医院空气除霾系统设计与改造

徐林林

珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519000

摘要：从除霾系统计算到方案设计，运行效果分析及改造，改造结果分析等等，分析整个除霾系统设计的几个要点及注意事项，通过CFD仿真模拟作为优化预测手段，实现系统除霾目标

关键词：除霾；穿堂风；缓冲区

0引言

随着人民生活水平的提高，人们对空气质量要求越来越高，而我国北方城市冬季受供暖及气候的影响，冬季雾霾比较严重，影响人们的正常工作生活。

1 项目概况

北京某医院为一个三甲医院，项目要求对门诊楼及门诊连廊进行除霾设计，总建筑面积约12520m2，共六层。由于原设计未设置新风系统，室内新风主要靠门窗渗透等方式提供，近年来北京地区雾霾较重，直接渗透新风影响室内空气品质，影响室内人员健康。

2 系统设计

本次设计采用组合式空气处理机组结合直膨式外机的形式提供冷热源，采用一次回风系统，新风经过集中处理后送入室内，为保证室内正压，新风设置1.5次/时换气次数。为加强室内除霾效果，回风设置2次/时换气次数。新风处理机组设置在连廊加层6层屋顶上，共三台，每台组空为两层楼服务。风机设置变频风机，自动根据室外雾霾浓度调整风机频率，以减少风机能耗。

北京室外PM2.5浓度按照700mg/m3，室内按照15 mg/m3设计，新风过滤器效率90%，经新风处理后每小时引入室内的PM2.5浓度为700*（1-90%）*1.5=105mg/m3，要将105 mg/m3的PM2.5浓度处理到15 mg/m3，需要两次换气次数，计算公式为105*（1-90%）*（1-90%）=1.05 mg/m3<15 mg>。所以室内循环风量换气次数为2次/时。

新风经初、中效过滤器处理后与走道内回风混合，经高中效过滤器处理完送入每层房间。空气处理机组送风从连廊进入室内后，分别送至每个房间，回风设置在每层的主走道内，在每个房间与走道的隔墙上开回风百叶，形成一个由房间流往走道的气流环路，以保证房间的正压和洁净度，每层送回风管平面布置图如下：

冬季新风经机组制热后，再经湿膜等焓加湿后送入室内；夏季将新风冷却到室内等湿度线后与回风混合送入室内，新风承担部分室内冷负荷，室内吊顶高度3米，主要设计参数点及冷量计算过程如下：

3运行结果分析及改造方案

根据以上方案进行设计施工后测算实际运行效果，门诊2-6楼效果较好，达到设计要求，但门诊一楼大厅新风除霾系统在冬季未达到设计要求，主要原因有：（1）风量未调平衡，导致西侧风量较大，而西侧的密封效果本来就相对较好，导致东西侧效果差异明显。

（2）大门与门廊形成一个穿堂风，室外空气灌入室内量大大增加，室内正压阻挡不了穿堂风的影响，且由于大厅人员较多，当室外风进入室内时，由于人员横向流动，会将污浊的空气对流到东西两侧，导致东西侧雾霾浓度升高；且由于甲方原设计厕所排风不足，厕所污浊空气排不出，甲方会开厕所窗去味。这就导致室内形成两股穿堂风，对室内除霾影响很大。

根据以上分析原因，对系统加以整改，首先调整风量平衡，其次将厕所换气扇进行更换，且把冬边的侧门关闭，这样改善以后，室内雾霾浓度下降较明显，由原来的四五十下降到二三十，但离目标值15还是有显著差异。主要是正大门的穿堂风影响，要达到设定效果，就必须解决掉穿堂风的影响，于是在正大门对面的走廊侧设计了门帘，以阻隔穿堂风的影响，另外对正大门的门洞进行改造，设计了以下两种方案：

（1）方案一：门厅南门常闭，东、西、北门保持常开，且门洞上方2.5米处安装风幕机；北门南侧距地面2.5米处有两个新风送风口；东、西两侧门安装防风门帘，北侧门洞未安装门帘，详见图1；

（2）方案二：在方案一基础上，在北侧门洞安装防风门帘，假设门帘掀开面积为0.625m2。

图1 门厅平面图

图2 气流组织分析模型（左-方案一，右-方案二）

一、分析条件：

（1）假设室外存在西风，风速2m/s，忽略门诊大厅全新风系统对门厅气流组织的影响；

（2）医院门诊来往人流量较大，可假设门帘掀开区域为常开区域；

（4）新风除霾机风口尺寸250mm×250mm，风量500 m3/h；风幕机风量1200 m3/h。

二、分析结果：

图3 东、西侧门帘处，室外空气体积分数云图（上-方案一，下-方案二）

由图3可见，两方案的门厅进气情况相近，由于假设门帘有部分区域常开，风幕机并未有效阻碍室外空气由西门进入门厅，且室外西风2m/s时，门厅内部分空气由东门流向室外。

图4距地面0.5米处，室外空气体积分数云图（左-方案一，右-方案二）

由图4可见，方案一，室外空气由门厅北门进入门诊大厅的空气量较大，室外空气平均体积分数接近18.3%；方案二，北门增加门帘后可有效减少室外空气进入门诊大厅，平均体积分数约3.8%。

表1各区域室外空气的体积分数

通过实行方案二，对整个门厅缓冲区进行阻隔，实测数据较好，室内均满足设计要求的15 mg/m3，只有当室外风量特别大，人员流量特别多时，门厅进门处会因为冷空气侵入，导致PM2.5在二三十左右波动，但是由于入口处人员停留时间短，整体影响不大，所以整体满足使用要求。而在室外风量较小或者人流量较少的时候，室内能达到10 mg/m3以下的好结果。

4 结论

通过对本次医院的除霾设计及改造，总结以下几点注意事项，一、要保证除霾效果，必须保证整个空间相对封闭，尽量减少冷风侵入及冷风渗透量，保证除霾效果；二、对于大厅入口等人员主要进出场所，要尽量避免形成穿堂风，尽量在门厅处设置缓冲区，加装风幕机、门帘等措施，阻断穿堂风的形成。三、对于门厅区域，可以加大新风量设计，尽量加大室内正压，以达到更好的除霾效果。四、对于整个控制区，要检查每一个可能的漏风点，比如本案的厕所及东大门，关闭或减少不必要的输入。五、对于门厅等半敞开区域，尽量放宽设计范围，因为即使加了以上各种措施以后，也很难达到设计需求。所以可以适当放宽设计值，而不必为了降低设计值，一味的增加初投资，浪费能源。

参考文献

刘莹； 杨力； 陈佑杨 除霾杀菌技术的全热交换新风机组应用设计/日用电器 ,2020年06期

荆振洋；叶强蔚；丁金彪 浅析户式新风除霾机的设计/日用电器 ,2015年04期