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医院洁净手术室_空调湿度控制方案 [2006-12-27]来源:www.chinazedo.com

医院洁净手术室空调系统在除湿方面普遍存在一些问题,尤其是在过渡季节。针对这些问题提出一种将制冷、除湿分开独立控制的手术室空调系统。通过分析比较,这一新型空调系统能有效地控制手术室空调的送风工况,降低设备成本和运行费用,节能效果显著。

1 引言

医院洁净手术室空调系统控制室内温度、相对湿度、尘、菌及有害气体浓度,并提供室内人员所需的新风量,维持室内外合理的气流分布,其中对相对湿度的控制在手术室空调系统中显得特别重要。

如果在一手术室里相对湿度降不下来,那么在这个相对湿度较高的手术室里,不仅会促使人体发菌量增加,还为细菌的繁殖、生存提供营养源。那么在手术过程中手术伤口就容易受到感染。在过渡季节相对湿度的问题尤其突出,而我国南方沿海地区大部分城市高湿度季节的时间很长,就更加不能不考虑洁净手术室内的相对湿度有效控制问题了。

2 国内手术室常见的空调除湿方案及其存在的问题

一般手术室室内要求温度为22~25℃,相对湿度为40%~60%,有些特殊的手术类型要求的相对湿度可能更低些。目前国内在手术室空调湿度控制这方面的普遍做法是(以下简称传统方案):新回风混合后先经过表冷器降温除湿,此时的相对湿度一般为90%左右,远达不到手术室的湿度要求,然后再经过电热管再热空气,通过这个等湿升温过程来降低相对湿度。这一做法湿度是达到要求了,但它不可避免地出现了如下几个问题:

2.1 初投资增加:由于考虑到电加热会抵消一部分机组的冷量,所以空调机组设计选型时必须要考虑预留足够的制冷性能余量,造成设备初投资增加。例如:某医院手术室冷负荷为16 kW,但该空调系统需匹配约6 kW的电加热才能满足相对湿度的要求,那么选型的空调机组的制冷量就要22 kW。

2.2 能耗增加:当手术室内湿负荷较大时,要开启电加热,造成冷热量相互抵消,能耗增加。

2.3 设备使用率降低:当手术室内湿负荷较小,不需要开启电加热来控制相对湿度时,由于设计时按最不利工况考虑设备,而此时实际负荷很小,设备使用率就降低了。同时,长时间的低负荷运行状态会造成冷冻主机出现喘振现象。

2.4 特定情况下湿度问题很难解决:当手术室内冷负荷小而湿负荷大时,比如南方地区的过渡季节。在这种情况下,为了满足温度的要求而提高冷冻水的温度,但这样一来机组的除湿能力就进一步下降了,空气的含湿量降不下来,湿度问题没法解决。

3 一种温湿度分开控制的手术室空调系统

笔者提出一种新型的医院手术室空调湿度控制方案(以下简称新型方案),可以有效地解决传统方案所碰到的问题。该空调是在传统方案基础上做了以下几点改进:

3.1 取消原空调机组的电加热管,而在表冷器后面增加了一个独立的冷却式除湿机,除湿机由压缩机、冷凝器、毛细管或膨胀阀和蒸发器组成。这种新型的手术室空调的工作原理是新回风混合后首先经过机组的表冷器被冷却,同时能初步除去空气中的一部分水份,降低空气的含湿量。然后再经过除湿系统的蒸发器进一步除湿,使空气的含湿量达到设计要求,最后经过除湿机的冷凝器,通过等湿加热过程来降低空气的相对湿度。

3.2 在控制方面,使用一个温湿度探头对手术室回风工况进行监控。当室内温度与设定值不符时,温度传感器信号将传递给PLC控制冷冻水流量即制冷量;而湿度传感器信号则控制除湿压缩机的开启与停机。这样,相对湿度与温度分开控制,既确保其控制精度,又解决了传统方案所遇到的温度与相对湿度难以匹配的问题。

3.3 按手术室实际冷负荷匹配空调机组的制冷能力,不需考虑电加热消耗的冷量,相对传统方案选型的空调设备可以不用预留过大的余量。

3.4 温湿度工况变化时空调机组的运行情况:

①高温高湿工况下,制冷机组和除湿机同时开启;

②高温低湿工况下,制冷机组开启,因为制冷机组的表冷器有一定的除湿能力,且能满足低湿度的工况,故除湿机不需启动;

③低温高湿工况,把主机冷冻水的温度调高,使制冷机组在低负荷下运行,而除湿机开启以应付高湿度的工况;

④低温低湿工况,适当调低冷冻水的温度,除湿机不启动。

4 实例计算比较
   
下面以广州某医院一间III级手术室为例来对以上两种方案进行分析比较。根据相关规范和资料,III级标准洁净手术室设定人数为6人,考虑到实际使用时人数可能增加,按10人计算;设备负荷按100 W/m2,照明负荷按640 W,手术室人员的劳动强度取为中等,其显热散热量为88 W,潜热散热量为147 W,散湿量为219 g/h,人员的群集系数取0.89;设备的同时使用系数取0.8。据此计算出III级标准洁净手术室的热、湿负荷为:①显热热负荷:3923W;②潜热热负荷:1 308W;③总体热负荷:5231W;④湿负荷:1949 g/h;⑤循环风量为3000 m3/h,其中有480 m3/h的新风量,新风比取为16%。

5 结论

5.1 医院洁净手术室空调系统可以将制冷、除湿分开控制,即用独立的除湿系统取代电加热热补偿,能有效地控制手术室内的温湿度。

5.2 该空调系统可以降低设备成本和运行费用,有明显的节能效果,尤其对我国南方过渡季长地区,系统方案优势明显,更值得采用。

 

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