医院手术部洁净空调系统温湿度独立控制方案探讨

医院手术部洁净空调系统温湿度独立控制方案探讨

王金飞

中建八局第四建设有限公司，山东 青岛 266000

摘要：手术部洁净空调系统采用温湿度独立控制，可以避免空气处理过程中的“冷热抵消”，可以显著降低洁净空调系统的能耗。采用温湿度独立控制，可以由新风负担手术室内的湿负荷，空调机组仅承担显热负荷，空调机组干工况运行，不会产生冷凝水，减少了霉菌滋生，提高了空调系统的送风质量，对于保证手术室内环境卫生品质是非常有利的。

关键词：温湿度独立控制；深度除湿；溶液除湿；

1、空调系统温湿度独立控制的特点

随着我国社会经济水平的提高和医疗卫生事业的发展，对于洁净手术室内环境质量也有了越来越高的要求，手术室内的环境品质与房间内的温度、湿度息息相关，温、湿度的精准控制是提高室内环境品质的重要措施。将室内温度、湿度控制在合理的范围内，为医护人员和患者提供良好的医疗环境是手术室洁净空调系统的主要目的。

根据相关规范要求，手术室内的温度需要控制在21~25℃，相对湿度控制在30%~60%，由于空气处理过程“热湿耦合”的特点，常规的空调系统空气处理过程很难对空气的温度和湿度进行独立控制，很难同时满足手术室内温湿度的要求，尤其在炎热潮湿的夏季，难以精准的控制室内的湿度；为保证室内空气相对湿度一般需要将室内空气处理到很低的温度，若将此时的空气直接送进室内又难以保证室内温度的要求，这时就需要将冷却除湿后的低温空气再加热后再送进室内，但是这个过程存在较大的“冷热抵消”（再热过程），导致空气处理过程能耗极大。

由于空气处理过程存在的“热湿耦合”，导致系统的温湿度控制难以达到很高的精度，当负荷发生变化时手术室内的温湿度（尤其是湿度）很难达到要求，导致室内相对湿度超标，一般只能采取湿度优先的控制方案。为避免上述常规空调系统存在的“冷热抵消”过程，可采用温湿度独立控制的空调系统，通过将新风处理至低于室内含湿量的“过冷（干）”的状态，由新风负担室内湿负荷和部分显热负荷，空调机组仅负担室内的显热负荷，这样就实现了对室内温度和湿度的独立控制，从而可以更精准灵活的控制室内温湿度。由于新风负担了室内的湿负荷，避免了室内空气先冷却再加热的过程，从而避免了“冷热抵消”，大大降低了空调系统的运行能耗。此外，由于空调机组不需要负担室内湿负荷，空调机组可以采用温度较高的空调冷冻水，从而显著提高了冷水机组的运行效率，降低了运行能耗。

由于空调冷冻水温度较高，空调机组的盘管可以在干工况下运行，空气处理过程不会产生冷凝水，从而避免了霉菌滋生，大大提高了空调送风的质量，有利于提高手术室内的环境卫生品质。

2、空调系统温湿度独立控制的方式

根据空气处理时存在的“热湿耦合”特点，为实现独立控制温、湿度的目的，空调系统中通常由新风负担全部的室内湿负荷，由空调机组的冷水盘管负担室内的显热负荷，这样就可以根据需要对室内的温、湿度进行精准灵活的控制。空调系统的温湿度独立控制常见的方式主要有新风深度除湿空调系统和新风溶液除湿空调系统两种：

2.1新风深度除湿空调系统

 手术室空调系统空气处理过程通常是将新风集中处理再送至空调机组与回风混合，再经过冷却/加热后送入室内。对于南方和沿海潮湿地区，夏季的空调除湿量非常大，冷水机组的供水温度一般为7℃，考虑到管道和水泵的温升，新风机组的供水温度约为8~9℃，在该温度下新风机组表冷器的除湿能力下降明显，很难将新风处理到“过冷（干）”的状态，因此需要降低冷水机组的供水温度（5~6℃），以达到深度除湿的目的，但是降低供水温度会降低冷水机组的运行效率，增加运行能耗，从节能和经济性方面来说是很不划算的。针对这种情况，可以在新风机组中增加直膨机深度除湿段，先利用冷水机组提供的温度较高的冷冻水对新风进行预处理，再由直膨除湿段进行深度除湿，利用制冷剂温度较低的特点，将新风处理至“过冷（干）”状态，从而实现空调系统温湿度独立控制的目的。

2.2新风溶液除湿空调系统

溶液除湿是一种使用除湿溶液作为除湿剂调节空气的湿度的方式，利用吸湿性强的物质（例如氯化锂溶液）的物理特性，通过溶液除湿与再生的方法实现空气在露点温度之上的高效除湿。溶液除湿系统主要由除湿单元和再生单元组成，除湿工况时，室外新风进入溶液除湿单元进行独立除湿，干燥状态的新风与回风混合再经空调机冷水组盘管冷却处理达到送风状态。由溶液除湿系统和空调机组冷热盘管分别独立控制空调送风的温度和湿度，实现对室内温度和湿度的精准灵活控制。由于溶液除湿过程中除湿剂吸收新风中的水分后浓度降低，除湿能力下降，需要将稀溶液送人再生单元利用新风进行浓缩再生以恢复吸收能力，然后再进入除湿单元对新风进行除湿。还可以在溶液除湿系统中增加热泵系统，以降低溶液温度，从而提高溶液除湿系统的除湿能力。此外，由于高浓度的盐溶液可以灭杀细菌、病毒和真菌，除湿过程还可以提高新风的品质，有利保证室内空气品质。

3、不同温湿度独立控制方式的优缺点比较

由于新风深度除湿和溶液除湿系统的工作原理不同，两种温湿度独立控制方式有着各自不同的优势和缺点：

3.1新风深度除湿空调系统优缺点

  新风深度除湿空调机组有结构简单，控制方便，噪声低，尺寸小，除湿量大，避免了“冷热抵消”、节能等优点；只需在普通新风机组上增加深度除湿段即可实现，由于机组尺寸较小，所占用的机房空间小，节约机房面积，方便设备安装。但是要对新风进行深度除湿需要为机组提供低温冷水，考虑到降低空调冷水温度会降低冷水机组的运行效率，可以利用增加直膨机深度除湿段的方式进行新风深度除湿。但是直膨机组的运行受室外环境温度的影响较大，如果在春秋过渡季节也需要对新风进行除湿，但此时室外温度较低，可能会造成直膨机组运行不稳定或无法正常运行。此外受压缩机压差回油问题的影响，直膨除湿机组处理的风量和制冷量，即“冷风比”需要保持在一定范围内，超过该范围时会影响机组的稳定运行，从而影响除湿效果。针对直膨式深度除湿机组的以上特点，应综合考虑系统新风量需求、系统的运行特点以及当地的气候条件等因素后选择合适的机组型号，保证系统可靠运行。

3.2新风溶液除湿空调系统优缺点

  新风溶液除湿系统具有高效节能，运行可靠，新风品质高，温度适应性强，可在高温和低温环境下稳定运行等优势。此外，对于湿度的控制具有较高的灵活性和高效性，可根据需求对房间的温湿度进行精准的控制。溶液除湿机组结构较为复杂，机组尺寸重量较大，需要的机房面积较大，设备布置不便，由于需要室外新风对吸湿溶液进行浓缩再生，对机房的通风条件也要求较为严格。由于系统增加了溶液泵、风机等设备机组的运行控制和维护较为复杂，设备投资较高。

4、总结

医院手术部洁净空调系统采用温湿度独立控制，有利于提高手术室内空气品质和温湿度的控制精度，满足现在手术室对空调系统要求越来越高的要求。手术部洁净空调系统是医院的用能大户，目前大部分医院的手术室洁净空调系统采用的还是常规的空气“热湿耦合”处理，温湿度无法独立控制，导致空气处理过程存在着极大的能源浪费。推广手术室洁净空调系统温湿度独立控制，对于降低手术部的空调能耗，实现医院的低碳环保、节能减排有着积极的意义。

5、参考文献

[1]刘栓强，刘晓华，江亿.温湿度独立控制空调系统在医院建筑中的应用[J].暖通空调,2009，39（4）：68-72.

[2]丁燕.温湿度独立控制空调系统在医院改造项目中的应用分析[J].制冷与空调,2016,30（5）:549-551.

[3]张伟荣，曲凯阳，刘晓华.溶液除湿方式对室内空气品质的初步研究[J].暖通空调,2004,34（11）:114-117.