摘 要：文章結(jié)合無錫某醫(yī)院凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計，通過與傳統(tǒng)的一次、二次回風(fēng)處理方式作對比，得出新風(fēng)解決室內(nèi)濕負(fù)荷的空氣處理方式在夏季工況時更節(jié)能。 
　　關(guān)鍵詞：凈化空調(diào)系統(tǒng)；回風(fēng)方式 

　　按《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）的要求，手術(shù)室共分為4種類型：特別潔凈手術(shù)室（I級手術(shù)室）、標(biāo)準(zhǔn)潔凈手術(shù)室（Ⅱ級手術(shù)室）、一般潔凈手術(shù)室（Ⅲ級手術(shù)室）、準(zhǔn)潔凈手術(shù)室（Ⅳ級手術(shù)室）；手術(shù)室要求全年實現(xiàn)恒溫、恒濕，其溫度指標(biāo)為22℃～25℃，濕度指標(biāo)為：Ⅰ、Ⅱ級手術(shù)室RH40%～60%，Ⅲ、Ⅳ級手術(shù)室RH35%～60%，在這兩個指標(biāo)中濕度指標(biāo)的實現(xiàn)要比溫度指標(biāo)的實現(xiàn)更加耗能。濕度指標(biāo)的實現(xiàn)又分為夏季工況的除濕處理和冬季工況的加濕處理兩種情況，特別是夏季工況的除濕處理。因此在夏季工況采用何種方式實現(xiàn)凈化空氣濕度指標(biāo)是節(jié)能設(shè)計的關(guān)鍵。 
　　2012年，在設(shè)計無錫某醫(yī)院凈化手術(shù)室項目中，甲方非常注重節(jié)能的要求，因此選擇“新風(fēng)解決室內(nèi)濕負(fù)荷”的方式，該處理方式相比傳統(tǒng)的一次、二次回風(fēng)處理方式，在夏季工況能達(dá)到很好的節(jié)能效果。下面就以該項目為例，將該處理方式在夏季工況的處理過程與傳統(tǒng)的一次、二次回風(fēng)處理方式作對比，詳細(xì)闡述其節(jié)能效果。 
　　該醫(yī)院共有20間凈化手術(shù)室，其中普通Ⅰ級手術(shù)室2間、眼科專用Ⅰ級手術(shù)室1間、Ⅲ級手術(shù)室13間（其中正負(fù)壓切換手術(shù)室1間）、Ⅳ級手術(shù)室3間、Ⅲ級DSA手術(shù)室2間，以及配套的潔凈走廊和潔凈附房、清潔走廊和清潔輔房。該項目幾乎涵蓋了所有類型的手術(shù)室，非常有代表性。其中Ⅰ級手術(shù)室、正負(fù)壓切換手術(shù)室全部采用一拖一系統(tǒng)，Ⅲ、Ⅳ級采用一拖二或一拖三系統(tǒng)，潔凈走廊和潔凈輔房由于范圍較大分割成3個系統(tǒng)，清潔走廊和清潔輔房分割成2個系統(tǒng)，一共是15套循環(huán)空氣處理系統(tǒng)。 
　　該項目全年冷熱源由甲方提供，采用二管制方式。 
　　一、采用一次、二次回風(fēng)處理方式達(dá)到的節(jié)能效果 
　　（一）二次回風(fēng)處理方式 
　　當(dāng)室內(nèi)空氣設(shè)定狀態(tài)為溫度23℃、相對濕度50%RH。其處理過程是室外新風(fēng)（W點(diǎn)）經(jīng)新風(fēng)機(jī)組三級過濾及新風(fēng)表冷器處理后達(dá)到與室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)等焓的露點(diǎn)溫度――L點(diǎn)（溫度：17.3℃、相對濕度90%RH）；處理后的新風(fēng)與室內(nèi)一次回風(fēng)混合至C點(diǎn)，再通過循環(huán)機(jī)組表冷器進(jìn)行降溫除濕處理后達(dá)到L1點(diǎn)（溫度：12℃～13℃、相對濕度90%RH），后與室內(nèi)二次回風(fēng)混合至C1點(diǎn)，一次、二次回風(fēng)的比例要使得C1點(diǎn)正好落在室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O點(diǎn)的等濕線上，再通過風(fēng)機(jī)溫升處理達(dá)到C2點(diǎn)，通過機(jī)組再熱電加熱器加熱達(dá)到室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O點(diǎn)，再經(jīng)室內(nèi)熱、濕負(fù)荷處理后達(dá)到室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N點(diǎn)。i-d圖顯示見圖1。 
　　在此情況下，新風(fēng)機(jī)組和循環(huán)處理機(jī)組全部采用水盤管來實現(xiàn)降溫除濕功能，而水系統(tǒng)供、回水溫度為供水7℃、回水12℃，因此其能處理的空氣溫度最低一般不超過12℃。而除了I級手術(shù)室以外，其他級別手術(shù)室、走廊輔房系統(tǒng)室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的露點(diǎn)溫度基本已經(jīng)接近12℃，根本無法實現(xiàn)二次回風(fēng)系統(tǒng)所需要的低溫。而在I級手術(shù)室情況下，由于新、回風(fēng)比小，所以室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的露點(diǎn)溫度也在13℃以上，故通過水表冷器可以把部分一次回風(fēng)和新風(fēng)混合后的空氣處理到比送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的露點(diǎn)溫度更低的溫度，來達(dá)到所需的干燥度，中和剩余二次回風(fēng)所含濕量，實現(xiàn)除濕指標(biāo)。因而該二次回風(fēng)處理方式在凈化手術(shù)室系統(tǒng)中僅I級手術(shù)室可以采用。 
　?。ǘ┮淮位仫L(fēng)處理方式 
　　這種方式適用于除I級手術(shù)室以外的其他系統(tǒng)，假設(shè)室內(nèi)空氣設(shè)定狀態(tài)為溫度23℃、相對濕度50%RH。其處理過程是室外新風(fēng)（W點(diǎn)）經(jīng)新風(fēng)機(jī)組三級過濾及新風(fēng)表冷器處理后達(dá)到與室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)等焓的露點(diǎn)溫度――L點(diǎn)，（溫度17.3℃、相對濕度90%RH）；處理后的新風(fēng)與室內(nèi)一次回風(fēng)混合至C點(diǎn)，然后通過風(fēng)機(jī)溫升處理達(dá)到C1點(diǎn)，再通過循環(huán)機(jī)組表冷器進(jìn)行溫度處理后達(dá)到L1點(diǎn)（溫度：12℃～13℃、相對濕度90%RH），后通過機(jī)組再熱電加熱器加熱達(dá)到室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O點(diǎn)，再經(jīng)室內(nèi)熱、濕負(fù)荷處理后達(dá)到室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N點(diǎn)。i-d圖顯示見圖2。 
　　（三）一次回風(fēng)、二次回風(fēng)處理方式的優(yōu)缺點(diǎn) 
　　1.優(yōu)點(diǎn) 
　　該處理方式目前在凈化空調(diào)系統(tǒng)的處理方案中被廣泛采用，主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 
　　（1）系統(tǒng)冷源只要冷凍水即可滿足要求。一般情況下，醫(yī)院冷凍機(jī)房或熱泵機(jī)組能提供的夏季冷凍水的進(jìn)水溫度為7℃，回水溫度為12℃；用水表冷器處理空氣，一般處理的極限溫度為12℃，低于這個溫度，水表冷器就已經(jīng)很難實現(xiàn)了，更不要說進(jìn)水溫度高于7℃的情況了。而這種處理方式，其室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的露點(diǎn)溫度也均在12℃以上，新風(fēng)處理溫度更是達(dá)到17.3℃，這樣通常情況下的冷凍水可以滿足使用要求。 
　?。?）系統(tǒng)用水表冷器來進(jìn)行處理，其自動控制可以實現(xiàn)比例調(diào)節(jié)，控制精度比較高，控制平穩(wěn)。 
　?。?）系統(tǒng)新風(fēng)量可以按《規(guī)范》規(guī)定的最小新風(fēng)量來取值，新風(fēng)處理的工況點(diǎn)相同，新風(fēng)集中供應(yīng)系統(tǒng)可以任意組合，系統(tǒng)對新風(fēng)機(jī)組的要求低，造價也低。 
　?。?）由于該處理方式每臺循環(huán)處理機(jī)組的表冷器均有一定的除濕能力，因此即使在新風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障的情況下，系統(tǒng)也能勉強(qiáng)運(yùn)行，從這個角度講，系統(tǒng)安全性較高。 
　　正因為有上述優(yōu)點(diǎn)，因此這種處理方式在凈化手術(shù)室工程中被廣泛采用。 
　　2.缺點(diǎn) 
　　（1）在夏季工況運(yùn)行模式下，系統(tǒng)能耗較大，運(yùn)行成本高。 
　　（2）對冷凍水供水溫度要求高，水溫超過9℃，濕度指標(biāo)很難達(dá)標(biāo)。 
　　二、采用新風(fēng)解決室內(nèi)濕負(fù)荷的處理方式達(dá)到的節(jié)能效果 
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　　假設(shè)室內(nèi)空氣設(shè)定狀態(tài)為溫度23℃、相對濕度50%RH。其處理過程是：室外新風(fēng)（W點(diǎn)）經(jīng)新風(fēng)機(jī)組三級過濾及新風(fēng)水表冷器處理后達(dá)到――L點(diǎn)（一般溫度：13℃、相對濕度90%RH），然后再經(jīng)過新風(fēng)機(jī)組內(nèi)配置的、帶壓縮機(jī)的直接蒸發(fā)氟表冷器處理到比室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)更低的露點(diǎn)溫度――L1點(diǎn)（一般溫度：10℃～11℃、相對濕度90%RH），使得新風(fēng)達(dá)到足夠的干燥度，然后經(jīng)新風(fēng)機(jī)組配置的再熱電加熱器加熱到L2點(diǎn)后送風(fēng)，在循環(huán)機(jī)組內(nèi)和室內(nèi)回風(fēng)混合達(dá)到C點(diǎn)，再通過風(fēng)機(jī)溫升后達(dá)到C1點(diǎn)。一般情況下，此時的溫度已經(jīng)高于室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的溫度，需要通過循環(huán)機(jī)組的表冷器將空氣降溫達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的溫度，部分循環(huán)系統(tǒng)如果濕度過低，還需要適當(dāng)?shù)募訚窈筮_(dá)到室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)O點(diǎn)，再經(jīng)室內(nèi)熱、濕負(fù)荷處理后達(dá)到室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N點(diǎn)。i-d圖顯示見圖3。 　?。ǘ┰撎幚矸绞降膬?yōu)缺點(diǎn) 
　　1.優(yōu)點(diǎn) 
　　相比一次、二次回風(fēng)處理方式來說在夏季工況運(yùn)行條件下，節(jié)能顯著，其主要的節(jié)能原因如下： 
　?。?）由于該模式下，僅新風(fēng)參與降溫除濕處理，因此除濕處理總風(fēng)量大大減少，即使新風(fēng)增10%～30%，也能達(dá)到減少能耗的目的。 
　?。?）回風(fēng)的“高溫”被充分利用來加熱除濕后的空氣，這樣這部分能量非但不成為除濕的負(fù)擔(dān)，還變身成為可利用的能量，大大減少了再熱能源消耗。 
　?。?）在兩管制情況下，一次回風(fēng)、二次回風(fēng)處理方式的再熱能源是采用電加熱方式，這種方式的能耗比甚至不到1：1，即1KW的電量輸入，產(chǎn)生的熱量不足1KW，這樣其電量消耗就更大。而在新風(fēng)解決室內(nèi)濕負(fù)荷的處理方式下，新風(fēng)深度除濕增加的能耗是通過表冷器和帶氟盤管的壓縮機(jī)實現(xiàn)的，該部分設(shè)備的能耗比最少要達(dá)到1：2.5（即1KW的電量輸入，產(chǎn)生的冷量可達(dá)到2.5KW）。因此再熱消耗的能源更大，而此種處理方式新風(fēng)除濕后空氣的再熱只有用電加熱到一定溫度（保證不低溫送風(fēng)和防止結(jié)露），其余熱量全部吸收回風(fēng)的熱量，這樣能耗就大大降低了。 
　　在該處理模式下，每個循環(huán)系統(tǒng)的新風(fēng)量有所增加，與一、二次回風(fēng)處理方式相比，室內(nèi)空氣品質(zhì)有明顯的改善。 
　　系統(tǒng)冷源不再受甲方供水溫度的限制，而可以通過自身配置的壓縮機(jī)功率來調(diào)節(jié)。 
　　2.缺點(diǎn) 
　?。?）由于每個循環(huán)處理系統(tǒng)的新、回風(fēng)比不同，而系統(tǒng)又采用的集中新風(fēng)處理方式，一臺新風(fēng)機(jī)組會拖好多個循環(huán)處理系統(tǒng)，而一個新風(fēng)處理系統(tǒng)新風(fēng)處理的狀態(tài)是固定的，因此新風(fēng)處理的狀態(tài)點(diǎn)只能按同一個新風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)對新風(fēng)干燥度要求最高的系統(tǒng)來考慮，當(dāng)這個系統(tǒng)滿足要求時，理論上其他系統(tǒng)就需要做一定的加濕處理。因此采用該方式設(shè)計，循環(huán)機(jī)組必須選擇新、回風(fēng)比相近的系統(tǒng)構(gòu)成新風(fēng)集中處理系統(tǒng)，導(dǎo)致新風(fēng)系統(tǒng)數(shù)量增加，即投資成本增加。在該項目中，共采用了6套新風(fēng)處理系統(tǒng)，而一般凈化空調(diào)處理方式最多只要3～4臺新風(fēng)機(jī)組即可。 
　　（2）為了使新風(fēng)獲得足夠的干燥度，必須將新風(fēng)處理到很低的溫度，但即使采用了帶氟盤管、壓縮機(jī)的新風(fēng)機(jī)組，新風(fēng)的處理溫度一般不能低于10℃，因此循環(huán)系統(tǒng)不能按《規(guī)范》規(guī)定的最小新風(fēng)量來取值（因為這樣新風(fēng)處理溫度要低于10℃才能保證室內(nèi)23℃，50%RH狀態(tài)的實現(xiàn)），新風(fēng)量必須比《規(guī)范》規(guī)定的最小新風(fēng)量要大一定的系數(shù)（1.2～1.3），從而來提升新風(fēng)的處理溫度，使其高于10℃。 
　?。?）目前市場上配套的壓縮機(jī)是開關(guān)量控制的，一旦啟動全部啟動，關(guān)閉是逐臺關(guān)閉。為了保護(hù)壓縮機(jī)，每臺壓縮機(jī)開關(guān)機(jī)之間必須有一個自保護(hù)時間間隔，因此就可能導(dǎo)致室內(nèi)溫濕度參數(shù)的波動，壓縮機(jī)功率越大，波動越大。 
　?。?）在該處理模式下，主循環(huán)空氣處理機(jī)組所配表冷器只起到溫度處理功能，不再承擔(dān)濕度處理功能，一旦新風(fēng)機(jī)組出現(xiàn)故障，室內(nèi)濕度處理就處于癱瘓狀態(tài)。 
　?。?）由于新風(fēng)機(jī)組增加了氟盤管和壓縮機(jī)系統(tǒng)，新風(fēng)機(jī)組相比單純水盤管機(jī)組不但價格增加很多，而且自動控制更復(fù)雜，自控成本也更高。 
　　三、結(jié)束語 
　　綜上所述，通過對兩種處理方式的分析，可以很明顯地看出“新風(fēng)解決室內(nèi)濕負(fù)荷”的處理方式更節(jié)能。針對兩種處理方式分別進(jìn)行相應(yīng)的負(fù)荷計算，并將相關(guān)能耗轉(zhuǎn)化為電量消耗作了一個理論計算表，通過該計算表顯示，在夏季工況運(yùn)行條件下，“新風(fēng)解決室內(nèi)濕負(fù)荷”的處理方式相比一次回風(fēng)、二次回風(fēng)處理方式節(jié)能31.5%。該項目采用新風(fēng)解決室內(nèi)濕負(fù)荷的方式處理，假設(shè)所有系統(tǒng)全部運(yùn)行，相比一、二次回風(fēng)處理方式每小時可以節(jié)省電量258度，如果按每天平均運(yùn)行8小時、每個月工作25天、每年有8個月按夏季工況運(yùn)行，則每年可節(jié)電41.28萬度電，這個數(shù)字是相當(dāng)可觀的。目前該項目已經(jīng)完工并投入使用，由于采取了必要措施解決上述缺點(diǎn)，經(jīng)過一個夏季工況的運(yùn)行檢驗，系統(tǒng)運(yùn)行效果非常理想，完全符合預(yù)期設(shè)想。但是在應(yīng)用該方式時必須考慮它存在的缺點(diǎn)，完善設(shè)計方案，否則效果將適得其反?；蛟S也正是因為這個原因，目前該處理方式在凈化手術(shù)室工程中還沒有得到大面積的推廣，希望通過經(jīng)驗的分享給予從業(yè)者一點(diǎn)啟發(fā)，為國家節(jié)能減排進(jìn)一點(diǎn)綿薄之力。