潔凈手術部空氣處理的節能設計
華銳凈化 2019-09-02 10:29:35 閱讀

2. 潔凈手術部空調的主要特點
2.1 潔凈手術部空調的設計參數和精度要求
受傳統的工業凈化空調和工藝空調要求恒溫恒濕的影響,往往過分強調潔凈手術部空調設計參數的控制精度。但是潔凈手術部空調是生物凈化空調,與工業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病人,更具體地說是手術切口,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 潔凈手術部的空調負荷特點
潔凈手術部的熱濕負荷比較穩定。從建筑的布置上來看,除清潔走廊外,潔凈手術部的大部分區域一般都沒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 潔凈手術部的送風量特點
為了滿足潔凈度的要求,潔凈手術部對不同級別的潔凈區域的送風量有嚴格要求。送風量比普通的舒適性空調大很多,并且要求送風量固定不變,送風溫差由送風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 現有的潔凈手術部空氣處理方案
目前較為常用的手術部空氣處理方案按照循環機組的回風次數可分為一次回風和二次回風(或旁通)兩類。如果再結合各空氣處理段的不同組合排序,其種類可達到數十種之多。限于篇幅和方便上下文的方案作比較,本文以某醫院I級手術室為例,主要介紹現在最常用的一次回風處理方式,其設計參數如表一中手術室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,先將新風集中處理到室內等焓點LW,與回風混合后處理至L點,然后加熱至K點,經風機升溫至O點送入室內。由于I級手術室送風量很大,送風溫差很小,因此從L點到K點需要大量的再熱量,產生嚴重的冷熱抵消。
針對I級手術室系統的嚴重冷熱抵消,也有個別凈化工程公司嘗試在I級手術室中使用二次回風,但終因控制方式不合理或控制系統復雜而難以實現,結果沒有得到廣泛應用。也有人提出用新風承擔室內濕負荷來避免再熱帶來的冷熱抵消,又可以使循環機組實現干工況運行的解決方案。這種思路從理論上可以實現,但在實際工程中卻很難行得通:由于手術部中往往是多個手術室循環機組共用一個新風機組,在這種情況下,無法通過調節新風處理參數來適用個別手術室濕負荷增加產生的波動。定新風量因為無法預知濕負荷增加量而無法實現;變新風量勢必導致自控系統復雜。另外,由于要求的供水溫度過低等原因很難實現循環機組的絕對干工況運行。
4 固定二次回風的潔凈手術部空氣處理方案
針對以上情況,本文提出在潔凈手術部空氣處理過程中采用固定二次回風量的二次回風系統,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。這樣按照實際熱濕處理所需要的回風量來確定一次回風量,并全年固定此風量不變,既避免了大量的冷熱抵消,又利于控制。同時,由于經過冷、熱盤管的空氣迎面風速大大降低,有利于熱濕處理。循環機組的新風和總的回風都固定不變,在二次回風支路上設定風量閥,既可以起到固定一次回風和二次回風量的作用,又利于一次回風和二次回風的阻力平衡。
手術室投入使用時,循環風機啟動,同時聯鎖開啟排風機、排風管和總回風管上的電動密閉閥。手術室不使用時,循環風機停止運轉,同時聯鎖關閉排風機、排風管和總回風管上的電動密閉閥。其空氣處理過程如下:
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,將新風預熱預處理至W點,然后與一次回風混合后降溫處理至D點,然后加濕(干蒸汽)處理至L點。從圖中還可以看出,W點越高,所需冷量越大,另外,W點越高,其相對濕度越低,過低的相對濕度容易使新風在輸送過程中產生靜電。因此,W點不宜過高,但不應低于最低值班溫度(5℃)。
5. 固定二次回風系統的節能分析
現以上海某醫院潔凈手術室空氣處理為例,通過計算對一次回風系統和固定二次回風系統進行能耗分析比較,按照控制方式不同,每種系統又分為露點和非露點控制。其設計參數見表一,計算比較結果見表二和表三。
5.1 夏季工況
從表二可以看出,在夏季設計工況下,對I級手術室,采用二次回風系統可以節省168%(24.5kW)的制冷量,同時可以避免24.5kW的再熱量; II級手術室可以節省88%(7.4kW)的制冷量,同時可以避免7.4kW的再熱量;III級手術室可以節省22%(1.6kW)的制冷量,同時可以避免1.6kW的再熱量;IV級手術室可以節省14%(0.7kW)的制冷量,同時可以避免0.7kW的再熱量。由于手術室的負荷隨級別的降低不如送風量降得快,因此,越是高級別的手術室產生冷熱抵消現象越嚴重。I級和II級手術室利用定二次回風系統的節能效果非常明顯,隨著循環風量的迅速減小,更低級別的手術室利用二次回風的節能空間也變得越來越小。
5.2 冬季工況
從圖四可以看出,如果采用非露點控制,對于一次回風系統和二次回風系統都不會出現冷熱抵消,二者能耗一樣。如果采用露點控制,對于二次回風,在冬季設計工況下與非露點控制能耗一樣;對于一次回風,冬季也會出現冷熱抵消現象——從C點冷卻至D點,蒸汽加濕至L點,然后再熱至K點。從表三可以看出,在冬季設計工況下,如果采用露點控制,相對于一次回風系統,二次回風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
通過以上分析可以看出,固定二次風的二次回風系統用在潔凈手術部空氣處理過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控制,I級和II級手術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。其自動控制也并不比一次回風麻煩,同時相對于一次回風系統,二次回風系統中熱濕處理的風量大大減少,降低送風機所需壓頭。另外,由于在加濕器后增加了二次回風段,可使加濕器與風機段保持一定距離,有利于避免過濾器和電機受潮,從I~IV級手術室i-d圖可知引入二次回風混合后的送風相對濕度小于75%,符合《規范》7.3.1-7條的要求。