手术室新风集中除湿工艺的应用初探.doc

最新【精品】范文 参考文献 专业论文手术室新风集中除湿工艺的应用初探手术室新风集中除湿工艺的应用初探 【摘要】对洁净手术室的机理和净化空调系统的方式及特点进行了分析，认为新风集中除湿系统非常适合于对节能减排和控制感染有着强烈需求的医院建筑。对该系统在医院洁净区域的应用进行了介绍，并与常规空调系统的节能效果进行了对比分析。结论认为新风集中除湿控制空调系统应用在医院洁净区域，彻底解决了新风除湿后再热的问题，杜绝了冷热抵消，比常规洁净空调系统节能约30%以上，并解决了新风机组冬季加湿和防冻的问题。 【关键词】新风集中除湿 控制 洁净区域 能耗对比 中图分类号：TU111.4+3文献标识码： A 随着我国医疗卫生事业的迅猛发展，医院建设的标准不断提高，新医疗技术对室内环境的要求不断提高，以及医院环境舒适性的不断提升，导致医院成为单位面积能耗最大的公共建筑之一。尤其是手术部、ICU、血液病房等洁净区域更是要求全年恒温恒湿、空气净化，其空调系统能耗更是巨大。因此，研究降低手术部、ICU、血液病房等洁净区域空调系统能耗的方法，对于医院的节能减排、降低运营成本有着突出的意义。 洁净手术室的机理是利用空气净化技术来实现的。许多检测结果表明，空气是一个重要的感染途径。有生命的微生物是依附在尘埃上的，尘埃不仅是微生物的依存条件，也是繁殖条件。空气净化技术利用空气过滤方法，将含尘的空气经过不断过滤后，送到使用环境中，尘埃被过滤掉，环境中所含微生物也就少了，保证了环境中空气的洁净度，符合卫生标准。 洁净级别越高，含尘也就越少。空气净化技术可以阻止外部细菌进入手术室，还可以阻止室内由于长期消毒破坏菌种平衡产生有耐药性菌株的大量繁殖，从而实现手术的全过程控制原则。 手术室空调净化系统对空气的净化过程采用经过滤器处理的洁净空气不断地送进手术室，通过推挤和稀释效果排除和降低室内的污染程度。 无锡中医院净化手术室空调系统为两管制系统，通过总管上的阀门进行切换，以满足冬夏季的不同需求。为了使得系统更加节能，该手术部空调系统采用的是新风深度深度除湿、解决室内湿负荷的设计方案，相比一般净化空调处理方式，该设计方案在夏季工况运行情况下，通过新风机组将新风处理到一定的低温，使得新风的干燥度达到一定程度，足以综合室内的发湿量，从而避免将室内全部送风量进行降温除湿处理，并且可以利用回风的热量来加热空气，大大节省除湿后空气的再热能源，达到节能效果。 一、一般净化空调处理方式 (一) 夏季处理工况 1.一次回风处理方式 这种方式适合于除I级手术室以外的其它系统，我们假设室内空气设定状态为：温 度 23、相对湿度 50%RH。该处理方式的处理过程是：室外新风（W点）经新风机组三级过滤及新风表冷器处理后达到与室内状态点等焓的露点温度L点,（温度：17.3、 相对湿度 90%RH）；处理后的新风与室内一次回风混合至 C点，然后通过风机温升处理 达到 C1 点，再通过循环机组表冷器进行温度处理后达到 L1 点（温度：12-13、相对湿度 90%RH），后通过机组再热电加热器加热达到室内送风状态点 O 点，再经室内热、湿负荷处理后达到室内状态点 N点。（i-d 图显示见附图） 主要特征为：回风与新风在热湿处理设备前混合，适用于送风温差可取较大值时或室内散温量较大时。其最大的问题在于再热能耗巨大，且控制系统复杂，容易出现湿度失调的问题，新风不承担室内负荷，室内循环空调箱承担室内全部冷负荷，循环空调箱冷冻除湿后，还需加热到送风状态点，造成大量能耗互相抵消，不利于节能。 2.二次回风处理方式 这种方式只适合于 I 级手术室系统，其它系统由于室内送风状态点的露点温度降低，在水表冷器的情况下比较难实现，因此一般无法采用。 我们假设室内空气设定状态为：温度 23、相对湿度 50%RH。该处理方式的处理过程是：室外新风（W 点）经新风机组三级过滤及新风表冷器处理后达到与室内状态点等焓的露点温度L 点,（温度：17.3、相对湿度90%RH）；处理后的新风与室内一次回风混合至 C点，再通过循环机组表冷器进行温度处理后达到 L1 点（温度：12-13、相对湿度 90%RH），后与室内二次回风混合至 C1 点，一次、二次回风的比例要使得 C1 点正好落在室内送风状态点 O点的等湿线上，再通过风机温升处理达到 C2点，通过机组再热电加热器加热达到室内送风状态点 O 点，再经室内热、湿负荷处理后达到室内状态点 N点。（i-d 图显示见附图） 二次回风方式相比一次回风方式，使得部分回风不再做除湿处理，并且可利用二次回风本身的热量来加热一次回风和新风除湿后的空气，能起到一定的节能效果。 (二) 冬季处理工况 假设室内空气设定状态依然为：温度 23、相对湿度50%RH 不变，冬季工况下处理过程是： 室外新风W经风管电预热加热至W1点（5）,新风与室内回风混合至C点，经风机稳升后 达到C1点，在循环空气处理机上经水加热器加热至C2点，后经电极式加湿器等温加湿至O 点送风, 再经室内热、湿负荷处理后达到室内状态点 N点，完成整个处理过程.（i-d 图显示见附图） (三)该处理方式的优缺点 1.优点 该处理方式目前在净化空调系统的处理方案中被广泛采用，主要有以下优点： 1)系统冷源只要冷冻水即可以满足要求。 因为空调设计一般情况下冷冻水进水温度为：7，回水温度为：12；用水表冷器处理空气，一般处理的极限温度为12，低于这个温度，水表冷器已经很难实现了，更不要说进水温度高于7。而这种处理方式，在系统按规范规定的最小新风量来设计，其室内送风状态点的露点温度也在12以上、新风处理温度更是达到17.3,这样通常情况下的冷冻水可以满足要求。在I级手术室情况下，由于新、回风比小，因此室内送风状态点的露点温度也在13以上，因此还可以实现二次回风的处理要求，来达到节能的目的。 2)系统用水表冷器来进行处理，其自动控制可以实现比例调节，控制精度比较高，控制平稳，波动小。 3)系统新风量可以按医院洁净手术部建筑技术规范GB50333-2002（以下简称规范）规定的最小新风量来取值，新风处理的工况点相同，因此对新风机组的要求低，造价也低。 4)由于该处理方式每台循环处理机组的表冷器均有一定的除湿能力，因此即使在新风机出现故障的情况下，系统也能勉强运行，从这个角度讲，系统安全性较高。 2.缺点 在夏季工况运行模式下，系统能耗较大，运行成本高。 二、新风解决室内湿负荷的处理方式 目前无锡中医院净化手术部工程就采用这种设计方式，其具体情况如下： (一) 夏季处理工况 我们假设室内空气设定状态为：温度 23、相对湿度 50%RH。该处理方式的处理过程是：室外新风（W点）经新风机组三级过滤及新风水表冷器处理后达到L 点,（一般温度：13、相对湿度90%RH），然后再经过新风机组内配置的、带压缩机的直接蒸发氟表冷器处理到比室内送风状态点更低的露点温度L1点,（一般温度：10-11、相对湿度90%RH）；使得新风达到足够的干燥读，然后经新风机组配置的再热电加热器加热到L2点后送风，在循环机组内和室内回风混合达到C点，再通过风机温升后达到C1点。一般情况下，此时的温度已经高于室内送风状态点的温度，需要通过循环机组的表冷器将空气降温达到送风状态点的温度，部分循环系统如果湿度过低，还需要适当的加湿后达到室内送风状态O点，再经室内热、湿负荷处理后达到室内状态点N点。（i-d图显示见附图） (二)冬季处理工况 该模式的冬季处理工况和一般净化空调处理方式的冬季处理工况完全相同，这里就不再重复。 (三)该处理方式的优缺点 1.优点 1)这种处理方式相比一般净化空调处理方式来说在夏季工况运行条件下，比较节能。其主要的节能原因如下： 由于该模式下，回风不再参与除湿处理过程，仅新风参与除湿，因此除湿处理总风量大大减少，即使新风增加 10%-30%，也能达到减少能耗的目的。回风的“高温”被充分利用来加热除湿后的空气，这样这部分能量非但不成为除湿的负担，还变身成为有利用的能量，大大较少了再热能源消耗。在两管制情况下，一般净化空调处理方式的再热能源是采用电加热方式，这种方式的能耗比甚至不到 1:1，即1KW 的电量输入，产生的热量不足1KW，这样其电量消耗就更大。而在新风解决室内湿负荷的处理方式下，新风机处理深度处理的增加的能耗是通过表冷器和带氟盘管的压缩机实现的，该部分设备的能耗比为1：2.5（即1KW的电量输入，产生的冷量可达到2.5KW），而只有部分新风再热的能源采用电加热处理，这样的能耗就大大降低了。 2)在该模式处理状况下，因为每个循环系统的新风量要有所增加，这样比一般净化空调处理方式其室内空气品质有明显的改善。 3)系统冷源不再受中央空调供水温度的限制，而可以通过自身配置的压缩机功率来调节。 2.缺点 1) 由于每个循环处理系统的新、回风比不同，而系统又采用的集中新风处理方式，一台新风机组会拖好多个循环处理系统，而一个新风处理系统新风处理的状态是固定的，因此新风 处理的状态点只能按同一个新风系统内对新风干燥度要求最高的系统来考虑，当这个系统满足要求时，理论上其它系统可能就要做一定的加湿处理了。因此采用该方式设计，循环机组必须选择新、回风比相近的系统构成新风集中处理系统，可能导致新风系统数量增加。我们的手术室就采用了 6套新风处理系统，而一般净化空调处理方式最多只要3-4台新风机组就可以了，设备投资成本增加了。 2) 为了使新风获得一定的干燥度，必须将新风处理到很低的温度；但即使采用了带氟盘管、压缩机的新风机组，新风的处理温度也不能低于10，因此循环系统不能按规范规定的最小新风量来取值（因为这样新风处理温度要低于10才能保证室内23，50%RH状态的实现），必须加大一定的系数来提升新风的处理温度，使其高于10。 3) 因为目前市场上配套的压缩机是开关量控制的，一启动全部启动，关闭是逐台关闭，并且为了保护压缩机，每台压缩机开关机之间必须有一个自保护时间间隔，因此就可能导致室内温湿度参数的波动，并且压缩机功率越大，波动越大。 4) 在该处理模式下，主循环空气处理机组所配表冷器只起到温度处理功能，不在承担湿度处理功能，一旦新风机组出现故障，则室内湿度处理就处于瘫痪状态。 5) 由于新风机组增加了氟盘管和压缩机系统，不但新风机组相比单纯水盘管机组价格增加很多，而且自动控制更复杂，自控成本也更高。 综上所述，两种处理方式各有优缺点，主要看我们更关注哪个点，我们针对两种处理方式分别作了相应的负荷计算，并将相关能耗转化为电量消耗作了一个理论计算表，通过该计算表显示，在夏季工况运行条件下，新风解决室内湿负荷的处理方式相比一般净化空调处理方式节能 31.5%。如考虑所有系统同时运行的系数为0.9，每小时可以节省电量 258度，如果按每天平均运行 8小时、每个月工作24天、每年有8个月按夏季工况运行，则每年可节电 35.6659万度电,这个数字是相当可观的（详见所附无锡中医院净化手术室系统夏季工况负荷对比分析表）。