醫(yī)院建筑空調(diào)內(nèi)區(qū)新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行策略分析
目前，隨著建筑功能的日益復(fù)雜，諸多建筑中的單層建筑面積大，存在明顯的空調(diào)內(nèi)外區(qū)。常規(guī)做法為新風(fēng)系統(tǒng)均不分區(qū)，或僅新風(fēng)系統(tǒng)分區(qū)而空調(diào)系統(tǒng)不分區(qū)。
新風(fēng)系統(tǒng)均不分區(qū)存在的問(wèn)題是：夏季各個(gè)區(qū)域均須供冷，不存在問(wèn)題；但在過(guò)渡季節(jié)甚至冬季，空調(diào)內(nèi)區(qū)需要供冷時(shí)，而無(wú)供冷冷源或已進(jìn)入供熱季節(jié)，此時(shí)無(wú)法保證空調(diào)內(nèi)區(qū)的溫濕度。僅新風(fēng)系統(tǒng)分區(qū)而空調(diào)系統(tǒng)不分區(qū)存在的問(wèn)題是：雖然在一定程度上解決了空調(diào)內(nèi)區(qū)的溫濕度問(wèn)題，但是由于空調(diào)內(nèi)區(qū)與空調(diào)外區(qū)存在不同的冷熱負(fù)荷，其新風(fēng)系統(tǒng)與空調(diào)外區(qū)合用，存在“冷熱抵消”現(xiàn)象而浪費(fèi)能源。為保證室內(nèi)溫濕度在合理的范圍內(nèi)，同時(shí)避免“冷熱抵消”現(xiàn)象，需要對(duì)新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)外分區(qū)，不同區(qū)域的新風(fēng)系統(tǒng)需要獨(dú)立設(shè)置。
筆者以濰坊地區(qū)某醫(yī)院空調(diào)內(nèi)區(qū)房間（診室）為例，其采用相對(duì)獨(dú)立的新風(fēng)系統(tǒng)（即空調(diào)內(nèi)區(qū)房間采用獨(dú)立的多聯(lián)式空調(diào)（熱泵）機(jī)組（以下簡(jiǎn)稱“多聯(lián)機(jī)”）＋新風(fēng)系統(tǒng)）。在滿足室內(nèi)設(shè)計(jì)要求的前提下，根據(jù)室外新風(fēng)的溫濕度確定該診室的溫濕度，進(jìn)而最大限度地利用室外新風(fēng)的含濕量及顯熱量。
1、診室的設(shè)計(jì)負(fù)荷及送風(fēng)量
1.1診室的物理模型參數(shù)
該診室的建筑平面布置如圖1所示，各項(xiàng)物理參數(shù)如表1所示。
1.2設(shè)計(jì)負(fù)荷
根據(jù)GB-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.0.2條，結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，該診室處于空調(diào)內(nèi)區(qū)，冬季、過(guò)渡季節(jié)仍然存在一定的冷負(fù)荷，并根據(jù)GB-2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和GB-2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》等的規(guī)定：該診室全年溫度范圍為22~26℃，相對(duì)濕度范圍為40%~60%。該診室在不同季節(jié)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫濕度下的負(fù)荷如表2所示。
1.3送風(fēng)量
目前市場(chǎng)上多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)的額定制冷量最小為2.2kW,高中低速風(fēng)量分別為8m3/min，7m3/min和6m3/min。按照中速風(fēng)量考慮，即420m3/h，該診室的新風(fēng)量為的120m3/h，故總送風(fēng)量為540m3/h,換氣次數(shù)為9次/時(shí)，滿足JGJ174—2010《多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》第3.4.7-3條的要求：空調(diào)房間的換氣次數(shù)不宜少于5次/時(shí)。
2、不同季節(jié)空氣處理過(guò)程分析
2.1冬季工況分析
2.1.1新風(fēng)加濕
由于衛(wèi)生條件要求，醫(yī)院建筑的新風(fēng)系統(tǒng)不應(yīng)采用循環(huán)高壓噴霧加濕和濕膜加濕方式。本項(xiàng)目所在醫(yī)院常年有蒸汽供應(yīng)，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(fēng)，保證新風(fēng)的加濕量，本項(xiàng)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(guò)程
該診室的冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為22℃，相對(duì)濕度為40%,根據(jù)室外新風(fēng)溫度tw和含濕量dw的空氣處理過(guò)程如下：
1）當(dāng)室外新風(fēng)含濕量dw2.2.2空氣處理過(guò)程
該診室的夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為26℃，相對(duì)濕度為60%,根據(jù)室外新風(fēng)溫度tw和含濕量dw的空氣處理過(guò)程如下：
當(dāng)室外新風(fēng)含濕量dw>10.7g/kg干空氣時(shí)，新風(fēng)機(jī)組需要對(duì)室外新風(fēng)進(jìn)行降溫除濕，處理到機(jī)器露點(diǎn)（干球溫度為16.7℃，相對(duì)濕度為90%,含濕量為10.7g/kg干空氣），考慮1℃管道溫升，與多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)處理后的空氣混合，通過(guò)散流器送至室內(nèi)。夏季空調(diào)室外計(jì)算溫度下的空氣處理過(guò)程在焓-濕圖上的表示如圖3所示。
2.3過(guò)渡季節(jié)工況分析
除冬季工況、夏季工況，其他情況均按照過(guò)渡季節(jié)工況考慮，其室外新風(fēng)含濕量dw在5.1~10.7g/kg干空氣之間。
在過(guò)渡季節(jié)，新風(fēng)系統(tǒng)為通風(fēng)模式運(yùn)行，不對(duì)室外新風(fēng)進(jìn)行任何處理，多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)承擔(dān)新風(fēng)及室內(nèi)全部的顯熱冷負(fù)荷。在不同室外新風(fēng)含濕量dw下室內(nèi)相對(duì)濕度φn隨室內(nèi)溫度tn的變化關(guān)系如表3所示。
為了充分利用室外新風(fēng)的顯熱且保證室內(nèi)的相對(duì)濕度不低于40%,由表3可知：當(dāng)室外新風(fēng)含濕量為5.1g/kg干空氣≤dw<5.3g/kg干空氣，室內(nèi)溫度tn控制在22℃；當(dāng)室外新風(fēng)含濕量為5.3g/kg干空氣≤dw<5.6g/kg干空氣時(shí)，室內(nèi)溫度tn控制在23℃；當(dāng)室外新風(fēng)含濕量為5.6g/kg干空氣≤dw4、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)研究分析，對(duì)于新風(fēng)系統(tǒng)的控制策略如下：
1）根據(jù)室外空氣含濕量區(qū)分不同季節(jié)：當(dāng)室外新風(fēng)含濕量dw10.7g/kg干空氣時(shí)為夏季工況，其他為過(guò)渡季節(jié)。
2）冬季工況新風(fēng)系統(tǒng)為“加濕”運(yùn)行模式：當(dāng)室外新風(fēng)溫度低于12℃時(shí)，需要預(yù)熱至12℃，加濕至其含濕量為5.1g/kg干空氣送入室內(nèi)；當(dāng)室外新風(fēng)溫度大于等于12℃時(shí)，直接加濕至含濕量為5.1g/kg干空氣送入室內(nèi)。
3）夏季工況新風(fēng)系統(tǒng)為“除濕”運(yùn)行模式：需要對(duì)室外新風(fēng)降溫除濕，處理到機(jī)器露點(diǎn)（干球溫度為16.7℃，相對(duì)濕度為90%，含濕量為10.7g/kg干空氣）后送入室內(nèi)。
4）過(guò)渡季節(jié)工況新風(fēng)系統(tǒng)為“通風(fēng)”模式運(yùn)行：新風(fēng)不經(jīng)熱濕處理，直接送入室內(nèi)。
筆者僅以濰坊地區(qū)某醫(yī)院空調(diào)內(nèi)區(qū)房間（診室）為例對(duì)新風(fēng)系統(tǒng)的全年運(yùn)行策略進(jìn)行了分析。對(duì)于其他類型建筑的空調(diào)內(nèi)區(qū)房間，為保證室內(nèi)溫濕度在合理的范圍內(nèi)，以室外新風(fēng)含濕量dw，室內(nèi)濕負(fù)荷dn共同作用下的室內(nèi)相對(duì)濕度φn為標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分“冬季”“夏季”和“過(guò)渡季節(jié)”。當(dāng)φn60%（此值可以結(jié)合不同類型建筑、不同功能房間而定）時(shí)，新風(fēng)系統(tǒng)為“除濕”模式運(yùn)行；當(dāng)40%≤φn≤60%時(shí)，新風(fēng)系統(tǒng)為“通風(fēng)”模式運(yùn)行。該運(yùn)行策略一方面可以提高空調(diào)內(nèi)區(qū)房間的舒適度，另一方面可以最大限度利用室外新風(fēng)，降低建筑空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。
<
<
<
<
<
<
<
<
