医院建筑空调内区新风系统运行策略分析

医院建筑空调内区新风系统运行策略分析

　　目前，随着建筑功能的日益复杂，诸多建筑中的单层建筑面积大，存在明显的空调内外区。常规做法为新风系统均不分区，或仅新风系统分区而空调系统不分区。

　　新风系统均不分区存在的问题是：夏季各个区域均须供冷，不存在问题；但在过渡季节甚至冬季，空调内区需要供冷时，而无供冷冷源或已进入供热季节，此时无法保证空调内区的温湿度。仅新风系统分区而空调系统不分区存在的问题是：虽然在一定程度上解决了空调内区的温湿度问题，但是由于空调内区与空调外区存在不同的冷热负荷，其新风系统与空调外区合用，存在“冷热抵消”现象而浪费能源。为保证室内温湿度在合理的范围内，同时避免“冷热抵消”现象，需要对新风系统进行内外分区，不同区域的新风系统需要独立设置。

　　笔者以潍坊地区某医院空调内区房间（诊室）为例，其采用相对独立的新风系统（即空调内区房间采用独立的多联式空调（热泵）机组（以下简称“多联机”）＋新风系统）。在满足室内设计要求的前提下，根据室外新风的温湿度确定该诊室的温湿度，进而最大限度地利用室外新风的含湿量及显热量。

　　1、诊室的设计负荷及送风量

　　1.1诊室的物理模型参数

　　该诊室的建筑平面布置如图1所示，各项物理参数如表1所示。

　　1.2设计负荷

　　根据GB-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第3.0.2条，结合本项目的实际情况，该诊室处于空调内区，冬季、过渡季节仍然存在一定的冷负荷，并根据GB-2015《公共建筑节能设计标准》和GB-2014《综合医院建筑设计规范》等的规定：该诊室全年温度范围为22~26℃，相对湿度范围为40%~60%。该诊室在不同季节室内设计温湿度下的负荷如表2所示。

　　1.3送风量

　　目前市场上多联机室内机的额定制冷量最小为2.2kW,高中低速风量分别为8m3/min，7m3/min和6m3/min。按照中速风量考虑，即420m3/h，该诊室的新风量为的120m3/h，故总送风量为540m3/h,换气次数为9次/时，满足JGJ174—2010《多联机空调系统工程技术规程》第3.4.7-3条的要求：空调房间的换气次数不宜少于5次/时。

　　2、不同季节空气处理过程分析

　　2.1冬季工况分析

　　2.1.1新风加湿

　　由于卫生条件要求，医院建筑的新风系统不应采用循环高压喷雾加湿和湿膜加湿方式。本项目所在医院常年有蒸汽供应，故采用蒸汽加湿。目前，常用的蒸汽加湿器分为低温型和常温型2种形式：常温型蒸汽加湿器要求入口空气温度不低于18℃，低温型蒸汽加湿器要求入口空气温度不低于12℃。考虑到尽可能利用室外新风，保证新风的加湿量，本项目选用低温型蒸汽加湿器，其入口空气温度按照12℃考虑。

　　2.1.2空气处理过程

　　该诊室的冬季室内设计温度为22℃，相对湿度为40%,根据室外新风温度tw和含湿量dw的空气处理过程如下：

　　1）当室外新风含湿量dw2.2.2空气处理过程

　　该诊室的夏季室内设计温度为26℃，相对湿度为60%,根据室外新风温度tw和含湿量dw的空气处理过程如下：

　　当室外新风含湿量dw>10.7g/kg干空气时，新风机组需要对室外新风进行降温除湿，处理到机器露点（干球温度为16.7℃，相对湿度为90%,含湿量为10.7g/kg干空气），考虑1℃管道温升，与多联机室内机处理后的空气混合，通过散流器送至室内。夏季空调室外计算温度下的空气处理过程在焓-湿图上的表示如图3所示。

　　2.3过渡季节工况分析

　　除冬季工况、夏季工况，其他情况均按照过渡季节工况考虑，其室外新风含湿量dw在5.1~10.7g/kg干空气之间。

　　在过渡季节，新风系统为通风模式运行，不对室外新风进行任何处理，多联机室内机承担新风及室内全部的显热冷负荷。在不同室外新风含湿量dw下室内相对湿度φn随室内温度tn的变化关系如表3所示。

　　为了充分利用室外新风的显热且保证室内的相对湿度不低于40%,由表3可知：当室外新风含湿量为5.1g/kg干空气≤dw<5.3g/kg干空气，室内温度tn控制在22℃；当室外新风含湿量为5.3g/kg干空气≤dw<5.6g/kg干空气时，室内温度tn控制在23℃；当室外新风含湿量为5.6g/kg干空气≤dw4、结束语

　　通过研究分析，对于新风系统的控制策略如下：

　　1）根据室外空气含湿量区分不同季节：当室外新风含湿量dw10.7g/kg干空气时为夏季工况，其他为过渡季节。

　　2）冬季工况新风系统为“加湿”运行模式：当室外新风温度低于12℃时，需要预热至12℃，加湿至其含湿量为5.1g/kg干空气送入室内；当室外新风温度大于等于12℃时，直接加湿至含湿量为5.1g/kg干空气送入室内。

　　3）夏季工况新风系统为“除湿”运行模式：需要对室外新风降温除湿，处理到机器露点（干球温度为16.7℃，相对湿度为90%，含湿量为10.7g/kg干空气）后送入室内。

　　4）过渡季节工况新风系统为“通风”模式运行：新风不经热湿处理，直接送入室内。

　　笔者仅以潍坊地区某医院空调内区房间（诊室）为例对新风系统的全年运行策略进行了分析。对于其他类型建筑的空调内区房间，为保证室内温湿度在合理的范围内，以室外新风含湿量dw，室内湿负荷dn共同作用下的室内相对湿度φn为标准区分“冬季”“夏季”和“过渡季节”。当φn60%（此值可以结合不同类型建筑、不同功能房间而定）时，新风系统为“除湿”模式运行；当40%≤φn≤60%时，新风系统为“通风”模式运行。该运行策略一方面可以提高空调内区房间的舒适度，另一方面可以最大限度利用室外新风，降低建筑空调系统的运行能耗。