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安徽医科大学附属第四医院新院区层流病房设计全解
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2017.07.08

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前言


层流病房为医护人员及病人提供了良好的治疗环境,但层流病房所要求的室内净化级别、恒温恒湿的环境,使得净化空调风量大、除湿量大,净化空调系统运行能耗较高,带来高运行成本的问题。本文从降低其能耗的角度出发,对净化空调系统的能耗及节能措施进行粗浅的分析和评价。


本工程为安徽医科大学附属第四医院新院区住院楼21层层流病房工程,包括8间百级病房、药浴和相关辅房。21层为住院楼顶层,原为住院病房,后来根据院方的要求,把21层设置为血液层流病房。根据层流病房的空调要求为恒温恒湿净化空调系统,因此需要在屋顶加设设备夹层作为净化空调机房。


安徽医科大学附属第四医院新院区鸟瞰图


1

设计参数


1、室外计算(干球)温度:夏季温度:35℃ 冬季温度:-4.2℃

2、夏季空调室外计算湿球温度:28.1℃

3、冬季室外计算相对湿度:76%

4、大气压力:冬季:102.23kPa;夏季:100.12kPa


2

空调系统设计方案


1、每间百级层流病房采用一台净化空调系统(AHU02-09),高效过滤器出风口风速为0.25m/s;新风经新风机组(FAU-02)处理后在循环机组内和回风混合,新风量不小于送风量的10%。辅房及其他区域采用一台净化空调系统(AHU-01);新风经新风机组(FAU-02)深度处理后与回风混合。外区走廊、污洗及库房采用高静压风机盘管加新风系统(其空调供回水管接大楼系统)。


2、层流病房和内走廊采用上送下侧回的送风方式,其他辅房采用上送上回的送风方式。


3、压差控制:净化空调系统各正压净化室、辅房及相应房间的静压差主要靠新风量大于排风量的方法实现。


4、温度控制:通过冷热水盘管系统上的电动三通阀调节冷热水量实现。


5、各洁净室卫生型空调机组均配置电极式加湿器。


6、冷热源:本工程净化空调水系统冬、夏季均接大楼的冷热源。过渡季节冷热源机组内自带直膨式风冷热泵提供。


7、冷热水要求:夏季供回水温度7/12℃;冬季供回水温度60/50℃,其供水压力范围为0.2~0.45MPa。


8、八间层流病房一共采用两台排风量为800的排风机,病房通过定风量调节阀进行控制,以保证室内的压力要求。污洗间、消毒间采用400风量的排风机,淋浴间采用一台400风量的排风机,药浴间采用一台400风量的排风机,换气次数按10~15次,排除室内比较大的散湿量以及异味。


3

净化空调机组选型技术参数


1、净化循环机组:回风+处理的新风——净化空调机组——混风段——盘管段——G4初效过滤器——F8中效过滤器——再热段——加湿段——送风段净化新风机组:新风——风机段——初效过滤器——中效过滤器——盘管段——净化空调机组。


2、药浴、走廊、辅房,净化级别为万级,按25次换气次数计算风量,选择AHU-01净化空调机组,送风量15000m3/h,新风量5000m3/h,一次回风量3000m3/h,二次回风量7000m3/h,制冷量52KW,制热量40KW,再热量16KW,加湿量45kg/h,机外余压650Pa。


八间层流病房,一共采用8台净化空调机组AHU-02~AHU-09,送风量的计算按照满布层流送风天花,横截面气流送风速度0.3m/s进行计算,送风量9000m3/h,新风量900m3/h,一次回风量1600m3/h,二次回风量6500m3/h,制冷量20KW,制热量10KW,再热量12KW,加湿量8kg/h,机外余压650Pa。


供应AHU-01的新风机组FAU-01,新风量6000m3/h,制冷量100KW,抽湿段12KW,机外余压300Pa;供应AHU-02~09的新风机组FAU-01,新风量7200m3/h,制冷量120KW, 机外余压300Pa。



4

本项目特点


1、新风机组与空调机组均采用变频风机


采用变频器来控制风机马达,同时通过检测系统压差、风速或流量变化来对风机马达进行控制。在系统过滤器比较新,阻力较低的时候,控制系统配置高精度的压差传感器或风速传感器自动检测空调系统的压差、风速或流量,调节变频器控制风机马达以较低的频率、较低的转速运行,同时也相应降低了风机马达的消耗功率;当系统过滤器阻力增加的时候,控制系统自动检测系统的压差、风速或流量的变化,自动调节变频器控制风机马达提高转速,提高风机的余压,克服系统增加的阻力,从而恒定系统风量,保证手术室的洁净度。


在整个运行过程中,风机马达的耗电功率是从小慢慢增加,一直增加到马达的设计最大功率。可以更加节省风机马达的耗电量。若只有4间层流病房住有患者,此时新风量可以通过变频风机控制,只需要少量风量便可满足,以达到节约电能。


2、新风独立预处理


通过将新风集中预处理,同时将新风冷却除湿,令到其绝对湿度低于室内空气状态点的绝对湿度(通常需要冷却到13℃以下),从而由新风来承担室内的湿负荷,避免了除湿降温以后再热到送风温度所需要的大量再热量。为确保除湿效果,FAU-01(除湿量大,除湿温度要求达到10℃以下)的冷水盘管后增加直冷式(通过制冷剂制冷)抽湿机,起到辅助除湿的作用,则可以在冷冻水供水温度偏高时仍然做到对新风的深度除湿处理。采用新风集中深度冷却除湿,由新风承担室内湿负荷的方式,经过实践证明的确可以大量节省循环机组的除湿及再热能耗。


3、采用二次回风空调系统


因新风量大,所以湿负荷也相应比较大,需要冷冻的除湿处理的温度比较低,总风量按洁净换气次数进行计算风量大,因此再热量是比较大的,采用二次回风系统消除再热量,是一种很有效的节能方案。


所谓二次回风系统,其主要特点是回至空气处理设备的室内回风只有部分与新风混合,这部分回风称为一次回风,新回风经表面式换热器或喷淋室进行冷却干燥或加热处理后,再与未经冷热处理的剩余回风进行二次混合。


(1)一次回风与二次回风空调系统的总送风量相同。


(2)一次回风空调机组的冷量大于二次回风空调机组的冷量。一次回风空调机组制冷量=房间冷负荷+新风冷负荷+再热负荷(不允许最大送风温差时的再热量),二次回风空调机组制冷量=房间冷负荷+新风冷负荷,无再热量。


(3)二次回风的机器露点比一次回风的机器露点温度低,因为二次回风表冷器的风量小于一次回风表冷器处理的风量,即二次回风系统中一次回风与新风混合的风量小于一次回风表冷器的风量,所以二次回风只得降低表冷器的机器露点,所以二次回风机器露点温度低二次回风需要更低的露点温度才能保证相同除湿量。


(4)一次回风与二次回风空调系统的热湿比线是相同的,不存在二次回风热湿比线比一次回风热湿比线更陡的现象。


(5)当二次回风系统的二次回风阀关闭时就变为一次回风系统,因此过渡季节二次回风也可以采用全新风。二次回风与一次回风相比只是节省再热量,通过采用二次回风来减少送风温差达到节约能量的目的。


作者:陈国栋,深圳市建筑设计研究总院有限公司

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