بیشتر فضاهای اشغال‌شده توسط بیماران در یک ساختمان درمانی کمترین تعداد تعویض هوای کل در ساعت (ach) و ach بیرونی را دارند. این محدوده از تنها 2 ACH در اتاق‌های رزیدنت یک درمانگاه تا 20 ach در یک اتاق عمل متفاوت است. بیشتر حضورها نیز نیاز به کمترین گردش هوای تازه از چهار در اتاق‌های جراحی تا دو در انواع دیگر اتاق‌ها دارند و هیچ شرط خاصی بیشتر از استاندارد 2016-62.1 اشری برای انواع دیگر اتاق‌ها وجود ندارد. با این وجود، برخی مراجع قضایی الزامات تهویه سخت گیرانه تری را اعمال می‌کنند که 25 ach شرط غیرعادی برای گردش هوای کل اتاق عمل نیست. اگر هوای رفت با نرخ جریان لازم تحویل داده شود و از کویل به فضا بریزد، اغلب گردش هوای لازم ظرفیت سرمایش محسوس اضافی فراهم می‌کند. بازگرمایش راه‌حل ساده‌ای برای جبران سرمایش زیاد حاصله است.

بای پس کویلی دستگاه هواساز برای سیستم‌های جابه‌جایی و توزیع هوای زیرکف رایج است و گاهی اوقات در اتاق‌های تمیز کوچک هم استفاده می‌شود. در دو مورد اول، مسئله اختلاف بین دمای هوای رفت، گردش هوای لازم و بار محسوس نیست؛ بلکه محدوده پایین‌تر برای دمای هوای رفت برای فضا که بسیار بیشتر از دمای نقطه شبنم هوای رفت لازم است مهم می‌باشد. به‌عبارت‌دیگر، اتاق‌های تمیز کوچک به شرایط بیمارستان‌ها شباهت بیشتر دارند و گردش لازم با سرعت هوای لازم و الگوی جریان هوای لازم تعیین می‌شود و نیز دمای هوای رفت با الزامات کنترل رطوبت مشخص می‌شود. بای پس کویلی دستگاه هواساز با گرفتن تنها بخشی از هوای درون کویل، کل هوای تازه‌ای که احتمالاً نیاز به رطوبت‌گیری دارد و بخشی از هوای بازچرخانی شده که با بار محسوس یا نهان در فضا تعیین می‌شود، این مشکل را حل می‌کند. یک نسخه از این روش با نام «دستگاه رطوبت‌گیر اسپلیت (SDU)» در راهنمای طراحی انرژی پیشرفته برای بیمارستان‌های بزرگ بحث می‌شود، اما کاربرد دقیق مشخص نمی‌شود.

نتیجه این استراتژی، جریان هوای رفتی با یک دمای حباب خشک رفت بسیار بیشتر از دمای نقطه شبنم رفت و ظرفیت سرمایش نهان بیشتر از ظرفیت سرمایش محسوس است. جریان هوای رفت حاصل نیازمند بازگرمایش بسیار کمتر برای حفظ دمای حباب خشک مطلوب است. چیدمان یک بای پس کویلی دستگاه هواساز در شکل 1 نشان داده می‌شود. علاوه بر تجهیزات نشان داده شده در شکل، هر زون اتاق عمل شامل حداقل یک دمپر هوای رفت مستقل فشار با کویل بازگرمایش، حداقل یک دمپر هوای برگشت مستقل فشار و حداقل یک رطوبت زن می‌شود.

دمپرهای نما و بای پس مخصوصاً برای کاربردهای صنعتی اساس مهندسی HVAC بوده‌اند، اما آن‌ها در زمانی که رطوبت‌گیری مسئله مهمی نیست تأثیر زیادی ندارند چون نه‌تنها جزئی از هوای بازچرخانی شده رطوبت‌گیری شده قبلی بلکه همان مقدار از هوای تهویه تازه مرطوب را هم عبور می‌دهند. مرز بین دو سیستم این است که سیستم بای پس کویل 100 درصد هوای تازه را از طریق کویل عبور می‌دهد، درحالی‌که بای پس و نما تنها بخشی از هوای تازه را در کویل به حرکت درمی‌آورند.

استفاده از بای پس کویلی دستگاه هواساز برای مراکز درمانی مخصوصاً اتاق‌های عمل پیامدهای کنترلی دارد که معمولاً برای هوای زیر کف یا کاربردهای تهویه جابه‌جایی به کار نمی‌رود. این مقاله در مورد آن مسائل بحث و یک سری راه‌حل‌ها برای رفع آن‌ها ارائه می‌کند.

هدف منطق کنترل برای بای پس کویل دستگاه هواساز، بهینه‌سازی وضعیت سایکرومتریک هوای رفت برای راندمان انرژی، لزوماً حداکثرسازی دمای هوای رفت (SAT) از دستگاه و درعین‌حال حفظ همه شرایط محیطی لازم در اتاق‌های عمل است. اغلب اوقات، حداقل یکی از اتاق‌ها بدون بازگرمایش تهویه می‌شوند، درحالی‌که بقیه اتاق‌ها ممکن است به کویل های بازگرمایش محلی برای حفظ دمای حباب خشک فضا در سطح مناسب نیاز داشته باشند.

چیدمان اصلی بای پس کویل هواساز ها

الزامات کنترل محیطی برای اتاق‌های عمل بیمارستان

اتاق‌های عمل بیمارستان الزامات عملیاتی و کنترل محیطی بسیار ویژه‌ای دارند که باید در زمان اشغال اتاق نگه‌داشته شوند. این موارد عبارتند از:

• دمای حباب خشک
• رطوبت نسبی
• گردش هوای بالا
• گردش هوای تازه و
• اختلاف فشار با توجه به فضاهای بازچرخانی

درحالی‌که هدف اصلی کویل بای پس حفظ گردش هوای کل و رطوبت نسبی در فضا با دمای حباب خشک هوای رفت بالاتر برای به حداقل رساندن بازگرمایش است، ترتیب کنترل باید شامل چندین لغو باشد تا نقص در هریک از پارامترهای بالا در هریک از چند زونی که بادستگاه هواساز تأمین می‌شود، مرتفع ‌‌‌شود. ترتیب ایجادشده برای این ‌دستگاه هواساز استفاده گسترده از منطق «هدایت و پاسخ» (T&R) برای نگه‌داشتن نقاط تنظیم دراعدادی که راندمان انرژی مناسب راحفظ کنند امکان‌پذیر می‌سازد ‌و درعین حال اطمینان می‌دهد پارامترهای بسیارمهم بامحدودیت‌های لازم درهمه زون‌ها هستند.

یک طرح کاری معمول تابستان برای یک دستگاه هواساز برای شش اتاق عمل می‌تواند به‌صورت زیر باشد:

1. دو اتاق اشغال نشده

1. یک سوییت: دمای اتاق مطلوب 64 درجه فارنهایت، حداکثر 60 درصد رطوبت نسبی، 5 پرسنل، بار پریز 4 W/ft2
2. دو اتاق: دمای اتاق مطلوب 68 درجه فارنهایت، حداکثر رطوبت نسبی 60 درصد، 4 پرسنل، بار پریز 8 W/ft2

1. یک اتاق: دمای مطلوب 68 درجه فارنهایت، حداکثر رطوبت نسبی 60 درصد، 3 پرسنل، بار پریز 2 W/ft2

کنترلرها برای دستگاه هواساز باید اطمینان دهند که با توجه به جریان جرمی نرخ گردش لازم، نقطه شبنم دستگاه به اندازه کافی پایین هست که بیشترین موقعیت رطوبت مجاز در اتاق b حفظ شود. نقطه شبنم دستگاه با دستکاری دمای هوای ترک‌کننده کویل و جزء کل هوایی که کویل را می‌پیماید کنترل می‌شود.

عملکرد دمپرهای زون و دستگاه هواساز

همه دمپرها دردستگاه هواساز و زون‌ها باید مستقل ازفشار باشد ‌تا نرخ جریان هوا در ‌دمپرها با الگوریتم‌های کنترل مطابقت داشته باشد. دمپرهای رفت زون طوری تنظیم می‌شوند که کل گردش هوای لازم در فضا را حفظ کنند. دمپرهای برگشت زون برای حفظ فشار لازم فضا با فضای بازچرخانی مجاور تنظیم می‌شوند. فن‌های هوای برگشت برای حفظ جریان هوای لازم در همه دمپرهای برگشت زون با کمترین افت فشار کنترل می‌شوند. فن‌های هوای رفت برای حفظ جریان هوای لازم در همه دمپرهای برگشت زون با کمترین افت فشار کنترل می‌شود. فن‌های هوای رفت برای حفظ جریان هوای رفت لازم برای هر زون با کمترین افت فشار کنترل می‌شود.

کنترل‌های عملیاتی برای خود دستگاه هواساز به دوحالت مجزا – حالت حداقل هوای تازه و حالت اکونومایزر – تفکیک می‌شوند. حالت حداقل هوای تازه وقتی رخ می‌دهد که آنتالپی یا دمای حباب خشک هوای تازه بیشتر از آنتالپی یا دمای حباب خشک هوای برگشت طبق الزامات کنترل اکونومایزر اشری 2016-90.1 باشد. در غیر این صورت، دستگاه در حالت اکونومایزر است. یک نمودار کنترل کل سیستم در شکل 2 نشان داده می‌شود.

نمودار کنترل برای بای پس کنترل

حالت حداقل هوای تازه

الزامات حداقل جریان هوای تازه با محاسبه جزء هوای تازه لازم برای رفع الزامات گرش هوای تازه برای زون بحرانی و کنترل جریان هوای تازه برای تأمین آن جزء تعیین می‌شود. نرخ جریان هوای تازه در درجه اول با دمپرهای برگشت مسیر کویل و جبرانی و زمانی که هوای تازه کافی نتواند با دستکاری این دمپرها (تنها در زمانی که دمپر هوای جبرانی کاملاً باز و دمپر برگشت مسیر کویل کاملاً بسته باشد) تأمین شود، کنترل می‌شود، سپس دمپر بای پس را می‌توان به‌صورت تصاعدی بست تا هوای بیشتری از طریق دمپر جبرانی به بیرون هدایت شود و هوای بیشتری از طریق دریچه ورودی هوای تازه وارد شود. دمپر هوای تازه کاملاً باز باقی می‌ماند مگر اینکه دستگاه هواساز خاموش باشد.