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洁净手术室的空调如何进行设计计算及设备参数选型?

1.项目案例资料 
  项目资料如下: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;最后还要遵循《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=9000W)。 
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.=1670g/h=0.464g/s 
⑤百级手术室的热湿比ε=19397J/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=-5000W)。 
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/h(考虑一定的富余量实按23/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=5000W)。 
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.=1336g/h=0.371g/s 
⑤万级手术室的热湿比ε=13477J/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=-3000W)。 
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41 
  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,通过某医院洁净手术室净化空调系统设计方案设计,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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