潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計研究(1)

1、廣東建材2009年第6期潔凈手術(shù)室空調(diào)設(shè)計的主要任務(wù)是通過凈化空調(diào)的手段達到能滿足手術(shù)室醫(yī)療要求的環(huán)境指標。隨著人們生活水平的日益提高以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對潔凈手術(shù)室的空調(diào)設(shè)計也提出了更高的要求,節(jié)能更是其中一個倍受關(guān)注的主題。在潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中存在著服務(wù)面積雖小但風(fēng)量大,能耗高的特點,因此如何在保證規(guī)范要求的前提下滿足用戶的使用要求,同時實現(xiàn)最大限度的節(jié)能則是擺在我們面前的一大難題。下面我們對潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中的各項節(jié)能措施進行探討。1手術(shù)室的負荷計算及風(fēng)量確定由于潔凈手術(shù)室均設(shè)在建筑物內(nèi)區(qū)(內(nèi)外走廊均為空調(diào)區(qū),因此主要考慮以下得熱量:人體散熱量;照明散熱量;設(shè)備器械及其他室內(nèi)

2、熱源的散熱量;圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量。負荷的計算是手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ),其具體計算過程詳見文獻1-5所示。確定手術(shù)室熱濕處理過程首先要確定新風(fēng)量、循環(huán)風(fēng)量及排風(fēng)量。最小新風(fēng)量是潔凈手術(shù)室設(shè)計的一個重要因素,由于醫(yī)護人員在手術(shù)中處于高度緊張狀態(tài),而潔凈手術(shù)室又完全封閉,因此,新風(fēng)量的確定必須首先滿足人體活動的需要。此外,還需要考慮最小新風(fēng)比及維持正壓的需要。在實際的設(shè)計中,一般取人均指標、最小新風(fēng)量及維持正壓三者中的最大值。最小新風(fēng)量的取值如文獻2所示。循環(huán)風(fēng)量的確定按換氣次數(shù)進行計算2,對于級手術(shù)室,手術(shù)區(qū)手術(shù)臺工作面高度截面平均風(fēng)速要求達到0.250.3m/s,考慮到氣流的衰減以及從靜壓箱送出

3、的風(fēng)有一部分會參與到周邊區(qū)的空氣循環(huán),因此靜壓箱送風(fēng)口處風(fēng)速取0.450.50m/s,根據(jù)氣流數(shù)值分析以及實踐經(jīng)驗,這個數(shù)值是恰當?shù)?。因此。對于級手術(shù)室,送風(fēng)量按下式確定:G=3600vF(式1式中:G:級手術(shù)室送風(fēng)量,m3/h;v:級手術(shù)室靜壓箱送風(fēng)口處風(fēng)速,m/s;F:級手術(shù)室靜壓箱送風(fēng)口處面積,m2。為有效、靈活的控制正壓以及排走消毒氣體、麻醉氣體和不良氣體,因此需設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng),一般每間手術(shù)室的排風(fēng)量不宜低于200m3/s,可根據(jù)不同級別手術(shù)室的正壓要求,用新風(fēng)量與保持正壓值所需的滲透風(fēng)量的差值來確定排風(fēng)量。2空氣的熱濕處理方式目前在國內(nèi)外潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)采用的設(shè)計方法較多,且標準

4、和側(cè)重點也各不相同,經(jīng)分析比較,采用帶獨立新風(fēng)系統(tǒng)的潔凈手術(shù)部空調(diào)系統(tǒng)具有很好的節(jié)能效果。新風(fēng)系統(tǒng)獨立法是將手術(shù)部的新風(fēng)系統(tǒng)集中設(shè)置,與手術(shù)部空氣循環(huán)系統(tǒng)分開。帶獨立新風(fēng)系統(tǒng)的潔凈手術(shù)部空調(diào)系統(tǒng)的特點是可以使整個手術(shù)部始終處于受控狀態(tài),不會因某個潔凈手術(shù)室的停開而影響整個手術(shù)部的壓力梯度分布,破壞各房間之間氣流的定向流動。新風(fēng)機組負擔(dān)全部新風(fēng)負荷、室內(nèi)濕負荷、表冷除濕后的再熱負荷。夏季空氣處理焓濕圖如圖1所示,L1為新風(fēng)處理到機械露點后經(jīng)再熱與相對濕度為75%線的交點。從圖1可以看出,夏季空氣處理順序為:通過表冷器將新風(fēng)處理至機械露點L;將新風(fēng)從機械露點L潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計研究劉謹屈國

5、倫(廣州市設(shè)計院摘要:本文通過對潔凈手術(shù)室的熱、濕處理過程的分析,提出一種節(jié)能性與穩(wěn)定性較好的手術(shù)室空調(diào)設(shè)計方法,同時對潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中各項節(jié)能措施進行探討。關(guān)鍵詞:潔凈手術(shù)室;空調(diào);節(jié)能圖1夏季空氣處理焓濕圖(1工藝與設(shè)備261-廣東建材2009年第6期加熱到L1點;室內(nèi)回風(fēng)經(jīng)干盤管冷卻至N點,與處理后的新風(fēng)混合后至送風(fēng)狀態(tài)點,然后送入室內(nèi)帶走余熱余濕。本方法所采用的上述空氣處理方式與現(xiàn)今常用凈化空調(diào)空氣處理方式相比有兩個特點。第一是新風(fēng)處理到機械露點后經(jīng)再熱到與相對濕度75%線的交點。醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范7.3.7條規(guī)定“-級潔凈用房凈化空調(diào)系統(tǒng)的高效過濾器之前的系統(tǒng)內(nèi)的空氣

6、相對濕度不宜大于75%?！币虼宋覀冇斜匾獙π嘛L(fēng)進行再熱以滿足上述要求。經(jīng)過我們調(diào)查發(fā)現(xiàn),國內(nèi)一些凈化設(shè)計與施工公司在潔凈空調(diào)設(shè)計與施工中對此有所忽略,這樣勢必導(dǎo)致在某些情況下(如室內(nèi)散濕較大等室內(nèi)相對濕度不能滿足要求,同時由于在相對濕度較大的情況下,細菌的繁殖速度加快,如果在送風(fēng)管內(nèi)相對濕度過大,對室內(nèi)潔凈度會有影響。因此在規(guī)范中對此進行規(guī)定是合理的。第二是室內(nèi)機組使用了干盤管。由于其換熱器的表面溫度高于回風(fēng)的露點溫度,換熱器的表面沒有液體水析出,故稱其為干盤管(dry coil。使用干盤管的好處在于我們可以對室內(nèi)空氣環(huán)境進行精確調(diào)整,同時由于沒有冷凝水產(chǎn)生,減少細菌繁殖的場所,因此衛(wèi)生條件好

7、。手術(shù)室負荷設(shè)計是按照最不利情況進行設(shè)計的,而實際負荷往往要小于設(shè)計負荷,并且隨著實際使用情況的變化而變化。使用干盤管后,當室內(nèi)熱濕負荷即熱濕比發(fā)生變化時,通過調(diào)整干盤管的制冷量或加熱量,使回風(fēng)與新風(fēng)混合后始終處于熱濕比線上,從而達到精確控制室內(nèi)環(huán)境的要求,不致由于室內(nèi)負荷變化較大時室內(nèi)環(huán)境失控,因此有更高的安全性與穩(wěn)定性。冬季熱濕處理方式,見圖2所示。加濕采用電加濕,由于手術(shù)室的特殊性,冬季與夏季的熱濕比相差不大,因此可以采用相同的熱濕比線。這種方式最大的優(yōu)點在于新風(fēng)機組負擔(dān)全部新風(fēng)負荷、室內(nèi)濕負荷、表冷除濕后的再熱負荷。由于手術(shù)室的特殊性,常年負荷比較穩(wěn)定,因此在冬季與夏季將新風(fēng)處理到同一

8、點,這樣不僅在控制上可靠易行,而且控制效果穩(wěn)定,室內(nèi)各環(huán)境參數(shù)的波動較小。即使在部分負荷或由于特殊原因室內(nèi)熱濕變化較大情況下,還可以通過室內(nèi)機組干盤管的加熱或制冷來進行調(diào)整,使回風(fēng)與新風(fēng)混合后達到送風(fēng)狀態(tài)點,送入室內(nèi)后消除余熱余濕。因此,這種空氣處理方式效果明顯且易于實現(xiàn),同時避免了冷熱抵消所導(dǎo)致的能源浪費,具有較好的節(jié)能效果。圖3與圖4是兩種常用的空氣處理方式。圖3的空氣處理順序為:通過表冷器將新風(fēng)與回風(fēng)處理至機械露點L;通過再熱器將新風(fēng)與回風(fēng)處理至送風(fēng)狀態(tài)點O點;送入室內(nèi),帶走室內(nèi)余熱余濕。圖4中新風(fēng)機組只承擔(dān)處理新風(fēng)的熱濕負荷,室內(nèi)熱濕負荷全部由循環(huán)機組負擔(dān)。這種方式中新風(fēng)在新風(fēng)機組中先

9、經(jīng)過表冷器處理至室內(nèi)狀態(tài)點對應(yīng)的機械露點溫度,然后經(jīng)過再熱器,加熱至室內(nèi)工況點N點;循環(huán)風(fēng)在循環(huán)機組里先經(jīng)過表冷器,處理至機械露點L,再經(jīng)過再熱器,加熱至送風(fēng)狀態(tài)點O點,送入室內(nèi)后帶走室內(nèi)余熱余濕。比較以上兩種方案,新風(fēng)與循環(huán)風(fēng)均有大幅度的再熱過程,冷熱抵消大,運行不經(jīng)濟,耗能較大。3計算結(jié)果分析為了對這三種不同方案的能耗進行比較,我們對不同級別的手術(shù)室分別進行比較計算。計算初始條件為:手術(shù)室面積30m2,廣州地區(qū)夏季空調(diào)室外計算干球溫度33.5,手術(shù)室室內(nèi)計算溫度為23.5,級新風(fēng)量圖2冬季空氣處理焓濕圖圖3夏季空氣處理焓濕圖(2圖4夏季空氣處理焓濕圖(3工藝與設(shè)備262-廣東建材2009年

10、第6期1200m3/h,循環(huán)風(fēng)量9800m3/h;級新風(fēng)量900m3/h,循環(huán)風(fēng)量1900m3/h;級新風(fēng)量800m3/h,循環(huán)風(fēng)量1000m3/h;計算結(jié)果如圖57所示。從圖中可以看出,方案一與方案二和方案三相比具有較好的節(jié)能效果。其中級手術(shù)室方案一比方案二和方案三分別節(jié)能62.5%、63.6%;級手術(shù)室方案一比方案二和方案三分別節(jié)能27.4%、28.2%;級手術(shù)室方案一比方案二和方案三分別節(jié)能19%、22.1%。三種不同空調(diào)方案的能耗比較:4潔凈手術(shù)室空調(diào)設(shè)計中的其他節(jié)能措施手術(shù)室對溫度的要求是要保證手術(shù)正常進行,相對于潔凈度來說并不是一個嚴格的因素,但是溫度的確定必須有利于醫(yī)生的操作,有

11、利于傷口的愈合,減少感染的可能性。因此,在醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范中規(guī)定手術(shù)室溫度取值為2225;濕度是影響人體舒適感以及細菌生長的一個重要因素,現(xiàn)已研究表明,在相對濕度在40%60%的條件下,細菌的繁殖速度將要降低。而且在這個標準下,濕表面水分蒸發(fā)適量,不會因創(chuàng)口過于干燥而影響日后傷口的愈合,也不會因為濕度過高而產(chǎn)生器械銹蝕或霉變。根據(jù)文獻6表明,在等舒適的前提下,優(yōu)化室內(nèi)溫度與濕度的組合可以達到較好的節(jié)能效果,夏季適當提高溫度與濕度,而在冬季則降低溫度與濕度的組合,可以實現(xiàn)系統(tǒng)較大的節(jié)能。由于整個手術(shù)室存在只有部分手術(shù)室使用的情況,故對獨立使用的新風(fēng)機和排風(fēng)機進行連動控制,即風(fēng)量(變頻隨

12、著手術(shù)室使用數(shù)量的增加而自動增加,直至滿負荷,這樣可以根據(jù)風(fēng)量的不同而采用不同的轉(zhuǎn)速,從而達到節(jié)電的目的。在手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中采用各種不同形式的能量回收方式對空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能具有重要的意義。選用好的回收方式會產(chǎn)生很好的使用效果和經(jīng)濟效益。現(xiàn)在有一種熱回收機組,不僅高效節(jié)能而且經(jīng)濟環(huán)保。眾所周知。蒸汽壓縮式制冷機組產(chǎn)生的冷凝熱熱量是機組制冷量的1.11.3倍,如果將這些冷凝熱進行回收,如預(yù)熱新風(fēng),將會有巨大的節(jié)能效果。圖8為蒸汽壓縮式制冷循環(huán)P-h圖。根據(jù)制冷原理可知,2-5為制冷劑蒸汽冷凝為液態(tài)的放熱過程,2-2氣態(tài)顯熱約為冷凝熱熱量的15%,2-4潛熱約為冷凝熱熱量锝80%。制冷機組中,如果對2-5過程釋放的冷凝熱熱量全部或部分回收,其節(jié)能效果就已非常可觀。5結(jié)論節(jié)能是現(xiàn)代空調(diào)發(fā)展的一個重要趨勢之一。通過以上分析,本文對潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計進行探討,提出一種節(jié)能性與穩(wěn)定性較好的空氣處理方式,經(jīng)過分析比較,具有很好的節(jié)能效果。【參