温湿度独立控制空调系统在医院改造项目中的应用分析

丁 燕



温湿度独立控制空调系统在医院改造项目中的应用分析

丁 燕

（悉地国际设计顾问有限公司 上海 200433）

通过实例介绍了基于溶液除湿方式的温湿度独立控制空调系统在医院改造项目中的应用。重点说明了冷热源的选择，新风机组选型原则，末端干盘管供回水温度的确定，以及在设计过程中需要重点关注的问题，并指出了温湿度独立控制空调系统在医院改造项目中具有较好的经济性和适用性。

溶液除湿新风机组；温湿度独立控制；医院空调；节能

0 引言

随着新的医疗技术对医院建设标准要求的提高，同时为了更好的满足病人对于就医环境需求，全国各地都在对一些老旧医院进行系统改造，改善医疗服务设施，提高医技水平，从而更好地满足社会需求。医院属于全年24小时运行空调的公共建筑，其空调耗电量往往会占总用电量的60%以上[1]，已经成为单位面积能耗最大的公共建筑之一，因此在进行医院改造过程中，空调系统的设计既要满足医院环境舒适性的提升需求，同时也要考虑如何实现节能运行。与传统空调系统形式相比，温湿度独立控制空调系统通过对温度和湿度分别调节，较大程度地降低空调系统运行能耗，同时提高室内空气品质，因此被越来越多地应用到医院项目空调系统中。本文介绍了溶液除湿新风机组+干工况运行风机盘管系统在上海市某康复医院改造项目中的应用，重点分析了冷热源的选择，新风量取值计算，溶液调湿新风机组的设计选型要点，室内末端干式风机盘管供回水温度确定等问题。

1 溶液除湿温湿度独立控制空调系统的介绍

空调系统的湿负荷是冷负荷的重要组成部分，在夏热冬冷地区的许多城市夏季平均相对湿度较高，传统空调系统一般采用通过7℃低温水的冷凝除湿方法除去室内潜热和显热负荷，采用这种方式除湿要求冷源温度低于空气的露点温度，使得本可以采用高温冷源排走的显热负荷，却与除湿一起共用7℃的低温冷源进行处理，造成了能量利用品位上的浪费[2]。与此同时，冷凝除湿方式产生的潮湿表面成为霉菌等生物污染物繁殖的良好场所，使得医院这类对于细菌病毒控制本来就有较高要求的场所严重影响室内空气品质。温湿度独立控制空调系统能够较好的解决上述问题，其系统运行的基本原理是：采用溶液除湿型新风处理机组独立承担室内所有的湿负荷，室内末端的风机盘管为干工况运行, 实现温度、湿度的独立控制。空气处理过程见图1。

图1 空气处理过程

2 工程概况

本工程位于上海市，原设计使用功能为办公楼，改造后成为一所集康复，理疗，教学，培训等功能于一体二级康复医院。总建筑面积19273.75m2，建筑高度为22.4m，其中地下一层为机动车停车库，一层为住院大厅及康复理疗区，二层为办公区以及医技区，三层至六层为病房区。医院立面见图2。

图2 康复医院立面图

3 空调系统形式的确定

该项目规模属于中小型建筑，同时又是改造项目，不具备增设大型机房的条件，为了简化系统形式，因地制宜采用空气源热泵机组作为空调系统冷热源。主机位于六层楼屋面。空调末端采用预冷型溶液除湿新风处理机组+干式风机盘管的系统形式，夏季工况下室外新风由空气源热泵机组提供高温冷水（14℃/19℃）降温除湿后，再进入溶液调湿单元进一步除湿，达到送风状态点。冬季工况下，室外新风由空气源热泵机组提供的热水（40℃/45℃）加热后，再进入溶液调试单元，通过溶液与热空气接触，溶液吸收空气热量而释放水分，从而实现对新风的加热加湿。空调水系统原理见图3。

图3 空调水系统原理图

4 溶液调湿新风机组的设计选型要点

4.1 空调系统新风量的确定

由于现行国家规范没有很细地规定医院的新风量，大多数设计师都是参照宾馆每人30m3/h的量计算，而实际上由于医院的特殊使用性质，与其他类型的建筑相比，室内人员密集、异味较重，由于卫生清洁消毒所导致的室内产湿量较大，因此医院建筑对新风的实际需求远远大于该数值。对于病房等人员相对稳定的房间新风量的确定可按照人员新风量计算，同时需要考虑人员数量的适当增加，对于大空间和诊室等人员不确定的场所，新风量的确定可参考《综合医院建筑设计规范》（送审稿）相关规定按照换气次数计算。

4.2 溶液调湿新风机组的设计选型

在温湿度独立控制空调系统中，新风量取值应该满足以下两者的较大值：

（1）满足人员卫生要求的最低新风量。

（2）满足除湿要求的新风量。

溶液除湿新风机组的送风湿度与室内湿负荷之间的关系为：

=-WG（1）

式中，为新风送风含湿量，g/kg干空气；为室内设计含湿量，g/kg干空气；W为室内总的湿负荷，g/h；为满足人体卫生要求的最小新风量，m3/h；为空气密度，kg/m3。

由式（1）先计算得到新风送风含湿量，若送风含湿量在溶液调湿新风机组的处理能力范围之内，则直接选择该风量的新风机组即可；若送风含湿量低于机组所能处理的参数范围，则说明新风量无法满足除湿要求，须适当增大新风量，再按式（1）重新计算送风含湿量直至达到机组送风参数范围之内。

以三层标准病房层为例，室内设计参数为干球温度25℃，相对湿度55%，室内空气含湿量10.9g/kg干空气。该层室内计算湿负荷为16.8kg/h，满足人员卫生要求的总新风量为8630m3/h，试选2台额定风量为4500m3/h的预冷型溶液调湿新风机组。根据式（1）校核满足室内除湿要求的送风含湿量为9.44g/kg干空气。根据相关设备厂家的技术资料，溶液调湿新风机组的送风参数范围为：冷却除湿工况7.0～12g/kg干空气，除湿需求的送风含湿量在机组的处理范围内，该新风量可满足除湿要求，最后确定该病房层选择2台额定风量为4500m3/h的预冷型溶液调湿新风机组。医院其他楼层区域空调新风系统计算方式与此类似。

5 末端干盘管供回水温度的确定

采用溶液调湿新风系统，房间的湿负荷全部由新风机组承担，室内末端风机盘管仅须处理室内显热负荷，因此可以实现盘管的干工况运行。干盘管供回水温度的确定需要考虑多种因素，文献[6]通过理论计算得出干盘管进水温度可以低于风机盘管进风露点温度2.5～3.5℃。文献[7]通过理论计算及试验研究认为干式风机盘管的冷水温度可以比室内空气露点温度低2.5～6.5℃。而文献[8，9]作者认为在盘管的表面温度高于处理空气的露点温度的条件下，盘管无冷凝水出现，可实现干工况运行。因此，冷冻水进水温度的确定一方面需要考虑满足风机盘管干工况运行，防止出现冷凝水的要求，另一方面也要考虑充分利用风机盘管的冷却能力，尽量减少干盘管的尺寸和造价。本工程空调室内设计参数为25℃，相对湿度55%，对应的空气露点温度为15.3℃，综合两方面因素，同时借鉴参考文献研究的结论以及相关工程经验，干盘管的供回水温度取14/19℃，进水温度低于室内空气露点温度1.3℃，基本可保证室内风机盘管干工况运行，同时又兼顾干盘管选型的经济性。

6 设计注意事项

（1）空调系统设计过程中计算负荷时需要分别计算室内的显热负荷和湿负荷，以便于准确选用新风机组和末端盘管型号；冷热源容量应按照室内总显热负荷为依据来进行选型。

（2）干式风盘的运行可提高送风温度，使室内人员不易有吹冷风感，同时避免出现冷凝水，最大程度减少霉菌的滋生，改善室内空气的品质，但选择风盘时不能套用常规设备样本提供的冷量计算盘管面积，需根据实际情况进行校核计算。还需要指出的是，虽然理论上干盘管运行时无冷凝水产生。但是，考虑空调系统启动过程中室内湿度较大，新风机组可能存在的故障和检修，以及部件接头可能漏水等因素，干盘管机组仍应保留凝水盘以及冷凝水管的设置，从而最大程度保证系统运行的可靠性。

（3）有条件的情况下，新风机组应尽可能采用排风热回收技术，利用盐溶液（如LiBr或者LiCl)）在排风与新风之间传递能量，这样既回收了排风的能量，又避免了新排风之间交叉感染的问题。

（4）溶液调湿新风机组由于设置有溶液调试段和再生段，机组体积较普通空调新风机组大，且必须落地安装，因此在设计前期阶段就应该充分考虑空调机房的面积，层高，荷载等需求。

7 结论

基于溶液除湿技术的温湿度独立控制空调系统在系统运行节能性方面具有很大的优势，同时室内干盘管的设置对于抑制细菌等微生物滋生，提高室内空气品质提供了有利条件，因此在医院改造工程项目中具有广泛的应用前景。

[1] 涂光备.医院建筑空调净化与设备[M].北京:中国建筑工业出版社,2005:260-262.

[2] 刘晓华,江亿.温湿度独立控制空调系统[M].北京:中国建筑工业出版社,2006:52-55.

[3] 张桂荣,李敏霞,郝长生.温湿度独立控制在医院建筑中的应用研究[J].建筑热能通风空调,2008,27(4):37-39.

[4] 刘拴强,刘晓华,江亿.温湿度独立控制系统在医院建筑中的应用[J].暖通空调,2009,39(4):68-73.

[5] 张伟荣,曲凯阳.溶液除湿方式对室内空气品质的影响的初步研究[J].暖通空调,2004,34(11):114-117.

[6] 倪美琴.风机盘管干工况时进水温度的确定[J].制冷与空调,2006,(6):83-85.

[7] 殷平.“干盘管”误解剖析[J].暖通空调,2008, 38(7):44-54.

[8] 万建武,廖荣生.干工况风机盘管进水温度的确定[J].广州大学学报(综合版),2001,(5):68-70.

[9] 沈列丞.对《“干盘管”误解剖析》一文中4个问题的探讨[J].暖通空调,2009,39(1):70-75.

[10] 齐红霞,张华玲.重庆医院空调室内湿度舒适性需求分析[J].制冷与空调,2013,27(4):415-416.

Analysis on Design of Liquid Desiccant based Temperature and Humidity Independent Control Air-conditioning System in a Hospital

Ding Yan

( CCDI GROUP’, Shanghai, 200433 )

Introduce a design of liquid desiccant based temperature and humidity independent control air-conditioning system in a hospital. The new air volume index, the dry coil design for recycle water temperature and other attention-worthy tips of the system are introduced in detail. At the same time this paper gives a concluding that the temperature and humidity independent control air conditioning is quite economical and applicable in hospital.

THIC; Liquid desiccant dehumidification; Air conditioning system in hospital; energy saving

1671-6612（2016）05-549-03

TU831

A

2015-08-27

作者（通讯作者）简介：丁 燕（1977-），女，硕士，工程师，E-mail：ding.yan@ccdi.com.cn