潔淨手術部空調機（jī）組風機單位風量耗功率限值的討論

1、背景（jǐng）
為（wéi）了實現手術部潔淨區域對環境潔淨度和微生物的控（kòng）製，潔淨手術部的空調係統中設置了空氣（qì）過濾器。過濾（lǜ）器的阻力通常是按其額定風量下阻力的2倍確定的。係統都設多級過濾器，級數多產生的阻力大，消耗風機的功率大。另外（wài），設（shè）計人員在確（què）定風機（jī）風壓（yā）時還（hái）常常留較大的餘量。下表為某潔淨手術（shù）室空調係統及（jí）其新風係統的壓降（jiàng）（過濾器為終阻力）。
新風係統壓（yā）降：

空調係統（tǒng）壓降：

由於過濾器阻力隨積塵量增加而上升，使得係統初阻力與設計工況相比差幾百帕（pà）。為保（bǎo）證空調（diào）參數在設計工（gōng）況附近，很多（duō）工程都為送風機配置了變頻器。但是，在手術部空調工程竣工驗收中，時常能遇到空調機組風機設計壓力比係統實際阻（zǔ）力大得多的情況，造成房間送風量偏大。甚至個別項目中，送風機電動機的（de）輸入頻率即使降低到30Hz，手術室的換氣（qì）次數或截（jié）麵送風速（sù）度仍超過（guò）上限值很多。對於某一係統而言，風機的功率與風量的2～3次冪成正比。如果風量偏大20%，風機功率會上升（shēng）44%以上；如果實際（jì）風機（jī）壓頭再富（fù）餘20%，則（zé）風機功率會更大。此外，Ⅰ～Ⅲ級手術室的室內空調冷負荷通常為2～10kW,而因風機耗功會額外（wài）增加2～7k的（de）顯熱冷負荷，因此（cǐ）減（jiǎn）小風機功率對減少（shǎo）空調冷負荷也有直接作用。

2、風機單位風量耗功率
風機功率可以用下式表示：

式中，N為（wéi）風機電動機的輸入電（diàn）功率，W
Q為風機風量,m³/h
p為（wéi）風機全壓，Pa
為風機的全效率，包含風機效率、電動機（jī）效率和傳動效率
以（yǐ）空調係（xì）統壓降表格數值為例，各級過濾器（qì）壓（yā）降占係統全壓的48.5%。假設該機組風（fēng）量為10000 m³/h，按每年運行200d、每天（tiān）運行10h計（jì）算，則過濾器引（yǐn）起的風機電耗約（yuē）為5000kWh。在一定的風量下，風機的功（gōng）率取決於全壓及其電動機和傳（chuán）動效率。所以（yǐ），為控製風機能耗，在工程設計階段應確定合理的風機（jī）全壓，並對（duì）風機的全效率提出要求。

《公共建築節（jiē）能（néng）設計標準》GB 50189-2005引入風機設計單位風量耗功率限值對空調風係統的風機能耗提出了要求。該標準對普通空調（diào）係（xì）統的限（xiàn）值（zhí）提出了要求，並未對淨化空調係統提出要求。盡管淨化（huà）空調係統與普通空調係統不同，不能*照搬該標（biāo）準限值，但是可以使用同樣的原則，對手術部潔淨區新風機組和空調機組的風機設（shè）計（jì）單位風量耗功率予以限值（zhí）。
風機設計單位風量（liàng）耗功率（lǜ）計算公式如（rú）下：

式中，Ws為風機設計單位風量耗功率，W/（m³.h）
3、確定風機單位風量耗（hào）功率限值
從公式可見，當風機（jī）效率一定（dìng）時，風機設計單位風量耗功率取決於係統壓降。為分析係統各部分的壓降特點（diǎn），本文將空調風係統劃分為空調機組與其餘風道係（xì）統兩個部分。
（1）風道係統阻（zǔ）力
新風係統風道的阻力（lì）部（bù）件包括：新風進出口、粗效過濾器、閥門、風道及彎（wān）頭、三通等。
根據室內潔淨度要求，係統的（de）末級空氣過濾器可選A類（lèi）高效過濾器或亞高效過濾器。根據《高效空氣過濾器》GB /T 13554-2008，額定風量（liàng）下（xià）A類高效過濾器的初阻力不大於190Pa，本文按70%額定風量選取，則初阻力（lì）不大於140Pa，終阻（zǔ）力為280Pa。Ⅰ級手術室送風采用平鋪高效過（guò）濾器或靜壓箱內過濾器采用W形側送布置時，初（chū）阻力在100Pa左右。本文中，空調機組機外（wài）餘壓取650Pa，可以（yǐ）滿足工程需要；新風機組機外（wài）餘壓取500Pa，可以滿（mǎn）足新風口、粗（cū）效過濾（lǜ）網、閥（fá）門及風量阻力損失。
（2）空氣過濾器阻力
《空氣過濾器》 GB/T 14295-2008給出了（le）各級過濾器的阻力要求，見下表（biǎo）：
空氣過濾器功能段阻力：

機（jī）組內的過濾器應（yīng）盡量（liàng）采用折疊方（fāng）式、袋式布置，以減小過濾（lǜ）器迎麵風速（sù），降低阻力（lì），並可延長過（guò）濾器的壽命。亞高效過濾器在額定風（fēng）量下，迎麵風速為1.0m/s時，初阻力不大於120Pa，如果按70%額定風量選（xuǎn）用，初阻力應不大於90Pa。如果把過濾（lǜ）器實際風量降低到50%～70%，還可繼續降低機組內（nèi）部（bù）壓（yā）降（jiàng）。合機（jī）外餘壓確定風機單位風量耗功率限值。其中，新風機組和空調機組內迎麵風速為2m/s計算（suàn），過濾器的設（shè）計風量按額定風量的90%選取，其（qí）阻力可按空氣過濾器功能段阻力表格終阻力的0.9倍計算。
（3）新風機組內部阻力
對於單獨（dú）設置的新風機組，按三種室外環境空氣質量情況，其過濾器（qì）設置分為三種組合類型，見（jiàn）下表所示：
新風過濾器組合：

風機全壓計算見下表：
新風機組組合方式（機外餘壓500Pa）

（4）空調機組內部阻力

對（duì）於利用部分回（huí）風的淨化空調機組（zǔ），可分為如下表所（suǒ）示的兩種（zhǒng）類型：
第1種類（lèi）型，空調機組的新風由新風機組處理，且新風機組配置（zhì）風機。
第2種類型，空（kōng）調機組處理新風，即在第1種（zhǒng）類型空調機組的基（jī）礎上增設了符（fú）合新風過濾器組合表格類型1的中效過濾器，增加的壓降按200Pa考慮。空（kōng）調機組組（zǔ）合方式（機外餘壓650Pa）

全新風空調機組按新風過濾器組（zǔ）合方式（shì）分為下表所示的三種類型：
全新風空調（diào）機（jī）組組（zǔ）合方式（機外餘（yú）壓650Pa）

（5）耗功率限值確定

綜合上述分析，按照風機全效率為57%計算（suàn），並（bìng）附加15%的冗餘度，則風機單位風量耗功率限值如下表所示。如果需在機組（zǔ）內增設其它部件，如新風預熱（rè）器和新風表冷器等，可按上述原則和公式計算附加值（zhí）。
風機（jī）設計單位風量耗功率限值：

4、結（jié）論
淨化空調係統的各級過濾器並不（bú）是同時達到（dào）終阻力，確定過濾器的壓降（jiàng）時應根據實際的迎麵風速計算（suàn），不能簡單取額定（dìng）風（fēng）量下的壓降數值。機外餘壓也應按（àn）照水力計算結果確（què）定。過濾器阻力占係（xì）統總阻力的比例較大，由此產生的風機能耗很大。設計人員不應以“偏安全"為由而過分（fèn）加大空調機組餘壓。在滿足過濾效率（lǜ）的前提下，應優（yōu）先選用低阻力的過濾器或過濾裝置。