手术室常用空气处理方式及节能分析

手术室常用空气处理方式及节能分析

贺学广 E—mail:******************

摘要：本文以一级洁净手术室为例，分析了舒适性空调同洁净空调送风量的确定方法、洁净空调的送风温差，以及送风状态点的确定方法，介绍了二次回风系统在洁净手术室空气处理过程中的应用。与一次回风空气处理过程相比较，在一级同二级洁净手术室空气处理过程中应用二次回风系统，节能效果显著。

关键词：洁净手术室、送风量、送风温差、二次回风、节能

通常在舒适性空调（全空气系统）送风量的确定时，是先计算室内余热、余湿，而后计算热湿比，再选定送风温差，进而确定送风状态点。在焓湿图可查得送风状态点和室内点的焓值，进而按消除室内余热或余湿计算送风量，再校核换气次是否达到要求，如未达到，则应接规定的换气次数为准。由于洁净空调送风量是接规范所要求的换气次数去计算送风量（再按消除室内余热去校核送风量，二者取较大值，通常按换气次数计算的送风量要大于按消除室内余热所计算的送风量。），其送风量较舒适性空调要大得多，且送风量为己知，故不能用确定送风温差的方法去确定送风状态点，我们可以用消除室内余热的方法去求得送风状态点与室内状态点的焓差，进而确定送风状态点的焓值，作等焓线与热湿比线的交点，即得到送风状态点。

在洁净手术的设计过程中，其送风量一般按换气次数确定，对于一级手术室，其要求严格，为洁净单向流，一般不按换气次数确定，其送风量为：2.6×2.4×0.45×3600（风口规格为2.6×2.4，风速一般为0.2m/s~0.3 m/s，考虑衰减，一般取0.4 m/s ~0.45 m/s[1]，手术室送风口一般都用送风天花）。二级手术室：30～36次/h，[2]三级手术室：18～22次/h，四级手术室：12～15次/h。

现以某医院洁净手术室（处于湖北荆州）夏季一次回风系统为例，设计参数如下表所示：

洁净室设计参数表1

手术室一般处于建筑的内区,主要负荷为医疗设备、灯具同人体的散热,风量、负荷计算见下表:

手术室风量、冷量计算表表2 房间面积层高级别送风量余热量余湿量热湿比新风量新风负荷总负荷m2m m3/h kw g/s m3/h kw kw OR1 42 3 1 10100 8.6 3.64 8600 1000 14.74 23.34 OR2 36 3 2 3888 6.4 2.77 8312 800 11.8 18.2 OR3 36 3 3 2376 5.8 2.5 8286 800 11.8 17.6 OR4 36 3 4 1620 5.2 2.33 8000 600 8.84 14.04

由于手术室一般比较集中，故其空调布置也比较集中，为方便施工及控制，新风一般由新风机组集中处理，由由风管送至各个回风处理机组与回风相混合。

空气处理过程：室外新风通过新风机组先处理至室内等焓状态点L，不承担室内负荷，回风则在处理前或处理后与新风混合，送至室内。处理过程如下图所示。

图1 一次回风空气处理过程焓湿图

从焓湿图上可看出两种方案的再热量同冷量相差不多，但对于方案1，在一级以下的手术室中，由于送风温差较大，回风处理状态点C的温度低于12o C，在实际工程中很难达实现，故在此选择第二种方案：回风先与新风混合后，再经空调机组处理后，送至室内。

各状态点确定：（以OR1为例）：

Δh=Q/G

Δh：室内状态点同送风状态点的焓差（i n-i o）

Q：室内余热

G：房间送风量

室内状态点焓值i n为：47.86kJ/kg，Q：8.6 kw，G：10110 m3/h，可求得Δh=2.55 kJ/kg，即可求出

送风状态点的焓值i o =45.3 kJ/kg，过i o作等焓线与热湿比线的交点即可得送风状态点O，过O点作等湿线与95%等相对湿度线交于C点，由新回风比可确定M点。

各状态点参数见下表面2：

各状态点参数

表3

N点与C点的焓差即为机组消耗的冷量（数值上等再热量加上室内余热量）

Q冷量= G（i m-i c）

=10100/3600×1.2×(47.86-35.93)

=40.16kw

W点与N点的焓差即为新风负荷

Q新风=G新风（i w-i n）

=(1000/3600)×1.2×(92.08-47.86)

=14.74kw

O点与C点的焓差即为机组再热量

Q再热=G（i o-i c）

=10100/3600×1.2×(45.27-35.93)

=31.4kw

同理可计算其他几间手术室的冷量同再热量。

手术室一次回风冷量同再热量表4

由表4可以看出手术室级别越低，送风焓差越大，相应的空气处理温度也越低，在上述三级手术室中，通过计算及查焓湿图可得其处理后空气温度接近于12o C，对于OR4手术室，通过计算可知其送风状态点焓值为38.23 kJ/kg，过送风状态点O作等湿线与95%等相对湿度线的交于C点，从焓湿图上可查得C点温度低于12o C，在实际工程中达到如此低的温度，难以实现，且成本高，故从实际出发，应考虑放大送风量，我们假设其空气处理状态点C的温度为12o C，过C点作等湿线与热湿比线交于O点，从焓湿图上可查得O点C点状态参数

O、C状态点参数表5

送风量：

G=Q/（i n-i o）

=5.2/(47.86-39.68)

=0.635kg/s

=1907m3/h

再热量：

Q再热=G（i o-i c）

=1907/3600×1.2×(39.68-33)

=4.25kw

通过上述计算分析可知：手术室的送风量应根据具体情况，具体分析，从面选择合适、正确的计算方法。

观察分析可知，在一次回风系统中存在冷热抵消的问题，浪费能源，对于一级手术室能源浪费尤为严重（再热量超过30kw，同时还有等量的冷量）。从节能的角度出发可考虑采用二次回风（为使系统控制简易，易与在实际工程中实现，本文所提及的二次回风皆为固定二次回风量的二次回风系统）：通常有两种二次回风模式，1，新风经新风机组处理至室内等焓状态点（不承担室内负荷）后，与一部分回风混合，再处理到露点，再与另一部分回风相混合，再经过再热至送风状态点后，送入洁净手术室。2，新风经新风机组处理至室内等焓状态点，一部分回风经循环机组处理后再与未经处理的回风相混合，再热后