医院暖通空调系统，你需要知道的基本组成及原理

中央空调机组是中央空调系统的核心，合理选择机组对于一个中央空调项目来说至关重要。按照冷水机组的制冷方式可分为蒸汽压缩式制冷机、吸收式制冷机、蒸汽喷射式制冷机、半导体制冷、模块式制冷等。其中，蒸汽压缩式制冷机（活塞式、回转式、螺杆式、离心式）和吸收式制冷机（氨水、溴化锂）应用较为广泛。

图1制冷工作原理示意图

图2 制热工作原理示意图

冷却塔是利用空气同水的接触（直接或间接）来冷却水的设备。

按通风方式分为自然通风、强制通风和混合通风。

其中自然通风式又称为开放式冷却塔，强制通风式又称为机械通风冷却塔。

按接触方式可分为湿式、干式和干湿式。

湿式冷却塔的热交换效率高，但是水因蒸发而造成损耗，随着循环的冷却水含盐度上升，为了稳定水质需要排掉一部分含盐度较高的水。亏损的水必须有足够的水来补充，因此湿式冷却塔要有补给水的水源，部分缺水地区在补充水有困难的情况下只能采用干式冷却塔。

干湿式冷却塔是湿式塔和干式塔的结合，干部在上，湿部在下。采用干湿冷却塔的目的一部分是为了省水，但更多的是为消除从塔出口排出的饱和空气与塔周围冷空气接触而凝结形成雾，以免造成污染。塔上部用干段，由塔下部湿段排出的饱和湿空气流经干段时，会被加热而变成不饱和的空气，因而出塔后不会凝结。在夏季温度较高时，以喷淋水蒸发的方式将盘管内冷却水冷却，为湿工况运行；如果室外气温降到固定温度时，将喷淋水关闭， 采用空冷的方式直接冷却， 为干工况运行。

按空气与水流动方式可分为逆流式、横流式和混流式。

逆流式是水在塔内填料中，水自上面下，空气自下而上，两者流向相反的一种冷却塔。横流式是水在塔内填料中，水自上而下，空气自塔外水平流向塔内，两者流向呈垂直正交的一种冷却塔。混流式是水在盘管中流动，盘管外壁被喷淋水包裹，水的热量通过管壁传递，与喷淋水和空气形成饱和湿热蒸汽，热量由风机排入大气。由于是闭式循环，能够保证水质不受污染， 很好地保护了主设备的高效运行，提高了使用寿命。

按水温高低可分为普通、中温和高温型。

普通型塔也称标准型塔，通常设计进塔水温37°C，出塔水温32°C，温差5°C。中温型塔通常设计进塔水温43°C，出塔水温33°C，温差10°C。高温型塔通常设计进塔水温60°C，出塔水温35°C，温差25°C。 

按冷却塔的噪声大小可分为标准型、低噪声及超低噪声塔。

标准型塔噪声≥70dB (A声级），多数用于工矿企业，对噪声要求不高， 也称工业塔。

低噪声塔噪声≥65dB (A声级），多数为民用。

超低噪声塔噪声≥60dB (A声级），是在低噪声塔的基础上又采取了一系列噪声控制措施。它适合用于对噪声要求更严格的场所，如医院、宾馆、公用建筑或距离居民较近的场合等。

图3为冷却塔的工作原理示意图。携带废热的冷却水自主机房通过水泵被压至冷却塔的配水管道内，借助管道上的喷头，将水均匀地洒在填料上并形成水膜，同时与从通风塔底部进入的干燥空气进行热交换，向空气中蒸发带走热量达到降温的目的，而冷却水则滴入底部集水池内继续进行循环利用。但水向空气中的蒸发不会无休止地进行，随着空气湿度增加，水气接触面上空气达到饱和时，水分子就无法继续蒸发，此时需要风扇发挥作用，把湿热空气送往高空以防回流，并不断从冷却塔底部吸入恒定的干燥空气流。风扇与配水管道之间还需装有除水器，将排出的湿热空气中携带的水滴与空气分离，减少水量损失。

图3冷却塔工作原理示意图

风机盘管空调系统是由风机盘管机组和新风系统组合成的混合式空调系统，是中央空调理想的末端产品。为满足不同场合设计要求，风机盘管的种类多种多样，如卧式暗装、卧式明装、立式暗装、立式明装、卡式二出风、卡式四出风、壁挂式等。

风机盘管主要由风机和盘管换热器组成，大体可分为风机段和盘管段。风机将周边空间的空气不断吸入机组，管内流过冷冻水或热水时与管外空气换热，使空气被冷却、加热或除湿。风机盘管机组中用来冷却或加热空气的盘管要通冷水或热水，因此机组的水系统至少应该装设供、回水管各一路，即双管系统；若采用冷媒、热媒管路分开供应，可做成三管或四管式系统。

空气处理机组又称柜式风机盘管机组、柜式空调机组、新风机组、风柜、空气调节箱等， 由风机、表冷器、框架、面板及空气过滤器等组成。空气处理机组的功能是对空气进行处理，包括降温、加热、除湿、加湿、净化等，然后将处理后的新鲜空气通过风管送至空调区域。

空调制冷水系统包括冷冻水系统和冷却水系统。冷冻水系统是以水为介质将制冷系统产生的冷量传输给用户并循环输送冷量的系统。冷却水系统是用水将制冷系统释放的冷凝热量排放到环境的系统。

冷冻水系统由水泵、管道、定压设备、阀门、换热器、除污器等主要部件组成。

冷冻水系统可分为双管系统、三管系统、四管系统。双管系统是使用最多的系统，由一根供水管和一根回水管组成。冬季供热水和夏季供冷水都是在同一套管路中进行，但无法同时满足供热与制冷需求。三管系统在每个未端设有冷、热两条供水管，共用一根回水管， 这种系统可以同时满足制冷、 供热要求，但用同一路回水管会引起冷、热混合的损失。四管系统独立设有冷、热两套供、回水管，调节方便，适应房间负荷的各种变化，且没有三管制系统回水混合的损失问题，但初期投资高，管路占用建筑空间较多。

冷却水系统进水温度一般不高于32°C。冷却水主要是指冷凝器和压缩机冷却所用的水。

冷却水系统分直流式和循环式。直流式是指升温后的冷却回水不循环使用，直接排出，这种系统只适用于靠近江河湖海等水量特别充足的地区，一般不宜选用。循环式的供回水都采用集中干管的形式，设备之间可以相互备用，可以通过冷却塔开启的风机台数或转速控制降低能耗，应用相对广泛。

按管道和设备布局来分，可分为开式系统和闭式系统。

开式系统水量大，工况稳定，但其管路与大气相通，循环水含氧量高，管道和设备容易腐蚀，空气中的污染物易进入水循环，使微生物繁殖形成生物污泥，堵塞管道。当未端设备与冷冻站落差较大，水泵需克服落差造成的静水压，从而增加耗电量，水泵的启停也容易产生水锤现象。

闭式系统与外界空气接触少，管道腐蚀可能性小，水泵能耗少，水在系统内密封循环，需要在系统最高点设置膨胀水箱对系统进行定压和补水；如无法设置膨胀水箱，则在系统设定压罐。

按照循环水流量的特性划分，可分为定流最系统和变流量系统。

定流量系统中循环水流量保持定值，当负荷变化，可通过调节风量、调节表冷器或风机盘管的旁通水流量进行调节。变流量系统中供、回水温保持不变，当负荷变化时，可通过改变供水量调节，实现变流量：既可采用双级泵水系统，也可采用旁通调节。

按照水系统回水管的布置可分为同程式和异程式。

同程式水系统中，各个机组环路的管路总长基本相同，各环路水阻力大致相等，系统的水力稳定，流量分配均匀。

异程式水系统由于各环路的管路总长度不相等，各环路的阻力不平衡可能导致流晕分配不均。

水系统的水质好坏，对制冷、空调系统的运行效果影响很大。

由于闭式循环水系统用水一般都采用软水、脱盐水或蒸汽冷凝水，水在系统中不与空气接触，不受阳光照射，水质不易变坏。

水质变坏的主要原因是腐蚀。腐蚀所引起的污泥也会造成水质变坏、管路堵塞，时间长了还会产生泄漏，所以闭式循环水系统用水也要定期更换。循环用水的水质处理主要是控制结垢、腐蚀和微生物繁殖等。

冷却水经冷却塔等冷却设备降温时混入了空气中的尘土和细菌，也会引起冷却设备和管道的内壁形成泥垢等，不仅降低设备的热交换率，还会造成冷却设备和管道的腐蚀、堵塞，影响系统正常运行。所以在循环水使用中要进行必要的水质处理。

对冷却水蒸发浓缩的问题，可采取冷却水不断排污和补充新鲜水量的方法来防止结垢。但当系统中水的碳酸盐含量接近饱和，温度升高时仍有盐垢沉淀结出时，可以将电子除垢器和自动冲洗配合作用。循环的冷却水经电子除垢器处理后，可改变分子结构，使水垢形成松散体随水流出，再与水中的悬浊物一起经自动冲洗净水器处理，可达到净化冷却水的目的。

另外，为防止设备与管道腐蚀、热交换器内结垢和菌藻类形成生物污泥，通常在水系统中添加水质稳定剂。使用水质稳定剂时，加入量应根据水系统的水质状况来决定，以水质化验报告结合日常运行中的调整，确定最佳添加量。

文章来源：《应对公共卫生事件的医院后勤保障实务》图书（主编：赵东方 卢平）