I 、II 、III级洁净手术室空调系统温湿度独立控制方案设计

我国地域覆广，南北气候条件相差大，洁净手术室空调系统处理方案，一直是设计人员关注的重点。手术室空调系统温湿度独立控制，新风湿度优先控制方案。 目前大多数洁净手术室空调系统处理方案：新风空调系统集中处理，手术室空调系统采用一次回风或二次回风再加热，温湿度实行冗余控制。由于医院手术室有各种不同级别手术室组成，洁净度等级高低送风量相差很大，而且不同级别手术室的送风状态不同，难以组成一个空调系统，或者说找不到空调系统的共同点。不同洁净手术室送风口最小面积如下：

I、II、III级手术室的送风量分别为9000、3400、2300，单位：m3/h，I、III级洁净手术室在使用面积相差1.7倍情况下，最小送风流要求相差接近4倍。 各手术室送风量计算 （GB50333-2013）

典型手术室一次回风方案：

新风空调系统集中处理后，新风与手术室回风混合后，送入循环空调箱内进行冷却、加热、加湿处理。 这是一种所需风量与温湿度相关的处理方案，其最大的缺陷是没有将温度和湿度分开独立控制，是一种冗余控制模式。也是最传统、最可靠、最成熟，但是最耗能的方案。当室内外温湿度变化时，或者不同级别的手术室温湿度变化时，各手术室温湿度很难实现《规范》中技术指标的要求，实际应用实例可证明这一点。

典型冗余控制洁净手术室空调系统图

图左 典型冗余控制夏季I-D  图右典型冗余控制冬季I-D图

   

壹    

我们查阅到相关洁净手术室规定：

《规范》8.1.1条条文规定，“洁净空调系统应使洁净手术部整体处于受控状态，并应使各洁净手术室灵活运行”。

《规范》8.1.3条条文规定，“I、II级洁净手术室与负压手术室应每间采用独立净化空调系统，III、IV级洁净手术室可2间~3间合用一个系统”。

《规范》8.1.6条条文规定，“有条件时，宜采用新风湿度优先控制模式”。

根据《规范》要求和洁净手术室使用特点，洁净手术室空调系统模式应该是：集中新风空调系统（新风空调机组）和手术室空调系统（循环空调机组）二个独立系统组成。新风空调系统消除余湿，循环空调系统进行温度调节，二个独立系统分别进行湿度和温度独立控制。

《规范》还强调了新风湿度优先控制的模式与手术室灵活使用的要求。

二个独立空调系统便于手术室温湿度调节和设计参数稳定，并且能使各手术室灵活使用。

   

贰    

洁净手术室设计要求，室内温度T=24±1℃，相对湿度φ=50±5%，手术室人员14人。

根据《医院洁净手术部建筑技术规范》技术指标要求，I级洁净手术室控制区2.6×2.4㎡，工作区平均风速0.2~0.25m/s。

计算结果：

手术室内冷负荷7.4Kw，湿负荷2.3Kg/h。热湿比11000KJ/Kg，控制区送风量9000m3/h。最小新风量为1000m3/h，正压风量500m3/h，排风量500m3/h。

   

叁    

新风集中处理，处理后空气送入各手术室循环机组，且各手术室循环空调系统独立送风。

分析新风空调系统二种接入各手术室循环机组的不同方案。

（1）新风空调系统送风接入循环机组出风端（正压）；

（2）新风空调系统送风接入循环机组进风端（负压）。

新风系统接入循环加机组出风端系统图

该空调系统的特点是：

洁净手术部内各手术室新风处理状态点是共同的、并且是恒定的。各手术室空调系统自成系统，而且各手术室可以灵活使用。

空调风系统：新风空调系统集中控制有利于各手术室正压要求，保证各手术室压力梯度。

循环空调系统保证手术室洁净度，避免空气交叉感染。

排风采用独立系统，并且与手术室自动门连锁，当手术室门关闭时排风系统自动开启，使手术室始终处于正压受控状态。

空调水系统：新风空调系统带走手术室内全部余湿，新风空调箱在湿工况状态下工作，盘管去湿能力加大,空调冷冻水温度要求更低。

当新风空调箱盘管处理能力达不到新风去湿处理要求时，增加直接蒸发器进行二级冷却处理。

循环空调系统控制手术室温度，循环空调箱在干工况状态下工作。二个空调系统共同保证手术室温湿度，使各手术室温湿度控制在一个需要的控制范围内。

这是一个应用于洁净手术部净化空调系统温湿度独立控制、新风湿度优先控制新节能方案。

温湿度冗余控制与温湿度独立控制（正压）区别：

温湿度冗余控制与温湿度独立控制（负压）区别：

新风管接入循环空调箱不同连接方式比较：

4 空调送风状态点确定：

洁净手术部（室）基本没有外围护结构，属于建筑物内区，其室内热、湿负荷几乎不受外界气候条件等因素的影响，因此手术室内人员数量、照明强度、医疗设备的变化是影响手术室热、湿负荷变化的主要因素。

这也反应了手术室冷热负荷的特点，即湿负荷相对稳定，而冷热负荷瞬间变化较大。

计算I级洁净手术室送风状态点Io：

送风量L=3600*2.6*2.4*0.40=8986m3/h；

热湿比ε=Q/W=11000KJ/kg；

送风状态点Io=In-Q/1.2L=45.76Kj/Kg。

我们分析一下I级洁净手术室空调系统在I-D图上的处过程。

洁净手术部新风集中处理，手术室循环空调系统采用一次回风系统。

新风处理到大于各手术室最低热湿比作为公共状态点，各级别手术室循环空调系统分别独立处理。

新风接入正压端：

夏季温湿度独立控制空调系统i-d图

0 1

夏季空调处理过程：      

     

新风冷却到各手术室最低含湿量状态点L1（公共点），并根据各手术室控制调节需要，将新风L1点加热至T点，新风承担手术室内全部湿负荷。

循环风冷却处理到K点，与加热后的新风T点混合至O点后送入手术室内，循环空调箱承担手术室内全部热负荷。夏季（制冷）：

冬季温湿度独立控制空调系统I-D图

0 2

冬季空调处理过程（制热）：      

     

新风加热到H点，同时加湿到与夏季公共状态点L1，并根据各手术室控制调节需要，将新风L1点加热至T点。循环风加热到M点，与加热后的新风T点混合至O点后送入手术室内。冬季（制热）：

冬季空调处理过程（先制热，后制冷）：

手术室基本处于建筑物内区，冬季手术室长时间使用后，手术室内人员变化、照明设备、医疗设备发热量大，往往在手术过程中需要制冷，特别在连续使用手术室时尤为特出。

冬季温湿度独立控制空调系统I-D图

新风接入负压端，露点温度10℃：

夏季（制冷）：

冬季（制热）：

冬季（先制热后制冷）：

方案特点（夏季）：

新风空调箱承担了降温除湿功能，新风空调箱在湿工况下工作，当新风空调箱冷冻水除湿能力不够时，可增加二级直接蒸发空调器除湿。

循环空调箱作为控制手术室温度专用，这对控制手术室内无菌环境十分有利（干工况），而且简化了空调系统控制。暖通南社

当手术室内显热瞬间变化时，控制循环空调箱进行升温或降温处理，循环空调箱控制温度反映速度快，控制灵活方便。

方案特点（冬季）：

冬季新风空调箱承担了升温加湿功能，新风空调箱在湿工况下工作，循环空调箱调节手术室温度，空调系统控制简单方便。

当冬季手术室制热或制冷功能进行转换时，新风机器“露点”不变，而且升温加湿功能不变，此时循环空调箱进行降温或升温处理。

新风接入负压端，以下为 温湿度独立控制洁净手术室空调系统图 ：

温湿度独立控制洁净手术室空调系统图

温湿度独立控制洁净手术室空调系统图

温湿度独立控制洁净手术室空调系统图

新风接入负压端（先制热后加热）：

温湿度独立控制洁净手术室空调系统图

新风接入负压端，露点温度12℃：

夏季（制冷）：

冬季（制热）：

冬季（先制热后制冷）：

总结，手术室空调系统温湿度独立控制，新风湿度优先控制模式：

夏冬季新风空调系统采用了一个共同露点，当冬季内区手术室需要制冷时或冷热转换时，空调温湿度独立控制系统，系统互相之间不干扰，控制系统始终稳定可靠。

通过以上分析，温湿度独立控制空调系统方案，可在医院手术部 空调系统中推广使用。

温湿度独立控制方案在洁净手术部推广使用必须满足三个条件：

手术室温湿度有一个允许偏差范围；

各手术室均有一个合适的新风处理状态点（公共点）；

新风系统能带走系统内所有湿负荷。

举例分析：

以一家三甲医院洁净手术部为例，手术部内Ⅰ级手术室2间、Ⅱ级手术室2间、Ⅲ级手术室8间，IV级手术室4间，各洁净手术室设计参数（见表1）和夏季各级手术室计算参数（见表2）

手术室人员配置图

手术 室设计参数（表一）：

分析：

手术部内不同级别的手术室温湿度有一个允许偏差范围：（T=21~25℃，Φ=30~60%）

各手术室热湿比线基本相同（ε=10000~12000KJ/Kg）

各手术室有一个均合适的新风送风处理状态点：

（TL=10~12℃）

手术部内各手术室均满足以上三个基本条件，采用最不利状态点（10℃）作为新风送风露点，即可实现手术室温湿度独立控制，湿度优先控制模式。

实施原理： 洁净手术部空调系统采用温湿度独立控制，湿度优先控制模式，是将传统净化空调系统中温度控制和湿度控制分开，新风和循环二个空调系统共同保证手术室温湿度。

各手术室所需洁净风量与新风风量分别热湿处理后，比温湿度同时控制的舒适性空调系统，能够更好地控制因手术室内热湿比变化而引起的湿度变化。

新风集中处理后送入手术室，实现双位控制。

手术时送入保障卫生的新风量，不工作时补入维持正压的风量。

循环机组处理各手术室洁净度风量和温度；

循环风量由手术室洁净度级别确定，与整个手术部系统无关。

   

肆    

目前手术室空调系统广泛采用的一次回风加再加热系统或二次回风加再加热系统，是一种冗余的控制模式，也是一种不节能的控制模式，因此温湿度独立控制，湿度优先控制新技术方案在医院手术部推广具有积极意义。

目前洁净手术室空调方案采用新风集中处理，手术室一次回风系统再加热模式，是一种十分耗能的方案，二次回风系统虽然可节约一部分能耗，但控制调节困难，常常需要采用辅助电加热调节，实际运行节能效率并不高。

手术室空调系统温湿度独立控制，新风湿度优先控制技术，特别适宜发湿量比较稳定，温湿度控制精度要求不太高的手术室。

空调系统温湿度独立控制，新风空调系统带走手术室内全部潜热负荷，循环空调系统消除手术室内剩余的显热负荷，实现真正意义上的新风湿度优先控制模式，而非传统自动控制层面上的湿度信号先行控制模式。

采用温湿度独立控制手术室空调系统，处理潜热除湿）时，要求有低于手术室内露点温度的低温冷冻水，而处理显热（降温）时，仅要求冷水温度低于手术室内干球温度。

当洁净手术部空调系统无独立冷热源，需外部供给站接入，冷冻水出水温度超过7℃时，该空调系统方案新风二级处理可采用直接蒸发空调器制冷，循环风可采用大于7℃的冷冻水降温。

洁净手术部空调系统采用温湿度独立控制，新风湿度优先控制模式，控制系统简单，使用灵活方便，系统稳定可靠，与传统的一次回风空调方案比较更节能，对医院节能更具有积极意义。