文
潘学刚
北京北方天宇医疗建筑科技有限公司
在这个“高温高湿”的季节,医院手术室也正接受天气的考验,“温度降不下来,湿度太高”是大部分手术室集中出现的问题。造成手术室温湿度超标的原因到底是什么呢?下面我们分析一下手术室的负荷组成。
▲ 图1 手术室一角
以I级手术室为例,一间手术室的热湿负荷分为两个部分,人员热湿负荷和设备的热负荷。
每间手术室的手术类型是固定的,所以患者和医护人员的数量也是基本确定的,人员的热湿负荷也就是基本稳定的。
设备负荷参照《洁净手术部和医用气体设计和安装》GJBT-1012(图集号07K505)(表1)。
表1 手术室设备负荷
手术室设备 | 功率(W) | 计算取值(W) |
手术无影灯 | 250~1000 | 600 |
电凝器 | 20 | 20 |
观片灯 | <50/片*6 | 300 |
监视器 | 20左右 | 20 |
呼吸机 | <50 | 50 |
电刀 | 230~350 | 300 |
保温柜 | 300 | 15 |
麻醉机 | 30左右 | 30 |
监护仪 | 50~80 | 60 |
心电图机 | <50 | 50 |
脑电图机 | 100~600 | 400 |
肺功能测定仪 | 80 | 80 |
体外循环机 | 2800 | 1200 |
保冷柜 | 250 | 15 |
总计 | / | Q3=3140 |
结合上面的数据分析,手术室的负荷来自维护结构、人员、照明、主要设备。这些参数不会随着时间发生太大的变化,所以,手术室的热湿负荷应该是恒定的。
我们用手术室的i-d图再进行分析(图2)。
▲ 图2 手术室的i-d图
从i-d图上可以看出,室内点N点、送风状态点S点、机器露点L点,都是恒定不变的,唯一变化的就是新风的室外点W点,会根据地理位置和气候的变化而变化。也就是说从W点处理到L点如果不稳定的话,后面的送风点S点就会有波动,只有L点能够稳定住,手术室就能够达到恒温恒湿。
结合数据和i-d图的分析,我们发现,室外的新风经过新风机组后,处理得不稳定,才会造成手术室湿度超标。也就是说新风的状态正是手术室保证湿度的核心。
造成新风不稳定的原因
新风状态对保证手术室的湿度至关重要,影响新风状态,导致其不稳定的因素有如下两种。
01
新风机组的冷冻水温过高
常规的新风机组的工况要求冷冻水温为7~12℃,但是往往大楼提供的冷冻水到达新风机组时,水温已经到了10℃,这样新风机组已经很难达到除湿能力,也就不能把新风处理到L点了,房间的湿度自然也就无法保证恒定。
02
设计参考参数和实际室外温度有区别
▲ 图3 北京气象参数截图
空调设计所参照的气象参数的依据为《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》2012年和《采暖通风与空气调节设计规范》2001年。其中的规定,以北京为例:夏季的空调干球计算温度为33.5℃,而北京的实际温度能够达到40℃。这就会造成新风机组在高温的天气的时候,没有足够的处理能力使新风处理到L点。所以,设计的新风机组要有针对特殊高温高湿天气的处理能力。
通过以上的分析发现,造成新风处理不稳定的因素其实就是新风机组的制冷能力。我们应该采用什么办法才能保证新风机组有足够的制冷能力,同时后期运营成本还不会增加呢(图4)?
▲ 图4 冷凝热无极热回收原理图
新风机组的除湿方法
在新风机组的出风段配置独立冷源的深度除湿装置,为机组提供单独的直膨式冷源来给新风机组除湿。新风机组的除湿所需要的冷量基本占整台新风机组60%左右的冷负荷。所以选择一台适合的新风机组深度除湿机是非常重要的。现在市面上的深度除湿机有三种:
01
直膨式制冷机组
这种形式的除湿机,蒸发器放置在新风机组内部,压缩机和冷凝器至于室外,蒸发器后边必须配置加热段。这种方式对前段是否设置一级冷盘管没有特殊要求,但是整套系统运营能耗很大,用电量较大,对现场的电源敷设要求比较苛刻。
02
常规的深度除湿机
▲ 图5 常规的深度除湿机
这种形式的除湿机,蒸发器、冷凝器、压缩机均放置在新风机组内部。这种形式的除湿机在前段必须设置一级制冷盘管,对一级制冷盘管的要求很严格,简单的理解就是把从W点处理到L点分成两部分,前一部分靠一级水盘管来处理,后一部分靠除湿机来处理。
但是由于对冷凝器的散热有要求,这就造成前端的蒸发器的制冷能力受限制,对一级表冷的要求比较苛刻,如果现场提供的水温达不到设计要求,增加这种除湿机就达不到除湿效果,对L点也是处理不到的。
03
冷凝热无极热回收除湿机
这种除湿机是常规除湿机的升级,在原有除湿机的基础上增加了室外的冷凝器,同时压缩机也放置了机组外边。这种机组由于设置了室外的冷凝器,就可以把多余的热量直接排放掉,后端也不需要增加加热段,靠室内的冷凝器来提供热量。这样就对前段是否设置一级冷盘管,或者是一级冷盘管制冷能力不够用,后面的除湿机还可以提供助力,保证系统的除湿能力,把L点很精准的稳定住。
最后,通过上述负荷分析,配合i-d图的解释,确定了“新风”是造成手术室湿度不稳定的主要原因,我们需要根据项目所处的地理位置和系统的实际情况,来选用适合每个项目空调系统的除湿设备,才能保证手术室达到恒温恒湿,实现后期的运营费用降到最低。
END
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