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醫(yī)院建筑空調(diào)內(nèi)區(qū)新風系統(tǒng)運行策略分析

作者:CEO 時間:2023-03-26

信息摘要: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)做法為新風系統(tǒng)均不分區(qū),或僅新風系統(tǒng)分區(qū)而空調(diào)系統(tǒng)不分區(qū)。新風系統(tǒng)均不分區(qū)存在的問題是:夏季各個區(qū)域均須供冷,不存在問題;但在過渡季節(jié)甚至冬季,空調(diào)內(nèi)區(qū)需要供冷時,而無供冷冷源或已進入供熱季節(jié),此時無法保證空調(diào)內(nèi)

醫(yī)院建筑空調(diào)內(nèi)區(qū)新風系統(tǒng)運行策略分析

醫(yī)院建筑空調(diào)內(nèi)區(qū)新風系統(tǒng)運行策略分析

  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)做法為新風系統(tǒng)均不分區(qū),或僅新風系統(tǒng)分區(qū)而空調(diào)系統(tǒng)不分區(qū)。

  新風系統(tǒng)均不分區(qū)存在的問題是:夏季各個區(qū)域均須供冷,不存在問題;但在過渡季節(jié)甚至冬季,空調(diào)內(nèi)區(qū)需要供冷時,而無供冷冷源或已進入供熱季節(jié),此時無法保證空調(diào)內(nèi)區(qū)的溫濕度。僅新風系統(tǒng)分區(qū)而空調(diào)系統(tǒng)不分區(qū)存在的問題是: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)存在不同的冷熱負荷,其新風系統(tǒng)與空調(diào)外區(qū)合用,存在“冷熱抵消”現(xiàn)象而浪費能源。為保證室內(nèi)溫濕度在合理的范圍內(nèi),同時避免“冷熱抵消”現(xiàn)象,需要對新風系統(tǒng)進行內(nèi)外分區(qū),不同區(qū)域的新風系統(tǒng)需要獨立設(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,其采用相對獨立的新風系統(tǒng)(即空調(diào)內(nèi)區(qū)房間采用獨立的多聯(lián)式空調(diào)(熱泵)機組(以下簡稱“多聯(lián)機”)+新風系統(tǒng))。在滿足室內(nèi)設(shè)計要求的前提下,根據(jù)室外新風的溫濕度確定該診室的溫濕度,進而最大限度地利用室外新風的含濕量及顯熱量。

  1、診室的設(shè)計負荷及送風量

  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,各項物理參數(shù)如表1所示。

  1.2設(shè)計負荷

  根據(jù)GB-2012《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》第3.0.2條,結(jié)合本項目的實際情況,該診室處于空調(diào)內(nèi)區(qū),冬季、過渡季節(jié)仍然存在一定的冷負荷,并根據(jù)GB-2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》和GB-2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》等的規(guī)定:該診室全年溫度范圍為22~26℃,相對濕度范圍為40%~60%。該診室在不同季節(jié)室內(nèi)設(shè)計溫濕度下的負荷如表2所示。

  1.3送風量

  目前市場上多聯(lián)機室內(nèi)機的額定制冷量最小為2.2kW,高中低速風量分別為8m3/min,7m3/min和6m3/min。按照中速風量考慮,即420m3/h,該診室的新風量為的120m3/h,故總送風量為540m3/h,換氣次數(shù)為9次/時,滿足JGJ174—2010《多聯(lián)機空調(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。

  2、不同季節(jié)空氣處理過程分析

  2.1冬季工況分析

  2.1.1新風加濕

  由于衛(wèi)生條件要求,醫(yī)院建筑的新風系統(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,保證新風的加濕量,本項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空氣處理過程

  該診室的冬季室內(nèi)設(shè)計溫度為22℃,相對濕度為40%,根據(jù)室外新風溫度tw和含濕量dw的空氣處理過程如下:

  1)當室外新風含濕量dw2.2.2空氣處理過程

  該診室的夏季室內(nèi)設(shè)計溫度為26℃,相對濕度為60%,根據(jù)室外新風溫度tw和含濕量dw的空氣處理過程如下:

  當室外新風含濕量dw>10.7g/kg干空氣時,新風機組需要對室外新風進行降溫除濕,處理到機器露點(干球溫度為16.7℃,相對濕度為90%,含濕量為10.7g/kg干空氣),考慮1℃管道溫升,與多聯(lián)機室內(nèi)機處理后的空氣混合,通過散流器送至室內(nèi)。夏季空調(diào)室外計算溫度下的空氣處理過程在焓-濕圖上的表示如圖3所示。

  2.3過渡季節(jié)工況分析

  除冬季工況、夏季工況,其他情況均按照過渡季節(jié)工況考慮,其室外新風含濕量dw在5.1~10.7g/kg干空氣之間。

  在過渡季節(jié),新風系統(tǒng)為通風模式運行,不對室外新風進行任何處理,多聯(lián)機室內(nèi)機承擔新風及室內(nèi)全部的顯熱冷負荷。在不同室外新風含濕量dw下室內(nèi)相對濕度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的顯熱且保證室內(nèi)的相對濕度不低于40%,由表3可知:當室外新風含濕量為5.1g/kg干空氣≤dw<5.3g/kg干空氣,室內(nèi)溫度tn控制在22℃;當室外新風含濕量為5.3g/kg干空氣≤dw<5.6g/kg干空氣時,室內(nèi)溫度tn控制在23℃;當室外新風含濕量為5.6g/kg干空氣≤dw4、結(jié)束語

  通過研究分析,對于新風系統(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):當室外新風含濕量dw10.7g/kg干空氣時為夏季工況,其他為過渡季節(jié)。

  2)冬季工況新風系統(tǒng)為“加濕”運行模式:當室外新風溫度低于12℃時,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);當室外新風溫度大于等于12℃時,直接加濕至含濕量為5.1g/kg干空氣送入室內(nèi)。

  3)夏季工況新風系統(tǒng)為“除濕”運行模式:需要對室外新風降溫除濕,處理到機器露點(干球溫度為16.7℃,相對濕度為90%,含濕量為10.7g/kg干空氣)后送入室內(nèi)。

  4)過渡季節(jié)工況新風系統(tǒng)為“通風”模式運行:新風不經(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)為例對新風系統(tǒng)的全年運行策略進行了分析。對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),以室外新風含濕量dw,室內(nèi)濕負荷dn共同作用下的室內(nèi)相對濕度φn為標準區(qū)分“冬季”“夏季”和“過渡季節(jié)”。當φn60%(此值可以結(jié)合不同類型建筑、不同功能房間而定)時,新風系統(tǒng)為“除濕”模式運行;當40%≤φn≤60%時,新風系統(tǒng)為“通風”模式運行。該運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,降低建筑空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗。

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