郑州某医院百级手术部焓湿计算实例

案例： 百级手术室，以郑州为例，面积 45 平方，净高 3 米，医护人员 12 人。

夏季： tg=35. 6℃，ts=27.4℃。

冬季： tg=-7 ℃，φ=60%。

夏季室内设计参数： 温度24℃，相对湿度50%。

冬季室内设计参数： 温度24℃，相对湿度50%。

L 送 =11000m3/h ， L 新 =1200 m3/h ， L 回 =9800 m3/h 。

1     送风量计算

依据《医院洁净手术部建筑技术规范》 GB50333-2013 手术台工作面高度截面平均风速为 0.25—0.3m/s ，送风口面积不低于 6.24m2 （ 2.4*2.6 ），风神的层流天花尺寸为 2.5*2.7 ；考虑到风速的衰减，根据经验，出风口平面风速宜为 0.45—0.5 m/s ，能够满足要求。

1.1总送风量的确定

L=0.45*2.5*2.7*3600=10935m3/h ，取 11000m3/h;

1.2新风量的确定

新风量的确定主要依据以下几条，并且选其中最大值。

1.2.1       按照《医院洁净手术部建筑技术规范》 GB50333-2002 规定换气次数计算的新风量；

L1=6 次 /h*45m2*3m=810m3/h

1.2.2       补偿室内的排风并能保持室内正压值的新风量；

《医院洁净手术部建筑技术规范》规定每间手术室排风量不能低于 L2=200m3/h, 保持正压从缝隙渗透的风量按下式计算：

L3=a .∑(q.L)

式中： L3— 渗透风量（ m3/h ）；

a---- 安全系数，可取 1.1—1.2 ；

q---- 当洁净室为某一压差值时单位长度缝隙的渗透风量 (m3/h.m); 对于压差为 9.8Pa 时，密闭门 q=6 ；

L---- 缝隙长度（ m ）

本手术室两个门：一个为 1.4m*2.1m 的电动气密闭门， L1=7m ；一个为 0.9m*2.1m 的手动平开气密闭门， L2=6m 。

L3=1.2*(q.L1+q.L2)=1.2*(6*7+6*6)=93.6m3/h;

补偿室内的排风并能保持室内正压值的新风量：

L2+L3=293.6m3/h

1.2.3       人员呼吸所需新风量

依据《医院洁净手术部建筑技术规范》表 4.0.1 ，每人最小新风量为 60m3/h. 人。该手术室人员呼吸所需新风量为：

12 人 *60m3/h. 人 =720m3/h

当最大值低于《医院洁净手术部建筑技术规范》表 7.1.6 中要求时，应取表 7.1.6 中相应数值，故该手术室新风量最小值为：

L 新 =1000m3/h ，风神一般取 1200m3/h;

2、热湿负荷计算

2.1人员散热量、散湿量：

Q1=n .φ.q         W1=  n .φ.w

式中： Q1 ---人体散热量（ W ）；

       W1---人体散湿量（g/h）；

       n---手术室内的人员总数（人）；

      φ---群集系数，取0.92；

      q ---每名成年男子的散热量（W）；平均显热70W，平均潜热80W，平均全热150W（男女各6人的平均）。

       w---每名成年男子的散湿量（g/h），平均散湿量120g/h；

算得：Q1=12*0.92*150=1656W;

      W1=12*0.92*120=1325g/h；

2.2照明散热量：

Q2=n3*n6*n7*N

式中：Q2---照明散热量（W）；

      n3---同时使用系数，取1；

      n6---整流器消耗功率的系数，当整流器在吊顶时取1；

      n7---安装系数，安装灯罩上无孔时取0.8；

       N---照明设备的安装功率（W）；

本例中照明灯具采用荧光灯，按照《建筑照明设计规范》GB50034-2004中规定照度为750lx，相当于每平米25W。

      N=45*25=1125W;

     Q2=1*1*0.8*1125=900W；

2.3设备散热量表（Q3）

主要医用电子设备散热量表

手术室设备	功率（ W ）	计算取值	手术室设备	功率（ W ）	计算取值
手术无影灯	250—1000	600	麻醉机	30 左右	30
电凝器	20	20	监护仪	50—80	60
观片灯	<50/ 片 *6	300	心电图机	<50	50
监视器	20 左右	20	脑电图机	100—600	400
呼吸机	<50	50	肺功能测定仪	80	80
电刀	200—350	300	体外循环机	2800	1200
保温柜	300	15	保冷柜	250	15

总计： Q3=3140W ；

2.4手术过程产湿量

手术室内湿表面的大小因手术种类而异，通常可取 0.7m2 的湿表面，湿表面温度为 40 ℃，φ=50%，W2=F.g。

式中：W2—敞开水面的蒸发散湿量(g/h)；

       F—蒸发面积（m2）；

       g—敞开水表面单位蒸发量[1.460kg/(m2.h)]；

W2=0.7*1.4600=1.022kg/h=1022g/h；

此项散湿形成的冷负荷为：

Q4=0.28.r.W2;

式中：Q4—散湿形成的冷负荷（W）；

       r—汽化潜热（2449kj/kg）；

Q4=0.28*2449*1.022=701W；

2.5其他负荷：

由于该手术室处于空调内区，无外墙外窗，因此近似地认为无维护结构的传热负荷，且冬夏热湿比ε相同。

Ⅰ级手术室设计工程实例热、湿负荷汇总表

人员			照明	设备	散湿形成的潜冷负荷	湿表面散湿量	总冷负荷	湿负荷	热湿比
人数	全热	散湿量
人	Q1 (W)	W1 (g/h)	Q2 (W)	Q3 (W)	Q4 (W)	W2 (g/h)	Q (W)	W (g/s)	ε
12	1656	1325	900	3140	701	1022	6397	0.65	9842

 

3、空气处理过程

3.1方案一：独立新风一次回风系统

3.1.1 空气处理过程：（夏季工况）

1）求O点

根据已知点tn=24℃, φn=50%，查得：in=48.5kj/kg,dn=9.5g/kg；

根据已知点tw=35.6℃,ts=27.4℃,查得iw=88.2kj/kg,dw=20.4g/kg;

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

又因o点在过n点的热湿比线上，最终可确定o点，

查得 to=22.8℃,do=9.4g/kg ,查得φo=52.8%≦75,满足《医院洁净手术部建筑技术规范》7.3.1的要求。

2）求C点

根据焓湿图上混风过程，N点风量为9800，W点风量为1200

查得tc=25.3℃,ic=52.8 kj/kg,dc=10.7g/kg

考虑风机温升1.4℃，确定C1点：

tc1=25.3+1.4=26.7℃,dc1=dc=10.7g/kg

查得ic1=54.2 kj/kg

3)求L点

过O点作等含湿量线与φ=95%线相交确定L点，由dl=do=9.4g/kg,φl=95%,

查得il=37.4 kj/kg

4）求夏季空调机组表冷器冷负荷

    Q表冷=L.ρ.（ic1-il）=11000*1.2(54.2-37.4)/3600=61.6KW

5) 求夏季再热加热量：

  Q再热=L. ρ.(io-il)=11000*1.2(46.8-37.4)/3600=34.5KW

  辅助电加热一般分为三段：比例为1:2:4，给电气专业说明一下

 

3.1.2 空气处理过程：（冬季工况一：室外新风直接与回风混合）  

1）求O点

根据已知点tn=24℃, φn=50%，查得：in=48.5kj/kg,dn=9.5g/kg；

根据已知点tw1=-7℃, φw1=60% ,查得iw1=-3.9kj/kg,dw1=1.3g/kg;

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

又因o点在过n点的热湿比线上，最终可确定o点，

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg

2) 求C点

查得tc=20.7℃,dc=8.6 g/kg,ic=42.8kj/kg

风机温升1.4℃，tc1=20.7+1.4=22.1℃,dc1=dc=8.6g/h

查得ic1=44.2 kj/kg

3) 求C2点

tc2=to=22.8℃，dc2=dc1=8.6g/h

查得ic2=44.9 kj/kg

4）求冬季空调机组加热器加热量：

Q加热=L. ρ(ic2-ic1)=11000*1.2(44.9-44.2)/3600=2.6KW

5）求冬季加湿量

W=L. ρ(do-dc2)/1000=11000*1.2(9.4-8.6)/1000=10.6kg/h

6）空调机组的选型

风量：11000m3/h

夏季冷量：62KW

夏季再热量:35KW

冬季加热量：2.6KW

冬季加湿量：10.6kg/h

空调机机外余压：送风高效过滤器终阻力取500Pa，管路及附件阻力取200Pa,机外余压为700Pa

3.1.3 空气处理过程：（冬季工况二：室外新风先预热到5℃）

1）求0点

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

又因o点在过n点的热湿比线上，最终可确定o点，

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg

2）确定W2点

由tw1=-7℃, φw1=60% ,查得iw1=-3.9kj/kg,dw1=1.3g/kg;

而tw2=-7+12=5℃, dw2=dw1=1.3g/kg;

查得iw2=8.3g/kg

3) 确定混合点C

由W2点和N点混合，得出C点

查得tc=22℃,dc=8.6g/kg;

4)考虑风机温升1.4℃，升为C1

tc1=22+1.4=23.4℃,dc1=dc=8.6g/kg;

由于C1点要降为C2点，C2点温度与O点温度持平：

tc2=to=22.8℃, dc2=dc1=8.6g/kg;

5）求冬季新风预热量：

Q新热=L新.ρ(iw2-iw1)=1200*1.2(8.3-(-3.9))/3600=4.8KW

6）求冬季空调机组表冷器冷负荷：

Q表冷=L. ρ.（ic1-ic2）=11000*1.2(45.5-44.9)/3600=2.2KW

7）求冬季加湿量：

W=L. ρ(do-dc2)/1000=11000*1.2(9.4-8.6)/1000=10.6kg/h

8）空调机组的选型：

风量：11000m3/h        夏季冷量：62KW      夏季再热量:35KW

冬季新风预热量：4.8KW  冬季冷量：2.2KW     冬季加湿量：10.6kg/h

3.2 方案二：集中新风一次回风系统

3.2.1集中式新风机组

新风量为10000m3/h为例，专供手术室新风用。夏季工况，把室外新风处理到过N点的等焓线与φ=95%的交点上K。

由ik=in=48.5kj/kg, φk=95%

夏季新风处理冷负荷为：

Q新冷=L.ρ.（iw-ik）/3600=10000*1.2*(88.2-48.5)/3600=132KW

冬季工况，新风机组把室外新风预热到5℃（W2）

冬季新风处理热负荷为：

Q新热= L.ρ.（iw2-iw1）/3600=10000*1.2*(8.3-(-3.9))/3600=40KW

3.2.2 空调循环机组夏季工况

空气处理过程：

1）求O点

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg

2）求C点

由N点与K点混合，得出C点。

查得tc=23.3℃,dc=9.8g/kg;

考虑风机温升1.4℃，确定C1点：

查得ic1=49.9kj/kg

3）求L点：过O点作等含湿量线与φ=95%线相交确定L点：

查得il=37.4 kj/kg

4）求夏季空调机组表冷器冷负荷

    Q表冷=L.ρ.（ic1-il）=11000*1.2(49.9-37.4)/3600=45.8KW

5) 求夏季再热加热量：

  Q再热=L. ρ.(io-il)=11000*1.2(46.8-37.4)/3600=34.5KW

  辅助电加热一般分为三段：比例为1:2:4，给电气专业说明一下

 

3.2.3 空调循环机组冬季工况

空气处理过程

1）求0点

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

又因o点在过n点的热湿比线上，郭鹏学暖通最终可确定o点，

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg

2）确定W2点

由tw1=-7℃, φw1=60% ,查得iw1=-3.9kj/kg,dw1=1.3g/kg;

而tw2=-7+12=5℃, dw2=dw1=1.3g/kg;

查得iw2=8.3g/kg

3) 确定混合点C

由W2点和N点混合，得出C点

查得tc=22℃,dc=8.6g/kg;

4)考虑风机温升1.4℃，升为C1

tc1=22+1.4=23.4℃,dc1=dc=8.6g/kg;

由于C1点要降为C2点，C2点温度与O点温度持平：

tc2=to=22.8℃, dc2=dc1=8.6g/kg;

5）求冬季空调机组表冷器冷负荷：

Q表冷=L. ρ.（ic1-ic2）=11000*1.2(45.5-44.9)/3600=2.2KW

6）求冬季加湿量：

W=L. ρ(do-dc2)/1000=11000*1.2(9.4-8.6)/1000=10.6kg/h

8）空调机组的选型：

风量：11000m3/h        夏季冷量：46KW      夏季再热量:35KW

冬季冷量：2.2KW        冬季加湿量：10.6kg/h

3.3 方案三：集中新风二次回风系统

3.3.1集中式新风机组

同上集中新风一次回风系统。

3.3.2 空调循环机组夏季工况

空气处理过程：

1）求O点

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg

2）考虑风机温升1.4℃,tc2=22.8-1.4=21.4℃,dc2=do=9.4 g/kg

查得ic2=45.5kj/kg

3)求L点：

N点与C2点连线并延长至与φ=95%交点为L点

查得il=35.3kj/kg

4）求通过表冷器的风量L表：

L表=(in-ic2)/(in-il).L=(48.5-45.5)/(48.5-35.3)*11000=2500m3/h

5)求一次回风量L1

L1=L表-L新=2500-1200=1300m3/h

6)求二次回风量L2

L2=L-L表=11000-2500=8500m3/h

7)求C1点

根据NC1/NK=L新/L表=1200/2500=48%

在焓湿图上确定C1点，ic1=48.5kj/kg,tc1=20.9℃

8)求夏季空调机组表冷器冷负荷

Q表冷=L表.ρ(ic1-il)=2500*1.2(48.5-35.3)/3600=11KW  

3.3.3 空调循环机组冬季工况

空气处理过程：

1）求O点

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg

考虑风机温升1.4℃,确定C3点，tc3=22.8-1.4=21.4℃,dc3=do=9.4g/kg

查得ic3=45.5kj/kg

2）冬季一次回风量、二次回风量与夏季相同：

L1=2500-1200=1300m3/h,L2=L-L表=11000-2500=8500m3/h

3）确定C1点：按与夏季相同的一次回风混合比确定C1点

ic1=(L1.in+L新.iw2)/(L1+L新)=（1300*48.5+1200*8.3）/(1300+1200)=

29.2kj/kg,查得tc1=15.3℃

4）求C4点

ic4=(L.ic3-L2.in)/L表=（11000*45.5-8500*48.5）/2500=35.3kj/kg,tc3=12.3

5)求C2点

过C1点作等含湿量线与过C4点的等温线相交确定C2

dc2=dc1=5.4g/kg,tc2=tc4=12.3℃,查得ic2=26.0kj/kg

6)求冬季空调机组表冷器冷负荷

Q表冷=L表.ρ(ic1-ic2)/3600=2500*(29.2-26)/3600=2.7KW

7)求冬季加湿

W=L表.ρ(dc4-dc2)/1000=2500*1.2*(9.1-5.4)/1000=11.1kg/h

由于作图误差，方案三冬季加湿量与方案一和方案二有区别。

8）空调机组的选型：

风量：11000m3/h     夏季冷量：11KW     冬季冷量：2.7KW

冬季加湿量：11.1kg/h

空调机机外余压：送风高效过滤器终阻力取500Pa，管路及附件阻力取200Pa,机外余压为700Pa