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| 洁净手术部新风系统不知道如何选择？这里四个方案，逐个详细解析 |
| 发布者： admin 发布时间：2021-06-21 阅读：324次 |
在手术部净化工程实践中，为避免冷热抵消造成的能源浪费，或当采用两管制系统，夏季除电再热外无法获得其他空气再热热源时，常采用新风独立除湿、新风承担全部湿负荷及部分冷负荷的空气处理模式。但实际运行中，当新风仅采用水冷表冷器（7℃／12℃）作一级冷却除湿，在循环机组内仅作干工况调温的空气处理方案时，按照设计的新风量配置，无论新风机组的冷量配置富余量超过设计值多少（25％，50％或更多），夏季均会出现湿度超标现象。
经分析，在采用上述方案时，设计者按照由新风承担全部湿负荷及部分冷负荷来设计，没有对夏季手术室冷负荷、湿负荷进行同步校核计算并取较大风量，当新风仅采用水冷表冷器作一级冷却除湿时，在手术室满负荷运行时不能承担全部湿负荷；由于循环机组内为干工况运行，循环机组冷量配置较少，不具备足够的潜热制冷量进行再次除湿，此导致湿度过高。
针对上海地区某医院夏季出现大量手术室湿度过高且普遍超标现象，以Ⅲ级手术室为例进行热湿负荷解析。
（1）工程概况
该工程含若干Ⅰ级和Ⅲ级净化手术室，空气处理采用新风机组集中预处理＋循环机组冷却的方式。手术室采用一次回风系统，手术室墙板围护结构净面积为30㎡，吊顶高度为3ｍ，参与手术人数为10人。
（2）设计依据
设计依据GB50333-2013《医 院 洁 净 手 术 部建筑技术 规 范》、GB51039-2014《综合医院建筑设计规范》、GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》。
室内设计温 度 为24 ℃，相对湿度50％.
（3）热湿负荷计算
Ⅲ级手术室新风独立除湿，新风承担全部湿负荷和部分室内冷负荷，新风仅经过一级水冷表冷器，室内冷负荷和湿负荷为：
1）围护结构冷负荷为1532Ｗ；
2）人员散热形成的冷负荷为700Ｗ；
3）人员散湿量为1670g／h，人员散湿量形成的冷负荷为1120Ｗ；
4）手术室常规照明冷负荷为180Ｗ；
5）手术室设备散热冷负荷为1970Ｗ；
6）湿表面面积为0.7㎡，温度为40 ℃，相对湿度50％时散湿量为1022g／h，湿表面的冷负荷为685Ｗ；
7）最大冷负荷为6190Ｗ，最大湿负荷为692g／h。
空气的热平衡方程为 式中 Ｑｎ 为室内冷负荷，ｋＷ；ｃｐ 为空气比定压热容，Ｊ／（ｋｇ·℃）；Ｓ 为循环送风量，ｍ３／ｈ；ｔＮ，ｔＯ′分别为室内温度和送风温度，℃。
根据GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》表7.4.10-2，当工艺性空调室温允许波动范围为±0.5 ℃时，送风温差为３～６℃，实际送风温差取5.5 ℃，求得Ｓ 为3128㎥／ｈ新风量取800㎥／ｈ）。
按新风处理至过冷过干与回风一次混合并由新风承担全部湿负荷的空气处理模式，根据规范规定，应分别同时符合下列要求：
1)实际换气次数＞18ｈ-1。根据热平衡方程Ｑｘ＝1.2S1（ｈＮ －ｈＯ′）／3600（Ｑｘ 为处理新风所需总制冷量，ｋＷ；Ｓ１ 为实际循环风量，ｍ３／ｈ；ｈＮ，Ｏ′为室内空气状态点和送风状态点比焓，ｋＪ／ｇ），计算得出实际送风量为 2759 ｍ３／ｈ，换气次数为30ｈ－１，满足规范要求。
２）根据室内湿平衡方程，湿负荷Ｄ应满足＝1.2Ｌ２（ｄＮ －ｄＯ′）（Ｌ２ 为根据湿负荷计算的实际循环风量，ｍ３／ｈ；ｄＮ 为室内空气状态含湿量，ｇ／ｇ；ｄＯ′为送风状态点的含湿量，ｇ／ｋｇ）。由此计算得到Ｓ２＝5217ｍ３／ｈ。
３）如进行湿负荷校核计算，则室内送风量应取两者之间的较大值，当温度出现偏差时，采用再热调温方式微调。但设计者可能并没有考虑作湿负荷校核，而直接取前者即2759ｍ３／ｈ作为实际的循环送风量。根据经验，假设独立除湿的新风处理后状态点温度为12 ℃，相对湿度为５％（冷水进出水温度7℃／12 ℃、全逆流，仅单级水冷表冷器，无蒸发式制冷剂冷却（以下简称氟冷”）或冰蓄冷等低温冷源）。
本文根据热平衡方程式计算并解析（新风量仍取800ｍ３／ｈ），处理新风所需要的总冷负荷为5.25ｋＷ，经处理的新风所能承担的部分室内冷负荷为4.29ｋＷ，室外新风总的湿负荷为12633.6ｇ／ｈ（夏季室外新风含湿量高），新风经预处理后实际能担的室内湿负荷为1248ｇ／ｈ，剩余的室内湿负荷为1444ｇ／ｈ。在上述新风处理及新、回风混合二次处理过程中，如果仅根据室内冷负荷计算循环机组所需最小制冷量（为2.82ｋＷ），新风机组与循环机组内的总制冷量为18.07ｋＷ。树上鸟教育暖通设计杜老师。
依据上述计算配置机组，新风机组采用一级水冷表冷器，当循环机组内仅为干工况运行时，能满足室内冷负荷需求，但无法满足全部湿负荷需求，能真正全时段实现由新风承担全部湿负荷，室内实际状态点会出现漂移。所以，当新风仅采用一级水冷表冷器作冷却除湿时，只能满足室内冷负荷需求，不能满足湿负荷需求。
为保证手术室的温湿度始终处于可控状态，可采取以下几种空气处理方案。
方案１
新风机组配置一级水冷表冷器，新风经水冷表冷器后状态点干球温度为11.5℃，相对湿度为95％。加大循环机组的冷量配置，即根据余湿量配置循环机组所需风量、冷量，并通过再热进行调温，仍假设循环机组送风量不变，该空气处理过程见图２。
由图２可知，循环机组一次混合后的混合空气经冷却除湿后的状态点含湿量ｄｘ１必须满足1.2Ｌ１（ｄＮ－ｄｘ１）＝2692ｇ／ｈ，求得ｄｘ１＝8.56ｇ／kｇ。根据经验，假设该循环机组内的处理露点相对湿度为98％，一次混合再次冷却后处理新风所需要的总冷负荷为15.25ｋＷ，经处理的新风所能承担的部分室内冷负荷为4.29ｋＷ，新风经预处理后能承担的室内湿负荷为1248ｇ／ｈ，循环机组内应承担的室内湿负荷为1444ｇ／ｈ，循环机组制冷量为9ｋＷ，新 风 及 循 环 风 总 冷 量 需 求 为4.25ｋＷ，循环机组再热量为6.64ｋＷ，即经预冷却的新风与回风混合后的空气在循环机组内仍需继续冷却除湿，并再热调温。
为确保系统的节能效果，一般常采用四管制冷热水循环系统，制冷的同时通过使用制冷循环时的冷凝热制取的热水对循环机组内经过冷却除湿的空气进行再热，制冷量和再热量可以分别通过位于冷热水回水管段上的电动两通阀或电动三通阀进行微调，并可以精准控制除湿量和再热量，因为制冷量和再热量能随时根据室内实际湿负荷的变化而灵活调节，能实现所有手术室的相对湿度均保持统一的指标，确保手术室的温湿度始终处于可控状态。但该方案的缺点是新风机组与循环机组内的总冷负荷较大，达24.71ｋＷ。
方案２
新风机组配置一级水冷、二级氟冷，新风处理至过冷过干状态，由新风承担全部室内外湿负荷和部分室内冷负荷，循环机组内配置备用再热装置，该空气处理过程见图３。
由图３可知，处理新风所需要的总冷负荷为7.08ｋＷ，其中，新风机组水冷表冷器所需冷量为1.51ｋＷ，新风机组氟冷表冷器所需冷量为5.57ｋＷ，新风机组承担的室内部分冷负荷为5.22ｋＷ，环机组制冷量为1.43ｋＷ，新风及循环风总冷量需求为18.51ｋＷ。
该方案新风机组和循环机组的总冷负荷较小，但在多台手术室同时运行时较有优势，主要是因为作为同时服务多个手术室的集中新风处理系统，当任一手术室满负荷运行时，不论其他循环机组是否开启，新风机组出风状态点都应保证含湿 量 为6.58ｇ／ｋｇ，并且新风露点温度低至8.5 ℃以下，一般的水冷表冷器无法实现这个状态，必须配置氟冷表冷器。
新风机组的冷量配置有可能在大部分时间段处于冗余状态，消耗了更多的新风机组制冷量，也增加了循环机组内的再热微调热量。并且各个手术室瞬时湿负荷不同， 相对湿度在某个时间段是不相同的，无法实现相对湿度的精准控制，只能控制总体相对湿度不高于某限值。
方案３
方案为较传统的配置方法，新风机组仅配置一级水冷表冷器，新风比焓处理至不大于室 内状态点的比焓，循环机组承担全部室内热湿负荷和部分新风湿负荷，再热调温。
处理新风所需要的总冷负荷为0.96ｋＷ，循环机组制冷量为12.86ｋＷ，新风及循环风总冷量需求为23.82ｋＷ，循环机组再热量为5.31ｋＷ。
该方案的新风机组和循环机组的总冷负荷略小于方案２，主要是因为新风机组的冷量配置较为精准，计算值也相对较小，各个手术室通过循环机组实现冷却除湿，能根据各自的冷负荷、湿负荷进行精准调节，不受其他机组的干扰，可以实现温度、对湿度的精准控制，但新风机组与循环机组总的制冷量仍偏高。
方案４
新风机组配置一级水冷表冷器，新风处理至过冷过干并与部分回风一次混合；另一部分回风在循环机组内先经冷却除湿并与一次混合空气进行二次混合，再热或冷却微调送风温度。这是一个不同于以往概念的一次回风、二次回风过程。
处理新风所需要的总冷负荷为5.25ｋＷ，循环机组部分回风（取回风量的1／2）冷负荷为6.55ｋＷ，新风及循环风总冷量需求为21.8ｋＷ，循环机组再热量为3.29ｋＷ。
该方案的特点为：
１）改变了以往二次回风的处理概念，经预处理的新风与部分未经处理的回风混合，而另一部分回风在循环机组内经冷却除湿后再与一次混合空气进行二次混合；
２）充分利用较低温度的冷水，使新风机组与循环机组采用单一冷源，中心制冷机房如果能确保7℃／12 ℃冷水供应，新风机组及循环机组的出风状态点参数均能满足要求；
３）对于新风机组和循环机组的水冷表冷器，空气处理过程均处于表冷器相对效率较高的状态，循环机组内部功能段设置变化不大，但因冷热抵消造成负荷减少，新风机组与循环机组总的冷量需求量降至最低。
同时，由于低露点的新风与一部分回风混合，再与经过冷却处理的部分循环空气二次混合，其混合点的含湿量相对更接近所需值，因此,该方案能有效避免夏季高温高湿空气对湿度的影响。该方案的不足之处为相对其他方案，机组内部结构略为复杂、造价略高。
手术部空气处理方案尤其是新风处理方案不能一概而论、不加分析地一味强调采用某种方案，手术部单台新风机组服务的手术室间数较多时，用新风过冷过干的处理方法，由新风承担全部湿负荷并不一定是最佳的空气处理方案，改进的新型空气混合方式（方案4）具有相对较好的运行灵活性、经济性，且温湿度控制精准、稳定，具有实用价值。
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