關鍵詞： 潔凈手術部 空氣處理 一次回風系統(tǒng) 定二次回風系統(tǒng) 節(jié)能分析
1. 引言
隨著《醫(yī)院潔凈手術部建設標準》和《醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》（以下簡稱《標準》和《規(guī)范》）的相繼頒布實施，國內的潔凈手術部空調設計和施工人員在迅速轉變設計理念的同時，也提出了多種潔凈手術部的空調系統(tǒng)方案�！稑藴省泛汀兑�(guī)范》對潔凈手術部空調的氣流組織規(guī)定較為詳細明確，其主流區(qū)理論也得到了實踐的證明和業(yè)界的認可，存在的爭論相對較少。相反，本應是較為成熟的空氣處理和輸送方案卻存在較多爭論，國內幾家大的醫(yī)院凈化工程公司也都形成了自己鮮明的空氣處理“風格”。但是，這些方案往往都著重強調空氣凈化品質參數(shù)的控制，而忽略了空氣處理過程的節(jié)能設計。筆者仔細分析了潔凈手術部空調的主要特點和現(xiàn)有的幾種系統(tǒng)，認為在滿足潔凈手術部的工藝要求前提下，潔凈手術部空氣處理過程還有很大的節(jié)能設計空間。
2. 潔凈手術部空調的主要特點
2.1 潔凈手術部空調的設計參數(shù)和精度要求
受傳統(tǒng)的工業(yè)凈化空調和工藝空調要求恒溫恒濕的影響，往往過分強調潔凈手術部空調設計參數(shù)的控制精度。但是潔凈手術部空調是生物凈化空調，與工業(yè)凈化空調和傳統(tǒng)的工藝空調都有很大的區(qū)別，其工藝的主要保護對象是手術病人，更具體地說是手術切口，因此對溫濕度的精度要求一般并不太高，而《規(guī)范》對潔凈手術部用房的溫度和相對濕度的設計范圍分別為22~25℃和35~60%.
2.2 潔凈手術部的空調負荷特點
潔凈手術部的熱濕負荷比較穩(wěn)定。從建筑的布置上來看，除清潔走廊外，潔凈手術部的大部分區(qū)域一般都沒有直接的外圍護結構，其室內熱濕負荷幾乎不受室外氣候條件的影響，人員和醫(yī)療用電設備是室內熱濕負荷的主要影響因素。
2.3 潔凈手術部的送風量特點
為了滿足潔凈度的要求，潔凈手術部對不同級別的潔凈區(qū)域的送風量有嚴格要求。送風量比普通的舒適性空調大很多，并且要求送風量固定不變，送風溫差由送風量和室內熱濕負荷決定，一般比普通的舒適性空調小很多。
3 現(xiàn)有的潔凈手術部空氣處理方案
目前較為常用的手術部空氣處理方案按照循環(huán)機組的回風次數(shù)可分為一次回風和二次回風（或旁通）兩類。如果再結合各空氣處理段的不同組合排序，其種類可達到數(shù)十種之多。限于篇幅和方便上下文的方案作比較，本文以某醫(yī)院I級手術室為例，主要介紹現(xiàn)在最常用的一次回風處理方式，其設計參數(shù)如表一中手術室1 所示，其流程圖如圖一所示，空氣處理焓濕圖如圖三A）和圖四A）所示。以夏季工況為例，先將新風集中處理到室內等焓點LW，與回風混合后處理至L點，然后加熱至K點，經(jīng)風機升溫至O點送入室內。由于I級手術室送風量很大，送風溫差很小，因此從L點到K點需要大量的再熱量，產生嚴重的冷熱抵消。
針對I級手術室系統(tǒng)的嚴重冷熱抵消，也有個別凈化工程公司嘗試在I級手術室中使用二次回風，但終因控制方式不合理或控制系統(tǒng)復雜而難以實現(xiàn)，結果沒有得到廣泛應用。也有人提出用新風承擔室內濕負荷來避免再熱帶來的冷熱抵消，又可以使循環(huán)機組實現(xiàn)干工況運行的解決方案。這種思路從理論上可以實現(xiàn)，但在實際工程中卻很難行得通：由于手術部中往往是多個手術室循環(huán)機組共用一個新風機組，在這種情況下，無法通過調節(jié)新風處理參數(shù)來適用個別手術室濕負荷增加產生的波動。定新風量因為無法預知濕負荷增加量而無法實現(xiàn)；變新風量勢必導致自控系統(tǒng)復雜。另外，由于要求的供水溫度過低等原因很難實現(xiàn)循環(huán)機組的絕對干工況運行。
4 固定二次回風的潔凈手術部空氣處理方案
針對以上情況，本文提出在潔凈手術部空氣處理過程中采用固定二次回風量的二次回風系統(tǒng)，其流程圖如圖二所示，空氣處理焓濕圖如圖三B）和圖四B）所示。這樣按照實際熱濕處理所需要的回風量來確定一次回風量，并全年固定此風量不變，既避免了大量的冷熱抵消，又利于控制。同時，由于經(jīng)過冷、熱盤管的空氣迎面風速大大降低，有利于熱濕處理。循環(huán)機組的新風和總的回風都固定不變，在二次回風支路上設定風量閥，既可以起到固定一次回風和二次回風量的作用，又利于一次回風和二次回風的阻力平衡。
手術室投入使用時，循環(huán)風機啟動，同時聯(lián)鎖開啟排風機、排風管和總回風管上的電動密閉閥。手術室不使用時，循環(huán)風機停止運轉，同時聯(lián)鎖關閉排風機、排風管和總回風管上的電動密閉閥。其空氣處理過程如下：
4.1 夏季工況（圖三B，設計工況）
假定將新風預處理至室內等焓線與φ=90%的交點Lw，然后與一次回風混合后（C點）處理至L點，混合處理后的空氣與二次回風混合到K點，經(jīng)風機升溫至O點送入室內。設計工況下的空氣處理過程避免了冷熱抵消現(xiàn)象，循環(huán)機組的制冷量理論上等于室內全熱負荷加風機熱量。點LW的確定可以根據(jù)實際情況靈活確定，以避免或減少不必要的冷熱抵消或加濕去濕抵消過程；夏季及夏季過渡季較低的LW可以減輕循環(huán)機組冷盤管去濕的負擔。
4.2 冬季工況（圖四B，設計工況）
假定室內設計參數(shù)不變，將新風預熱預處理至W‘點，然后與一次回風混合后降溫處理至D點，然后加濕（干蒸汽）處理至L點。從圖中還可以看出，W’點越高，所需冷量越大，另外，W‘點越高，其相對濕度越低，過低的相對濕度容易使新風在輸送過程中產生靜電。因此，W’點不宜過高，但不應低于最低值班溫度（5℃）。
5. 固定二次回風系統(tǒng)的節(jié)能分析
現(xiàn)以上海某醫(yī)院潔凈手術室空氣處理為例，通過計算對一次回風系統(tǒng)和固定二次回風系統(tǒng)進行能耗分析比較，按照控制方式不同，每種系統(tǒng)又分為“露點”和“非露點”控制。其設計參數(shù)見表一，計算比較結果見表二和表三。
5.1 夏季工況
從表二可以看出，在夏季設計工況下，對I級手術室，采用二次回風系統(tǒng)可以節(jié)省168%（24.5kW）的制冷量，同時可以避免24.5kW的再熱量； II級手術室可以節(jié)省88%（7.4kW）的制冷量，同時可以避免7.4kW的再熱量；III級手術室可以節(jié)省22%（1.6kW）的制冷量，同時可以避免1.6kW的再熱量；IV級手術室可以節(jié)省14%（0.7kW）的制冷量，同時可以避免0.7kW的再熱量。由于手術室的負荷隨級別的降低不如送風量降得快，因此，越是高級別的手術室產生冷熱抵消現(xiàn)象越嚴重。I級和II級手術室利用定二次回風系統(tǒng)的節(jié)能效果非常明顯，隨著循環(huán)風量的迅速減小，更低級別的手術室利用二次回風的節(jié)能空間也變得越來越小。
5.2 冬季工況
從圖四可以看出，如果采用“非露點”控制，對于一次回風系統(tǒng)和二次回風系統(tǒng)都不會出現(xiàn)冷熱抵消，二者能耗一樣。如果采用“露點”控制，對于二次回風，在冬季設計工況下與“非露點”控制能耗一樣；對于一次回風，冬季也會出現(xiàn)冷熱抵消現(xiàn)象——從C點冷卻至D‘點，蒸汽加濕至L點，然后再熱至K點。從表三可以看出，在冬季設計工況下，如果采用“露點”控制，相對于一次回風系統(tǒng)，二次回風系統(tǒng)可以節(jié)省與表二夏季工況下相同量的冷量和熱量。
6. 結論
通過以上分析可以看出，固定二次風的二次回風系統(tǒng)用在潔凈手術部空氣處理過程中可以達到節(jié)能目的，級別越高，節(jié)能效果越明顯，I級和II級手術室夏季工況冷量可節(jié)省168%（24.5kW）和88%（7.4kW），并可避免等量的再熱量；冬季工況若采用“露點”控制，I級和II級手術室冬季工況冷量可節(jié)省404%（24.5kW）和487%（7.4kW），并可避免等量的再熱量。其自動控制也并不比一次回風麻煩，同時相對于一次回風系統(tǒng)，二次回風系統(tǒng)中熱濕處理的風量大大減少，降低送風機所需壓頭。另外，由于在加濕器后增加了二次回風段，可使加濕器與風機段保持一定距離，有利于避免過濾器和電機受潮，從I~IV級手術室i-d圖可知引入二次回風混合后的送風相對濕度小于75%，符合《規(guī)范》7.3.1-7條的要求。
參考文獻
1 GB 50333—2002 醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范第一作者簡介：
唐會杰，男，1976年9月生，工學碩士
200002 上海市江西中路246號5樓華東建筑設計研究院有限公司專項設計部
E-mail： tanghuij@163.com
