雅安空氣熱回收在醫(yī)院中的應(yīng)用

１工程概況

新疆維吾爾自治區(qū)克孜勒蘇柯爾克孜自治州人民醫(yī)院主要功能為醫(yī)技、住院、全科醫(yī)師示范培訓用房，業(yè)務(wù)用房及設(shè)備電氣用房等。總建筑面積48184.92ｍ2地上建筑面積44509.30ｍ2，地下建筑面積3675.62ｍ2）。地下１層，地上１２層，建筑高度為57.8ｍ。 ?

該工程冷熱源為設(shè)置在地下１層的直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組。冬季設(shè)計出水溫度分別為75℃／55℃和60℃／50℃。其中，75℃／55℃的熱水用于部分房間散熱器供暖、新風加熱及生活熱水系統(tǒng)；60℃／50℃的熱水通過高、低區(qū)２套全自動換熱機組換成45℃／35℃熱水，供全樓地板輻射供暖系統(tǒng)使用。夏季設(shè)計供回水溫度為9℃／14℃，供全樓風機盤管＋新風系統(tǒng)制冷使用。

本文重點介紹該工程空調(diào)排風、病房衛(wèi)生間排風及空調(diào)房間排風熱回收系統(tǒng)，下面對排風熱回收

原理、熱回收計算、換熱器形式選取、運行模式及其防結(jié)露措施設(shè)計等方面進行探討。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，空調(diào)工程中處理新風的能耗約為總能耗的25％～30％。若回收利用排風余熱處理新風可以取得很好的節(jié)能效益和環(huán)境效益，尤其在冬季實施熱回收，效果尤為顯著。

２集中排風系統(tǒng)設(shè)計

該工程平面布局合理、左右對稱，除了１～３層，其余樓層房間功能多為標準病房和醫(yī)生辦公室。出于建筑外立面的考慮，屋頂女兒墻高度為5.3ｍ，熱回收系統(tǒng)的機組及其風管可直接放在屋頂上，不會影響建筑物外立面的整體美觀效果。寒冷地區(qū)室外設(shè)計參數(shù)如表１所示。

如圖２所示，排風系統(tǒng)設(shè)置：辦公、走道及內(nèi)區(qū)房間空調(diào)排風由土建豎井集中排出；３～１２層病房排風由各衛(wèi)生間土建豎井集中排出；內(nèi)區(qū)獨立排風的房間，如配液室、污洗室、配餐室等房間，在每層設(shè)置低噪聲管道風機，排風由土建豎井集中排出。以上三部分排風通過鍍鋅鐵皮風道作集中回收處理，風道保溫采用50ｍｍ?厚橡塑材料，外做0.8ｍｍ厚鍍鋅鋼板保護殼。排風由設(shè)置在屋頂?shù)模才_組合式板式熱回收機組集中回收處理后排出。回收后的帶一定熱量且基本無污染雜質(zhì)的新風，送入新風豎井內(nèi)。污物間交叉污染可能性較大，每個污物間設(shè)置獨立的排風機，排風不回收。熱回收機組的新、排風管設(shè)有空調(diào)機組專用空氣凈化裝置，并且設(shè)置在每層的新風機組均設(shè)有駐電極空氣凈化裝置（代替中效袋式過濾器Ｆ８），可進一步起到凈化、殺菌、除臭的作用，并可有效防止交叉污染。

排風熱回收原理

３換熱器的選擇

一般情況下，全熱回收方式適合在嚴寒或寒冷地區(qū)應(yīng)用。全熱回收換熱器一般有轉(zhuǎn)輪式和板翅式。但全熱排風熱回收裝置容易造成新風與排風的交叉污染，不宜應(yīng)用于潔凈場所，比如酒店客房或醫(yī)院病房等場合，所以此類場合需要采用顯熱回收的方式。不同的室外環(huán)境，熱回收裝置產(chǎn)生的回收效果有一定差異，氣候寒冷、濕度較小的地區(qū)宜采用顯熱回收裝置。該工程選用板式顯熱回收方式，并在新風和排風進入換熱器之前加設(shè)了過濾裝置。

板式換熱器通常由光滑金屬或者非金屬塑料板裝配而成，形成基本的波紋板交叉疊積平面通道。板間形式以隔板分隔為Ｕ?形、三角形等不同斷面形狀的空氣通道，在一定的設(shè)備體積條件下，氣流與板材直接接觸的面積增大，（www..com）新風與排風通過板面進行顯熱回收。隔板材質(zhì)采用0.12ｍｍ厚純鋁箔材料，空氣入口和出口處均為雙折疊結(jié)構(gòu)（相當于５倍材料厚度），連接處采用環(huán)氧樹脂密封，強度高，沒有交叉污染。新、排風總漏風率≤５％，熱回收機組采用高效聚氨酯保溫材料，導熱系數(shù)小于0.02Ｗ／（ｍ?Ｋ），沖注密度為50ｋｇ／ｍ３。該板式顯熱回收器具有不需要傳動設(shè)備、不需消耗電力、設(shè)備費用低、結(jié)構(gòu)簡單、運行安全可靠、不需要中間熱媒、沒有溫差損失等優(yōu)點。

４熱回收計算

全樓新風系統(tǒng)總新風量為198000ｍ3／ｈ，排風量按新風量的75％計算，２臺熱回收機組的送風量為100000ｍ3／ｈ，送風機功率為45ｋＷ，回風量為75000ｍ3／ｈ，排風機功率為37ｋＷ。考慮到同時使用的可能性不大，熱回收機組內(nèi)的送風機和排風機均按變頻風機設(shè)計。

對于一個特定的顯熱換熱器，其顯熱效率只取決于換熱器本身的結(jié)構(gòu)、新風量及排風量，與新風及排風的參數(shù)無關(guān)。依據(jù)廠家提供資料，顯熱效率為70％。

４．１各狀態(tài)點參數(shù)的確定

顯熱回收效率ε

式中ＧS為新風量，ｍ3／ｈ；Ｇｍｉｎ為送風量和排風量中的較小值，ｍ3／ｈ；ｔ１，ｔ２分別為新風的進、出口溫度，℃；ｔ３為排風進口溫度，℃。

４．１．１　冬季工況

冬季新風出口溫度ｔ２：

冬季排風出口溫度ｔ４：

經(jīng)計算，ｔ２＝8.0℃，ｔ４＝6.7℃（見圖３），排風露點溫度ｔ４Ｌ＝6.0℃（由圖４可得）

圖３板式顯熱熱回收器冬季原理圖

圖４新、排風焓濕圖

４．１．２夏季工況

夏季新風出口溫度t′2：

夏季排風出口溫度ｔ′４：

經(jīng)計算，夏季新風出口溫度ｔ′２＝27.3℃，夏季排風出口溫度ｔ′４＝27.47℃。

４．２防霜凍計算

由于新風溫度的降低，排風熱回收裝置的排風側(cè)溫度也隨之降低，由此造成排風側(cè)可能產(chǎn)生冷凝水，甚至出現(xiàn)霜凍直至霜堵的現(xiàn)象，影響排風熱回收裝置的正常使用。因此，設(shè)計時考慮了冬季防霜凍措施。

假定冬季保證熱回收機組正常使用，需在新風入口設(shè)置空氣預(yù)熱裝置，預(yù)熱器出口溫度ｔ０計算如下

所需加熱量Ｑ：

式（６），（７）中Ｇｐ為排風量，ｍ3／ｈ；ｃｐ為空氣比定壓熱容，ｋＪ／（ｋｇ?Ｋ）；ρ為空氣密度，ｋｇ／ｍ3。經(jīng)計算，ｔ０＝５℃，Ｑ＝346.42ｋＷ。

４．３回收能量的計算

冬季新風出口溫度ｔ２：

經(jīng)計算，ｔ２＝１２．９℃。

冬季回收熱量：

夏季回收熱量：

經(jīng)計算，Ｑｄ＝202ｋＷ，Ｑｘ＝48.16ｋＷ。阿圖什市夏季通風室外計算溫度為28.8℃，供暖度日數(shù)（ＨＤＤ１８）為3833℃?ｄ，空調(diào)度日數(shù)（ＣＤＤ２６）為１℃?ｄ。結(jié)合以上計算結(jié)果，夏季不作熱回收處理，排風通過旁通排風機直接排至室外。

如表２所示，當ｔ１＝０℃時，設(shè)混風率Ａ?為88.2％，則綜合熱效率為37.2％。

當室外溫度為5.9℃時，通過換熱后進風溫度為12.8℃，若保證熱回收機組在冬季正常使用，當室外溫度低于5.9℃時即低于排風露點溫度，可能有凍結(jié)危險，可開啟送風旁通回路使從空調(diào)房間出來的部分空氣經(jīng)過熱回收裝置與新風進行換熱，從而對新風進行預(yù)處理，換熱后的排風以廢氣的形式

排出，經(jīng)過預(yù)處理的新風與回風混合后處理到送風狀態(tài)送入室內(nèi)，以保證進風溫度高于12.8℃。熱回收式空氣處理機組旁通回路上的電磁閥開度由設(shè)置在板式換熱器回風出口的溫度傳感器的反饋信號決定，以保證換熱器中由于低于露點溫度而形成的冷凝水在冬季不凍結(jié)。可見，在室外溫度低于5.9℃的工況下，開啟旁通回路上的電磁閥進行混風，以確保換熱器熱空氣排風口不結(jié)霜，機組混風工況的綜

合熱效率均在３５％以上，其節(jié)能效果令人滿意。

如果室內(nèi)外溫差較小，就沒有必要使用排風熱回收，因此在新風的入口處設(shè)置了旁通風機。旁通

風機的設(shè)置有利于過渡季節(jié)減小熱回收段的阻力消耗，從而減少風機能耗。

５空氣熱回收機組全年運行模式

５．１冬季工況運行模式

新風：室外新風→熱回收機組→新風機組→室內(nèi)；

排風：室內(nèi)排風→熱回收機組→室外。

５．２夏季、過渡季節(jié)工況運行模式

新風：室外新風→新風機組→室內(nèi)；

排風：室內(nèi)排風→旁通排風機→室外。

上述工況需按季節(jié)運行。

６排風熱回收自動控制要求

排風熱回收機組停機、檢修、室內(nèi)外溫差較小或極端天氣等狀況出現(xiàn)，將導致機組無法使用，此時開啟２臺備用變頻排風機箱，熱回收機組停機的同時旁通排風機箱開啟，熱回收機組ＤＤＣ自控系統(tǒng)見圖５。

圖５熱回收機組控制原理

排風熱回收機組控制要求如下：

１）機組需配置風機壓差檢測器，有自控要求。

２）該機組設(shè)置防霜凍控制器。

　 ?３）開關(guān)風閥與送排風聯(lián)鎖開啟，排風溫度低于設(shè)定值時自動關(guān)閉風閥及送排風機。

４）通過比較室內(nèi)外空氣比焓差控制旁通閥及旁通風機的開啟。