青岛妇女儿童医院南院区移植病房空调节能改造

2020-12-24

一、工程概况

本工程为青岛妇女儿童医院南院区移植病房空调节能改造工程,本项目总建筑面积253123平方米,其中地上建筑面积约160990㎡,地下建筑面积约92133㎡,建设内容包括1栋门急诊医技保健综合楼69905㎡、1栋住院楼59315㎡、1栋感染楼7530㎡、1栋行政可研综合楼22640㎡、1栋高压氧舱595㎡、地上其他用房1005㎡。

原空调系统设计方案主楼办公区采用变冷媒流量多联机空调系统,裙房三~五层门诊因院方要求设置多联机空调系统。其它病房、门急诊等区域空调冷源采用水冷冷水机组,热源采用汽水热交换机组(其中蒸汽由城市蒸汽管网供给),除一楼大厅等大空间区域采用集中处理的全空气系统外其余均采用风机盘管加新风系统,空调水系统采用闭式两管制系统。

医院外景

二、改造目标

项目所处地区春夏季新风湿负荷较高,加上医院人流量大,室内人员散湿量高,从而导致室内相对湿度经常在70%以上。本工程对全部空气处理机组和新风处理机组进行改造,在机组内增设“U型相变节能器”装置,使室内相对湿度降到65%以下。同时,针对多联机空调系统部分,设置“相变热回收器”,满足室内新风需求的同时,对排风进行能量回收。

三、改造技术

3.1U型相变节能器部分

U型相变节能器工作原理图

“U型相变节能器”采用U型结构,夹在表冷器前后安装。空调机组工作时,表冷器前后的空气存在一定温差,利用相变节能器的热超导特性,热量由相变节能器的预冷段转移至相变节能器的再热段,而空气经过预冷段冷却后,再经过表冷器冷却除湿,可大幅增加表冷器除湿量。过冷后的空气经过再热段,温度升高到舒适的送风温度,同时送风含湿量大大降低。由于相变节能器被动传热的特点,整个预冷和再热的过程完全没有能源的消耗。

3.2热回收部分

相变热回收器平面布置图

6~24层的主楼多联机空调系统,每层设置1台“相变节能器”,每台机组风量3000m3/h。由于相变节能器热交换器的新风、排风两侧完全隔绝,没有交叉污染,可回收各层卫生间、实验室等所有场所的排风,用于给新风预冷/预热处理。

四、改造效果分析

4.1U型相变节能器部分

4.1.1节能效果

通过“U型相变节能器”的作用,将能源重新分配,在不增加原有空调机组能耗的前提下,可以显著增加其除湿能力,同时提高送风温度。和传统的“过冷+再热”除湿方式相比,达到相同的除湿量和送风状态,使用“U型相变节能器”,根据相变节能器配置的不同,制冷量和再热量可减少20-50%。

4.1.2改造效果计算

以新风机组FAHU-1-1为例,设计风量5000m3/h,制冷量66kw。改造前后机组进出风状态参数如下:

4.1.3 空气处理过程

焓湿图

   U型相变节能器安装前的空气处理过程为:O→S→A;

   U型相变节能器安装后的空气处理过程为:O→M→N→S’→B。

4.1.4改造效果

          

改造前                          改造后

对空调机组进行改造后,投入运行的空调系统效果理想,根据后期实际测试的结果,夏季室内平均温度24℃左右,相对湿度普遍控制在65%以内。

4.2排风热回收部分

4.4.1节能效果

“相变热回收器”设置于624层的新风机房,每层设置1台,共19台,总风量57000m3/h。设计相变节能器热回收效率65%,根据项目所处地区全年逐时气象参数计算,每年综合节电量27.55万kwh。

4.1.2改造效果

           

相变节能器安装实景1           相变节能器安装实景2

空调系统改造投入运行以后,对制冷、制热工况时热回收效果进行测试,测试结果如下:

经过计算,夏季工况时热回收效率为65.2%,冬季工况时热回收效率为65.6%。

五、思考与启示

空气/新风处理机组安装“U型相变节能器”后,通过免费的预冷,可以提高空调机组的除湿能力,降低空调房间的相对湿度,从而减少空调房间细菌和霉菌的滋生。特别是在医院空调系统中,病菌来源和数量较多,降低室内相对湿度,可以有效抑制其生长。

通过免费的再热可提高送风温度,降低送风的相对湿度,保证送风管道的相对干燥。通常空调送风管道中,空气相对湿度接近95%,容易滋生细菌和霉菌。采用U型相变节能器后,送风管道中空气的相对湿度可降到70%左右。另外,送风的含湿量降低后,还可适当提高空调房间内的温度设定值,即可达到相同的人体舒适度,可进一步实现空调系统的节能运行。

相变热回收器的新风侧和排风侧完全隔绝,不会产生交叉污染,可以用于卫生间、实验室等所有场所的排风热回收。同时由于“相变传热”具有双向传热的特点,只要固定安装于新风和排风通道中即可,因此特别适用于空调系统中冬、夏季节双工况的能量回收。


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