浅谈洁净手术室空调系统热湿处理过程

李 峰

（深圳尚达医疗工程有限公司 广东深圳 518116）

1 引言

目前新医院的建设和旧医院的改造都离不开洁净手术室这个部门。洁净手术室空调系统可以控制手术室内湿度、温度、尘埃、细菌和气流分布等，确保室内医护人员及病患所需的新风量，保持手术室内外的合理压力梯度，使环境保持在理想的无菌状态。该系统在现代医院中有着举足轻重的地位。我们就该系统的特点，工作原理以及它具有的三种技术进行具体的分析探讨。

2 手术室净化空调系统的特点

和普通的家用空调相比较，会发现医院的空调系统在运行工作的时候，送风温差较小，送风量也大，相对的热冷负荷更小。普通的空调系统更普遍的使用乱流度大的气流组织形式来实现用很小的通风量来更大的增加室内的温度湿度场均匀性的功能，在屋内会产生较强的涡流或者二次诱导气流，但是呢，手术室的空调系统是为了确保手术室的洁净，要尽可能的减少或者限制尘埃的扩散，所以采用了各种手段来降低涡流和二次诱导气流，高等级的洁净手术室一般都使用单向流的气体组织形式。洁净手术室空调系统的换气次数远远超过家庭或商场的空调系统。这也使得它的能耗也远远大于其的他空调系统。

3 空调系统的空气处理分析

手术室空调系统的空气处理方法一般分为两种：一种是一次回风系统，它焓湿图的制作步骤是，依据手术室的建筑情况和手术室的等级确定的新风量和送风量，并算出手术室内的热湿比，过手术室屋里的设计点N做热湿比曲线，再按公式求出送风的状态点O点的即O点的焓值），h0的等焓线和热湿比线相交于O点（送风状态点）过O点再绘制等含湿量线与95%相对湿度线交于L1点（L1点是机器露点），再回过头根据回风量和新风量的质量流量和新回风的焓值求出C1的焓值hC1，再NW线和等焓线的相交点就是C1点。（Q是室内的冷负荷值，G为室内总送风量）图1所示即一次回风系统的空气处理过程。

图1 一次回风系统进行空气处理

第二种是二次回风系统，O点的绘制和一次回风系统一样，再过N的热湿比线和95%相对湿度线得到它们的交点L2（二次回风系统机器露点），如此，L2的焓值hL2就可以确定下来了，依据求出露点风量，二次回风量即可由总的风量扣掉露点风量来获得，再根据已知的数据，求得C2的焓值（C2为混合状态点），做NW线和等焓线交点，就是所求的C点。

使用一次回风空调系统，因为过程中有冷热相抵消，因此存在着极其大量的浪费。而二次回风系统则没有夏季再热的过程，成为一个节能空调系统，可是它的控制调节方式尤其复杂，在手术室内外的条件发生变化的时候，很难能够控制一、二次回风比来调节，一般像手术室内等需要恒温的地方，一般都用固定比例的一、二次回风，调节机器露点来实现改变室内含湿量的目的，再用再热器来辅助改变室内温度。图2所示二次回风系统的进行湿热处理的步骤。

图2 二次回风系统工作过程

4 湿度优先控制系统进行湿热处理

随着时代的进步，科学技术的发展，温湿度独立控制系统慢慢地应用到生活实践中去。它是洁净手术室控制的一种新技术手段，它令新风自己担起手术室内的所有湿负荷，令空调机组工作在干工况，极力地降低细菌了等微生物的扩散。

在以上所述的三种系统中，一次回风为耗能最多的一种系统，湿度优先控制和二次回风系统均成功的缩减或者避开了夏季的再热过程。湿度优先控制系统和二次回风相比较，由于其担负全部湿负荷的风量都是新风，比二次回风系统露点风量低，新风需要比二次回风系统的更干，以便可以携走室内的所有湿负荷，所以它的机器露点比二次回风的更加低，必须要冷却源供给更低温度的冷却液。就手术室内，在动手术的时候，室内医护人员基本上不会改变，可手术中的器械与设施的使用数量和时间有着极大的变化，也就是说会有比较稳定的湿负荷但有着波动很大的热负荷。湿度优先控制系统的送风状态和送进去的新风量维持稳定，那么手术室内的空气含湿量会基本不变，非常适合无菌的环境，若是二次回风的话，降温除湿功能耦合于一块，在负荷不稳定的时候，它的调节控制可是比湿度优先控制系统要繁杂的多。应用湿度优先（即新风独自担负所有湿负荷的系统）要优于其他两种系统。图3表示湿度优先控制系统进行工作的步骤。

图3 湿度优先系统工作原理

5 分析工程实例

这个工程位于广东省，该部门要建造五间手术室，一间Ⅰ级（35m2），一间Ⅱ级（30m2），三间Ⅲ级（30m2）。广州市夏季的室内相对湿度设计为55%，其屋内温度设计为24℃；室外湿球温度设计为27.8℃，干球温度设计为34.2℃。手术部预用三个系统，Ⅰ级的手术室用一个独立空调系统，Ⅱ级的手术室使用一个独立空调系统，3间Ⅲ级的手术室使用一个空调系统。Ⅰ级的洁净手术室根据截面风速法求出它的送风量，Ⅱ级和Ⅲ级的手术室则根据换气次数求出其各自的送风量，新风量需要根据规定要求去选择。新建的洁净手术室全部设计了污物走廊，围绕着手术室，而手术室位于整个建筑内区。把Ⅰ级洁净手术室作为例子，我们分析一下，根据计算：这个洁净手术室的室内冷负荷为3.29kW，它的热湿比为10717kJ/kg，其湿负荷为0.307g/s，新风量是1000m3/h，总风量是9000m3/h。送风的空气密度就根据手术室内的空气情况选为1.18kg/m3，新风的密度根据室外的空气密度选用1.13kg/m3，送风的质量流量是2.95kg/s，选新风的质量流量是0.314kg/s，新风比是10.6%。可以多多参考图1～3，求出各个不同的空气的状态点参数，如表1。

表1 不同空气各状态点求出的状态参数

如果使用一次回风空调系统，一次的回风量2.636kg/s，净化机组工作必需的再热量：2.95kg/s×（49.1kJ/kg-40.6kJ/kg）=25.1kW。

如果采用二次回风系统，那么露点风量是：

上述二次回风系统需要的新风量是0.314kg/s，已经超过了二次回风系统求得的露点风量，所以没有办法完成二次回风的过程。

假如使用湿度优先控制系统，那么经过新风处理后的室内的含湿量根据公式求，得dL3=9.2g/kg，根据计算得出，经过处理的新风与回风混合的比焓是48.8kJ/kg，这个值要比所要求的状态点O点的比焓值（49.1kJ/kg）低，说明把新风处理至能够承担室内所有的湿负荷状态点之后，新风不仅带走了室内全部的显热与潜热负荷，还导致过冷情况，现在要对新风和回风的混合风执行加热操作，具体的步骤为：

新风机组工作必要的冷量：

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

净化机组工作所必需的热量为：

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

从以上的计算中，我们可以知道湿度优先控制系统节能效果比之其他的系统十分优秀。

6 结束语

湿度优先控制系统是新风担负着室内所有的湿负荷，其净化机组则可以承担另外的显热负荷，这样可以极好的确保手术室里湿度温度的控制操作要求，也避免了夏季再热，冷热量相抵消的耗能问题，十分节能，是可以普及的新的手术室空调系统。另外一次，二次回风系统也都各有特点。