冷却除湿湿度优先控制空调系统设计方法_王翔.pdf

暖通空调 年第 卷第期设计参考 冷却除湿湿度优先控制空调系统 设计方法 上海朗诗规划建筑设计有限公司 王 翔 摘要 介绍了负荷计算、 状态点确定计算和设备选型等， 分析了与常规设计方法的异同。 以一间手术室为例， 与常规设计方法进行了节能比较。提出应用在洁净手术部的可行性。 关键词 湿度优先控制 冷却除湿 设计方法 空气处理过程 洁净手术室 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 引言 湿度优先控制空调系统采用新风集中处理的 方法使新风机组承担新风和室内的全部湿负荷， 通 过新风机组控制室内的含湿量， 室内循环机组仅控 制温度。适合应用于洁净手术部这种湿度要求不 高、 散湿量稳定、 新风量大的场所。与传统的洁净 手术部空调系统相比有较大的节能潜力。 沈晋明等人分析了洁净手术部湿度控制的重 要性， 在与传统空调系统充分比较的前提下提出了 湿度优先控制技术 。朱青青等人对湿度优先控 制实际应用中产生的问题进行了研究， 提出了适用 于冷却除湿系统中湿度优先控制的新型新风机 组 。 上述文献对湿度优先控制在洁净手术部空调 系统中应用的重要性及重要设备进行了研究， 而对 此系统的设计步骤与方法介绍较少。随着建筑节 能要求的不断提高， 此类节能技术将更多地应用于 手术部空调系统的设计中。但在实际的设计工程 中， 设计师对湿度优先控制空调系统的设计方法理 解各有差异， 导致实际应用中湿度难以控制， 最终 还是采用常规设计方法。本文基于湿度优先控制 的空调设计思想， 提出具体的空调系统设计方法， 既可保证湿度控制要求， 又能达到系统节能的设计 目标。本文将重点介绍洁净手术部夏季冷却除湿 空调系统的设计方法与设备选型要点， 并以一间 级手术室为例， 将采用该方法的设计结果和传统方 法的设计结果进行节能比较。 湿度优先控制空调系统的设计方法 负荷计算 洁净手术部空调系统中， 新风除了满足人员卫 生需求外， 还将承担室内湿负荷。新风量的确定参 照文献 中对手术室新风量最小值的规定。湿度 优先控制空调系统负荷计算和常规空调系统负荷 计算方法一致， 相关文献 给出了系统冷热负荷、 王翔， 男， 年月生， 大学， 工程师 上海市杨浦区国康路 号 楼 （） ： 收稿日期： 一次修回： 二次修回： （）王 翔： 冷却除湿湿度优先控制空调系统设计方法 湿负荷的计算方法， 本文不再赘述。 空气处理过程 湿度优先控制空调系统设计中， 需先确定新风 机组的除湿形式。常用的新风除湿有冷却除湿和 转轮除湿两种。转轮除湿通过新风机组中的转轮 表面材料吸附水分， 然后通过热空气将此部分水分 排出， 新风处理后的温度较高。冷却除湿通过表冷 器将新风处理到机器露点， 使空气中的水分析出， 新风处理后的温度较低。设计者可以根据实际情 况和地域特点选择适合的新风机组形式。由于转 轮除湿新风机组耗能较大、 设备昂贵及适用性不及 冷却除湿普遍等原因， 本文将重点介绍冷却除湿方 式。 冷却除湿湿度优先控制空调系统的空气处理 过程如图所示。新风机组将新风从室外状态点 图 湿度优先控制空调系统空气处理过程 处理到比室内含湿量更低的空气状态点， 此 部分“ 干燥” 空气还将承担室内的湿负荷。在新风 量确定的情况下， 可通过湿空气质量守恒来确定新 风的状态点。新风状态点与室内回风状态点 混合成状态点。伴随着风机温升， 到达状态点 。再经过循环机组冷水盘管将空气从 点沿着 等湿线处理到送风状态点。 从图可以看出， 该系统空气处理过程和传统 一次回风系统类似， 但又有较大的不同。焓湿图上 的处理过程分别见图，。 图 湿度优先控制空调系统焓湿图 图 新风集中处理一次回风空调系统焓湿图 可以看出， 与常规空调一次回风系统相比， 湿 度优先控制系统中的新风机组处理的点比焓更 小， 所需的制冷量更高， 但室内循环机组仅承担冷 负荷而不承担湿负荷， 并且整个系统不需要提升送 风温度所需的大量再热量， 减少了能耗。 新风状态点计算 在确定了新风量和室内空气状态点的情况下， 根据湿空气质量守恒定律可以计算出送入室内的 新风含湿量： （ ） 式中 为室内设计参数点含湿量， ；为 室内的湿负荷， ； 为空气密度， ； 为新 风量， 。 根据 相对湿度线及新风含湿量即可 确定图中的新风出风状态点。 新风机组制冷量计算 根据送风状态点的比焓可计算出新风机组 所需的制冷量： （） （ ） 式中 为新风室外状态点比焓， ； 为新 风处理点比焓， 。 室内循环机组制冷量计算 ）根据手术室洁净度的等级所需要的换气次 数确定手术室总送风量（ 层流手术室通过工作面的 气流面风速确定） 。根据图， 新风送风点和室 内空气状态点混合后达到状态点， 通过混风 计算得出混风状态点。 （ ） 式中 为系统总送风量， 。 ）通过式（） 求出点， 加上风机温升 ， 得出状态点 。通过点做等湿线， 与热湿比 线相交于点，点即为室内的送风状态点。 ）该系统中， 循环机组只负责将空气从状态点 处理到点。则可求出循环机组的制冷量： （ ） （ ） 式中 为 点比焓， ； 为点比焓， 。 设备选型 在湿度优先控制空调系统中， 新风机组起着控 暖通空调 年第 卷第期设计参考 制湿度的作用。在冷却除湿新风系统中， 如果将新 风的含湿量处理到设计状态点， 处理后的新风温度 通常只有 左右。常规供冷系统中的 冷水难以达到此要求。所以此系统对冷源的降 温能力有更高要求。而如果降低供水温度的话， 又 会导致制冷机组的 值降低， 达不到节能要求。 在常规 冷源下， 采用“ 冷盘管蒸发器” 双盘管新风机组能起到较好的作用。先通过第一 级冷水盘管预处理新风， 再由蒸发器将新风处理到 所需的露点温度， 见图。这种组合形式的机组可 灵活应用到 供回水的常规空调水系统 中。冷源、 输配系统和末端设备均与常规系统无区 别， 选型方法与常规空调系统一致。 设计举例 建筑概况 以上海地区一间级手术室（ 内区） 为例， 面积 图 双盘管新风机组 ， 层高。夏季空调室内设计参数： 干球温 度 ， 相对湿度 。 负荷计算 利用文献 负荷计算公式， 计算出手术室的冷 负荷 ， 湿负荷 ， 新风量 。 设计结果 采用新风集中处理一次回风系统、 新风集中处 理二次回风系统及湿度优先控制空调系统的设计方 法分别对此实例进行设计计算， 计算结果见表。 从表可以看出， 新风集中处理一次回风系统 表 手术室设计实例不同设计方案计算结果 方 案总送风量 （） 新风量 （） 夏季新风机组制 冷量 夏季室内循环机组制 冷量 夏季再热量 总用电量 新风集中处理一次回风系统 新风集中处理二次回风系统 湿度优先控制空调系统 注： 总用电量仅考虑冷热源， 不含输配系统、 末端和控制用电量 最耗能； 二次回风系统虽然最节能， 但控制调节最 难实现， 以至于目前大量手术室仍然采用比较耗能 的一次回风系统。湿度优先控制空调系统可以解 决能耗与控制之间的矛盾， 以更低的能耗实现对手 术部温湿度的精确控制。 结论 本文提出冷却除湿湿度优先控制空调系统的 设计方法， 通过控制新风的含湿量来实现对手术室 湿度的控制。此设计方法已在实际工程项目中应 用， 仅通过调节新风机组的出风参数即可控制手术 室内的含湿量， 室内循环机组仅进行温度调节。采 用该方法不仅易于控制手术室的湿度， 而且与传统 的一次回风系统相比节能 以上， 节能效果明 显， 可应用于洁净手术部的空调系统中。 参考文献： 沈晋明， 聂一新洁净手术室控制新技术 湿度优 先控制洁净与空调技术， （） ： 朱青青， 沈晋明， 陆文用于湿度优先控制的新型新风 机组制冷技术， （） ： 中国卫生经济学会医疗卫生建筑专业委员会 医院洁净手术部建筑技术规范 北 京： 中国计划出版社， 陆耀庆实用供热空调设计手册 版北京： 中 国建筑工业出版社， 檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱 （ 上接第 页） 表 卡式嵌入型（