兰州空气热回收在医院中的应用

１工程概况

新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州人民医院主要功能为医技、住院、全科医师示范培训用房，业务用房及设备电气用房等。总建筑面积48184.92ｍ2地上建筑面积44509.30ｍ2，地下建筑面积3675.62ｍ2）。地下１层，地上１２层，建筑高度为57.8ｍ。  

该工程冷热源为设置在地下１层的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组。冬季设计出水温度分别为75℃／55℃和60℃／50℃。其中，75℃／55℃的热水用于部分房间散热器供暖、新风加热及生活热水系统；60℃／50℃的热水通过高、低区２套全自动换热机组换成45℃／35℃热水，供全楼地板辐射供暖系统使用。夏季设计供回水温度为9℃／14℃，供全楼风机盘管＋新风系统制冷使用。

本文重点介绍该工程空调排风、病房卫生间排风及空调房间排风热回收系统，下面对排风热回收

原理、热回收计算、换热器形式选取、运行模式及其防结露措施设计等方面进行探讨。调查数据表明，空调工程中处理新风的能耗约为总能耗的25％～30％。若回收利用排风余热处理新风可以取得很好的节能效益和环境效益，尤其在冬季实施热回收，效果尤为显著。

２集中排风系统设计

该工程平面布局合理、左右对称，除了１～３层，其余楼层房间功能多为标准病房和医生办公室。出于建筑外立面的考虑，屋顶女儿墙高度为5.3ｍ，热回收系统的机组及其风管可直接放在屋顶上，不会影响建筑物外立面的整体美观效果。寒冷地区室外设计参数如表１所示。

如图２所示，排风系统设置：办公、走道及内区房间空调排风由土建竖井集中排出；３～１２层病房排风由各卫生间土建竖井集中排出；内区独立排风的房间，如配液室、污洗室、配餐室等房间，在每层设置低噪声管道风机，排风由土建竖井集中排出。以上三部分排风通过镀锌铁皮风道作集中回收处理，风道保温采用50ｍｍ 厚橡塑材料，外做0.8ｍｍ厚镀锌钢板保护壳。排风由设置在屋顶的２台组合式板式热回收机组集中回收处理后排出。回收后的带一定热量且基本无污染杂质的新风，送入新风竖井内。污物间交叉污染可能性较大，每个污物间设置独立的排风机，排风不回收。热回收机组的新、排风管设有空调机组专用空气净化装置，并且设置在每层的新风机组均设有驻电极空气净化装置（代替中效袋式过滤器Ｆ８），可进一步起到净化、杀菌、除臭的作用，并可有效防止交叉污染。

排风热回收原理

３换热器的选择

一般情况下，全热回收方式适合在严寒或寒冷地区应用。全热回收换热器一般有转轮式和板翅式。但全热排风热回收装置容易造成新风与排风的交叉污染，不宜应用于洁净场所，比如酒店客房或医院病房等场合，所以此类场合需要采用显热回收的方式。不同的室外环境，热回收装置产生的回收效果有一定差异，气候寒冷、湿度较小的地区宜采用显热回收装置。该工程选用板式显热回收方式，并在新风和排风进入换热器之前加设了过滤装置。

板式换热器通常由光滑金属或者非金属塑料板装配而成，形成基本的波纹板交叉叠积平面通道。板间形式以隔板分隔为Ｕ 形、三角形等不同断面形状的空气通道，在一定的设备体积条件下，气流与板材直接接触的面积增大，（www..com）新风与排风通过板面进行显热回收。隔板材质采用0.12ｍｍ厚纯铝箔材料，空气入口和出口处均为双折叠结构（相当于５倍材料厚度），连接处采用环氧树脂密封，强度高，没有交叉污染。新、排风总漏风率≤５％，热回收机组采用高效聚氨酯保温材料，导热系数小于0.02Ｗ／（ｍ?Ｋ），冲注密度为50ｋｇ／ｍ３。该板式显热回收器具有不需要传动设备、不需消耗电力、设备费用低、结构简单、运行安全可靠、不需要中间热媒、没有温差损失等优点。

４热回收计算

全楼新风系统总新风量为198000ｍ3／ｈ，排风量按新风量的75％计算，２台热回收机组的送风量为100000ｍ3／ｈ，送风机功率为45ｋＷ，回风量为75000ｍ3／ｈ，排风机功率为37ｋＷ。考虑到同时使用的可能性不大，热回收机组内的送风机和排风机均按变频风机设计。

对于一个特定的显热换热器，其显热效率只取决于换热器本身的结构、新风量及排风量，与新风及排风的参数无关。依据厂家提供资料，显热效率为70％。

４．１各状态点参数的确定

显热回收效率ε

式中ＧS为新风量，ｍ3／ｈ；Ｇｍｉｎ为送风量和排风量中的较小值，ｍ3／ｈ；ｔ１，ｔ２分别为新风的进、出口温度，℃；ｔ３为排风进口温度，℃。

４．１．１　冬季工况

冬季新风出口温度ｔ２：

冬季排风出口温度ｔ４：

经计算，ｔ２＝8.0℃，ｔ４＝6.7℃（见图３），排风露点温度ｔ４Ｌ＝6.0℃（由图４可得）

图３板式显热热回收器冬季原理图

图４新、排风焓湿图

４．１．２夏季工况

夏季新风出口温度t′2：

夏季排风出口温度ｔ′４：

经计算，夏季新风出口温度ｔ′２＝27.3℃，夏季排风出口温度ｔ′４＝27.47℃。

４．２防霜冻计算

由于新风温度的降低，排风热回收装置的排风侧温度也随之降低，由此造成排风侧可能产生冷凝水，甚至出现霜冻直至霜堵的现象，影响排风热回收装置的正常使用。因此，设计时考虑了冬季防霜冻措施。

假定冬季保证热回收机组正常使用，需在新风入口设置空气预热装置，预热器出口温度ｔ０计算如下

所需加热量Ｑ：

式（６），（７）中Ｇｐ为排风量，ｍ3／ｈ；ｃｐ为空气比定压热容，ｋＪ／（ｋｇ?Ｋ）；ρ为空气密度，ｋｇ／ｍ3。经计算，ｔ０＝５℃，Ｑ＝346.42ｋＷ。

４．３回收能量的计算

冬季新风出口温度ｔ２：

经计算，ｔ２＝１２．９℃。

冬季回收热量：

夏季回收热量：

经计算，Ｑｄ＝202ｋＷ，Ｑｘ＝48.16ｋＷ。阿图什市夏季通风室外计算温度为28.8℃，供暖度日数（ＨＤＤ１８）为3833℃?ｄ，空调度日数（ＣＤＤ２６）为１℃?ｄ。结合以上计算结果，夏季不作热回收处理，排风通过旁通排风机直接排至室外。

如表２所示，当ｔ１＝０℃时，设混风率Ａ 为88.2％，则综合热效率为37.2％。

当室外温度为5.9℃时，通过换热后进风温度为12.8℃，若保证热回收机组在冬季正常使用，当室外温度低于5.9℃时即低于排风露点温度，可能有冻结危险，可开启送风旁通回路使从空调房间出来的部分空气经过热回收装置与新风进行换热，从而对新风进行预处理，换热后的排风以废气的形式

排出，经过预处理的新风与回风混合后处理到送风状态送入室内，以保证进风温度高于12.8℃。热回收式空气处理机组旁通回路上的电磁阀开度由设置在板式换热器回风出口的温度传感器的反馈信号决定，以保证换热器中由于低于露点温度而形成的冷凝水在冬季不冻结。可见，在室外温度低于5.9℃的工况下，开启旁通回路上的电磁阀进行混风，以确保换热器热空气排风口不结霜，机组混风工况的综

合热效率均在３５％以上，其节能效果令人满意。

如果室内外温差较小，就没有必要使用排风热回收，因此在新风的入口处设置了旁通风机。旁通

风机的设置有利于过渡季节减小热回收段的阻力消耗，从而减少风机能耗。

５空气热回收机组全年运行模式

５．１冬季工况运行模式

新风：室外新风→热回收机组→新风机组→室内；

排风：室内排风→热回收机组→室外。

５．２夏季、过渡季节工况运行模式

新风：室外新风→新风机组→室内；

排风：室内排风→旁通排风机→室外。

上述工况需按季节运行。

６排风热回收自动控制要求

排风热回收机组停机、检修、室内外温差较小或极端天气等状况出现，将导致机组无法使用，此时开启２台备用变频排风机箱，热回收机组停机的同时旁通排风机箱开启，热回收机组ＤＤＣ自控系统见图５。

图５热回收机组控制原理

排风热回收机组控制要求如下：

１）机组需配置风机压差检测器，有自控要求。

２）该机组设置防霜冻控制器。

　  ３）开关风阀与送排风联锁开启，排风温度低于设定值时自动关闭风阀及送排风机。

４）通过比较室内外空气比焓差控制旁通阀及旁通风机的开启。