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洁净手术室的空调设计计算及设备参数选型

2017-12-10 09:22:55 来源：广州禄米实验室设备科

通过对洁净手术室净化空调系统设计方案设计，空调系统的设计原理、设计思路、设计计算等过程有了一个很大的认识和提高，它使笔者于今后的设计过程中有一个清晰的设计思路、明确的设计原理及详尽的设计计算的能力，从而能系统地完成暖通空调工程的相关设计工作。
1.项目案例资料
　　项目资料（由北京中科斯麦提供）如下：根据建设单位的要求，洁净手术部共需建设一间百级净化手术室（40m2）、三间万级净化手术室（每间30m2）、十万级净化辅助用房若干间（50m2）；该项目的能源提供如下：只有电力供应，无其它能源供应；还需要了解洁净空调计算参数；*后还要遵循《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB50333-2002）、《洁净室施工及验收规范》（JGJ71-90）等相关的设计规范。
2.工程设计负荷及设备参数选型
2.1空调负荷及设备的选型计算
2.1.1百级手术室空调系统的设计计算
　　根据《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB50333-2002）的规定，百级手术室的高效送风层流天花的尺寸为2600*2400mm；手术台工作面高度截面平均风速达到0.3m/s，考虑到风速的衰减等影响，因此选定高效送风层流天花的送风口风速为0.45m/s。（空气密度为1.2kg/m3）。
　　百级手术室夏季计算参数（数据）：
①室外空气相对湿度?w=55%室外空气焓值iw=89KJ/kg.干空气。
②室内空气焓值iN=48KJ/kg。
③考虑百级手术室的照明灯具、无影灯、医用设备、围护结构传热及医护人员的散热量等因素，百级手术室的热负荷为：Q=40m2×225W/m2=9000（W）。
④假定百级手术室在做手术时，共有10名医护人员在室内同时工作。
　　查《实用供热空调设计手册》得出：成人每人的散湿量=167g/h.人。
　　因此，百级手术室的湿负荷为：d=10（人）×167g/h.人=1670g/h=0.464g/s。
⑤百级手术室的热湿比ε=19397（J/g）。
⑥新风量 Gx=0.34kg/s。
⑦百级手术室的送风量：G=10108.8m3/h。
　　考虑风量的部份富余量后，实际选用的送风量为：G=3.5kg/s。
　　另外就是百级手术室冬季计算参数（数据）：
①室外空气焓值iw=2.5KJ/kg.干空气。
②百级手术室的热负荷为：Q=-5000（W）。
③百级手术室的热湿比ε=-10775 （J/g）。
④其余计算参数（数据）与夏季的相同。
　　新风负荷QX=5.8KW。
　　空调表冷器负荷QK=9.8KW。
　　经查焓-湿图得：O点和O’点的含湿量为：do=9.2g/kg。
do’=8.5g/kg。
　　电加湿量D= 8.8kg/h。
2.1.2万级手术室空调系统的设计计算
　　根据《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB50333-2002）的规定，万级手术室的高效送风层流天花的尺寸为2600*1400mm；单间万级手术室的风量按换气次数22次/h（考虑一定的富余量实按23次/h）、面积30m2、净高2.8m进行计算。（空气密度为1.2kg/m3）。
　　万级手术室夏季计算参数（数据）：
①室外空气相对湿度?w=55%室外空气焓值iw=89KJ/kg.干空气。
②室内空气焓值iN=48KJ/kg.干空气。
③考虑万级手术室的照明灯具、围护结构传热及医护人员的散热量等因素，万级手术室的热负荷为：Q=30m2×166.7W/m2=5000（W）。
④假定万级手术室在做手术时，共有8名医护人员在室内同时工作。
　　查《实用供热空调设计手册》得出：成人每人的散湿量=167g/h.人。
　　因此，万级手术室的湿负荷为：d=8（人）×167g/h.人=1336g/h=0.371g/s。
⑤万级手术室的热湿比ε=13477（J/g）。
⑥新风量 Gx=0.27kg/s。
⑦万级手术室的送风量：
G=0.64kg/s
　　万级手术室冬季计算参数（数据）：
①室外空气焓值iw=2.5KJ/kg.干空气。
②考虑万级手术室的围护结构传热等因素，万级手术室的热负荷为：Q=30m2×-100W/m2=-3000（W）。
③万级手术室的热湿比ε=-8086 （J/g）。
④其余计算参数（数据）与夏季的相同。
　　新风负荷QX=4.5KW。
　　空调表冷器负荷QK=7KW。
　　电加湿量D=5.3kg/h。
　　因洁净辅房的空调负荷及湿负荷与单间手术室的参数接近，所以也把洁净辅助用房看作一间万级手术室进行计算，因此，万级手术室和辅房的洁净空调循环机组的参数是单间手术室参数的4倍即可。
　　万级手术室和辅房的洁净空调循环机组AHU-2的参数为：
　　风量：1932m3/h*4=7728m3/h；制冷量：7.8KW*4=31.2KW；电加热量：2.8KW*4=11.2KW；电加湿量：5.3kg/h*4=21.2kg/h；机外余压：800Pa 2.1.3洁净新风空调系统的设计计算
　　百级手术室的新风量1000m3/h、万级手术室和辅助用房的新风量800m3/h*4=3200m3/h。因此总新风量为4200m3/h=1.4kg/s。
2.2风管以及水管的设计
　　风管选用镀锌钢板制作，风管保温材料选用阻燃型的PEF板进行保温。风管设置在吊顶夹层内；风管的尺寸以主风管的经济风速控制在5―6m/s、支风管的经济风速控制在3―4m/s为宜；风管的截面积（m2）=风管内的风量（m3/s）/风速（m/s）；矩形风管的截面长宽比不应大于4：1。
　　另外就是，空调系统水管选用优质镀锌钢管，水管保温材料选用阻燃型的PEF管壳进行保温。水管的管径尺寸以水管的经济流速控制在1-2m/s为宜，并结合水力计算表进行各管段的设计及水力计算。
2.3空调设备的选型
　　笔者基于上述设计计算的结果，进行如下设备的参数设计选型：
　　（1）百级手术室的洁净空调循环机组AHU-1 1台。
　　风量：10500m3/h；制冷量：38.5KW；电加热量：29.4 KW；电加湿量：8.8kg/h；机外余压：800Pa。
　　（2）万级手术室和辅房的洁净空调循环机组AHU-2 1台。
　　风量：7728m3/h；制冷量：31.2KW；电加热量：11.2KW；电加湿量： 21.2kg/h；机外余压：800Pa。
　　（3）洁净新风空调机组PAU-1的参数为：1台。
　　风量：4200m3/h；制冷量：57.4KW；机外余压：400Pa
　　（4）空调制冷制热主机（风冷热泵冷热水机组）1台。
　　制冷量：120KW。
　　（5）离心式管道泵（一用一备） 2台。
　　流量：21m3/h；扬程：32mH2O
3.总结
　　总之，通过上饶某医院洁净手术室净化空调系统设计方案设计，笔者对空调系统的设计原理、设计思路、设计计算等过程有了一个很大的认识和提高，其促使笔者能够系统地完成暖通空调工程的相关设计工作。

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