手术室的洁净度要求。系统送风量以百级层流最为明显，当送风天花（2.6mx2.4m,高度3m）出风速度约为0.42~0.46m/s时，即送风量为9500~10500m3/h时可以保持工作面高度截面速度为0.25~0.3m/s。实践表明，我们可以在保持工作面高度截面风速不变的情况下通过配置送风围档（一般安装高度为2m）来降低系统的送风量，从而达到节能的目的。根据射流的核心速度约正比于射程的二分之一次方，在配置送风围档的情况下其出风速度约为0.33~0.38m/s时可以保持工作面高度的要求速度，这时系统送风量约为7500~8500m3/h。相比没有送风围档时可节省约20%的送风量，从而可以减低空气处理机组的容量和能耗。根据人体的热舒适性研究表明，在手术室要求的温湿度范围内，人体可接受的送风温差为2~3℃。考虑到送风量的减少会增大送风温差，配置送风围档后送风温差约为2.2℃，在可接受范围内。
1.2 对新风不同热湿处理方案的能耗分析
通常医院洁净手术部设置集中新风处理系统。根据《医院洁净手术部建筑技术规范》第7.1.6条“新风处理机组应能在供冷季节将新风处理到不大于要求的室内空气状态点的焓值”，因此对新风有不同的热湿处理方案。
现以能耗最大的百级层流手术室为分析对象，处理过程为新风集中处理至室内状态焓值以下，与一次回风混合后再经循环处理机组送入室内。设室内状态点为：Tg=24℃，￠=60%，则L=15.76℃，h=52.7kJ/kg，d=11.18g/kg；室外状态点:Tg=33.5℃,Ts=27.7℃(广州地区)。在标准大气压下，湿空气密度取1.2kg/m3。
根据经验计算：百级手术室总冷负荷约为6.0KW，湿负荷约2.0kg/h(大型手术进行时),得出热湿比约为10000，总送风量约为10000m3/h，送风焓差为1.80kJ/kg，新风量按1000m3/h计。
1.2.1 新风处理到室内等焓点
将新风集中处理到T=24℃，￠=60%的等焓点，即等焓线（h=52.7kJ/kg）与￠=95%的交点。此时新风对室内既不承担也不带入任何热湿负荷。其在焓湿图上的处理过程如图1。
计算得出：新风冷量为11.7KW，循环处理机组冷量为28.7KW，再热量为22.7KW。
1.2.2 新风处理到室内露点
将新风集中处理到室内状态点的等湿线（d=11.18g/kg）与￠=95%的交点。此时新风只承担一部分室内的热湿负荷，其余热湿负荷由循环处理机组承担。其在焓湿图上的处理过程如图2。
计算得出：新风冷量为14.4KW，循环处理机组冷量为25.0KW， 再热量为22.7KW。
1.2.3 新风处理至机器露点
根据室内湿负荷和新风量计得Δd=1.67g/kg，即等湿线（d=9.51g/kg）与￠=95%相交得新风机组机器露点。此时新风承担全部室内湿负荷和一部分室内冷负荷，循环处理机组承担部分室内冷负荷并处于干盘管运行状态，可以避免由于托水盘积水引起的二次污染。其在焓湿图上的处理过程如图3。
计算得出：新风冷量为16.5KW，循环处理机组冷量为3.3KW，不需再热。
由于采用的是新风集中处理系统，其处理后的新风供多间手术室使用。按规范要求的最小新风量计算得出其他级别手术室要求的新风量的去湿能力分别为：Ⅱ、Ⅲ级：1.60kg/h，Ⅳ级1.0 kg/h，基本上满足去除室内全部湿负荷的要求。新风处理到机器露点带来的问题是对新风机组的去湿能力要求较高，静压控制和自动控制系统比较复杂，可以采取以下措施：新风机组定露点运行和调节各新风支管风量，从而保障室内的温湿度要求。
在各新风处理方案下百级手术室空调系统的能耗比较：
3 总结
通过上述的分析，可以得出以下几点节能措施：
1.配置送风围档，在保证洁净度的情况下可以减少系统送风量，从而减低空调系统的热湿处理能耗和风机能耗；
2.在空调系统不变的情况下，采取不同的新风热湿处理方案，其能耗不一，建议采用第三种方案，但温湿度调节和控制较复杂。
由于工作中所接触的范围和水平有限，文中的不详、不足之处在所难免，望读者提出宝贵意见以指正。
随着改革开放的不断深入，国家经济发展水平正呈稳步发展态势，而近几年正是我国进入全面建设小康社会的阶段。顺应时势，医院洁净手术室、ICU等新建或改造工程也不断深入，并处于高速发展阶段。但医院的洁净空调能耗却占了相当大的部分，因此医院在长期使用洁净空调系统时不得不考虑运行时的成本问题，于是空调节能越来越引起人们的重视。
2 洁净空调系统的节能措施
1.1 配置送风围档，减少系统送风量
我国洁净手术室分为特别、标准、一般、准四个等级。其中特别手术室采用的是层流气流模式，属于排挤原理，其他级别手术室均为乱流的气流模式；标准、一般手术室采用的是一种置换模式；准洁净手术室采用的是稀释模式。除了层流必须保证一定的工作面高度截面平均风速外，其他级别由换气次数确定系统的送风量，从而保证不同级别手术室的洁净度要求。系统送风量以百级层流最为明显，当送风天花（2.6mx2.4m,高度3m）出风速度约为0.42~0.46m/s时，即送风量为9500~10500m3/h时可以保持工作面高度截面速度为0.25~0.3m/s。实践表明，我们可以在保持工作面高度截面风速不变的情况下通过配置送风围档（一般安装高度为2m）来降低系统的送风量，从而达到节能的目的。根据射流的核心速度约正比于射程的二分之一次方，在配置送风围档的情况下其出风速度约为0.33~0.38m/s时可以保持工作面高度的要求速度，这时系统送风量约为7500~8500m3/h。相比没有送风围档时可节省约20%的送风量，从而可以减低空气处理机组的容量和能耗。根据人体的热舒适性研究表明，在手术室要求的温湿度范围内，人体可接受的送风温差为2~3℃。考虑到送风量的减少会增大送风温差，配置送风围档后送风温差约为2.2℃，在可接受范围内。
1.2 对新风不同热湿处理方案的能耗分析
通常医院洁净手术部设置集中新风处理系统。根据《医院洁净手术部建筑技术规范》第7.1.6条“新风处理机组应能在供冷季节将新风处理到不大于要求的室内空气状态点的焓值”，因此对新风有不同的热湿处理方案。
现以能耗最大的百级层流手术室为分析对象，处理过程为新风集中处理至室内状态焓值以下，与一次回风混合后再经循环处理机组送入室内。设室内状态点为：Tg=24℃，￠=60%，则L=15.76℃，h=52.7kJ/kg，d=11.18g/kg；室外状态点:Tg=33.5℃,Ts=27.7℃(广州地区)。在标准大气压下，湿空气密度取1.2kg/m3。
根据经验计算：百级手术室总冷负荷约为6.0KW，湿负荷约2.0kg/h(大型手术进行时),得出热湿比约为10000，总送风量约为10000m3/h，送风焓差为1.80kJ/kg，新风量按1000m3/h计。
1.2.1 新风处理到室内等焓点
将新风集中处理到T=24℃，￠=60%的等焓点，即等焓线（h=52.7kJ/kg）与￠=95%的交点。此时新风对室内既不承担也不带入任何热湿负荷。其在焓湿图上的处理过程如图1。
计算得出：新风冷量为11.7KW，循环处理机组冷量为28.7KW，再热量为22.7KW。
1.2.2 新风处理到室内露点
将新风集中处理到室内状态点的等湿线（d=11.18g/kg）与￠=95%的交点。此时新风只承担一部分室内的热湿负荷，其余热湿负荷由循环处理机组承担。其在焓湿图上的处理过程如图2。
计算得出：新风冷量为14.4KW，循环处理机组冷量为25.0KW， 再热量为22.7KW。
1.2.3 新风处理至机器露点
根据室内湿负荷和新风量计得Δd=1.67g/kg，即等湿线（d=9.51g/kg）与￠=95%相交得新风机组机器露点。此时新风承担全部室内湿负荷和一部分室内冷负荷，循环处理机组承担部分室内冷负荷并处于干盘管运行状态，可以避免由于托水盘积水引起的二次污染。其在焓湿图上的处理过程如图3。
计算得出：新风冷量为16.5KW，循环处理机组冷量为3.3KW，不需再热。
由于采用的是新风集中处理系统，其处理后的新风供多间手术室使用。按规范要求的最小新风量计算得出其他级别手术室要求的新风量的去湿能力分别为：Ⅱ、Ⅲ级：1.60kg/h，Ⅳ级1.0 kg/h，基本上满足去除室内全部湿负荷的要求。新风处理到机器露点带来的问题是对新风机组的去湿能力要求较高，静压控制和自动控制系统比较复杂，可以采取以下措施：新风机组定露点运行和调节各新风支管风量，从而保障室内的温湿度要求。
在各新风处理方案下百级手术室空调系统的能耗比较：
3 总结
通过上述的分析，可以得出以下几点节能措施：
1.配置送风围档，在保证洁净度的情况下可以减少系统送风量，从而减低空调系统的热湿处理能耗和风机能耗；
2.在空调系统不变的情况下，采取不同的新风热湿处理方案，其能耗不一，建议采用第三种方案，但温湿度调节和控制较复杂。
由于工作中所接触的范围和水平有限，文中的不详、不足之处在所难免，望读者提出宝贵意见以指正。
