图文丨*仿时整理01
在手术部净化空调行业里，常用的空气处理方案有两种：一种是常规传统的一次回风系统，另外一种是近年来所提出的温湿度独立调节空调系统，即新风预除湿系统（以下简称“预除湿系统”)，如图1所示。预除湿系统是近几年业内所倡导的节能性空调系统，理论上具有较大的节能潜力，目前得到了较为广泛的使用。一般情况下，规模较大的手术部都会优先采用该系统。一次回风系统有较好的分散控制性能，但因其有较高的能耗，其应用受到较大的限制，只有一些较小的空调系统才会考虑。但是，笔者认为，如果我们能有效地解决一次回风的再热能耗，一次回风系统的综合优势要远远大于预除湿系统，应优先采用。
（图1新风预除湿系统）
2、预除湿系统的缺点本文所述基于目前手术部空调系统的常规配置，比如冷冻除湿、夏季再热用电再热、新风用电预热等等。就目前的市场应用来看，预除湿系统主要存在以下儿点硬伤；2.1房间(手术室)湿度普遍超标温湿度独立调节空调系统的节能潜力在于，大大节省了冷冻除湿的制冷能耗与再热能耗。但是同时该系统存在一个问题，就是除湿风量。一次回风系统的除湿风量是送风量，温湿度独立调节空调系统的除湿风量是新风量。相较而言，后者因其承担室内余湿的风量较小，而需要更低的送风绝对含湿量，也就是说需要更低的机器露点。用数据说话，假设系统送风量为m3/h，新风比为20%，房间温湿度要求为23℃、55%。房间湿负荷为4.5kg/h，送风温差为2.5℃。如果采用一次回风系统，其机器露点为13.5℃，在工程上非常容易保证；如果采用湿温度独立调节空调系统，其机器露点为10.5℃。普通的7/12℃冷冻水，再加上水管1℃左右的温升，基本不可能实现。如果强制把冷水主机的供水温度调到5℃以下，会造成主机的频繁低压报警，增加主机故障率。如此，便是造成预除湿系统除湿能力偏小、手术室湿度普遍超标的根本原因。纵观目前的工程，此种现象非常普遍。2.2华北区域新风机冻盘管频率太高众所周知，手术室均处于建筑内区，再加上室内设备与人员的相对稳定的散热散湿,其冷热负荷相对比较固定，近似于不论冬夏均是冷负荷，至少需要冷负荷的时间会长很多。那么在冬季时，需要空调系统能够保证低于室内温度送风（GB—也明确提出来)。冬季制冷机无法启动,再加上整个手术部也并不是所有区域都需要制冷，外围辅助房间也是需要供热的，所以最有效的手段便是利用低温新风的冷量来消除室内的余热余湿，势必就要求控制新风机加热器的水流量。再加上两管制系统换热器较大的加热容量，就会使盘管内的水流速降至很低，甚至发生层流现象，会大大增加新风机组的盘管式换热器冻裂的风险，如图2所示。四管制系统这种现象可能会稍好点，但同样存在风险。（图2盘管冻裂）2.3综合全年，达不到所期望的节能效果如第2点所述，为同时满足低温送风和有效防止新风机换热器冻裂，业内通常的作法(也是最保险的办法）就是在新风入口处增加电加热作为预热，人为提高新风机换热器的进风温度（一般认为是5℃)，以策安全。在实际的工程应用中，也正是这样做的。那么问题就来了，虽然在夏季制冷工况节省了制冷主机的耗电量，但是在冬季，为了防冻，要额外增加大量的预热用电量。如果要节能，就至少要求节省的制冷耗电量,要能远远大于防冻耗电量，笔者认为并不见得。在我国*河以北，手术室的制冷季与制热季分别都有4个月左右，时间相当长，仍以前述空调系统为例，相较于一次回风系统，预除湿系统的设计制冷量从62kW降至38kw，主机冷量减小24kW，相应的配电功率减小约9.6kW(能效比2.5）。9.6kW的用电量，若转为电预热，可以将m2/h的新风加热提升15℃。也就是说，在冬季室外空调计算温度为-10℃的地区﹐制冷季运行所节省的主机用电量，仅仅够给新风作为防冻要求的预热用。这种情况供冷季越短，供热季越长，会越明显，即越往北越明显。陕西、河南、山东大部分区域能持平，再往北，制冷季所节省的用电量，就远不足以弥补冬季的再热用电量了。另外，通常都是一台新风机供给数台循环机组，所以预除湿系统的分散调控性能并不好,在循环机组部分开启的情况下，新风机必须要开启，虽然可以做变风量运行，但仍存在大量的新风能耗浪费的情况。特别是医院，浪费程度更大。再者，多数情况下，由于新风机除湿能力的限制，循环机组并非是像期望的那样只是调温，不参与除湿，更多的情况是仍按一次回风的除湿再热模式运行的，实际上并不节省再热用电量。所以，综上所述，预除湿系统的节能性，不但要考虑冬季新风预热耗电量的增加，还要考虑系统实际运行与设计工况的实质差异性。综合全年的各工况计算和实际运行经验,新风预除湿系统并不能达到所期望的高效节能效果。1.4难以应付过渡季冷热负荷的快速变化，在实际的运行管理中会发现，在过渡季，即2月、3月、10月、11月份，因内区外区冷热负荷的差异，在同一天内，会出现部分手术室(一般是百级手术室和千级手术室）早、晚需要供热，中午需要供冷的情况。目前不论是预除湿系统还是一次回风系统，都没有办法应对，一般只好用自来水了,操作起来十分麻烦，虽然时间很短，但也是十分苦恼。当然，新风预除湿系统也有它的好处，前提是实际工程上的动力条件是否能满足设计参数，并应考虑这种系统在应用过程中所带来的各种隐患，客观的进行评估。这正是目前在选择系统时所欠缺的。三、一次回风系统的特点
(1)承担室内余湿的风量是总的送风量，不需要太低的送风含湿量。即机器露点较高，室内湿度保证率较高，这一点非常重要。
(2)相较于新风预除湿系统来说，对冷水机组的供水温不需要特别严格。一般来说，只要到达末端空调的供水温度不高于10℃，就不会导致房间湿度超标。
(3)不太容易冻盘管，除非机组的新风比非常大。新风与回风混合后温度一般不会太低，冻盘管的风险会大大减小。
(4)不需要或需要极少的电预热。新风与回风的混合，不但要考虑如上所述的防冻问题，还要考虑混合后是否会产生凝露﹐否则会导致加湿量不足，室内湿度偏小。从图3可以看出，通常当新风低于-15℃时才会出现凝露现象。也就是说，一次回风系统预热量只要能将新风提升到-15℃以上就可以了。
(5)循环机组的新风可以独立设置，互不干扰。有两点好处:一是室内正压互不影响，容易调试;二是使用灵活，用哪个开哪个，具有节能性,特别医院。
(6)当然，一次回风的最大弊端是夏季的再热耗电量太大。
（图3混风凝露过程线）
综上，一次回风基本上可以解决目前手术部遇到的实际问题，像湿度超标、预热耗电量大、冻盘管等，唯一的不足就是夏季的再热耗电量太大。换句话说，在手术部这样一个相对独立的系统中，如果能解决一次回风的夏季再热耗能的问题，其综合性能要远远超过预处理系统，特别是华北、东北的极寒区域地区。
四、结论
针对上述手术部空调系统实际存在的问题，提出基于热泵热回收功能的节能型一次回风空调系统。该系统在空气处理上属于典型的一次回风空气处理方式，仅仅是合理地对除湿工况的再热能耗进行了无功耗废热回收利用，让一次回风系统避短扬长，使整个空调系统更合理、灵活。
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