Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для больниц
7.1.1 Назначение систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в больницах
Цель систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в больницах — создание комфортного и здорового микроклимата в помещениях при эффективном предотвращении внутрибольничных инфекций, поддержании наиболее подходящей медико-санитарной среды, необходимой для проведения лечебных процессов, реализации соответствующих мер по предотвращению чрезвычайных ситуаций, а также обеспечении безопасности, эффективности и надежности работы оборудования и самих систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Кроме того, меры по предотвращению распространения загрязнений и экономии энергии должны приниматься с учетом необходимости защиты глобальной окружающей среды.
Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха часто реализуют свое назначение в рамках единой системы, состоящей из ряда компонентов и единиц оборудования. Именно кондиционирование воздуха задействует наибольшее количество компонентов и оборудования, его состав в общем случае включает источники холода и тепла, установки обработки воздуха, распределительное оборудование и системы автоматического управления. Подавляющее большинство систем кондиционирования воздуха выполняют следующие функции:
(1) Обеспечение требуемой холодопроизводительности и теплопроизводительности.
(2) Нагрев, охлаждение, увлажнение, осушение подаваемого воздуха, удаление из него загрязняющих веществ и снижение уровня шума с помощью оборудования систем отопления, холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха.
(3) Распределение кондиционированного воздуха (с достаточным содержанием свежего воздуха) по всем обслуживаемым помещениям и его организованная раздача внутри каждого помещения.
(4) Контроль и поддержание в заданных диапазонах таких параметров внутренней среды, как температура воздуха, влажность, качество воздуха, скорость его движения, уровень шума, а также перепад давления между обслуживаемым помещением и прилегающими пространствами.
Отопление часто определяют как подачу тепла в здание в зимний период и поддержание определенной температуры в помещениях с помощью внутренних отопительных приборов радиационного или конвективного типа. Основная задача вентиляции — контроль вредных веществ, избыточного тепла и влаги в помещении за счет организации притока воздуха, вытяжки или совместного использования обеих схем, при этом основной акцент делается на защите здоровья людей, находящихся в помещении. Кондиционирование воздуха подразумевает одновременный контроль нескольких параметров и поддержание стабильного состояния внутренней среды. Например, температура, влажность, скорость движения воздуха, его качество, уровень шума и перепад давления в помещении поддерживаются в заранее заданных диапазонах с приоритетом обеспечения комфортных условий для людей в обслуживаемом помещении или соответствия требованиям производственных процессов.
7.1.2 Задачи и требования
(1) По требованиям пользователей системы кондиционирования воздуха обычно классифицируют на системы комфортного кондиционирования и системы технологического кондиционирования.
Системы комфортного кондиционирования обеспечивают для находящихся в помещении людей комфортный и здоровый микроклимат, подходящий для выполнения рабочих обязанностей; для офисных зданий к обеспечиваемому микроклимату также предъявляется требование способствовать повышению производительности труда сотрудников.
Системы технологического кондиционирования обеспечивают специальный микроклимат, необходимый для производства продукции, ее хранения или других научно-исследовательских и опытно-конструкторских процессов.
[Справочный материал] Больницы имеют множество внутренних подразделений, функции и требования к каждому из которых различаются. В общем случае многопрофильную больницу можно разделить на три крупных отдела: поликлиническое отделение, стационар и диагностическо-лечебное отделение.
Поликлиническое отделение — это место, где подавляющее большинство пациентов проходят диагностику, лечение или госпитализируются; для него характерен большой поток людей и широкий спектр заболеваний, при этом пациенты с разными патологиями находятся совместно. Стационар является местом проведения лечения и реабилитации пациентов, а также местом их проживания на период терапии. За исключением специальных зон, таких как чистые операционные, асептические палаты и отделения интенсивной терапии, для поликлинического отделения и стационара в общем случае требуется комфортное кондиционирование воздуха.
Диагностическо-лечебное отделение выступает диагностическим и терапевтическим центром всей больницы, а также центром снабжения оборудованием, медицинским инструментарием и лекарственными препаратами. Это подразделение оснащено самым современным оборудованием и имеет наиболее сложный набор функций среди всех отделов больницы. В его состав входят кабинеты физиотерапии, лучевой диагностики, лабораторных исследований, функциональной диагностики, изотопные кабинеты и другие, а также центральное стерилизационное отделение, службы обеспечения инструментами и перевязочными материалами, подразделения изготовления и отпуска лекарственных препаратов, распределения лекарственных средств и т.д. Параметры микроклимата в большинстве помещений этого отделения определяются требованиями к оборудованию и технологическим процессам. Аналогично, контроль микроклимата в таких помещениях, как чистые операционные, асептические палаты и отделения интенсивной терапии, определяется требованиями лечебного процесса; поэтому большинство подразделений диагностическо-лечебного отделения относятся к зонам, обслуживаемым системами технологического кондиционирования.
(2) Задачи систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в больницах.
- Создание комфортного и здорового микроклимата с обеспечением подачи свежего очищенного воздуха пациентам и медицинскому персоналу, а также контроль таких параметров внутренней среды, как температура, влажность и скорость движения воздуха, для обеспечения комфортного самочувствия и удобства людей.
- Создание условий, способствующих повышению эффективности лечебных мероприятий: например, поддержание требуемого теплового режима для новорожденных, контроль высокотемпературной среды для повышения метаболизма пациентов или низкотемпературной среды для его подавления во время хирургических операций, поддержание режима повышенной влажности в палатах для пациентов с респираторными заболеваниями, такими как бронхиальная астма, а также обеспечение эффективных условий для влагообмена при открытом методе лечения пациентов с ожогами всей поверхности тела — все эти меры способствуют успешному лечению.
- Создание сред, обеспечивающих нормальную работу медицинского оборудования, такого как рентгеновские компьютерные томографы (сокращенно КТ-сканеры), электронные ускорители и аппараты магнитно-резонансной томографии (сокращенно МРТ-аппараты). Для поддержания работоспособности и полной реализации функций этого оборудования требования к параметрам внутренней среды очень высоки. Помимо основных диагностических или лечебных кабинетов, для его размещения требуются большие машинные залы, серверные комнаты и ряд вспомогательных помещений. К машинным залам, серверным комнатам или диагностическим и лечебным кабинетам часто предъявляются особые требования к внутренним параметрам, а различные вспомогательные помещения также имеют отличающиеся требования. Крупные вычислительные центры, используемые для управления современными больницами, также предъявляют определенные требования к внутренней среде.
7.1.3 Выбор типов систем и принципы проектирования
(1) Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК).
Типы систем по виду циркулирующего в них рабочего тела классифицируются на полностью водяные, паровые, полностью воздушные, воздушно-водяные, хладагентные и другие. Конкретно подходящую систему ОВК следует выбирать с учетом множества факторов: назначения и характера здания, особенностей тепловых и влажностных нагрузок, перечня контролируемых параметров и требуемой точности их поддержания, площади и расположения машинного зала кондиционирования, а также первоначальных инвестиций и расходов на эксплуатацию и техническое обслуживание.
Полностью воздушные системы Все нагрузки помещения воспринимаются централизованно обработанным воздухом.
Полностью воздушные системы дополнительно подразделяются в зависимости от того, изменяется ли объем подаваемого воздуха:
-
Системы с постоянным расходом воздуха. Состояние приточного воздуха изменяется в соответствии с колебаниями внутренней тепловой и влажностной нагрузки, при этом объем воздуха, подаваемого в помещение, остается постоянным. При большой тепловой и влажностной нагрузке температурный перепад приточного воздуха велик; при малой нагрузке он соответственно мал.
-
Системы с переменным расходом воздуха. Объем подаваемого воздуха изменяется в соответствии с колебаниями внутренней тепловой и влажностной нагрузки, при этом состояние приточного воздуха остается практически неизменным. При большой тепловой и влажностной нагрузке в помещение подается увеличенный объем воздуха; при малой нагрузке — уменьшенный.
Воздушно-водяные системы Часть нагрузки кондиционирования воспринимается централизованно обработанным воздухом, а остальные нагрузки компенсируются водой как рабочим телом, подаваемым в устройства внутри кондиционируемого помещения, где осуществляется локальная обработка внутреннего воздуха (нагрев, охлаждение и т.д.). К воздушно-водяным системам относятся комплексы с подачей наружного воздуха и фанкойлами, системы вытесняющей вентиляции в сочетании с излучающими потолками и другие аналогичные решения.
Полностью водяные системы Все нагрузки помещения воспринимаются централизованно подаваемой охлажденной или горячей водой; к этому типу относятся, например, системы с фанкойлами, системы с охлаждаемыми (нагреваемыми) излучающими панелями и системы водяного отопления.
Хладагентные и паровые системы Требуемые внутри помещения нагрузки на охлаждение и нагрев полностью обеспечиваются за счет испарения и конденсации хладагента внутри обслуживаемого пространства. По способу охлаждения наружного конденсатора в летний период они подразделяются на воздушно-охлаждаемые, водоохлаждаемые и другие типы; по конструкции и способу монтажа — на оконные, вертикальные шкафные (холодильный агрегат и оборудование для кондиционирования собраны в одном вертикальном шкафу) и сплит-системы (как правило, компрессор и конденсатор образуют наружный блок, а испаритель — внутренний; к этому типу относятся также инверторные мультисплит-системы) и т.д. Паровые системы отопления, в которых в зимний период тепло выделяется при конденсации пара во внутренних теплоотдающих приборах (воздушно-отопительных агрегатах, радиаторах), также относятся к данной категории. Паровые системы отопления дополнительно подразделяются на системы низконапорного и высоконапорного парового отопления.
【Справка】 Полностью воздушные системы с постоянным расходом воздуха по способу использования рециркуляционного воздуха подразделяются на прямоточные системы (системы со 100% наружным воздухом), системы с первичной рециркуляцией и системы с первичной и вторичной рециркуляцией. Смешение наружного воздуха с внутренним рециркуляционным воздухом обычно называют первичной рециркуляцией, а смешение внутреннего рециркуляционного воздуха с воздухом, прошедшим тепловую и влажностную обработку, — вторичной рециркуляцией.
Системы, работающие исключительно на наружном воздухе, применяются только тогда, когда расход вытяжного воздуха из помещений системы превышает расход приточного воздуха, рассчитанный по нагрузке, а также в случаях, когда в помещениях содержатся опасные вещества или вредные газы, либо технологический процесс предъявляет особые требования и рециркуляция воздуха не допускается. Если кондиционируемое помещение допускает больший температурный перепад приточного воздуха или внутреннее влаговыделение велико, следует применять систему с первичной рециркуляцией. Если кондиционируемое помещение требует меньшего температурного перепада приточного воздуха, либо внутреннее влаговыделение незначительно, а допустимый диапазон колебаний относительной влажности широкий, предпочтение стоит отдавать системе с вторичной рециркуляцией.
Поскольку прямоточные системы (системы со 100% наружным воздухом) отличаются высоким энергопотреблением, рециркуляционный воздух следует максимально использовать при условии обязательного обеспечения требуемого расхода наружного воздуха.
【Справка】 По компоновке оборудования систем ОВК они классифицируются на централизованные, децентрализованные (местные) и полуцентрализованные (гибридные) системы. [Справка] По вопросу о том, какой тип кондиционирования наиболее подходит для больничных зданий, нельзя сделать однозначный вывод, подходящий для всех случаев. Поскольку различные отделения больницы различаются по функциям и требованиям к кондиционированию, выбрать единый унифицированный тип системы невозможно; подходящее решение можно подобрать с ориентацией на таблицу 7.1. По сравнению с объектами другого назначения системы кондиционирования больниц отличаются сложностью и многообразием применяемых решений, что создает повышенные трудности при проектировании, строительстве и управлении ими.
Таблица 7.1 Сравнение систем ОВК
| Параметр | Централизованная система HVAC | Полуцентрализованная система HVAC | Полностью децентрализованная система HVAC |
|---|---|---|---|
| Характер пространства или производственного процесса | Высокий коэффициент одновременного использования помещений; медицинские или производственные процессы являются непрерывными; подходит для крупномасштабных производственных процессов | Каждое помещение обладает определенной степенью независимости; медицинские или производственные процессы могут быть непрерывными; можно избежать перекрестного загрязнения между помещениями | Каждое помещение независимо, с единым медицинским или производственным процессом; подходит для проектов реконструкции |
| Характеристики пространства | Помещения имеют относительно большую площадь и многочисленны, расположены централизованно, но температура, влажность, чистота или степень стерильности помещений не должны слишком сильно отличаться | Помещения расположены централизованно, и различные помещения могут быть объединены в одну систему | Отдельные помещения или помещения, рассредоточенные по местоположению |
| Стоимость оборудования на единицу площади | Относительно низкая | Зависит от цены оконечных устройств; стоимость находится между двумя указанными типами | Относительно высокая |
| Техническое обслуживание и эксплуатация | Требуются специально обученные операторы, но объем работ по техническому обслуживанию невелик; управление системой относительно сложное, и отдельные помещения не могут выполнять самостоятельную регулировку | Между централизованным и полностью децентрализованным типами; каждое помещение может регулировать систему самостоятельно, а управление удобно | Проста в эксплуатации; пользователи могут работать с ней самостоятельно, но объем работ по техническому обслуживанию относительно велик; регулирование и управление простые |
(2) Принципы проектирования систем кондиционирования воздуха в больницах.
-
Разумное зонирование кондиционирования воздуха. Систему кондиционирования следует тщательно зонировать. Сначала необходимо провести детальное исследование и многократное сравнение функций различных отделений и помещений больницы, расчетных параметров внутреннего воздуха, состояния оборудования, гигиенических требований, часов использования и нагрузок на кондиционирование; только после этого можно разумно зонировать систему, чтобы обеспечить параметры, требуемые для каждого помещения, снизить неблагоприятное влияние между различными зонами, облегчить управление и техническое обслуживание, а также снизить эксплуатационные расходы. Как правило, помещения с высокими требованиями к чистоте, сильно загрязненные помещения или независимые, автономные зоны лучше всего выделять в отдельные системы.
-
Надлежащие способы кондиционирования воздуха. Помимо обеспечения требуемых для каждого помещения особых температуры, влажности и чистоты, выбор способа кондиционирования воздуха в больнице также влияет на первоначальные инвестиции в систему, эксплуатационные расходы, внутренний шум и вибрацию, а также на способность удалять загрязнения. При выборе способа кондиционирования особое внимание следует уделять также удобству эксплуатации, низким требованиям к техническому обслуживанию и высокой надежности, особенно для операционных, палат для новорожденных, отделений интенсивной терапии и т. п. Учитывая относительно слабые возможности управления и технического обслуживания систем кондиционирования в отечественных больницах, если система HVAC или режимы ее эксплуатации и управления слишком сложны, предусмотренные проектом результаты часто не могут быть достигнуты.
-
Система должна быть гибкой и иметь резервную мощность. Гибкость системы в основном проявляется в ее способности адаптироваться к развитию медицинских технологий и обновлению диагностического и лечебного оборудования. Подчеркивание гибкости системы (включая источники холода и тепла) и сохранение резервной мощности предназначено для учета изменений в планировке здания больницы, изменений внутренних нагрузок, а также потребностей реконструкции или расширения здания.
-
Высокие требования к шумоглушению и виброизоляции. Большинство больничных отделений предъявляют высокие требования к шумоглушению и виброизоляции; в противном случае будет затруднено выздоровление пациентов, нарушена нормальная медицинская работа медицинского персонала, а также может пострадать некоторое точное диагностическое и лечебное оборудование. Шумоглушение и виброизоляцию необходимо рассматривать комплексно с учетом зонирования системы, выбора типа системы, подбора оборудования и расположения технических помещений.
-
Система должна включать энергосберегающие меры. Коэффициент одновременного использования кондиционирования воздуха в больнице относительно низок: некоторые отделения, такие как палаты, должны работать круглосуточно; некоторые, такие как операционные, должны работать только в течение коротких периодов; а некоторые, такие как помещения неотложной помощи, должны быть готовы к работе в любое время, в результате чего возникает большая разница между пиковыми и минимальными нагрузками. В некоторых отделениях требуется предварительный запуск отопления или кондиционирования и их отключение с задержкой, что усложняет сезонное переключение системы. Как правило, кондиционирование воздуха в больнице требует большого количества свежего воздуха, а некоторые отделения требуют даже 100% свежего воздуха. Все это требует учета соответствующих энергосберегающих мер при проектировании системы.
-
Надлежащий размер системы. Функции различных отделений в здании больницы сильно различаются, различаются и часы их работы. Поэтому система кондиционирования не должна быть слишком большой или слишком централизованной, но и чрезмерно использовать децентрализованные системы также не следует. Как правило, целесообразно централизованное снабжение от источников холода и тепла с зональным распред… …система является предпочтительной. В больницах Китая, за исключением палат и т. п., кондиционирование воздуха ночью отключается. Следует уделять внимание принципу, согласно которому каждая зона кондиционирования должна иметь возможность изолироваться от других зон; в противном случае из-за неконтролируемого движения воздуха по воздуховодам, лестничным клеткам или между зонами легко может возникнуть перекрестная инфекция. [Ссылка] В больницах в ходе медицинских процессов и мероприятий, а также при нахождении медицинского персонала и пациентов постоянно образуются вредные вещества, которые загрязняют внутренний воздух и приводят к его несоответствию гигиеническим нормативам. Наиболее эффективный способ предотвратить загрязнение внутреннего воздуха вредными веществами — улавливать их непосредственно в местах образования и после очистки удалять наружу; такой метод вентиляции называется местной вытяжной вентиляцией. Система местной вытяжной вентиляции требует небольшого расхода воздуха и обеспечивает высокую эффективность, поэтому при проектировании ей следует отдавать приоритет.
В общем случае система местной вытяжной вентиляции состоит из местных вытяжных зонтов, воздуховодов, очистного оборудования, вентиляторов и т. д.
[Ссылка] Если из-за ограничений медицинских условий, нестационарных или рассредоточенных источников вредных веществ, а также по другим причинам применение местной вытяжной вентиляции невозможно, либо после её внедрения концентрация вредных веществ в внутреннем воздухе всё ещё превышает гигиенические нормативы, необходимо организовать вентиляцию всего пространства: подавать большой объём свежего воздуха для разбавления концентрации вредных веществ по всей площади до уровня ниже предельно допустимой концентрации; такой метод называется общеобменной вентиляцией. Следует отметить, что эффективность общеобменной вентиляции зависит не только от расхода вентиляционного воздуха, но и от организации вентиляционных воздушных потоков. Для этого необходимо правильно выбрать подходящий метод вентиляции, рационально разместить позиции приточных и вытяжных отверстий, распределить расходы воздуха и подобрать типы отверстий, чтобы достичь наилучших результатов при меньшем объёме вентиляции.
[Ссылка] Для общеобменной вентиляции обычно применяют три следующих метода:
① Разбавляющая вентиляция. Это наиболее распространённый метод, также известный как смешанная вентиляция. Чистый приточный воздушный поток турбулентно распределяется по помещению, постоянно диффундирует и смешивается внутри него, разбавляя вредные вещества в внутреннем воздухе и снижая их концентрацию; одновременно загрязнённый воздух непрерывно удаляется наружу, благодаря чему концентрация вредных веществ в внутреннем воздухе не превышает предельно допустимый предел, установленный гигиеническими нормативами.
Для определения расхода воздуха при разбавляющей вентиляции расчёт сначала выполняют для идеальной ситуации: предполагается, что вредные вещества выделяются равномерно по помещению (концентрация вредных веществ в внутреннем воздухе распределена равномерно), смешение приточного потока с внутренним воздухом завершается мгновенно, а приточный и вытяжной потоки являются изотермическими. Поэтому на основе баланса масс расход воздуха при разбавляющей вентиляции, необходимый для достижения стационарной концентрации вредных веществ в помещении на уровне $y_2$, рассчитывается по следующей формуле:
$$L = \frac{x}{y_2 - y_0}\ (\mathrm{m^3/s}) \tag{7.1}$$
где: $L$ — расход воздуха при разбавляющей вентиляции ($\mathrm{m^3/s}$);
$x$ — интенсивность выделения вредных веществ (г/с);
$y_0$ — концентрация вредных веществ в приточном воздухе ($\mathrm{g/m^3}$);
$y_2$ — концентрация вредных веществ в внутреннем воздухе ($\mathrm{g/m^3}$), определяемая в соответствии с гигиеническими нормативами.
В реальности распределение вредных веществ в помещении и вентиляционных воздушных потоков никогда не бывает абсолютно равномерным, а процесс смешения не может завершиться мгновенно. Даже если средняя концентрация вредных веществ в помещении соответствует гигиеническим нормативам, их концентрация в воздухе вблизи источников может быть значительно выше среднего значения по помещению. Чтобы гарантировать, что концентрация вредных веществ в зоне дыхания людей, находящихся вблизи источников, удерживается ниже допустимого значения, фактически необходимый расход воздуха при разбавляющей вентиляции значительно больше значения, рассчитанного по формуле (7.1). Поэтому в формулу (7.1) вводят коэффициент запаса $K$, в результате чего она принимает вид
$$L = \frac{Kx}{y_2 - y_0}\ (\mathrm{m^3/s}) \tag{7.2}$$
При определении коэффициента запаса $K$ необходимо учитывать множество факторов: токсичность вредных веществ, распределение источников и неравномерность их выделения, организацию воздушных потоков в помещении и эффективность вентиляции; в общем случае его можно выбрать эмпирически в диапазоне 3–10.
② Вытесняющая вентиляция, также называемая тепловой вытесняющей вентиляцией. Приточные отверстия часто устанавливают в нижней части помещения, а отверстия для забора возвратного воздуха — в верхней. Слегка охлаждённый воздух подаётся с низкой скоростью ($V<0{,}2\sim0{,}3$ м/с); из-за разницы плотности с внутренним воздухом он опускается и медленно диффундирует, образуя в нижней части всего помещения слой «неглубокого бассейна свежего воздуха». В местах с избыточным тепловыделением (например, у людей, (оборудование и т. д.) имеет положительный градиент температуры в вертикальном направлении. Свежий воздух, подаваемый в нижнюю зону помещения с относительно низким уровнем возмущений, под действием тепловой подъемной силы сначала проходит через рабочую зону, обтекает источники тепла (людей, оборудование и т. д.), увлекает окружающий нагретый воздух, за счет чего его температура повышается. Под давлением последующих порций приточного воздуха он направленно поднимается к отверстию для отвода возвратного воздуха, откуда «отсасывается», формируя в помещении поток, близкий по характеру к вытесняющему. Загрязненный воздух в рабочей зоне непрерывно замещается слегка более прохладным свежим воздухом до наступления стационарного режима. Люди в помещении постоянно находятся в окружении потока свежего приточного воздуха. Из-за ограничения со стороны потолка в помещении формируется концентрационная стратификация: в верхней части концентрация загрязняющих веществ выше, а воздух перемешан более тщательно, тогда как нижняя зона относительно чистая и характеризуется застойными явлениями, что обеспечивает требуемое качество внутреннего воздуха. Как следует из описания, расход приточного воздуха для такой системы меньше, чем при разбавляющей вентиляции. Вытесняющая вентиляция обычно применяется на объектах, где источники загрязнений сопровождаются источниками тепла, при высоте помещения не менее 2,4 м.
③ Вентиляция с однонаправленным воздушным потоком (вентиляция с однонаправленным потоком воздуха). Также называется выдавливающей вентиляцией; однонаправленный поток иногда называют поршневым. Чистый приточный воздух по всему поперечному сечению помещения (которое может быть вертикальным или горизонтальным) формирует поток с параллельными линиями тока, единым направлением течения и равномерной скоростью, подобно большому поршню, выталкивающему весь загрязненный внутренний воздух наружу. При появлении загрязняющих веществ в помещении они сразу удаляются по кратчайшему пути и не распространяются по его объему. Эта схема вентиляции требует наибольшего расхода воздуха и обеспечивает наилучший эффект. Однако она отличается высокой стоимостью строительства и большими эксплуатационными расходами, поэтому может использоваться только в помещениях с высокими требованиями к чистоте. Расход приточного воздуха для нее определяется по следующей формуле:
$$L = v \cdot S , (\mathrm{m^3/s}) \tag{7.3}$$
где: $L$ — расход приточного воздуха ($\mathrm{m^3/s}$); $v$ — средняя скорость воздуха в поперечном сечении ($\mathrm{m/s}$); $S$ — площадь поперечного сечения помещения ($\mathrm{m^2}$).
По преобладающему характеру движения воздуха в помещении описанные выше схемы можно разделить на два основных типа. Традиционная разбавляющая вентиляция и вентиляция с однонаправленным воздушным потоком относятся к воздухораспределению, управляемому гидродинамическими факторами, тогда как тепловая вытесняющая вентиляция — к распределению внутреннего воздуха, управляемому тепловыми процессами. При идеальной разбавляющей вентиляции концентрация загрязняющих веществ во всех точках помещения является одинаковой, а их концентрация в вытяжном воздухе равна концентрации в рабочей зоне. Концентрация загрязнений в вытяжном воздухе при вентиляции с однонаправленным потоком и вытесняющей вентиляции значительно выше, чем в рабочей зоне помещения, что свидетельствует о более высокой эффективности этих схем по сравнению с разбавляющей вентиляцией. Однонаправленный поток также часто используется в высокочистых и стерильных помещениях.
【Справка】 Лучистое охлаждение — это новый тип кондиционирования воздуха, появившийся в Европе в последние годы. Более эффективным решением является совместное использование вытесняющей вентиляции и охлаждаемого потолка. Панель охлаждаемого потолка и водяные трубы могут быть изготовлены как единое целое, непосредственно формируя блок потолочной панели; либо водяные трубы и металлическая потолочная панель соединяются через оребрение с образованием единого блока; также водяные трубы могут быть встроены в потолочную панель в виде капиллярных трубок и собраны в монтажный блок. Охлаждаемый потолок способен компенсировать только явную тепловую нагрузку и не может удалять влажностную нагрузку. Чтобы избежать конденсации на потолочной панели, температура подаваемой воды должна быть выше температуры точки росы внутреннего воздуха, обычно выше 14 ℃.
При большой холодильной нагрузке система вытесняющей вентиляции должна как минимум компенсировать внутреннюю влажностную нагрузку, а холодопроизводительность охлаждаемого потолка следует контролировать на уровне 50%~60% от общей холодопроизводительности, чтобы обеспечить нормальную работу системы вытесняющей вентиляции. Вытесняющая вентиляция также способствует удалению вредных веществ из помещения и не вызывает перекрестного инфицирования, поэтому она очень подходит для использования в больничных палатах, однако отличается высокой стоимостью.
Наиболее распространенные источники холода включают следующие:
- Поскольку при напольном охлаждении используется охлажденная вода с температурой около 17 ℃, при наличии доступа к колодезной или грунтовой воде стоимость такой системы особенно низкая.
- Тепловые насосы: поскольку они могут как охлаждать, так и обогревать, они особенно подходят для систем напольного охлаждения и отопления и надежны в эксплуатации; в основном используются воздушно-водяные тепловые насосы, иногда также применяются водо-водяные тепловые насосы.
- Вода с подходящей температурой, получаемая в ходе технологических процессов.
【Справка】 Если система напольного охлаждения используется летом, а зимой также требуется обогрев, хорошим методом является применение низкотемпературного излучающего пола. В такой системе для теплообмена используется внутренняя поверхность пола здания. Общепринято, что температура охлажденной воды при напольном охлаждении должна контролироваться на уровне 16~18 ℃; при слишком низкой температуре воды на полу образуется конденсат, а ногам будет некомфортно. Для обеспечения комфорта человека температура поверхности пола предпочтительно должна быть выше 18 ℃. При соблюдении этого условия, в зависимости от температуры окружающей среды, температура в помещении может понижаться на 3~5 ℃. В относительно сухих регионах температуру воды можно даже понизить до 13 ℃ без образования конденсата, в этом случае эффект охлаждения значительно усиливается. Температура поверхности пола зависит от наружной температуры и степени теплоизоляции ограждающих конструкций здания, Это необходимо в полной мере учитывать. Например, при высокой нагрузке, когда температура поверхности стен достигает 30 ℃, даже если температура входящей воды составляет всего 10 ℃, температура пола редко опускается ниже 20 ℃, поэтому конденсат не образуется.
При зимнем отоплении эта система использует низкотемпературную горячую воду, циркулирующую по всей площади пола, которая выступает в качестве теплоотдающей поверхности. Пол нагревает окружающий воздух за счет конвективного теплообмена, а также осуществляет лучистый теплообмен с окружающими ограждающими конструкциями, повышая тем самым температуру их поверхности; на долю лучистого теплообмена приходится около 50% от общего теплопереноса. Помимо таких преимуществ, как экономия полезной площади помещений и удобство для внутренней отделки и расстановки мебели, наиболее выдающимися особенностями напольного отопления являются комфорт и энергоэффективность. Лучистое отопление позволяет снизить лучистые теплопотери человеческого тела, вызванные низкой температурой внутренних поверхностей ограждающих конструкций, тем самым повышая комфорт для человека. При использовании лучистого отопления, поскольку движение воздуха в помещении слабое, коэффициент конвективного теплообмена между внутренними поверхностями ограждающих конструкций и внутренним воздухом значительно снижается, поэтому теплопотери здания существенно уменьшаются. В настоящее время его стоимость все еще относительно высока, и оно используется только для обогрева открытых пространств в больницах (например, постов медицинских сестер) или других мест, где требуется высокий уровень комфорта.
7.1.4 Источники холода и тепла для больниц
Источниками тепла обычно служат паровые и водогрейные котлы, в качестве топлива для которых используются уголь, нефтяное топливо и газ; также может применяться высоконапорный пар или высокотемпературная вода, поставляемые тепловыми электростанциями. Источники холода подразделяются на электрические компрессионные и абсорбционные, которые часто выпускаются в агрегатном исполнении для непосредственной подачи охлаждающих сред (таких как воздух, вода, хладагенты и т. д.). Электрические компрессионные установки делятся на поршневые, винтовые и центробежные, также их классифицируют на агрегаты только для охлаждения и исполнения в виде теплового насоса; абсорбционные установки включают одноэффектные, двухэффектные и даже трехэффектные агрегаты, а также генераторы холодной/горячей воды прямого сжигания топлива. Их мощность и рабочие характеристики приведены в таблице 7.2.
Таблица 7.2 Диапазон мощности и характеристики холодильных машин
| Тип | Мощность/кВт | Коэффициент энергоэффективности COP (первичная энергия) | Коэффициент энергоэффективности COP (вторичная энергия) | |
|---|---|---|---|---|
| Электрический компрессионный | Поршневой | 70~140 | 3,2 | 1,12 |
| Электрический компрессионный | Винтовой | 75~1 800 | 3,3 | 1,16 |
| Электрический компрессионный | Центробежный | 350~1 800 | 3,5 | 1,26 |
| Абсорбционный | Одноэффектный | 350~3 500 | 0,58 | 0,50 |
| Абсорбционный | Двухэффектный | 350~3 500 | 1,30 | 1,11 |
| Абсорбционный | Генератор холодной/горячей воды прямого сжигания топлива | 350~3 500 | 0,97 | 0,82 |
Примечание: Температура входящей/выходящей охлажденной воды электрических компрессионных холодильных машин составляет 7 ℃/12 ℃, а температура входящей/выходящей воды абсорбционных холодильных машин — 8 ℃/13 ℃.
[Справка] COP (коэффициент производительности), указанный в таблице, относится к рабочим параметрам холодильной машины; он представляет собой отношение входной работы (компрессора) к выходной работе (холодопроизводительности) холодильной машины (или теплового насоса). В США он называется коэффициентом энергоэффективности EER, а значение EER за определенный промежуток времени называется сезонным коэффициентом энергоэффективности (SEER).
[Справка] Выбор источников холода и тепла на начальном этапе строительства больницы имеет очень важное значение и должен осуществляться в соответствии с основной государственной политикой рационального использования энергии, повышения эффективности энергопотребления и энергосбережения. Качественное оборудование источников холода и тепла и их комбинации также должны обеспечивать снижение нагрузки на окружающую среду, отличаться надежностью, безопасностью и экономичностью, а также удобством технического обслуживания и управления и высокими возможностями для модернизации. Поскольку структура энергетики и цены на энергоносители различаются по регионам, а экономические возможности существенно отличаются, выбор также ограничивается множеством факторов, таких как требования охраны окружающей среды и пожарной безопасности. Более того, все эти факторы постоянно изменяются, поэтому получить фиксированную наиболее рациональную схему комбинации источников холода и тепла очень сложно. В настоящее время существуют следующие схемы комбинации источников холода и тепла и соответствующие принципы их выбора (таблица 7.3). Таблица 7.3 Системы источников тепла (холода) для кондиционирования воздуха
| Метод | Комбинация источников холода и тепла | Принципы выбора |
|---|---|---|
| Традиционный метод | Электрическая компрессионная холодильная машина и котел (на угле, нефтяном топливе, газе); электрическая компрессионная холодильная машина и муниципальное (или районное) теплоснабжение | При отсутствии дефицита электроэнергии в регионе предпочтение отдается электрическим компрессионным холодильным машинам; в крупных системах преимущественно используются центробежные агрегаты, в системах средней мощности — винтовые, в малых — поршневые; при наличии возможности предпочтение отдается централизованному теплоснабжению или котлам на нефтяном топливе и газе |
| Бромистолитиевая абсорбционная холодильная машина | Одноэффектный абсорбционный агрегат и котел; двухэффектный абсорбционный агрегат и котел | Предпочтительно использовать при дефиците электроэнергии и наличии теплоснабжения от тепловой электростанции или достаточного количества котлов для зимнего отопления, особенно при возможности утилизации отходного или избыточного тепла |
| Бромистолитиевая абсорбционная холодильная машина | Генератор охлажденной/горячей воды прямого сжигания топлива | Предпочтительно использовать при дефиците электроэнергии и наличии дешевого газа в летний период |
| Метод тепловых насосов | Водяной источник тепла | Для зданий с внутренними и периметральными зонами, где требуется одновременное охлаждение и отопление, или при наличии источников чистой воды |
| Теплонасосный метод | Воздушный источник тепла | Малые и средние здания, нуждающиеся в круглогодичном кондиционировании воздуха, а также объекты, где использование первичной энергии затруднено |
| Теплонасосный метод | Грунтовый источник тепла | Регионы с благоприятными геотермальными условиями |
| Теплонасосный метод | Рекуперация тепла | Предпочтительно применять в ситуациях, когда имеется отходное или избыточное тепло |
| Специальный метод | Метод полного энергоснабжения | Активно развивать технологию совместного производства тепла, электроэнергии и холода при наличии соответствующих условий |
| Специальный метод | Централизованное холодо- и теплоснабжение | Активно развивать станции централизованного холодо- и теплоснабжения при наличии соответствующих условий |
| Специальный метод | Метод аккумулирования холода (тепла) | Для сглаживания разницы между пиковыми и провальными нагрузками в электроснабжении допускается продвижение систем, сочетающих кондиционирование воздуха с аккумулированием тепловой энергии и низкотемпературное воздухораспределение; при наличии существенных льготных тарифов на электроэнергию в небольших системах могут также использоваться электрические котлы, аккумулирующие тепло за счет электроэнергии, потребляемой в непиковые часы |
[Справка] Как правило, инвестиции в источники холода и тепла, а также эксплуатационное энергопотребление при их работе составляют около 30% от общей стоимости всей системы кондиционирования воздуха, поэтому выбор агрегатов имеет крайне важное значение. Согласно пункту 4.8 национального стандарта «Экономичная эксплуатация систем кондиционирования воздуха», при выборе холодильных агрегатов предпочтение следует отдавать моделям с высоким коэффициентом преобразования энергии (COP). Обычно подбор чиллеров осуществляется на основе расчетной нагрузки, дополнительные коэффициенты запаса при подборе применяться не должны.
[Справка] В Китае, особенно в южных регионах, тепловые насосы все чаще используются непосредственно в качестве источника холода и тепла для систем контроля параметров внутренней среды помещений. По типу источника тепла они подразделяются на агрегаты с водяным, воздушным и грунтовым источником.
Тепловой насос определяется как устройство, отбирающее тепло от источника с более низкой температурой и передающее его источнику с более высокой температурой. Из этого определения следует, что все холодильное оборудование, включая кондиционеры и холодильные машины, работающие по холодильному циклу, относится к тепловым насосам. Однако в инженерной практике под термином «тепловой насос» обычно подразумевают системы, основной функцией которых является отопление; существуют тепловые насосы, обеспечивающие как отопление, так и охлаждение, а также исключительно отопительные тепловые насосы и рекуперативные тепловые насосы, одновременно обеспечивающие и отопление, и охлаждение.
Отопительный цикл теплового насоса совпадает с холодильным циклом, за исключением того, что он при необходимости может регулировать подачу тепла в кондиционируемое помещение через конденсатор или подачу холода через испаритель; в некоторых случаях используются оба режима — и отопление, и охлаждение.
① Для систем кондиционирования воздуха особенно важно выбирать широко распространенные агрегаты для приготовления охлажденной (горячей) воды на базе тепловых насосов с воздушным источником тепла, имеющие высокий коэффициент преобразования энергии (COP). Теплопроизводительность теплового насоса должна соответствовать отопительной нагрузке здания. Поскольку температура и влажность наружного воздуха сильно различаются в зависимости от региона, сезона и времени суток, эти колебания оказывают существенное влияние на проектирование, подбор и эксплуатацию тепловых насосов с воздушным источником. Основная проблема таких агрегатов заключается в том, что при снижении температуры наружного воздуха понижается температура испарения, снижается КПД теплового насоса и его теплопроизводительность, в то время как потребность здания в тепле увеличивается. Особенно при падении температуры воздуха ниже −5 °C теплопроизводительность резко снижается, что приводит к дисбалансу между спросом и предложением тепла. При изменении температуры окружающей среды в течение большей части времени наблюдается либо избыток, либо недостаток теплопроизводительности.
② Бурное развитие абсорбционных бромидно-литиевых холодильных агрегатов, особенно агрегатов с прямым сжиганием топлива, предоставило более гибкие варианты при выборе источников холода и тепла. Их наиболее характерная особенность — низкое потребление электроэнергии: например, собственное энергопотребление абсорбционного бромидно-литиевого агрегата для приготовления охлажденной/горячей воды с прямым сжиганием топлива составляет всего 3–4% от энергопотребления центробежного чиллера, а с учетом вспомогательного оборудования этот показатель составляет лишь около 23%. Поэтому при дефиците электроснабжения, а также при наличии у больниц и тепловых сетей дешевого пара или высокотемпературной горячей воды, либо при доступности другого избыточного тепла, выбор абсорбционной бромидно-литиевой холодильной машины может стать более оптимальным решением. Однако эффективность утилизации энергии у абсорбционных бромидно-литиевых холодильных агрегатов ниже, чем у электрических компрессионных чиллеров.
[Справка] Абсорбционные бромидно-литиевые холодильные машины следует рационально подбирать в зависимости от условий источника тепла (или топлива), доступных потребителю; согласно таблице
7.4 Выбор типов агрегатов по параметрам источника тепла.
Таблица 7.4 Параметры источников тепла (топлива) для различных типов агрегатов при номинальных условиях
| Тип агрегата | Тип и параметры источника тепла (или топлива) |
|---|---|
| Агрегат с прямым сжиганием топлива | Природный газ, городской газ, легкое нефтяное топливо |
| Паровой двухэффектный агрегат | Номинальное давление пара 0,25; 0,4; 0,6; 0,8 (МПа) |
| Водогрейный двухэффектный агрегат | Горячая вода с температурой > 150 °C |
| Паровой одноэффектный агрегат | Отходной газ (0,1 МПа) |
| Водогрейный одноэффектный агрегат | Отходное тепло (горячая вода с температурой 80–150 °C) |
| 【Справочно】Стандартная конфигурация бромистолитиевого абсорбционного агрегата с прямым сжиганием топлива обеспечивает теплопроизводительность на уровне 80 % от его холодопроизводительности, что является экономически обоснованным решением. Поэтому при выборе такого агрегата необходимо учитывать соответствие холодильной и тепловой нагрузки здания его холодопроизводительности и теплопроизводительности. Если тепловая нагрузка превышает теплопроизводительность агрегата, не следует увеличивать мощность за счет выбора агрегата большего типоразмера: это приведет к росту капитальных вложений и снижению его КПД. Допускается незначительное увеличение габаритов генератора высокого давления или горелки, однако при чрезмерном увеличении это нарушит согласованность работы генераторов высокого и низкого давления, что аналогичным образом приведет к снижению эффективности и росту энергопотребления. |
Большинство больниц в Китае имеют центральные котельные в качестве источников теплоты, все они оснащены паровыми котлами. Для обеспечения бесперебойной подачи пара в больницу количество котлов рекомендуется предусматривать не менее 2. Помимо обеспечения паром всех потребителей больницы, паровые котлы могут также вырабатывать теплофикационную и хозяйственно-бытовую горячую воду через пароводяные теплообменники, расположенные в теплообменной станции. Как правило, пиковые часы потребления пара и пиковые часы отопления в дневное время не совпадают, поэтому избыточный пар можно использовать для приготовления теплофикационной и хозяйственно-бытовой горячей воды через теплообменники. Выбор типа котлов осуществляется в зависимости от местных условий поставки топлива: допускается использование угольных, жидкотопливных или газовых котлов, а также электрических водогрейных котлов.
Однако больницы потребляют большое количество горячей воды, поэтому в котельной рекомендуется одновременно устанавливать как паровые, так и водогрейные котлы. Тип топлива для водогрейных котлов рекомендуется выбирать одинаковым с паровыми котлами: это обеспечивает гибкость эксплуатации, снижает эксплуатационные расходы по сравнению с приготовлением горячей воды через пароводяные теплообменники, а также значительно сокращает энергозатраты на транспортировку теплоты.
【Справочно】Системы кондиционирования воздуха, теплоснабжение которых осуществляется от городских тепловых сетей или источников теплоты районных котельных (пар, горячая вода), должны оснащаться теплообменниками для организации теплоснабжения. Следует применять современные типы теплообменников с высокой эффективностью, компактной конструкцией, удобством технического обслуживания и длительным сроком службы. Мощность теплообменников определяется по расчетной тепловой нагрузке. При низкой стабильности работы первичного источника теплоты площадь поверхности теплообмена необходимо умножать на коэффициент 1,1–1,2. Конденсат пароводяных теплообменников, как правило, подлежит сбору и повторному использованию. Теплообменники должны быть оснащены автоматическими устройствами регулирования температуры.
【Справочно】В последние годы в целях защиты городской окружающей среды во многих крупных городах введен запрет на сжигание угля и активно внедряются чистые источники энергии, такие как природный газ (и даже электроэнергия). Ранее в больницах использовались центральные котельные для централизованной подачи пара на теплоснабжение — такой подход полностью основывался на модели работы угольных котельных и изначально был направлен на повышение КПД угольных котлов и снижение выбросов загрязняющих веществ. При использовании природного газа (или электроэнергии) проблема загрязнения среды теряет актуальность, а разница в эффективности между крупными и малыми котлами становится незначительной. Поскольку газовые сети (или электрические сети) больницы уже подведены ко всем ее отделениям, нет необходимости в крупных инвестициях на строительство тепловых сетей: допускается локальная установка водогрейных котлов малой мощности (так называемых больших водонагревателей). Такое оборудование практически не предъявляет особых требований к месту монтажа, а его эксплуатация и управление очень просты. Децентрализованное независимое теплоснабжение такого типа позволяет легко реализовать рациональное зонирование системы и прокладку трубопроводов, а также значительно сократить путь транспортировки теплоты; каждое отделение может при необходимости включать и выключать котлы в любое время, благодаря чему легко решается проблема разных режимов работы отделений (раннего включения и позднего отключения оборудования). Поскольку конечные потребители получают возможность использовать источники теплоты более удобно и эффективно, решаются сложности проектирования и управления, характерные для прежних централизованных тепловых сетей — в том числе задачи зонированного теплоснабжения, заблаговременной подачи теплоты и аварийного теплоснабжения. Одновременно полностью устраняются протечки, утечки и пропуски пара в паропроводах, что значительно снижает потери теплоты при транспортировке.
7.1.5 Организация машинного зала и предъявляемые к нему требования
(1) В больницах, как правило, следует применять централизованные системы холодо- и теплоснабжения. При выборе чиллеров их количество, как правило, должно быть не менее 2 единиц; если по расчетам достаточно только одного агрегата, следует выбирать многокомпрессорную модель с системой совместного управления. Количество чиллеров не должно быть чрезмерным и должно соответствовать закономерностям изменения нагрузки на систему кондиционирования воздуха и требованиям к регулированию. Децентрализованные блочные или сплит-кондиционеры воздушного или водяного охлаждения допускается применять только при соблюдении следующих условий:
-
Здания с относительно небольшой площадью кондиционируемых помещений, для которых устройство централизованной системы холодо- и теплоснабжения экономически нецелесообразно, либо в которых невозможно разместить машинный зал и проложить трубопроводы.
-
Здания с сильно рассредоточенным расположением помещений, нуждающихся в кондиционировании воздуха.
-
Немногочисленные помещения в зданиях с централизованными системами холодо- и теплоснабжения, которые отличаются по режиму использования и эксплуатационным требованиям.
-
Помещения со специальными требованиями к температуре и влажности воздуха.
(2) При выборе агрегатов для кондиционирования воздуха и организации машинных залов в больницах следует учитывать следующие моменты:
-
При выборе местоположения машинного зала и расстановке агрегатов необходимо учитывать возможность проведения регулярного осмотра, технического обслуживания и замены оборудования.
-
Следует выбирать кондиционеры, способные эффективно предотвращать вторичное загрязнение. Теплообменники, поддоны для конденсата, увлажнители и т. д. в кондиционерах и фанкойлах должны быть удобными для очистки и дезинфекции.
-
Для облегчения технического обслуживания кондиционеров или замены расположенных в них фильтров кондиционеры желательно устанавливать в машинном зале или в техническом межэтажном пространстве. Для удобства эксплуатации и технического управления их не следует устанавливать за подшивным потолком.
-
Площадь машинного зала для кондиционеров и размеры пространства между кондиционером и различными трубопроводными элементами должны определяться так, чтобы фильтры, клапаны и т. д. можно было удобно эксплуатировать и легко обслуживать.
[Ссылка] В больших и средних машинных залах основной машинный зал и насосную станцию предпочтительно размещать раздельно; должны быть предусмотрены диспетчерская (со смотровыми окнами или стеклянными перегородками) и помещение для технического обслуживания, в которых устанавливаются конечные элементы системы кондиционирования. В машинном зале должны быть предусмотрены системы водоснабжения и водоотведения, а пол и основания под оборудование должны быть отделаны материалами, легко поддающимися очистке. Машинный зал должен иметь хорошую вентиляцию. Машинные залы, расположенные на подвальных этажах, должны быть оборудованы механической вентиляцией с числом воздухообменов не менее 6 раз/ч.
[Ссылка] Оборудование в машинном зале следует размещать компактно, с рациональной трассировкой трубопроводов, удобным доступом для эксплуатации и достаточным пространством для технического обслуживания; при этом должны соблюдаться следующие требования:
① Чистое расстояние от установки до стены должно составлять не менее 1,0 м, а расстояние до распределительного шкафа — не менее 1,5 м.
② Чистое расстояние между установками или между установкой и другим оборудованием должно составлять не менее 1,2 м.
③ Должно быть предусмотрено расстояние для технического обслуживания не менее длины испарителя, конденсатора или низкотемпературного генератора.
④ Чистое расстояние от установки до трубопроводов, дымоходов или кабельных лотков над ней должно составлять не менее 1,0 м.
⑤ Ширина основных проходов в машинном зале должна быть не менее 1,5 м.
[Ссылка] При проектировании машинного зала прямоточной абсорбционной машины конструкция резервуаров для хранения топлива и расходных топливных баков, система подачи топлива (газа) и система удаления дымовых газов должны соответствовать требованиям действующих национальных стандартов.
7.1.6 Расчет нагрузок системы кондиционирования и расхода приточного воздуха
(1) Тепловые и влажностные воздействия на внутреннюю среду помещения исходят из двух источников: один — природный, другой — связанный с производственными процессами и деятельностью человека. С природной стороны изменения температуры и влажности наружного воздуха, а также интенсивность солнечной радиации воздействуют на параметры внутренней среды через ограждающие конструкции здания и поступающий воздух; со стороны внутренних помещений тепло или влага выделяются при технологических операциях и работе производственного оборудования, а в гражданских зданиях — также людьми, системами освещения, оборудованием, приборами и т. д. Все эти факторы влияют на параметры внутренней среды. Избыточные тепло и влага обычно также изменяются в зависимости от внутренних и наружных условий; исходя из этого, избыточные тепло и влага, оказывающие наибольшее влияние или часто нарушающие внутренний баланс, следует определять в качестве расчетных «нагрузок» для систем кондиционирования; иногда избыточное тепло в помещении летом называют «внутренней холодильной нагрузкой», а избыточное тепло зимой — «внутренней тепловой нагрузкой». Величина тепловой и влажностной нагрузок оказывает решающее влияние на выбор оборудования и масштаб системы кондиционирования, а также влияет на рациональность и экономичность системы. Поэтому для снижения нагрузок следует совместно рассматривать обоснованные меры со стороны архитектуры, технологии и т. д.
Помимо указанных нагрузок помещений (нагрузок, возникающих в кондиционируемых помещениях), нагрузки системы (нагрузки, возникающие за пределами кондиционируемых помещений) также составляют часть общей нагрузки системы кондиционирования. Например, нагрузка от наружного воздуха, обусловленная различием его состояния и состояния внутреннего воздуха, а также нагрузки от теплопередачи через воздуховоды и тепловыделений вентиляторов не воздействуют непосредственно на внутреннее пространство, но в конечном счете также воспринимаются системой кондиционирования. Поэтому оборудование для обработки воздуха также должно выбираться с учетом нагрузки системы.
Нагрузка чистой операционной имеет особенности, характерные для биологически чистого помещения. Медицинское оборудование в операционной не следует рассматривать как стабильную непрерывную тепловую (холодильную) нагрузку, поскольку это приводит к завышению расчетной нагрузки операционной.
В настоящее время большинство операционных представляют собой герметичные небольшие камеры, расположенные внутри ограждающих конструкций гражданского здания, при этом различные трубопроводы проходят через промежуточные пространства между камерами. Если При двухкоридорной или аналогичной планировке этажа операционная располагается во внутренней зоне здания. Доля нагрузки на систему кондиционирования, обусловленная теплопередачей через ограждающие конструкции, еще меньше, поэтому расчет нагрузки можно полностью выполнять для стационарного режима теплообмена. Перед операцией влажностная нагрузка в помещении практически отсутствует; во время операции персонал концентрируется вокруг операционного стола, поэтому выделение влаги носит сосредоточенный характер. Кроме того, несмотря на то что в настоящее время в операционной используется все больше медицинских приборов, лишь немногие из них работают непрерывно в течение всей операции, а коэффициент их одновременного использования также невелик — это справедливо даже для операций с глубоким хирургическим доступом, таких как кардиохирургические. Более того, среди вновь разрабатываемых приборов преобладают устройства специального назначения, а приборов общего назначения относительно мало. При рутинных операциях набор используемого медицинского оборудования состоит всего из нескольких позиций, например электрохирургических аппаратов и наркозных аппаратов. Относительно стабильны теплопоступления от осветительных приборов, а также выделение тепла и влаги персоналом. Другими словами, нагрузка во время операции характеризуется значительными колебаниями тепловой нагрузки при относительно стабильной влажностной нагрузке, что приводит к сильным изменениям тепловлажностного отношения внутреннего воздуха — это основная причина выхода относительной влажности в помещении за регламентированные пределы. Поэтому холодопроизводительность системы кондиционирования операционной можно рассчитывать по пиковой тепловой (холодильной) нагрузке, но при проектировании конфигурации системы необходимо уделять повышенное внимание колебаниям тепловлажностного отношения; прямое использование промышленных агрегатов для поддержания постоянной температуры и влажности также нецелесообразно.
(2) Мощность и состав оборудования системы кондиционирования воздуха. Как правило, их определяют исходя из летней холодильной нагрузки. Поскольку тепловые и влажностные возмущения в помещении с кондиционированием различаются в зимний и летний периоды, причем степень их влияния летом выше, чем зимой, а также поскольку мероприятия и устройства для охлаждения и осушки воздуха сложнее, чем для нагрева и увлажнения, а капитальные вложения в оборудование и эксплуатационные расходы летом также выше, чем зимой, расход приточного воздуха и мощность оборудования обычно рассчитывают по летней нагрузке. За исключением помещений, требующих круглогодичного кондиционирования, в южных районах Китая кондиционирование в основном используется в жаркий сезон. Даже в холодных регионах, где требуется отопление, внутренние зоны некоторых зданий зимой по-прежнему отапливаются отопительным оборудованием, а кондиционирование используется только летом.
[Справочный материал] Летние расчетные теплопоступления и влагопоступления в помещение или зону с кондиционированием воздуха следует определять по позициям, приведенным в таблице 7.5:
Таблица 7.5 Летние расчетные теплопоступления и влагопоступления
| № | Летние расчетные теплопоступления в помещение или зону с кондиционированием воздуха | Летние расчетные влагопоступления в помещение или зону с кондиционированием воздуха |
|---|---|---|
| 1 | Тепло, передаваемое через ограждающие конструкции здания | Влагопоступления через ограждающие конструкции здания |
| 2 | Тепло, выделяемое организмом человека | Влага, выделяемая организмом человека |
| 3 | Тепло, вносимое инфильтрующимся воздухом | Влага, вносимая инфильтрующимся воздухом |
| 4 | Тепло, выделяемое пищевыми продуктами или материалами | Влага, выделяемая пищевыми продуктами или материалами |
| 5 | Тепло, выделяемое оборудованием, приборами, трубопроводами и другими внутренними источниками тепла | Влага, выделяемая оборудованием |
| 6 | Лучистое тепло Солнца, проникающее через наружные окна | Влага, выделяемая при протекании химических реакций |
| 7 | Тепло, выделяемое осветительными приборами | Влага, выделяемая с различных влажных поверхностей, поверхностей жидкостей или из потоков жидкостей |
| 8 | Скрытая теплота, выделяющаяся при различных процессах влаговыделения |
[Справочный материал] Регулирование тепловлажностного микроклимата в помещении достигается путем подачи в него определенного количества воздуха (называемого приточным) для снятия внутренней тепловой и влажностной нагрузки, благодаря чему тепловой и влажностный баланс внутреннего воздуха приходит в относительно равновесное состояние, а параметры микроклимата в помещении удается поддерживать в заданном диапазоне. Поэтому расход приточного воздуха или его параметры в системе кондиционирования необходимо определять исходя из значений тепловой и влажностной нагрузки помещения с кондиционированием, а приточный воздух должен проходить обработку в специальных устройствах (охлаждение, нагрев, осушка, увлажнение). При фиксированном расходе приточного воздуха значение нагрузки определяет параметры притока; при фиксированных параметрах приточного воздуха значение нагрузки определяет его расход. Одновременно с компенсацией тепловых и влажностных возмущений в помещение необходимо подавать определенное количество свежего (наружного) воздуха и удалять определенное количество внутреннего воздуха (называемого вытяжным) для поддержания требуемой чистоты внутреннего воздуха. В общем случае требуется, чтобы расход компенсационного воздуха превышал расход вытяжного воздуха для предотвращения инфильтрации наружного воздуха, благодаря чему чистота внутреннего воздуха и другие его параметры в меньшей степени зависят от внешних условий. В целях энергосбережения часть внутреннего воздуха часто используется повторно: его возвращают в систему, где он становится частью приточного воздуха; такая часть воздуха называется рециркуляционным (обратным) воздухом.
7.1.7 Энергосбережение систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
(1) Больницы являются зданиями с высоким энергопотреблением, и их нагрузки включают системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ), водоснабжение и водоотведение, электроснабжение и освещение, а также нагрузки, необходимые для медицинского обслуживания. Среди них нагрузки на медицинское обслуживание включают горячее водоснабжение, кухню и организацию питания, стерилизацию и дезинфекцию, а также прачечную; они в основном реализуются в виде пара, а частично — с использованием газа и электроэнергии. Нагрузка медицинского обслуживания является крупнейшей в больнице и составляет 25–38% годовой потребляемой нагрузки. В прошлом внимание уделялось только тому, что теплопередача и утечки тепла от автоклавов, стерилизаторов и горячих трубопроводов преобразуются в нагрузку систем кондиционирования; теперь же тепловыделение крупного диагностического и лечебного оборудования, новых типов медицинских помещений (таких как реабилитационные помещения для гидротерапии), крупных вычислительных систем и оборудования некоторых систем биологически чистых помещений также стало нагрузкой систем кондиционирования, которую нельзя игнорировать, что существенно изменило структуру нагрузки кондиционирования больничных зданий и долю каждого компонента. По мере модернизации больниц в Китае энергосбережению в системах ОВКВ следует уделять серьезное внимание, особенно в следующих аспектах:
-
В больницах требуется большой объем наружного воздуха, и требования к нему высоки; в некоторых отделениях требуется даже 100% наружного воздуха. Многие отделения или секции также должны осуществлять вытяжку образующихся пыли, бактерий, запахов, избыточного тепла, избыточной влаги и вредных газов, поэтому вытяжка требуется во многих местах и в больших объемах. В некоторых отделениях действуют строгие требования к контролю избыточного давления, и большое количество наружного воздуха выбрасывается наружу в виде неконтролируемых утечек. Поддержание надлежащего избыточного давления является ключевым фактором сокращения объема наружного воздуха. Если давление слишком низкое, чистое пространство не защищено от проникновения загрязненного наружного воздуха; если давление слишком высокое, подпитка системы наружным воздухом увеличивается, а нагрузка от наружного воздуха растет. Для снижения энергопотребления наружного воздуха задача сокращения объема наружного воздуха, объема вытяжки и объема утечек воздуха под избыточным давлением при соблюдении всех требований всегда оставалась важной проблемой больничного кондиционирования. Помимо обоснованного определения объема наружного воздуха, эффективной мерой в настоящее время является регулирование переменного расхода наружного воздуха.
-
Там, где позволяют условия, следует применять централизованную предварительную обработку наружного воздуха. Это не только обеспечивает возможность забора высококачественного наружного воздуха и его эффективной фильтрации, но и позволяет весьма удобно применять различные методы его обработки в зависимости от времени года или использовать рекуператор с полным теплообменом для предварительного охлаждения наружного воздуха; это также облегчает техническое обслуживание и управление. За рубежом уже имеется успешный опыт: можно не только обеспечить подачу наружного воздуха со стабильными параметрами, но и значительно снизить энергозатраты на его обработку.
-
В больницах имеется большое количество сбросной горячей воды, охлаждающей воды и конденсата. Из опасения перекрестного загрязнения их обычно не возвращают для повторного использования в котельную. Если собирать сбросные воды централизованно и использовать низкотемпературную сторону теплового насоса для рекуперации содержащегося в них тепла, а высокотемпературная сторона на другом конце будет повышать температурный потенциал этого тепла для повторной подачи, то это станет косвенным методом использования сбросного тепла. Он не зависит от наличия загрязнений в сбросном тепле и не вызывает перекрестного инфицирования, поэтому весьма подходит для больниц. Хотя инвестиции несколько выше, количество ежегодно рекуперируемого сбросного тепла значительно.
-
Распределительные трубопроводы систем теплоснабжения являются важным направлением энергосбережения. Рациональное зонирование и прокладка трубопроводов позволяют сократить дальность их транспортировки; количество фланцевых соединений и клапанов следует максимально сокращать, чтобы свести к минимуму неоправданные потери давления. Усиление герметизации и теплоизоляции труб, выбор надежных конденсатоотводчиков и сокращение «капания, парения и утечек» в трубопроводах снизят потери тепла при транспортировке. Кроме того, конденсатоотводчики не следует устанавливать в трубных шахтах или за подвесными потолками, что позволяет значительно снизить теплопередачу и утечки, а также уменьшить нагрузку на кондиционирование соседних помещений.
-
С модернизацией больниц все больше зон в них используют технологии чистых помещений. Из-за большого расхода воздуха и высокого сопротивления систем очистки воздуха транспортное энергопотребление системы стало крупнейшей составляющей нагрузки кондиционирования; кроме того, высокая доля наружного воздуха в очистных системах обусловливает большую нагрузку от наружного воздуха. При этом транспортное энергопотребление системы является стабильной нагрузкой, тогда как нагрузка от наружного воздуха изменяется по сезонам. Ключ к снижению транспортного энергопотребления системы лежит в сокращении расхода приточного воздуха и сопротивления системы. Поэтому требуемый обоснованный расход приточного воздуха следует рассчитывать исходя из реальной ситуации, а не оценивать по рекомендуемой кратности воздухообмена. Более того, расчетный расход воздуха вычисляется исходя из конечного сопротивления фильтров системы; в реальной эксплуатации, поскольку фильтры еще не достигли своего конечного сопротивления, рабочий расход воздуха обычно значительно превышает расчетный. Поэтому работа вентилятора с регулируемой частотой вращения для обеспечения постоянного расхода воздуха в системе имеет большое энергосберегающее значение.
-
Несмотря на то что расход приточного воздуха в очистительной системе кондиционирования воздуха очень велик, разделение расхода воздуха на кондиционирование и расхода воздуха на очистку внутри системы также имеет большое энергосберегающее значение. Это объясняется тем, что расход воздуха на кондиционирование в приточном воздухе предназначен в основном для удаления внутренних тепло- и влагопоступлений и должен обрабатываться в установке подготовки воздуха, тогда как расход воздуха на очистку предназначен для обеспечения требований к чистоте и нуждается только в повторной фильтрации. Чем выше класс чистоты, тем меньше доля расхода воздуха на кондиционирование в расходе воздуха на очистку. Если воздух очистки не возвращать в машинное отделение для обработки в установке подготовки воздуха, а возвращать непосредственно в чистое помещение по короткому циклу, можно очень эффективно снизить энергозатраты на транспортировку; в системах чистых помещений высокого класса этот эффект еще более заметен. Удаление тепла, выделяемого двигателями вентиляторов, из очистительной системы кондиционирования воздуха также дает значительный энергосберегающий эффект; такие меры, как размещение двигателя вентилятора вне установки подготовки воздуха и отказ от использования приточных фильтрующих устройств с вентилятором в системе, также эффективно снижают тепловыделения вентиляторов. Для чистых помещений низкого класса следует по возможности использовать низкосопротивительные субвысокоэффективные фильтры, что позволяет значительно снизить сопротивление системы и, соответственно, мощность вентилятора.
-
Многие города пересматривают системы тарифов на электроэнергию и внедряют дифференцированный по времени суток тариф; использование разницы цен между дневным и ночным временем для аккумулирования льда или теплоты способствовало развитию технологий хранения тепловой энергии. Наиболее успешными примерами являются винтовые холодильные агрегаты с двумя режимами работы и соответствующее оборудование для аккумулирования холода. Существуют различные типы ледяного аккумулирования, например тип с ледяным змеевиком (система ледяного аккумулирования с непосредственным испарением), тип полного замораживания, тип с ледяными шарами и тип с отделением льда. Перед выбором режима работы ледяного аккумулятора необходимо сначала достаточно точно рассчитать почасовую холодильную нагрузку кондиционирования здания и построить график нагрузок; затем режим работы следует определять с учетом местных периодов тарификации электроэнергии, требований к инвестициям и так далее. Как правило, предъявляются два требования: во-первых, максимально обеспечить срезание пиков и заполнение провалов графика нагрузки электросети, во-вторых, минимизировать единовременные капитальные вложения. Для поиска оптимального баланса между этими двумя противоречивыми целями в основном применяют регулируемую по времени разрядку аккумулированного холода, позволяющую удовлетворить оба требования. Обычно сначала необходимо определить количество холода, отдаваемое в два пиковых периода электропотребления и в период пиковой нагрузки кондиционирования, и только после этого можно определить оптимальную емкость аккумулятора холода и мощность холодильной машины, чтобы максимально повысить эффект срезания пиков и заполнения провалов, снизить установленную мощность холодильного оборудования и тем самым уменьшить первоначальные инвестиции.
[Справка] Бассейны (баки) для хранения горячей воды также являются одной из форм аккумулирования энергии. Установка бассейна для хранения горячей воды позволяет снизить капитальные затраты на оборудование и эксплуатационные расходы, однако для обеспечения энергосбережения ее применение ограничивается следующими случаями:
① Когда может быть использована система рекуперации теплоты.
② Когда не используются ископаемые виды топлива, например при солнечном теплоснабжении.
③ Когда доступна недорогая ночная электроэнергия или сбросная теплота предприятий.
И наоборот, поскольку система бассейна для хранения горячей воды потребляет следующую дополнительную энергию, она не является энергосберегающей за исключением указанных выше случаев:
① Потери энергии в бассейне для хранения горячей воды за непрерывный 24-часовой период превышают 10%.
② Поскольку необходимо использовать открытый контур воды, приходится увеличивать напор насосов, что приводит к резкому росту их мощности.
(2) Некоторые энергосберегающие методы для больниц, возможность их применения и возможные проблемы приведены в таблице 7.6.
Таблица 7.6 Энергосберегающие методы для больниц и возможность их применения
| Система | Энергосберегающий метод | Возможность и эффект применения в больницах | Существующие проблемы |
|---|---|---|---|
| Система холодо- и теплоснабжения | Выбор соответствующей производительности и количества агрегатов, чтобы оборудование сохраняло высокоэффективную работу во все сезоны | При частичной нагрузке (0,5) эффективность работы не ниже 80% | Слишком большое количество агрегатов увеличивает инвестиции и площадь машинного зала |
| Система холодо- и теплоснабжения | Выбор оборудования с высоким коэффициентом преобразования | Зависит от соотношения цены и затрат на техническое обслуживание к получаемой выгоде | |
| Система холодо- и теплоснабжения | Гибкое использование природной энергии (солнечной энергии, грунтовых вод и т. д.) | Зависит от условий наличия природной энергии в регионе | Оседание грунта, загрязнение грунтовых вод |
| Система холодо- и теплоснабжения | Эффективное использование аккумулирования теплоты (холода) | Зависит от занимаемой площади, разницы тарифов на электроэнергию и выгоды | Увеличивает инвестиции и площадь машинного зала |
| Система холодо- и теплоснабжения | Теплонасосные установки с рекуперацией теплоты (отработанные газы, конденсат, охлаждающая вода и т. д.) | Подходит для объектов со строгими требованиями к планированию водоотведения | Если источники сбросной теплоты рассредоточены, систематическая рекуперация затруднена |
| Система холодо- и теплоснабжения | Применение абсорбционных холодильных машин | Полное использование избыточного пара летом | Экономит электроэнергию, но не энергию в целом; необходимо учитывать загрязнение окружающей среды котельными |
| Распределительная система | Транспортировка воды энергоэффективнее транспортировки воздуха | По возможности использовать водяные системы для транспортировки холода и теплоты | Внутренние фанкойлы неблагоприятны для обеспечения асептических условий |
| Распределительная система | Увеличение перепада температур при транспортировке для снижения расхода транспортируемой среды | Использовать аккумулирование холода для снижения температуры транспортируемой среды | Уделять внимание характеристикам концевых элементов системы |
| Система распределения | Транспортировка с переменным расходом | По возможности используйте регулирование переменного расхода воды в системах кондиционирования воздуха | Устройства для регулирования частоты вращения насосов относительно дороги |
| Система распределения | Изоляция транспортировочных трубопроводов | Применяйте оптимальную толщину изоляции | Обращайте внимание на огнестойкость изоляционных материалов |
| Система кондиционирования воздуха | Оптимальное зонирование системы | Выполняйте зонирование с учетом особенностей больницы | Учитывайте возможность обратного потока воздуха между зонами при отключении зональных систем |
| Система кондиционирования воздуха | Регулирование переменного объема наружного воздуха | Способствует повышению качества внутреннего воздуха | Затруднено применение в нецентрализованных системах |
| Система кондиционирования воздуха | Применение рекуператоров теплоты с полным теплообменом | При проектировании учитывайте расположение воздуховодов наружного и вытяжного воздуха | Утечка загрязненного воздуха в рекуператорах с полным теплообменом |
| Система кондиционирования воздуха | Применение технологий очистки для увеличения объема рециркуляционного воздуха | При гарантии минимального объема наружного воздуха объем наружного воздуха в системе можно уменьшить | Некоторые газообразные загрязнители внутреннего воздуха трудно эффективно удалить |
| Система кондиционирования воздуха | Снижение потерь при смешении и повторном нагреве | Рациональное зонирование | Увеличивает сложность системы |
| Система кондиционирования воздуха | Повышение качества наружного воздуха для снижения его объема в системе | Организуйте забор высококачественного наружного воздуха, сокращайте длину транспортировки и загрязнение по пути следования | |
| Система управления | Установка оптимального времени запуска и продолжительности работы | Значительный энергосберегающий эффект для подразделений с прерывистым режимом работы | Для зон с требованиями к градиенту перепада давления управление следует применять с осторожностью |
| Система управления | Выбор оптимального соотношения параметров оборудования (количество агрегатов, производительность) | ||
| Система управления | Установка оптимальных параметров приточного воздуха | Используйте режим регулирования с приоритетом расхода воздуха | Многие подразделения не подходят для работы с переменным расходом воздуха |
| Система управления | Установка оптимальных режимов работы с учетом климатических изменений | Значительный энергосберегающий эффект | Режимы работы чрезмерно сложны, что увеличивает трудности управления |
| Система управления | Помещения обычно оснащаются термостатами; в некоторых требуются регуляторы температуры и влажности | Пользователи могут самостоятельно устанавливать температуру (и влажность) | Регуляторы легко повреждаются из-за частой регулировки |
[Источник] Тепловую изоляцию оборудования и трубопроводов следует рассчитывать в соответствии с Руководством по проектированию тепловой изоляции оборудования и трубопроводов (GB8175-87). Как правило, ее можно выбирать по таблицам 7.7–7.10, при этом толщина не должна быть меньше значений, приведенных в таблицах.
Таблица 7.7 Экономическая толщина изоляции для трубопроводов холодоснабжения систем кондиционирования
| Изоляционный материал | Годовое число часов охлаждения/ч | Номинальный диаметр/мм | Экономическая толщина изоляции/мм |
|---|---|---|---|
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 2 880 | 15~32 | 19 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 2 880 | 40~150 | 25 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 2 880 | 200~500 | 32 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 3 600 | 15~50 | 25 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 3 600 | 65~150 | 32 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 3 600 | 125~500 | 38 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 4 320 | 15~100 | 32 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 4 320 | 125~500 | 38 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты (64 кг/м³) | 2 880 | 15~50 | 25 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты (64 кг/м³) | 2 880 | 65~150 | 30 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты (64 кг/м³) | 2 880 | 200~500 | 35 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты (64 кг/м³) | 3 600 | 15~50 | 30 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты (64 кг/м³) | 3 600 | 65~150 | 35 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты (64 кг/м³) | 3 600 | 200~500 | 40 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты (64 кг/м³) | 4 320 | 15~50 | 35 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты (64 кг/м³) | 4 320 | 65~150 | 40 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты (64 кг/м³) | 4 320 | 200~500 | 50 |
Таблица 7.8 Минимальная толщина изоляции трубопроводов системы аккумулирования льда
| Изоляционный материал | Годовое число часов охлаждения/ч | Номинальный диаметр/мм | Экономическая толщина изоляции/мм |
|---|---|---|---|
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 2 880 | 15~32 | 25 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 2 880 | 40~150 | 32 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 2 880 | 200~500 | 38 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 3 600 | 15~25 | 32 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 3 600 | 32~50 | 38 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 3 600 | 65~150 | 41 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 3 600 | 200~500 | 45 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 4 320 | 15~50 | 38 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 4 320 | 65~150 | 41 |
| Каучуковые трубные оболочки и плоские плиты | 4 320 | 200~500 | 45 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты | 2 880 | 15~125 | 40 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты | 2 880 | 150~500 | 50 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты | 3 600 | 15~50 | 40 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты | 3 600 | 65~500 | 50 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты | 4 320 | 15~100 | 50 |
| Трубчатая оболочка из центробежной стекловаты | 4 320 | 125~500 | 60 |
Примечание: температура хладоносителя в системе аккумулирования льда составляет $-6,^\circ\text{C}$, а коэффициенты теплопроводности материалов равны:
- Огнестойкий полиэтилен $\lambda = 0.036 + 0.001t_m,[\text{W/(m·℃)}]$
- Вспененный каучук $\lambda = 0.0375 + 0.00125t_m,[\text{W/(m·℃)}]$
- Пенополиуретан $\lambda = 0.035 + 0.00125t_m,[\text{W/(m·℃)}]$
Где: $t_m$ — средняя температура слоя изоляции, обычно вычисляемая как среднее значение температуры среды внутри трубопровода и температуры окружающего воздуха.
Таблица 7.9 Экономическая толщина изоляции для воздуховодов систем кондиционирования
| Теплоизоляционный материал | Годовая продолжительность охлаждения/ч | Экономическая толщина теплоизоляции/мм |
|---|---|---|
| Трубная оболочка из центрифугального стекловолокна (32 кг/м³) | 2 880 | 30 |
| Трубная оболочка из центрифугального стекловолокна (32 кг/м³) | 3 660 | 40 |
| Трубная оболочка из центрифугального стекловолокна (32 кг/м³) | 4 320 | 50 |
| Плоский лист из каучукопластика | 2 880 | 16 |
| Плоский лист из каучукопластика | 3 600 | 19 |
| Плоский лист из каучукопластика | 4 320 | 21 |
Таблица 7.10 Экономическая толщина теплоизоляции для низкотемпературных приточных воздуховодов систем кондиционирования воздуха
| Теплоизоляционный материал | Годовая продолжительность охлаждения/ч | Экономическая толщина теплоизоляции/мм |
|---|---|---|
| Трубная оболочка из центрифугального стекловолокна (32 кг/м³) | 2 880 | 50 |
| Трубная оболочка из центрифугального стекловолокна (32 кг/м³) | 3 660 | 60 |
| Трубная оболочка из центрифугального стекловолокна (32 кг/м³) | 4 320 | 70 |
| Плоский лист из каучукопластика | 2 880 | 21 |
| Плоский лист из каучукопластика | 3 600 | 25 |
| Плоский лист из каучукопластика | 4 320 | 32 |
Примечание: температура приточного воздуха рассчитана исходя из 7 °C.