Hôpital communautaire de Naples
Ingénieurs et entrepreneurs résolvent les contraintes de tonnage de réfrigération dans le cadre de la modernisation des systèmes CVC des laboratoires hospitaliers.
Publié : 30 janvier 2020
En bref
Projet :
Hôpital communautaire de Naples
Lieu de travail :
Naples, FL
L'industrie :
Laboratoire de l’hôpital
Installation de VRE RenewAire :
Résultats clés :
- L’étroitesse de la salle mécanique ne permettait d’accueillir qu’un réseau de noyaux statiques conçu sur mesure et installé dans l’appareil de traitement de l’air pour la récupération d’énergie.
- La matrice se compose de noyaux statiques de 20 pouces2 répartis en trois piles verticales de quatre noyaux chacune.
- Le service de maintenance de NCH préfère désormais les noyaux statiques pour la récupération d’énergie, plutôt que les anciennes roues enthalpiques, qui nécessitaient une maintenance intensive.
Vue d'ensemble
Les joueurs de poker diraient que les ingénieurs et les entrepreneurs ont eu une « main difficile » pour la rénovation du système de chauffage, de ventilation et de climatisation d’un laboratoire de l’hôpital communautaire de Naples (NCH), à Naples, en Floride.
Le bureau de Tampa, en Floride, d’Affiliated Engineers SE Inc. a dû fournir près du double du tonnage de réfrigération, tout en utilisant le même espace restreint de la salle des machines que l’appareil de traitement d’air original, vieux de 49 ans et d’une capacité de 11 000 CFM. La mise à jour de la réfrigération était nécessaire pour gérer la charge thermique accrue de l’équipement de laboratoire électronique de pointe ajouté au cours de la dernière décennie pour faire du NCH l’un des laboratoires hospitaliers les plus modernes de Floride.
Une équipe d’ingénieurs-conseils d’AEI, dirigée par Nelson Long, P.E., LEED AP, chef de projet, et Gary Foll, P.E., ingénieur mécanicien, a relevé le défi en réduisant la capacité de réfrigération jusqu’à 27 tonnes, selon la saison, grâce à un réseau de 12 noyaux enthalpiques à plaque statique pour la récupération d’énergie. La mise à jour de la réfrigération a également permis d’ajouter des poutres froides fournies par une boucle d’eau glacée secondaire, qui rejette la chaleur dans la boucle d’eau glacée de la centrale de l’hôpital de 354 lits et de 600 000 pieds carrés.
Solution RenewAire
La batterie de récupération d’énergie de la série SA, fabriquée par le fabricant d’équipements de ventilation à récupération d’énergie RenewAire, Waunakee, WI, préconditionne l’air extérieur pour réduire les charges latentes et sensibles au niveau du serpentin de refroidissement de l’appareil de traitement de l’air. Il utilise la récupération d’énergie de l’air d’échappement pour prétraiter l’air extérieur, ce qui est essentiel pour réduire les points de rosée dans l’espace et empêcher la condensation des poutres froides. Les noyaux statiques de 20 pouces carrés ont été conçus en trois piles verticales de quatre noyaux installés avec les composants de plenum correspondants sur une plaque de base. Le réseau a été conçu sur mesure pour s’adapter à l’appareil de traitement d’air ClimateCraft, Oklahoma City, OK, avec un ajustement serré qui minimise le potentiel de toute contamination croisée compromettant le laboratoire. AEI a fourni les CFM d’air d’alimentation et d’évacuation, la statique externe, les conditions de conception de l’air de retour du laboratoire et de l’air extérieur, ainsi qu’une pression statique maximale souhaitée d’un pouce-w.g.a. Le calcul du réseau de noyaux qui en a résulté a été le fruit d’un effort de collaboration auquel a également participé le représentant du fabricant, Keenan Sanz, ingénieur commercial système, Tampa Bay Trane.
Défis en matière de ventilation
« Les noyaux semblent avoir les mêmes performances que les roues enthalpiques, ils sont plus fiables et nécessitent moins d’entretien, car il n’y a pas de pièces mobiles. » – Lee Wehr, directeur des installations du NCH
L’appareil de traitement de l’air d’origine était équipé d’une roue thermique de première génération (chaleur sensible uniquement) qui était devenue irréparable au fil des ans et qui rendait l’unité inefficace en tant qu’unité 100 % extérieure sans récupération de chaleur. Combiné à des fuites dans les conduits, l’appareil de traitement de l’air ne pouvait pas atteindre les températures de consigne de la zone du laboratoire pendant les conditions climatiques extrêmes de l’été en Floride. Même quatre systèmes split de 3 tonnes supplémentaires n’ont pas pu compenser la charge thermique générée par l’équipement du laboratoire. En outre, une charge thermique supplémentaire était prévue pour le nouvel équipement de laboratoire électronique automatisé Siemens Aptio que le NCH a mis en ligne pour accélérer l’analyse des échantillons et d’autres fonctions de laboratoire de pointe.
Le core array a permis à l’AEI de gagner en capacité enthalpique par rapport à une roue. « Une roue ayant la même capacité que le core array n’aurait pas pu s’adapter aux contraintes de la salle mécanique », a déclaré M. Long.
« Les noyaux semblent avoir les mêmes performances que les roues enthalpiques, ils sont plus fiables et nécessitent moins d’entretien, car il n’y a pas de pièces mobiles », a déclaré Lee Wehr, directeur des installations du NCH, qui préfère désormais les noyaux aux roues enthalpiques de l’hôpital, qui nécessitaient auparavant beaucoup d’entretien.
Les résultats
Outre la réduction des besoins en tonnage de réfrigération grâce à la récupération d’énergie, l’autre innovation d’AEI en matière de conception comprend des poutres froides actives fournissant 109 000 BTU ou 10 tonnes de refroidissement. AEI a conçu une boucle d’eau réfrigérée secondaire pour fournir de l’eau à 59°F aux dix poutres réfrigérées de 9 x 2 pieds fabriquées par Titus, Plano, Texas. La température élevée de l’eau d’alimentation secondaire permet d’éviter la formation de condensation sur les poutres froides du laboratoire. L’eau de retour des poutres froides circule dans l’échangeur de chaleur et la pompe de la boucle secondaire, tous deux fabriqués par Bell & Gossett, Morton Grove, IL. La boucle secondaire rejette la chaleur de l’eau de retour des poutres froides par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur à plaques et à cadres connecté au système d’eau froide de la centrale de refroidissement de l’hôpital. L’appareil de traitement de l’air, avec l’assistance enthalpique des noyaux statiques, fournit 240 CFM à chaque faisceau pour maintenir une température de laboratoire de 70°F et une humidité relative de 50 pour cent. La boucle secondaire et ses composants sont évolutifs pour permettre de futures améliorations du refroidissement des faisceaux pour la périphérie de 8 000 pieds carrés qui abrite la banque de sang, l’histologie, la microbiologie et d’autres secteurs.
Le laboratoire dépasse largement les exigences minimales des normes ASHRAE 62.1, 90.1 et 170. Par exemple, les six renouvellements d’air par heure exigés par cette dernière ont été dépassés avec neuf renouvellements d’air par heure au total. « L’air primaire provenant de la nouvelle unité de traitement de l’air nous a fourni un débit d’air plus que suffisant pour répondre aux exigences du code en matière de renouvellement d’air », a déclaré Long. « Nous avons utilisé les poutres froides actives pour fournir une capacité supplémentaire, et non pour réduire le débit d’air.
L’unité de traitement d’air a été démontée en dizaines de sections pour s’adapter au transport par monte-charge et passer par la porte de six pieds de large de la salle mécanique du troisième étage. Il a été assemblé et installé par l’entrepreneur mécanique du projet, United Mechanical Inc. de Fort Myers, FL.
« L’air primaire provenant de la nouvelle unité de traitement de l’air nous a fourni un débit d’air plus que suffisant pour répondre aux exigences du code en matière de renouvellement de l’air. Nous avons utilisé les poutres froides actives pour fournir une capacité supplémentaire, et non pour réduire le débit d’air ». – Nelson Long, P.E., Affiliated Engineers Inc.
Pour compliquer encore la rénovation, il a fallu maintenir le laboratoire en activité pendant les travaux en utilisant des conduits d’air conditionné et d’évacuation temporaires.
D’autres options ont été ajoutées, notamment des lampes germicides à irradiation ultraviolette (UVGI) fabriquées par UV Resources, pour prévenir les moisissures sur les serpentins froids et l’armoire intérieure de traitement de l’air. Des filtres MERV 14 complètent les filtres MERV 8 du réseau central. Comme la salle mécanique était à l’origine utilisée comme plénum d’air extérieur, l’équipe d’AEI a également remplacé l’écran d’admission d’origine par une grille résistante aux ouragans de la Miami-Dade NOA et a conçu un système de plenum/conduit d’air extérieur qui alimente le nouvel appareil de traitement de l’air.
Le projet est très réussi selon Wehr, et AEI est maintenant programmé pour concevoir le remplacement du système CVC du laboratoire sur le campus nord de NCH.
Études de cas récentes
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Sécurité publique : Commissariat de police de Wasilla
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Collectivités locales : Mairie de Prairie du Sac