潔凈手術(shù)部空氣處理的節能設計
華銳凈化 2019-09-02 10:29:35 閱讀
2. 潔凈手術(shù)部空調的主要特點(diǎn)
2.1 潔凈手術(shù)部空調的設計參數和精度要求
受傳統的工業(yè)凈化空調和工藝空調要求恒溫恒濕的影響，往往過(guò)分強調潔凈手術(shù)部空調設計參數的控制精度。但是潔凈手術(shù)部空調是生物凈化空調，與工業(yè)凈化空調和傳統的工藝空調都有很大的區別，其工藝的主要保護對象是手術(shù)病人，更具體地說(shuō)是手術(shù)切口，因此對溫濕度的精度要求一般并不太高，而《規范》對潔凈手術(shù)部用房的溫度和相對濕度的設計范圍分別為22~25℃和35~60%.
2.2 潔凈手術(shù)部的空調負荷特點(diǎn)
潔凈手術(shù)部的熱濕負荷比較穩定。從建筑的布置上來(lái)看，除清潔走廊外，潔凈手術(shù)部的大部分區域一般都沒(méi)有直接的外圍護結構，其室內熱濕負荷幾乎不受室外氣候條件的影響，人員和醫療用電設備是室內熱濕負荷的主要影響因素。
2.3 潔凈手術(shù)部的送風(fēng)量特點(diǎn)
為了滿(mǎn)足潔凈度的要求，潔凈手術(shù)部對不同級別的潔凈區域的送風(fēng)量有嚴格要求。送風(fēng)量比普通的舒適性空調大很多，并且要求送風(fēng)量固定不變，送風(fēng)溫差由送風(fēng)量和室內熱濕負荷決定，一般比普通的舒適性空調小很多。
3 現有的潔凈手術(shù)部空氣處理方案
目前較為常用的手術(shù)部空氣處理方案按照循環(huán)機組的回風(fēng)次數可分為一次回風(fēng)和二次回風(fēng)（或旁通）兩類(lèi)。如果再結合各空氣處理段的不同組合排序，其種類(lèi)可達到數十種之多。限于篇幅和方便上下文的方案作比較，本文以某醫院I級手術(shù)室為例，主要介紹現在最常用的一次回風(fēng)處理方式，其設計參數如表一中手術(shù)室1 所示，其流程圖如圖一所示，空氣處理焓濕圖如圖三A）和圖四A）所示。以夏季工況為例，先將新風(fēng)集中處理到室內等焓點(diǎn)LW，與回風(fēng)混合后處理至L點(diǎn)，然后加熱至K點(diǎn)，經(jīng)風(fēng)機升溫至O點(diǎn)送入室內。由于I級手術(shù)室送風(fēng)量很大，送風(fēng)溫差很小，因此從L點(diǎn)到K點(diǎn)需要大量的再熱量，產(chǎn)生嚴重的冷熱抵消。
針對I級手術(shù)室系統的嚴重冷熱抵消，也有個(gè)別凈化工程公司嘗試在I級手術(shù)室中使用二次回風(fēng)，但終因控制方式不合理或控制系統復雜而難以實(shí)現，結果沒(méi)有得到廣泛應用。也有人提出用新風(fēng)承擔室內濕負荷來(lái)避免再熱帶來(lái)的冷熱抵消，又可以使循環(huán)機組實(shí)現干工況運行的解決方案。這種思路從理論上可以實(shí)現，但在實(shí)際工程中卻很難行得通：由于手術(shù)部中往往是多個(gè)手術(shù)室循環(huán)機組共用一個(gè)新風(fēng)機組，在這種情況下，無(wú)法通過(guò)調節新風(fēng)處理參數來(lái)適用個(gè)別手術(shù)室濕負荷增加產(chǎn)生的波動(dòng)。定新風(fēng)量因為無(wú)法預知濕負荷增加量而無(wú)法實(shí)現；變新風(fēng)量勢必導致自控系統復雜。另外，由于要求的供水溫度過(guò)低等原因很難實(shí)現循環(huán)機組的絕對干工況運行。
4 固定二次回風(fēng)的潔凈手術(shù)部空氣處理方案
針對以上情況，本文提出在潔凈手術(shù)部空氣處理過(guò)程中采用固定二次回風(fēng)量的二次回風(fēng)系統，其流程圖如圖二所示，空氣處理焓濕圖如圖三B）和圖四B）所示。這樣按照實(shí)際熱濕處理所需要的回風(fēng)量來(lái)確定一次回風(fēng)量，并全年固定此風(fēng)量不變，既避免了大量的冷熱抵消，又利于控制。同時(shí)，由于經(jīng)過(guò)冷、熱盤(pán)管的空氣迎面風(fēng)速大大降低，有利于熱濕處理。循環(huán)機組的新風(fēng)和總的回風(fēng)都固定不變，在二次回風(fēng)支路上設定風(fēng)量閥，既可以起到固定一次回風(fēng)和二次回風(fēng)量的作用，又利于一次回風(fēng)和二次回風(fēng)的阻力平衡。
手術(shù)室投入使用時(shí)，循環(huán)風(fēng)機啟動(dòng)，同時(shí)聯(lián)鎖開(kāi)啟排風(fēng)機、排風(fēng)管和總回風(fēng)管上的電動(dòng)密閉閥。手術(shù)室不使用時(shí)，循環(huán)風(fēng)機停止運轉，同時(shí)聯(lián)鎖關(guān)閉排風(fēng)機、排風(fēng)管和總回風(fēng)管上的電動(dòng)密閉閥。其空氣處理過(guò)程如下：
4.1 夏季工況（圖三B，設計工況）
4.2 冬季工況（圖四B，設計工況）
假定室內設計參數不變，將新風(fēng)預熱預處理至W點(diǎn)，然后與一次回風(fēng)混合后降溫處理至D點(diǎn)，然后加濕（干蒸汽）處理至L點(diǎn)。從圖中還可以看出，W點(diǎn)越高，所需冷量越大，另外，W點(diǎn)越高，其相對濕度越低，過(guò)低的相對濕度容易使新風(fēng)在輸送過(guò)程中產(chǎn)生靜電。因此，W點(diǎn)不宜過(guò)高，但不應低于最低值班溫度（5℃）。
5. 固定二次回風(fēng)系統的節能分析
現以上海某醫院潔凈手術(shù)室空氣處理為例，通過(guò)計算對一次回風(fēng)系統和固定二次回風(fēng)系統進(jìn)行能耗分析比較，按照控制方式不同，每種系統又分為露點(diǎn)和非露點(diǎn)控制。其設計參數見(jiàn)表一，計算比較結果見(jiàn)表二和表三。
5.1 夏季工況
從表二可以看出，在夏季設計工況下，對I級手術(shù)室，采用二次回風(fēng)系統可以節省168%（24.5kW）的制冷量，同時(shí)可以避免24.5kW的再熱量； II級手術(shù)室可以節省88%（7.4kW）的制冷量，同時(shí)可以避免7.4kW的再熱量；III級手術(shù)室可以節省22%（1.6kW）的制冷量，同時(shí)可以避免1.6kW的再熱量；IV級手術(shù)室可以節省14%（0.7kW）的制冷量，同時(shí)可以避免0.7kW的再熱量。由于手術(shù)室的負荷隨級別的降低不如送風(fēng)量降得快，因此，越是高級別的手術(shù)室產(chǎn)生冷熱抵消現象越嚴重。I級和II級手術(shù)室利用定二次回風(fēng)系統的節能效果非常明顯，隨著(zhù)循環(huán)風(fēng)量的迅速減小，更低級別的手術(shù)室利用二次回風(fēng)的節能空間也變得越來(lái)越小。
5.2 冬季工況
從圖四可以看出，如果采用非露點(diǎn)控制，對于一次回風(fēng)系統和二次回風(fēng)系統都不會(huì )出現冷熱抵消，二者能耗一樣。如果采用露點(diǎn)控制，對于二次回風(fēng)，在冬季設計工況下與非露點(diǎn)控制能耗一樣；對于一次回風(fēng)，冬季也會(huì )出現冷熱抵消現象——從C點(diǎn)冷卻至D點(diǎn)，蒸汽加濕至L點(diǎn)，然后再熱至K點(diǎn)。從表三可以看出，在冬季設計工況下，如果采用露點(diǎn)控制，相對于一次回風(fēng)系統，二次回風(fēng)系統可以節省與表二夏季工況下相同量的冷量和熱量。
6. 結論
通過(guò)以上分析可以看出，固定二次風(fēng)的二次回風(fēng)系統用在潔凈手術(shù)部空氣處理過(guò)程中可以達到節能目的，級別越高，節能效果越明顯，I級和II級手術(shù)室夏季工況冷量可節省168%（24.5kW）和88%（7.4kW），并可避免等量的再熱量；冬季工況若采用露點(diǎn)控制，I級和II級手術(shù)室冬季工況冷量可節省404%（24.5kW）和487%（7.4kW），并可避免等量的再熱量。其自動(dòng)控制也并不比一次回風(fēng)麻煩，同時(shí)相對于一次回風(fēng)系統，二次回風(fēng)系統中熱濕處理的風(fēng)量大大減少，降低送風(fēng)機所需壓頭。另外，由于在加濕器后增加了二次回風(fēng)段，可使加濕器與風(fēng)機段保持一定距離，有利于避免過(guò)濾器和電機受潮，從I~IV級手術(shù)室i-d圖可知引入二次回風(fēng)混合后的送風(fēng)相對濕度小于75%，符合《規范》7.3.1-7條的要求。
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