醫院建筑空調內區新風系統運行策略分析

醫院建筑空調內區新風系統運行策略分析

　　目前，隨著建筑功能的日益復雜，諸多建筑中的單層建筑面積大，存在明顯的空調內外區。常規做法為新風系統均不分區，或僅新風系統分區而空調系統不分區。

　　新風系統均不分區存在的問題是：夏季各個區域均須供冷，不存在問題；但在過渡季節甚至冬季，空調內區需要供冷時，而無供冷冷源或已進入供熱季節，此時無法保證空調內區的溫濕度。僅新風系統分區而空調系統不分區存在的問題是：雖然在一定程度上解決了空調內區的溫濕度問題，但是由于空調內區與空調外區存在不同的冷熱負荷，其新風系統與空調外區合用，存在“冷熱抵消”現象而浪費能源。為保證室內溫濕度在合理的范圍內，同時避免“冷熱抵消”現象，需要對新風系統進行內外分區，不同區域的新風系統需要獨立設置。

　　筆者以濰坊地區某醫院空調內區房間（診室）為例，其采用相對獨立的新風系統（即空調內區房間采用獨立的多聯式空調（熱泵）機組（以下簡稱“多聯機”）＋新風系統）。在滿足室內設計要求的前提下，根據室外新風的溫濕度確定該診室的溫濕度，進而最大限度地利用室外新風的含濕量及顯熱量。

　　1、診室的設計負荷及送風量

　　1.1診室的物理模型參數

　　該診室的建筑平面布置如圖1所示，各項物理參數如表1所示。

　　1.2設計負荷

　　根據GB-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》第3.0.2條，結合本項目的實際情況，該診室處于空調內區，冬季、過渡季節仍然存在一定的冷負荷，并根據GB-2015《公共建筑節能設計標準》和GB-2014《綜合醫院建筑設計規范》等的規定：該診室全年溫度范圍為22~26℃，相對濕度范圍為40%~60%。該診室在不同季節室內設計溫濕度下的負荷如表2所示。

　　1.3送風量

　　目前市場上多聯機室內機的額定制冷量最小為2.2kW,高中低速風量分別為8m3/min，7m3/min和6m3/min。按照中速風量考慮，即420m3/h，該診室的新風量為的120m3/h，故總送風量為540m3/h,換氣次數為9次/時，滿足JGJ174—2010《多聯機空調系統工程技術規程》第3.4.7-3條的要求：空調房間的換氣次數不宜少于5次/時。

　　2、不同季節空氣處理過程分析

　　2.1冬季工況分析

　　2.1.1新風加濕

　　由于衛生條件要求，醫院建筑的新風系統不應采用循環高壓噴霧加濕和濕膜加濕方式。本項目所在醫院常年有蒸汽供應，故采用蒸汽加濕。目前，常用的蒸汽加濕器分為低溫型和常溫型2種形式：常溫型蒸汽加濕器要求入口空氣溫度不低于18℃，低溫型蒸汽加濕器要求入口空氣溫度不低于12℃。考慮到盡可能利用室外新風，保證新風的加濕量，本項目選用低溫型蒸汽加濕器，其入口空氣溫度按照12℃考慮。

　　2.1.2空氣處理過程

　　該診室的冬季室內設計溫度為22℃，相對濕度為40%,根據室外新風溫度tw和含濕量dw的空氣處理過程如下：

　　1）當室外新風含濕量dw2.2.2空氣處理過程

　　該診室的夏季室內設計溫度為26℃，相對濕度為60%,根據室外新風溫度tw和含濕量dw的空氣處理過程如下：

　　當室外新風含濕量dw>10.7g/kg干空氣時，新風機組需要對室外新風進行降溫除濕，處理到機器露點（干球溫度為16.7℃，相對濕度為90%,含濕量為10.7g/kg干空氣），考慮1℃管道溫升，與多聯機室內機處理后的空氣混合，通過散流器送至室內。夏季空調室外計算溫度下的空氣處理過程在焓-濕圖上的表示如圖3所示。

　　2.3過渡季節工況分析

　　除冬季工況、夏季工況，其他情況均按照過渡季節工況考慮，其室外新風含濕量dw在5.1~10.7g/kg干空氣之間。

　　在過渡季節，新風系統為通風模式運行，不對室外新風進行任何處理，多聯機室內機承擔新風及室內全部的顯熱冷負荷。在不同室外新風含濕量dw下室內相對濕度φn隨室內溫度tn的變化關系如表3所示。

　　為了充分利用室外新風的顯熱且保證室內的相對濕度不低于40%,由表3可知：當室外新風含濕量為5.1g/kg干空氣≤dw<5.3g/kg干空氣，室內溫度tn控制在22℃；當室外新風含濕量為5.3g/kg干空氣≤dw<5.6g/kg干空氣時，室內溫度tn控制在23℃；當室外新風含濕量為5.6g/kg干空氣≤dw4、結束語

　　通過研究分析，對于新風系統的控制策略如下：

　　1）根據室外空氣含濕量區分不同季節：當室外新風含濕量dw10.7g/kg干空氣時為夏季工況，其他為過渡季節。

　　2）冬季工況新風系統為“加濕”運行模式：當室外新風溫度低于12℃時，需要預熱至12℃，加濕至其含濕量為5.1g/kg干空氣送入室內；當室外新風溫度大于等于12℃時，直接加濕至含濕量為5.1g/kg干空氣送入室內。

　　3）夏季工況新風系統為“除濕”運行模式：需要對室外新風降溫除濕，處理到機器露點（干球溫度為16.7℃，相對濕度為90%，含濕量為10.7g/kg干空氣）后送入室內。

　　4）過渡季節工況新風系統為“通風”模式運行：新風不經熱濕處理，直接送入室內。

　　筆者僅以濰坊地區某醫院空調內區房間（診室）為例對新風系統的全年運行策略進行了分析。對于其他類型建筑的空調內區房間，為保證室內溫濕度在合理的范圍內，以室外新風含濕量dw，室內濕負荷dn共同作用下的室內相對濕度φn為標準區分“冬季”“夏季”和“過渡季節”。當φn60%（此值可以結合不同類型建筑、不同功能房間而定）時，新風系統為“除濕”模式運行；當40%≤φn≤60%時，新風系統為“通風”模式運行。該運行策略一方面可以提高空調內區房間的舒適度，另一方面可以最大限度利用室外新風，降低建筑空調系統的運行能耗。