热管换热器在洁净手术室空调系统中的应用
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病院净化空调系统具备负荷大、负荷不乱，透风量由明净度肯定，温湿度均有管束请求等特征。统净化空调系统为一次回风系统，为了管束温湿度，送风通过表冷器后需再热，造成了肯定的能量损失。病院净化空调系统的能耗，也许采纳热管换热器对搀和后的送风停止预冷，同时对通过表冷器后的低温送风停止预热，以下降再热能耗。本文以某Ⅰ级明净手术室（尺寸为5.7ｍ×7.5ｍ）为例，比较剖析了一次回风电再热系统和采纳热管换热器协助电加热空调系统的能耗。
热管做事旨趣与技艺特征热管由挥发段、绝热段、冷凝段三部份构成，其机关如图１所示。当热管的一端受热后，吸液芯中的液体汲取外界热量仓卒汽化，在轻微压差卑劣向热管的另一端，向外界放出热量后冷凝成为液体，体借助于贴壁金属网的毛细抽吸力返回到加热，并再次受热汽化。如许持续轮回，热量从热管的一端传向另一端。由于热管操纵功质相变传热，内部热阻较小，因而具备能以小温差得到较大传热量、机关浅显、不乱性好等特征。
图1热管机关图
明净手术室空调系统样子及能耗剖析病院明净手术室分为４级，不等同第的明净手术室打算参数有肯定的区别，以某Ｉ级明净手术室为例，其根底参数如表１所示。
（1）手术室负荷剖析
手术室的空调负荷重要包罗人员负荷、照明负荷、设施负荷、围护机关负荷、手术室湿表面散湿造成的潜热负荷及新风负荷。
不同级其它手术室人数不同，按轻膂力做事、轻膂力做事人数比为1：2、聚集系数为0.92取值，该手术室室温为24℃时，显热负荷为67.6Ｗ／，散湿量为.5ｇ／（人·ｈ）。
该手术室采纳荧光灯做为照明灯具，依照ＧＢ５００３４—２０１３《修建照明打算榜样》，照度为lx，装配功率相当于25Ｗ／ｍ２，由此造成的照明散热量约为20Ｗ／ｍ２。
手术室设病院供给的材料或通过系数法盘算。由于手术室中热负荷的不不乱性，根据阅历其摆设功率与盘算取值如表２所示。Ⅰ，Ⅱ级手术室寻常可按表２中各项盘算取值之和乘以0.8的同时哄骗系数，Ⅲ，Ⅳ级手术室同时哄骗系数取0.6。
由于手术室寻常位于内区，围护机关负荷较小，也许疏忽不计。
手术室内湿表面的巨细因手术类别而异，参拍照关文件数据，湿表面面积取0.7ｍ２，表面温度取0℃。经盘算，手术室湿表面散湿量为.3ｇ／ｈ，由此造成的潜热负荷为.6Ｗ。
该Ⅰ级手术室负荷统计见表３。
（2）手术室风量
手术室送风量遵从ＧＢ５０３３３—２０１３《病院明净手术部修建技艺榜样》第4.0.1条登科7.2.1对各级手术室换气次数及送风口面积的请求盘算得到。关于Ⅰ级手术室，遵从榜样请求，其送风口最小面积为6.24ｍ２，手术台做事面高度截面均匀风速为0.20～0.25ｍ／ｓ，思索到风速的衰减，依照阅历，出风口风速宜为0.4ｍ／ｓ，总送风量约为ｍ３／ｈ。
依照榜样请求，Ⅰ级手术室最小新风量为15～20ｍ３／（ｍ２·ｈ），取20ｍ３／（ｍ２·ｈ），则手术室新风量Ｌｘ为ｍ３／ｈ。
（3）手术室空气解决方法抉择及其能耗
研讨声明，在空调处境界限内的温度变动对微生物生计才略和毒性的影响不是很显然，而相对湿度对微生物的繁殖是一个重大的影响要素。因而，不同于通例安适性空调系统，明净手术室空调系统采纳湿度优先、温湿皆控的管束政策。若仅管束房间温度，则在房间热湿负荷变动之时，其室内相对湿度会产生飘移，不利于微生物管束。由于手术室热负荷常常有较大的摇动，而湿负荷相对不乱，因而，内送风形态点应由风量和湿负荷肯定，采纳再热方法管束室内温度。方今工程上罕用电再热方法。
通例一次回风系统中，高湿度的新风与回风搀和有益于回风中的微生物繁殖繁衍。因而，依照Ｂ５０３３３—２０１３《病院明净手术部修建技艺榜样》，净手术室的新风常常齐集解决后送入各手术室，新风须要解决到比室内形态点比焓更低的形态点，以消除室内负荷。
抱负的解决进程新风理应带走室内的湿负荷，责手术室的轮回机组只解决室内热负荷。但该计划新风须要解决到热湿比线与机械露点交点处，以至更低温度处。以上述Ⅰ级手术室为例，新风须要解决到9℃下列，采纳罕用的7℃／12１２℃供回水温度很难抵达。因而常常将新风齐集解决到室内露点形态，手术室的室内湿负荷由轮回机组负责解决。
轮回机组解决方法也许分为二次回风（见图2）和一次回风（见图３）。一次回风解决方法为：新风解决到室内露点Ｌ１点后在轮回机组内与回风搀和到Ｃ点，再解决至Ｌ2点，再热至送风形态点Ｏ。次回风较为节能，新风齐集解决到Ｌ１点，轮回风自力解决到Ｌ２点与二次回风搀和到Ｃ点，尔后与新风搀和至送风形态点Ｏ。在本质工程中，二次回风阀门调治送风形态点Ｏ难于实现，因而工程中运用较少。因而，本文以一次回风为例，研讨明净手术室的能耗。就上述Ⅰ级手术室来讲，为了抵达送风形态点，送风通过表冷器冷却后须要再热，动力虚耗较多。但该系统浅显，便于管束。
关于一次回风解决进程，经盘算表冷器制冷量Ｃ和电加热量ＱＲ离别为27.27，25.54ｋＷ。
图2二次回风解决进程
图3一次回风解决进程
热管换热器在明净手术室空调系统中的运用为了下降明净手术室一次回风系统的能耗，在轮回机组表冷器的双侧装上热管换热器，其装配旨趣图见图４。热管换热器的挥发段置于表冷器以前，冷凝段置于表冷器以后。新风与回风混归并通过滤后，先通过热管换热器的挥发段，其内部工质挥发汲取空气的热量，对送风停止预冷。预冷后的送风经表冷器降温除湿后通过热管换热器的冷凝段，热管内工质冷凝放热，送风被预热。尔后通过空调箱的电加热段，进一步加热到送风形态点，送入房间。
图4热管换热器在空调箱中的装配旨趣图
在全面解决进程中，热管换热器操纵了表冷器双侧的温差，对送风停止预冷和预热，也许下降表冷器的制冷量和电加热的再热量。由于热管换热器为显热换热，送风的含湿量不会转变，不会影响室内相对湿度的调治。但由于热管换热器为被迫换热，没法保证预热后的空气满意送风形态点的请求，因而要在换热器后协助以电加热，调治送风参数，满意手术室的请求。
（1）带热管换热器空调箱解决进程剖析
带热管换热器空调箱空气解决进程如图５所示，新风（Ｌ１点）与回风（Ｎ点）搀和至Ｃ点，先经热管换热器预冷至Ｃ１点，再由表冷器解决至机械露点Ｌ２。通过热管换热器预热到Ｌ３点后再热至送风形态点Ｏ，尔后送入室内。与一次回风比拟，热管换热器节能量重要为Ｃ—Ｃ１的预冷量和Ｌ２—Ｌ３预热量两部份。须要注意的是，热管换热器会增添空调系统的阻力，从而带来风性能耗的增添。因而，热管换热器的节能量应归纳思索节俭的冷热量微风机阻力增添造成的电量增添。
图5带热管换热器空调箱解决进程剖析
在统一工况下，热管换热器的换热个性受管排数、工质品种以及管排材料的影响。在本例中抉择罕用的Ｒ４１０Ａ为工质，铜管铝肋片、镀锌框架为材料，议论不同管排数下的换热及阻力情形，盘算事实如表４所示。
（2）节能潜力剖析
由表４可知，管排数增添也许增大换热量，从而削减电加热再热量和表冷器制冷量。然而跟着管排数增添，阻力也响应增大，风机电量会进一步增添。归纳思索表冷器、电加热的节能量微风机的能耗增添，热管换热器节能量用式（１）盘算。
式（１），（２）中ΔＱ为热管换热器节能量，ｋＷ；ΔＱＲ再热量削减许，ｋＷ；ΔＱＣ为表冷器制冷量削减许，再热量削减许相等，ｋＷ；ＣＯＰｚ为空调系统归纳ＯＰ，取3.0；ΔＱＦ为风性能耗增量，ｋＷ；Δｐ为热管换热器增添的阻力，Ｐａ；η为风机效率，取60％。
经盘算，不同管排数的节能量如表５所示。当热管换热器的管排数增添时，热管的换热才略坚固，预热和预冷量增大，更有益于削减表冷器的制冷量和电加热器的再热量。与此同时，管排数的增添会造成阻力增添，从而增大风机的压头，响应的风性能耗也会增添。整体来讲，管排数的增添会带来总节能量的增添。
从增添的风性能耗与削减的制冷和再热能耗的比值看来，当管排数越大时，该比值越大。表明跟着管排数的增添，风机电耗的增添大于节能量的增添，热管的节能效率反而下降。且增大管排数会带来更高的初投资，因而须要肯定热管换热器管排数的最好值。
为了对照不同管排数的经济性，界说明净空调运转工夫为08：00—20：00，由于新风将齐集解决到Ｌ１点，因而室外气候参数对其运转的影响较小，管的年省电量为节能量乘以工夫。为了盘算静态投资回收期，依照上海电费准则，以非夏令平段电价（0.元／（ｋＷ·ｈ））为准则，盘算节俭的电费。由表６可知，管排数增添，节俭的电费响应增添，但由于初投资也增添，因而静态投资回收期会随管排数的增添而变长。
论断１）在明净手术室一次回风空调系统中，热管换热器节能量大于阻力增添带来的能耗增添。
２）当热管换热器的管排数增添时，热管的换热才略坚固，更有益于削减表冷器的制冷量和电加热器的再热量。同时，管排数的增添会造成阻力增添，响应的风性能耗也会增添。整体来讲，管排数的增添会带来总节能量的增添。
３）跟着管排数的增添，风机电耗的增添速率快于节能量的增添速率，风性能耗与削减的制冷和再热能耗的比值越大，热管的节能效率反而下降。
４）管排数增添，响应的初投资也会增添，静态投资回收期响应拉长。
５）须要稀奇指出的是，关于须要急忙降温的手术室，热管换热器或者会成为急忙降温的阻力。对这种手术室，能否采纳热管换热安设，须要进一步的理论剖析与经济性对照。
原因：暖通眷属
做家：张淇淇陆琼文马伟骏
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