医院手术室空调再热节能的工程方法

1 现状
　　在我单位调研的国内医院中，多数手术室空调系统采用一次回风处理过程，即新风和回风混合后经盘管冷却到露点温度后再加热到送风状态点，而且再热方式以电热为主。经计算，在设计工况下，再热可占全部能耗的25~60%，手术室的等级越高，再热能耗占比就越高。例如，一个有两间I级和四间III级手术室(含一条洁净走廊和清洁走廊)的手术部来说，按每年200天制冷、每天进行5小时的手术计算，全年再热电耗(采用电再热方式)将近10万kWh。
　　为便于论述，本文将以北京地区典型的四个等级手术室为例进行分析比较，表1给出了在夏季制冷工况下的负荷和风量，表2是一次回风处理过程的主要计算结果。

　　一次回风系统再热需求的根源在于为了控制送风露点温度，把回风和新风全部被冷却，使得送风具备的制冷能力大大超过了室内冷负荷。如表1和表2所示，I级手术室的室内负荷仅9 kW，而送风提供的制冷量达到26.5 kW，多余17.5 kW冷量只能靠再热抵消掉。
　　很显然，一次回风先冷却再加热的处理过程中存在冷热抵消造成的能源浪费。为了节约能耗，本文探讨几种工程上比较容易实施、调试简便的方法供工程人员和建设单位参考。
　　2 定一二次回风量
　　理论上，通过调整一次和二次回风比例，二次回风系统可以根除再热，如表3所示. I级和II级手术室可以使用少量一次回风，不仅消除了再热电耗，而且大大减少了表冷器的冷负荷，可谓“一箭双雕”。

　　从表3可以看出，III级和IV手术室几乎无需一次回风量，可以考虑新风单独冷却除湿处理后直接与回风混合后送风。I级和II级手术室需要一定的一次回风量，不过二次回风量比一次回风量大得多。当室内负荷变化时或偏离设计负荷时，需要自控系统调节一二次回风阀门来控制室内温度。
　　在工程中，靠自控精确调整一、二次回风量很困难，对自控系统整定和风阀性能要求过高。建议，在实际应用时，可以采用固定一二次回风阀门的办法，并保留部分再热功能来控制室内温度。需要指出，尽管采用固定一二次回风量，阀门的性能和质量依然很重要。另外，二次回风系统适合表冷器位于负压段的空调机组，设计和施工时要充分考虑措施尽可能使集水盘少存水。
　　3 回收冷机的冷凝热作再热
　　制冷机的冷凝热本来是排放到大气中的废热，通过回收可以作为很好的再热热源。热回收方法如下：
　　(1) 可在压缩机排气段设热回收冷凝器，以水作冷却介质，热水的温度可以达到30~45°C.已有冷机制造商生产带热水回收的风冷冷机和水冷螺杆冷机。不少医院的手术部采用风冷冷机，可以通过改造安装热回收器。
　　(2) 对于不易安装热回收冷凝器的水冷冷水机组，可以使用小型水-水热泵机组以冷却水作为低位热源制造40°C左右的热水，供再热使用。水-水热泵的效率在3.0~4.0之间，比电热和锅炉热水有经济性。
　　对于采用固定二次回风的系统，可以采用回收冷凝热作为再热热源，使方案更节能。对于既有的一次回风系统，也可考虑通过改造利用冷凝热作再热。
　　4 用生活热水作再热
　　如果冷机热回收不好实现，采用燃气锅炉提供的热水作再热源，运行成本也比电热低得多。医院都供应生活热水，温度在50~60°C之间，可以考虑使用换热器与生活热水进行换热，为再热盘管提供40~50°C的热水。如表5所示，与电再热相比，使用热水再热可以降低能源费用75%以上。

　　5 调整控制策略
　　我国北方一些地区夏季高湿天气的时间不是很长，只要保证湿度在一定范围内，可以通过调节冷冻水调节阀开度直接控制室内温度，取代控制盘管下游的送风露点温度。当新风湿度比较大，使得室内湿度接近允许的上限时，再把冷冻水调节阀的控制策略切换到控制表冷器送风露点温度模式。这样，也可以大幅减少再热能耗。
　　6 总结
　　本文仅以手术室空调系统再热问题为着力点，介绍几个工程技术措施，以此抛砖引玉，希望越来越多的设计人员和建设单位参与医院空调系统节能技术的讨论和实践。笔者认为，在设计阶段进行充分的技术经济分析比较，在系统调试阶段进行准确的测量和整定，这两点是做好一个节能的空调系统的关键。很多时候，不是缺少节能技术，而是缺少技术与实际相结合。作者建议，在日后修订医院手术部技术规范时，应要求设计阶段的节能审核和工程验收时的节能检验。