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(xùn)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(jī)組。冬季設(shè)計(jì)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(fēng)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(dòng)換熱機(jī)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(jì)供回水溫度為9℃／14℃，供全樓風(fēng)機(jī)盤管＋新風(fēng)系統(tǒng)制冷使用。

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

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

２集中排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該工程平面布局合理、左右對(duì)稱，除了１～３層，其余樓層房間功能多為標(biāo)準(zhǔn)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(jī)組及其風(fēng)管可直接放在屋頂上，不會(huì)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(jì)參數(shù)如表１所示。

如圖２所示，排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置：辦公、走道及內(nèi)區(qū)房間空調(diào)排風(fēng)由土建豎井集中排出；３～１２層病房排風(fēng)由各衛(wèi)生間土建豎井集中排出；內(nèi)區(qū)獨(dú)立排風(fēng)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(fēng)機(jī)，排風(fēng)由土建豎井集中排出。以上三部分排風(fēng)通過鍍鋅鐵皮風(fēng)道作集中回收處理，風(fēng)道保溫采用50ｍｍ 厚橡塑材料，外做0.8ｍｍ厚鍍鋅鋼板保護(hù)殼。排風(fēng)由設(shè)置在屋頂?shù)模才_(tái)組合式板式熱回收機(jī)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(fēng)，送入新風(fēng)豎井內(nèi)。污物間交叉污染可能性較大，每個(gè)污物間設(shè)置獨(dú)立的排風(fēng)機(jī)，排風(fēng)不回收。熱回收機(jī)組的新、排風(fēng)管設(shè)有空調(diào)機(jī)組專用空氣凈化裝置，并且設(shè)置在每層的新風(fēng)機(jī)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(jìn)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(fēng)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(yán)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(fēng)熱回收裝置容易造成新風(fēng)與排風(fēng)的交叉污染，不宜應(yīng)用于潔凈場(chǎng)所，比如酒店客房或醫(yī)院病房等場(chǎng)合，所以此類場(chǎng)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(fēng)和排風(fēng)進(jìn)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

４熱回收計(jì)算

全樓新風(fēng)系統(tǒng)總新風(fēng)量為198000ｍ3／ｈ，排風(fēng)量按新風(fēng)量的75％計(jì)算，２臺(tái)熱回收機(jī)組的送風(fēng)量為100000ｍ3／ｈ，送風(fēng)機(jī)功率為45ｋＷ，回風(fēng)量為75000ｍ3／ｈ，排風(fēng)機(jī)功率為37ｋＷ。考慮到同時(shí)使用的可能性不大，熱回收機(jī)組內(nèi)的送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)均按變頻風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)。

對(duì)于一個(gè)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(fēng)量及排風(fēng)量，與新風(fēng)及排風(fēng)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(diǎn)參數(shù)的確定

顯熱回收效率ε

式中ＧS為新風(fēng)量，ｍ3／ｈ；Ｇｍｉｎ為送風(fēng)量和排風(fēng)量中的較小值，ｍ3／ｈ；ｔ１，ｔ２分別為新風(fēng)的進(jìn)、出口溫度，℃；ｔ３為排風(fēng)進(jìn)口溫度，℃。

４．１．１　冬季工況

冬季新風(fēng)出口溫度ｔ２：

冬季排風(fēng)出口溫度ｔ４：

經(jīng)計(jì)算，ｔ２＝8.0℃，ｔ４＝6.7℃（見圖３），排風(fēng)露點(diǎn)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(fēng)焓濕圖

４．１．２夏季工況

夏季新風(fēng)出口溫度t′2：

夏季排風(fēng)出口溫度ｔ′４：

經(jīng)計(jì)算，夏季新風(fēng)出口溫度ｔ′２＝27.3℃，夏季排風(fēng)出口溫度ｔ′４＝27.47℃。

４．２防霜凍計(jì)算

由于新風(fēng)溫度的降低，排風(fēng)熱回收裝置的排風(fēng)側(cè)溫度也隨之降低，由此造成排風(fēng)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(fēng)熱回收裝置的正常使用。因此，設(shè)計(jì)時(shí)考慮了冬季防霜凍措施。

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

所需加熱量Ｑ：

式（６），（７）中Ｇｐ為排風(fēng)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(jì)算，ｔ０＝５℃，Ｑ＝346.42ｋＷ。

４．３回收能量的計(jì)算

冬季新風(fēng)出口溫度ｔ２：

經(jīng)計(jì)算，ｔ２＝１２．９℃。

冬季回收熱量：

夏季回收熱量：

經(jīng)計(jì)算，Ｑｄ＝202ｋＷ，Ｑｘ＝48.16ｋＷ。阿圖什市夏季通風(fēng)室外計(jì)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(jì)算結(jié)果，夏季不作熱回收處理，排風(fēng)通過旁通排風(fēng)機(jī)直接排至室外。

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

當(dāng)室外溫度為5.9℃時(shí)，通過換熱后進(jìn)風(fēng)溫度為12.8℃，若保證熱回收機(jī)組在冬季正常使用，當(dāng)室外溫度低于5.9℃時(shí)即低于排風(fēng)露點(diǎn)溫度，可能有凍結(jié)危險(xiǎn)，可開啟送風(fēng)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(fēng)進(jìn)行換熱，從而對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)處理，換熱后的排風(fēng)以廢氣的形式

排出，經(jīng)過預(yù)處理的新風(fēng)與回風(fēng)混合后處理到送風(fēng)狀態(tài)送入室內(nèi)，以保證進(jìn)風(fēng)溫度高于12.8℃。熱回收式空氣處理機(jī)組旁通回路上的電磁閥開度由設(shè)置在板式換熱器回風(fēng)出口的溫度傳感器的反饋信號(hào)決定，以保證換熱器中由于低于露點(diǎn)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(jìn)行混風(fēng)，以確保換熱器熱空氣排風(fēng)口不結(jié)霜，機(jī)組混風(fēng)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(fēng)熱回收，因此在新風(fēng)的入口處設(shè)置了旁通風(fēng)機(jī)。旁通

風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)能耗。

５空氣熱回收機(jī)組全年運(yùn)行模式

５．１冬季工況運(yùn)行模式

新風(fēng)：室外新風(fēng)→熱回收機(jī)組→新風(fēng)機(jī)組→室內(nèi)；

排風(fēng)：室內(nèi)排風(fēng)→熱回收機(jī)組→室外。

５．２夏季、過渡季節(jié)工況運(yùn)行模式

新風(fēng)：室外新風(fēng)→新風(fēng)機(jī)組→室內(nèi)；

排風(fēng)：室內(nèi)排風(fēng)→旁通排風(fēng)機(jī)→室外。

上述工況需按季節(jié)運(yùn)行。

６排風(fēng)熱回收自動(dòng)控制要求

排風(fēng)熱回收機(jī)組停機(jī)、檢修、室內(nèi)外溫差較小或極端天氣等狀況出現(xiàn)，將導(dǎo)致機(jī)組無法使用，此時(shí)開啟２臺(tái)備用變頻排風(fēng)機(jī)箱，熱回收機(jī)組停機(jī)的同時(shí)旁通排風(fēng)機(jī)箱開啟，熱回收機(jī)組ＤＤＣ自控系統(tǒng)見圖５。

圖５熱回收機(jī)組控制原理

排風(fēng)熱回收機(jī)組控制要求如下：

１）機(jī)組需配置風(fēng)機(jī)壓差檢測(cè)器，有自控要求。

２）該機(jī)組設(shè)置防霜凍控制器。

　  ３）開關(guān)風(fēng)閥與送排風(fēng)聯(lián)鎖開啟，排風(fēng)溫度低于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)閥及送排風(fēng)機(jī)。

４）通過比較室內(nèi)外空氣比焓差控制旁通閥及旁通風(fēng)機(jī)的開啟。