李 峰

（深圳尚達醫(yī)療工程有限公司 廣東深圳 518116）

1 引言

目前新醫(yī)院的建設(shè)和舊醫(yī)院的改造都離不開潔凈手術(shù)室這個部門。潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)可以控制手術(shù)室內(nèi)濕度、溫度、塵埃、細菌和氣流分布等，確保室內(nèi)醫(yī)護人員及病患所需的新風量，保持手術(shù)室內(nèi)外的合理壓力梯度，使環(huán)境保持在理想的無菌狀態(tài)。該系統(tǒng)在現(xiàn)代醫(yī)院中有著舉足輕重的地位。我們就該系統(tǒng)的特點，工作原理以及它具有的三種技術(shù)進行具體的分析探討。

2 手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)的特點

和普通的家用空調(diào)相比較，會發(fā)現(xiàn)醫(yī)院的空調(diào)系統(tǒng)在運行工作的時候，送風溫差較小，送風量也大，相對的熱冷負荷更小。普通的空調(diào)系統(tǒng)更普遍的使用亂流度大的氣流組織形式來實現(xiàn)用很小的通風量來更大的增加室內(nèi)的溫度濕度場均勻性的功能，在屋內(nèi)會產(chǎn)生較強的渦流或者二次誘導(dǎo)氣流，但是呢，手術(shù)室的空調(diào)系統(tǒng)是為了確保手術(shù)室的潔凈，要盡可能的減少或者限制塵埃的擴散，所以采用了各種手段來降低渦流和二次誘導(dǎo)氣流，高等級的潔凈手術(shù)室一般都使用單向流的氣體組織形式。潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)的換氣次數(shù)遠遠超過家庭或商場的空調(diào)系統(tǒng)。這也使得它的能耗也遠遠大于其的他空調(diào)系統(tǒng)。

3 空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理分析

手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理方法一般分為兩種：一種是一次回風系統(tǒng)，它焓濕圖的制作步驟是，依據(jù)手術(shù)室的建筑情況和手術(shù)室的等級確定的新風量和送風量，并算出手術(shù)室內(nèi)的熱濕比，過手術(shù)室屋里的設(shè)計點N做熱濕比曲線，再按公式求出送風的狀態(tài)點O點的即O點的焓值），h0的等焓線和熱濕比線相交于O點（送風狀態(tài)點）過O點再繪制等含濕量線與95%相對濕度線交于L1點（L1點是機器露點），再回過頭根據(jù)回風量和新風量的質(zhì)量流量和新回風的焓值求出C1的焓值hC1，再NW線和等焓線的相交點就是C1點。（Q是室內(nèi)的冷負荷值，G為室內(nèi)總送風量）圖1所示即一次回風系統(tǒng)的空氣處理過程。

圖1 一次回風系統(tǒng)進行空氣處理

第二種是二次回風系統(tǒng)，O點的繪制和一次回風系統(tǒng)一樣，再過N的熱濕比線和95%相對濕度線得到它們的交點L2（二次回風系統(tǒng)機器露點），如此，L2的焓值hL2就可以確定下來了，依據(jù)求出露點風量，二次回風量即可由總的風量扣掉露點風量來獲得，再根據(jù)已知的數(shù)據(jù)，求得C2的焓值（C2為混合狀態(tài)點），做NW線和等焓線交點，就是所求的C點。

使用一次回風空調(diào)系統(tǒng)，因為過程中有冷熱相抵消，因此存在著極其大量的浪費。而二次回風系統(tǒng)則沒有夏季再熱的過程，成為一個節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，可是它的控制調(diào)節(jié)方式尤其復(fù)雜，在手術(shù)室內(nèi)外的條件發(fā)生變化的時候，很難能夠控制一、二次回風比來調(diào)節(jié)，一般像手術(shù)室內(nèi)等需要恒溫的地方，一般都用固定比例的一、二次回風，調(diào)節(jié)機器露點來實現(xiàn)改變室內(nèi)含濕量的目的，再用再熱器來輔助改變室內(nèi)溫度。圖2所示二次回風系統(tǒng)的進行濕熱處理的步驟。

圖2 二次回風系統(tǒng)工作過程

4 濕度優(yōu)先控制系統(tǒng)進行濕熱處理

隨著時代的進步，科學技術(shù)的發(fā)展，溫濕度獨立控制系統(tǒng)慢慢地應(yīng)用到生活實踐中去。它是潔凈手術(shù)室控制的一種新技術(shù)手段，它令新風自己擔起手術(shù)室內(nèi)的所有濕負荷，令空調(diào)機組工作在干工況，極力地降低細菌了等微生物的擴散。

在以上所述的三種系統(tǒng)中，一次回風為耗能最多的一種系統(tǒng)，濕度優(yōu)先控制和二次回風系統(tǒng)均成功的縮減或者避開了夏季的再熱過程。濕度優(yōu)先控制系統(tǒng)和二次回風相比較，由于其擔負全部濕負荷的風量都是新風，比二次回風系統(tǒng)露點風量低，新風需要比二次回風系統(tǒng)的更干，以便可以攜走室內(nèi)的所有濕負荷，所以它的機器露點比二次回風的更加低，必須要冷卻源供給更低溫度的冷卻液。就手術(shù)室內(nèi)，在動手術(shù)的時候，室內(nèi)醫(yī)護人員基本上不會改變，可手術(shù)中的器械與設(shè)施的使用數(shù)量和時間有著極大的變化，也就是說會有比較穩(wěn)定的濕負荷但有著波動很大的熱負荷。濕度優(yōu)先控制系統(tǒng)的送風狀態(tài)和送進去的新風量維持穩(wěn)定，那么手術(shù)室內(nèi)的空氣含濕量會基本不變，非常適合無菌的環(huán)境，若是二次回風的話，降溫除濕功能耦合于一塊，在負荷不穩(wěn)定的時候，它的調(diào)節(jié)控制可是比濕度優(yōu)先控制系統(tǒng)要繁雜的多。應(yīng)用濕度優(yōu)先（即新風獨自擔負所有濕負荷的系統(tǒng)）要優(yōu)于其他兩種系統(tǒng)。圖3表示濕度優(yōu)先控制系統(tǒng)進行工作的步驟。

圖3 濕度優(yōu)先系統(tǒng)工作原理

5 分析工程實例

這個工程位于廣東省，該部門要建造五間手術(shù)室，一間Ⅰ級（35m2），一間Ⅱ級（30m2），三間Ⅲ級（30m2）。廣州市夏季的室內(nèi)相對濕度設(shè)計為55%，其屋內(nèi)溫度設(shè)計為24℃；室外濕球溫度設(shè)計為27.8℃，干球溫度設(shè)計為34.2℃。手術(shù)部預(yù)用三個系統(tǒng)，Ⅰ級的手術(shù)室用一個獨立空調(diào)系統(tǒng)，Ⅱ級的手術(shù)室使用一個獨立空調(diào)系統(tǒng)，3間Ⅲ級的手術(shù)室使用一個空調(diào)系統(tǒng)。Ⅰ級的潔凈手術(shù)室根據(jù)截面風速法求出它的送風量，Ⅱ級和Ⅲ級的手術(shù)室則根據(jù)換氣次數(shù)求出其各自的送風量，新風量需要根據(jù)規(guī)定要求去選擇。新建的潔凈手術(shù)室全部設(shè)計了污物走廊，圍繞著手術(shù)室，而手術(shù)室位于整個建筑內(nèi)區(qū)。把Ⅰ級潔凈手術(shù)室作為例子，我們分析一下，根據(jù)計算：這個潔凈手術(shù)室的室內(nèi)冷負荷為3.29kW，它的熱濕比為10717kJ/kg，其濕負荷為0.307g/s，新風量是1000m3/h，總風量是9000m3/h。送風的空氣密度就根據(jù)手術(shù)室內(nèi)的空氣情況選為1.18kg/m3，新風的密度根據(jù)室外的空氣密度選用1.13kg/m3，送風的質(zhì)量流量是2.95kg/s，選新風的質(zhì)量流量是0.314kg/s，新風比是10.6%?？梢远喽鄥⒖紙D1～3，求出各個不同的空氣的狀態(tài)點參數(shù)，如表1。

表1 不同空氣各狀態(tài)點求出的狀態(tài)參數(shù)

如果使用一次回風空調(diào)系統(tǒng)，一次的回風量2.636kg/s，凈化機組工作必需的再熱量：2.95kg/s×（49.1kJ/kg-40.6kJ/kg）=25.1kW。

如果采用二次回風系統(tǒng)，那么露點風量是：

上述二次回風系統(tǒng)需要的新風量是0.314kg/s，已經(jīng)超過了二次回風系統(tǒng)求得的露點風量，所以沒有辦法完成二次回風的過程。

假如使用濕度優(yōu)先控制系統(tǒng)，那么經(jīng)過新風處理后的室內(nèi)的含濕量根據(jù)公式求，得dL3=9.2g/kg，根據(jù)計算得出，經(jīng)過處理的新風與回風混合的比焓是48.8kJ/kg，這個值要比所要求的狀態(tài)點O點的比焓值（49.1kJ/kg）低，說明把新風處理至能夠承擔室內(nèi)所有的濕負荷狀態(tài)點之后，新風不僅帶走了室內(nèi)全部的顯熱與潛熱負荷，還導(dǎo)致過冷情況，現(xiàn)在要對新風和回風的混合風執(zhí)行加熱操作，具體的步驟為：

新風機組工作必要的冷量：

Q=GW（hW-hL3）=0.314kg/s×（88.8kJ/kg-36.9kJ/kg）=16.3kW

凈化機組工作所必需的熱量為：

Q=G（h0-hO1）=2.95kg/s×（49.1kJ/kg-48.8kJ/kg）=0.89kW

從以上的計算中，我們可以知道濕度優(yōu)先控制系統(tǒng)節(jié)能效果比之其他的系統(tǒng)十分優(yōu)秀。

6 結(jié)束語

濕度優(yōu)先控制系統(tǒng)是新風擔負著室內(nèi)所有的濕負荷，其凈化機組則可以承擔另外的顯熱負荷，這樣可以極好的確保手術(shù)室里濕度溫度的控制操作要求，也避免了夏季再熱，冷熱量相抵消的耗能問題，十分節(jié)能，是可以普及的新的手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)。另外一次，二次回風系統(tǒng)也都各有特點。