洁净手术室设计方案及节能分析

一、洁净手术室净化空调处理的典型方案与节能〔一〕、洁净手术室空调负荷的特点1、洁净手术室的外部空调负荷主要是来空调新风的处理负荷以与风机温升；洁净手术室的内部空调负荷主要有人员〔医护人员与患者〕的散热散湿,医疗用设备、仪器仪表的产热以与照明灯具的热负荷.2、围护结构的传热、传湿因洁净手术室一般没有外墙和外窗而且围护结构的热工性能又非常好,因此围护结构的热湿负荷很小,可忽略不计.3、洁净手术室空调负荷的热湿比较小大约为9000〜9500kj/kg〔1900〜2500大卡/kg〕.〔二〕、洁净手术室空调负荷计算的假定条件1、 假定I级洁净手术室的面积为45m2,II级为35m2,III级为30m2,W级为25m2；洁净手术室的净高为3m.2、 假定洁净手术室的室内温度为24±1°C,相对湿度为50%±10%；室外计算参数为##地区夏季空调干球温度为34C,夏季空调湿球温度为28.2C,冬季空调温度为-4C,冬季相对湿度为78%.3、 假定I级洁净手术室的新风量为1000m3/h,II级、III级为800m3/h,W级为600m3/h.4、 假定I级洁净手术室内的人数为10人,11级、III级为8人,W级为6人.而且人员为轻度劳动，轻度劳动的人员在24C室温的条件下，每人产生的显热为80W/人;潜热为130W/人,全热为210W/人，产湿量为190g/h・人.5、 假定洁净手术室内设备仪表的热负荷III级洁净手术室为1500W,IIIW级为1100W；照明灯具负荷III级为500W,IIIW级为400W.6、 空调循环机组和空调新风机组的风机温升均为1C,冬季风机温升不考虑.各级洁净手术室内的热湿负荷列于表14.表14.洁净手术室的热湿负荷洁净手术室级别人员显热〔W〕人员潜热〔W〕人员全执〔W〕照明发热〔W〕设备发热〔W〕总显热〔W〕总全热〔W〕人员产湿〔kg/h〕热湿比〔kj/kg〕I800130021005001500280041001.908987II640104016805001500264036801.5210120III640104016804001100214031801.528745IV48078012604001100198027601.1410120各级洁净手术室净化空调的送风温差列于表15.表15.洁净手术室的空调送风温差洁净手术室级别面积〔m2〕体积〔m3〕送风口风速〔m/s〕换气次数〔次/h〕送风量〔m3/h〕总显热〔W〕送风温差〔°C〕新风量〔m3/h〕新风比〔％〕I451350.3〔6.24m2〕50674028001.24100014.8501500.45〔6.24m2〕67101000.8310II351050.22〔4.68m2〕36378026402.0980021.1401200.25〔4.68m2〕3643201.8318.5III30900.15〔3.64m2〕22198021403.2380040.4351050.176〔3.64m2〕2223102.7734.6IV25752560053.33090/1513504.3844.4三〕、四种不同空调处理方案与其能耗的比较现列举国内目前在洁净手术室常用的四种空气处理方案与其空调热湿处理的能耗进行分析比较,四方案如下：第一方案：新风与循环风混合后再进行空调热湿处理方案,新风不单独进行热湿处理〔即AHU方案〕.第二方案：新风进行深冷预处理后送入循环机组回风段与回风混合再进行空调的微处理方案〔即MAU+RAU方案〕.第三方案：新风进行深冷预处理后送入循环机组送风段与空调微处理后的循环风再混合的方案〔即MAU＋RAU方案〕.第四方案：新风进行深冷预处理,新风不仅仅承担本身的热湿负荷而且还承担洁净手术室内的全部热湿负荷,新风送入洁净手术的静压箱与不进行热湿处理的循环风混合的方案〔即MAU＋FFU方案〕.IIJIH1CCCT£2沈y允

Mg涙**I：**I：t.|f*-B.材“用PM如他:M比沟地JHX<-ai+njMMftiMO4Dftd*^.T1>-I打朴』孑ro0.932•關J.2J工gIJ1』■.cl.D陽|©3.57.57.C6.5仝IP9J9.09.C90i^C'1』Zl4.1;鮎iiixyitg)i5.J2IJ2£.flJ4.CMlq/kqJD.5IJ2.63.2N-悅涉”比一JLH砂・■即-i?.Oi劭-Hl厲M-fftlAfib-JW控戕此1手＜■t内跑過度控制空邂机组内的表玲器科加热黑/用洁淨三天室眄驟对退度控旬空调机组内的表棚她舘.戕优先.工用洁淨手术星卜】外的压羞控制空调M变频罷图1•第一方案〔AHU〕的空调处理方案自控原理图和焓湿图

新乱机毅MAUj◎■1亠〉s-^Liirt*-新乱机毅MAUj◎■1亠〉s-^Liirt*-乩枷□一扎軟对刖一PM>3-鸟村躺芒S-•林站■書E-一M4占一时-鮮*#上毗一辭二耕制雌如一吝州久±丸,韭阴一林曲强控制说明：'一用新血支管上的淑位定A1W控制各洁•净王术室毎噺凤融2用洁净手术室肉的温度控制该手术臺的循环视组内的表玲器和加热髭工用洁净手术室內肉柿对逼度控宥哦室的循环机组囱的耒净IM故湿蒜1用疔净J-术t内外術E.差控手术室的那凤机时变频器.用洁厚手术塔的很环机组m内的爪?；'控制循环机组凤机两变M.&用新風虬组送凤管内feffi力控竄新風机组風机的变硕器.图2.第二方案〔MAU+RAU〕的空调处理方案自控原理图和焓湿图控m.1.用新凤壬管上的双悅定品j询控制各莖净?■龙皇的新城氫2j?m术矍用的遍渡控制诙手术室的循环机组内的表连器和加热需了用宕淨手术宣启的柑对遥度控制手术室的循环机组内的表玲需和加退翠4/洁浄手术室内外悅压差控制手术室划Ml机的交频星5活第淨壬术宝的循环机组送凤管肉轴压力遵創循环机蛆风机餌柬频器.&冃新凤机里送凤管丙制玉力控谢新凤机蚩風机悔交频希图3.第三方案〔MAU+RAU〕的空调处理方案自控原理图和焓湿图!■T■过谑器机组［FFSC-itilOB£一咏114**1IM+H■u..门订U.H5Z-05册b.Zi型皿1.91.0l.Ci.93313E;9.3309.C9.3和:期站fi.O6C5.3^.(Ki/Kgi壮542.512.5-12.510.3ISO1B.C1冈6.3BQ6.C6.3G300酗一材■鮭,辺-曙一帆H!M控戕曲1.用新殿管IM也定腿闽拧制各洁净5术室的新風量.2用新風送尻營*啲海度控制新傀机组内的表冷垂勿护热黠3.圧新佩埶管内的相对■泯度控制新風机组为的表那垂和加涅需碾度优先-I-.ffl拮净手术宝询外的圧差控制手术室的糊机的S频鬣漏净手术訥財14觀畑®管沟吐力控制机姐的变频器，用新财I组送财P：的H力控瓣風机组凤机的吏频轟.图4.第四方案〔MAU+FFU〕的空调处理方案自控原理图和焓湿图表16.第一方案空调处理的能耗表洁净手术室级别夏季耗冷量〔kW〕夏季再热量〔kW〕冬季加热量〔kW〕冬季加湿量〔kg/h〕I5528.77.07.2II26.59.55.065.9III19.84.645.456.2IV13.52.073.724.3表17.第二方案空调处理的能耗表洁净手术新风预处理能耗新回风混合后微处理能耗

室级别夏季冬季冬季夏季夏冬季夏冬季〔级〕耗冷量加热量加湿器耗冷量加热量加湿器〔kW〕〔kW〕〔kg/h〕〔kW〕〔kW〕〔kg/h〕I20.54.836.7203.383.0II16.33.865.4201.271.2III16.33.865.4201.331.0IV12.32..904.0000.760.5表18.第三方案空调处理的能耗表洁净手术室级别〔级〕新风预处理能耗循环风微处理能耗夏季耗冷量〔kW〕冬季加热量〔kW〕冬季加湿量〔kg/h〕夏季耗冷量〔kW〕夏冬季加热量〔kW〕夏冬季加湿量〔kg/h〕I20.54.836.7203.052.73II16.33.865.4201.000.90III16.33.865.4201.000.71V12.32.904.0000.440.32表19.第四方案空调处理的能耗表洁净手术室级别〔级〕新风预处理能耗循环风微处理能耗夏季耗冷量〔kW〕冬季加热量〔kW〕冬夏季加热量〔kW〕冬季加湿量〔kg/h〕夏季耗冷量〔kW〕夏冬季加热量〔kW〕夏冬季加湿量〔kg/h〕I20.25.01.07.2002.73II16.14.00.85.8000.90III16.14.00.85.8000.71V12.13.00.64.3000.32四〕、四种不同空调处理方案的节能分析1、就夏季空调冷量消耗而言,第一方案能耗较大是不节能的方案.第二方案,第三方案和第四方案的耗冷量均较小,第二,第三,第四方案的冷量消耗均为第一方案的37%左右.同时夏季再热的能耗量第一方案很大更不可取.第二、三方案的再热量只是第一方案的12%,第四方案的夏季再热量更小.而冬季加热量和加湿量的能耗三种方案基本相同.因此单从节能角度,第二、第三,第四方案优于第一方案.其中第四方案最节能.2、第二、第三方案的冷量、热量、加湿量基本相同,第四方案的能耗都小于第二,第三方案,但是在洁净手术室不工作的时间〔大约占总时间的2/3〕为了保证手术室的洁净度不受外界污染,就必须维持室内的一定正压,即必须向不工作的洁净手术室送一定量的经空调处理的洁净新风,此时第二方案不仅新风机组要运行而且循环机组内的风机也要开启,而第三方案和第四方案仅新风机组运行循环机组可停机节电,这就显出第三和第四方案的优点了.3、第三和第四方案除上述优点外,其新风的质量新鲜程度也比第二方案高,而且容易控制和调节手术室内的压力,还可以减少价格昂贵的定风量装置.4、第三和第四方案方案中新风深冷处理可分为两步进行,第一步可利用医院的集中冷冻站的冷冻水为冷源对新风进行降温除湿处理；第二步可利用独立的风冷直接蒸发机组为冷源对新风进行深度抽湿处理,而该机组的风冷冷凝器的废热又可做为可调的新风再热的热源.这样又进一步节能了.5、上述四种洁净手术室净化空调系统的典型方案中,无论是在能耗方面还是在运行管理方面,第三、第四方案都优于第一、第二方案.如果洁净手术室在运行中负荷比较稳定且波动不大时第四方案不仅最节能最省运行费,并且大大的节省了建造投资.二、不同地区、不同季节洁净手术室净化空调系统运行管理的特点〔一〕、我国幅员辽阔,南北东西气候差别极大.北方冬季严寒干燥,南方夏季炎热潮湿,东部临海温和湿润,西部山区干燥多风.因此在不同地区建造医院洁净手术室时,要特别重视净化空调系统的运行管理的特点.根据《采暖通风与空气调节设计规X》GB50019-2003中给出的〔室外气象参数表〕可查出我国夏季室外空气热焓最高的地区位于高温潮湿的##、##、##和##等省市,其热焓值高达90.3kj/kg.其中,##省的##市和##市以与##省的##市夏季室外空气的热焓超过92kj/kg.而##、##、##、##、##、##、##、##、##、澳门等广大南方地区夏季室外空气的热焓也在88kj/kg左右.、##、##、##、##、##、##、##、##等东北和华北地区夏季室外空气的热焓大约在80kj/kg左右.对于干旱少雨、低温的大西北和西南地区的内蒙、##、##、##、##等地区夏季室外空气的热焓一般都低于58.5kj/kg.我国夏季室外空气热焓最低的地区是##、##等高原省份,其热焓还不足41.8kj/kg•夏季室外空气的热焓高，医院洁净手术室净化空调系统空气降温处理消耗的能量就大,运行费用也就昂贵.在冬季,我国黄河以北的华北〔、##、##、##、##等地区〕,内蒙、东北〔##,##,##〕,西北〔##、##、##、##〕以与##自治区室外空气温度一般都是一1OoC至一3OoC；##北部的爱##和##北部的阿勒泰地区,冬季室外气温可低至一35oC至一4OoC；长江流域的##、##、##、##、##、##、##、##、##、##等省市区冬季室外气温大都在一1OoC至10oC；而江南亚热带地区的##、##、##、##以与##、##、澳门等省市区的冬季室外气温均在5oC至2OoC.因此，为了保证洁净手术室新风量和温度,必须对新风进行加热，地区不同，室外气温不同,净化空调系统的加热量、加湿量不同,耗电量也不相同.现仅就45m2一级手术室的耗能为例,它们分别建在、##、##三个不同地区,比较它们空调的夏季耗冷量和冬季加热量、加湿量的差别〔见表20〕.净化空调系统新风处理的终温均为1OoC，相对湿度均为95%.由表可见,在相同的条件下,##夏季的空调耗冷量最大,冬季的加热量、加湿量最大.夏季空调耗冷量是##的85.3%,##是##的97%.冬季加热量是##的157%,##是##的28.5%.冬季加湿量是##的123%,##是##的65%.表20.、##、##三地的空调室外参数和冷量、热量、加湿量参数表地区空调室外空气参数耗能量夏季冬季夏季冬季干球温度〔oC〕湿球温度〔oC〕热焓〔kj/kg〕干球温度〔oC〕相对湿度〔％〕耗冷量〔kW〕加热量〔kW〕加