淺談潔凈手術室空調系統熱濕處理過程

李 峰

（深圳尚達醫療工程有限公司 廣東深圳 518116）

1 引言

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

2 手術室凈化空調系統的特點

和普通的家用空調相比較，會發現醫院的空調系統在運行工作的時候，送風溫差較小，送風量也大，相對的熱冷負荷更小。普通的空調系統更普遍的使用亂流度大的氣流組織形式來實現用很小的通風量來更大的增加室內的溫度濕度場均勻性的功能，在屋內會產生較強的渦流或者二次誘導氣流，但是呢，手術室的空調系統是為了確保手術室的潔凈，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氣流，高等級的潔凈手術室一般都使用單向流的氣體組織形式。潔凈手術室空調系統的換氣次數遠遠超過家庭或商場的空調系統。這也使得它的能耗也遠遠大于其的他空調系統。

3 空調系統的空氣處理分析

手術室空調系統的空氣處理方法一般分為兩種：一種是一次回風系統，它焓濕圖的制作步驟是，依據手術室的建筑情況和手術室的等級確定的新風量和送風量，并算出手術室內的熱濕比，過手術室屋里的設計點N做熱濕比曲線，再按公式求出送風的狀態點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），再回過頭根據回風量和新風量的質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是室內的冷負荷值，G為室內總送風量）圖1所示即一次回風系統的空氣處理過程。

圖1 一次回風系統進行空氣處理

第二種是二次回風系統，O點的繪制和一次回風系統一樣，再過N的熱濕比線和95%相對濕度線得到它們的交點L2（二次回風系統機器露點），如此，L2的焓值hL2就可以確定下來了，依據求出露點風量，二次回風量即可由總的風量扣掉露點風量來獲得，再根據已知的數據，求得C2的焓值（C2為混合狀態點），做NW線和等焓線交點，就是所求的C點。

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

圖2 二次回風系統工作過程

4 濕度優先控制系統進行濕熱處理

隨著時代的進步，科學技術的發展，溫濕度獨立控制系統慢慢地應用到生活實踐中去。它是潔凈手術室控制的一種新技術手段，它令新風自己擔起手術室內的所有濕負荷，令空調機組工作在干工況，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中，一次回風為耗能最多的一種系統，濕度優先控制和二次回風系統均成功的縮減或者避開了夏季的再熱過程。濕度優先控制系統和二次回風相比較，由于其擔負全部濕負荷的風量都是新風，比二次回風系統露點風量低，新風需要比二次回風系統的更干，以便可以攜走室內的所有濕負荷，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。就手術室內，在動手術的時候，室內醫護人員基本上不會改變，可手術中的器械與設施的使用數量和時間有著極大的變化，也就是說會有比較穩定的濕負荷但有著波動很大的熱負荷。濕度優先控制系統的送風狀態和送進去的新風量維持穩定，那么手術室內的空氣含濕量會基本不變，非常適合無菌的環境，若是二次回風的話，降溫除濕功能耦合于一塊，在負荷不穩定的時候，它的調節控制可是比濕度優先控制系統要繁雜的多。應用濕度優先（即新風獨自擔負所有濕負荷的系統）要優于其他兩種系統。圖3表示濕度優先控制系統進行工作的步驟。

圖3 濕度優先系統工作原理

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室，一間Ⅰ級（35m2），一間Ⅱ級（30m2），三間Ⅲ級（30m2）。廣州市夏季的室內相對濕度設計為55%，其屋內溫度設計為24℃；室外濕球溫度設計為27.8℃，干球溫度設計為34.2℃。手術部預用三個系統，Ⅰ級的手術室用一個獨立空調系統，Ⅱ級的手術室使用一個獨立空調系統，3間Ⅲ級的手術室使用一個空調系統。Ⅰ級的潔凈手術室根據截面風速法求出它的送風量，Ⅱ級和Ⅲ級的手術室則根據換氣次數求出其各自的送風量，新風量需要根據規定要求去選擇。新建的潔凈手術室全部設計了污物走廊，圍繞著手術室，而手術室位于整個建筑內區。把Ⅰ級潔凈手術室作為例子，我們分析一下，根據計算：這個潔凈手術室的室內冷負荷為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手術室內的空氣情況選為1.18kg/m3，新風的密度根據室外的空氣密度選用1.13kg/m3，送風的質量流量是2.95kg/s，選新風的質量流量是0.314kg/s，新風比是10.6%。可以多多參考圖1～3，求出各個不同的空氣的狀態點參數，如表1。

表1 不同空氣各狀態點求出的狀態參數

如果使用一次回風空調系統，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，那么露點風量是：

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

假如使用濕度優先控制系統，那么經過新風處理后的室內的含濕量根據公式求，得dL3=9.2g/kg，根據計算得出，經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所有的濕負荷狀態點之后，新風不僅帶走了室內全部的顯熱與潛熱負荷，還導致過冷情況，現在要對新風和回風的混合風執行加熱操作，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先控制系統節能效果比之其他的系統十分優秀。

6 結束語

濕度優先控制系統是新風擔負著室內所有的濕負荷，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，十分節能，是可以普及的新的手術室空調系統。另外一次，二次回風系統也都各有特點。