如何計算潔淨室空調機（jī）組負（fù）荷？

一、 空調負荷的特性
1、手術室在建築中的位置
由GB 50333醫院潔（jié）淨手術部建築技術規範，目前已建成（chéng）的潔淨（jìng）手術部較多采用雙通道布置方法，即有一（yī）個潔淨通道和一個清潔通（tōng）道，往往手術室就布置在（zài）這二個通道之間，基本上不直接靠外圍護結構布（bù）置，同時由於手術室潔淨度的要求，就是直接靠外圍護結構布置的手（shǒu）術室在（zài）其內部也（yě）采用板材進行（háng）封（fēng）閉且氣密性良好（hǎo），因此外界空氣的狀態對手（shǒu）術（shù）室自身的溫、濕度影響有限（xiàn）。由此可知，潔淨手（shǒu）術部基本上是處在圍護結構保溫（wēn）良（liáng）好的封閉內區。
2、負荷（hé）特性
潔淨（jìng）手術部內照明和（hé）人員發熱變化較（jiào）小，基本為一定值，醫療（liáo）設備（bèi）的發熱量較大，且使用情況多變，故手術室的熱負荷變化較大。手術室人聚集在手術（shù）台周圍，發濕（shī）量集中、變（biàn）化較小。手術期間的（de）負荷特點是熱（rè）負荷（hé）波動較大，濕負（fù）荷比較穩定，從而引起室內熱濕比波動較大。根據潔淨手術部環境控製的（de）工藝要求，一般采用一次（cì）回風再熱的方式，空氣處（chù）理（lǐ）過程存在著較大的再熱負荷（再熱負荷是潔淨手術室工藝性空調係統與普通舒適性空調（diào）係統的主（zhǔ）要差別之一）。現代化的綜合醫院規模較大，手術（shù）室的數量較多，其巨大的再熱負（fù）荷在醫療建築的空調負荷中占著很大的比重。
3、手術室空調的基本形式及熱濕（shī）處理
（1）基本形式
通常手術室末端淨化空調機組采用由表冷器進（jìn）行熱濕（shī）（加濕另（lìng）配加濕段）處理的形式，即手術室的回風和新風混合後經表冷器處理（lǐ）後再送到手術室內的方式。由此可知，末端空調機組出（chū）口的溫、濕度參數直接決定了手術室內的溫、濕度。
（2）熱濕處理過程
a.手術室的冷熱處理過程（chéng）基本上是一（二）次回風係統，即經冷熱處理（lǐ）的新風和手（shǒu）術室的回風混合後通過表冷器處理（lǐ）到機器露點，再加熱到送風狀態點後送入室內。
b.由於手術室基本上在建築內區，熱負荷常年存（cún）在，故要消除熱負荷需係統常年製冷，即對末端空調機組來說，冬季也需冷凍水供應。
c.冬季手術部在運行前室內熱負荷較小，需要進行供熱（保溫），在正（zhèng）常手術時隨著熱負荷的加（jiā）大，空調係統又（yòu）需要（yào）切換到供冷工況。由（yóu）此可知手術部需常年供冷（lěng）且始終處在製冷、製熱、再加熱這種特殊狀況。
4、空調水係統的（de）分類
對於集中式空調水係統來說，有二管製（zhì）係（xì）統有四管製係（xì）統，所謂二管製係統，就是連接冷、熱（rè）源到空調末端（duān）處理設備（bèi）的（de）一供一回二根水管，空調末端處（chù）理設備設一組盤管，夏季是冷盤管冬季是熱盤管。四管製係統，空調末端處理設備各設一組冷、熱處理盤管，分（fèn）別連接冷源（yuán）、熱源到空調末端處理設備的四（sì）根（gēn）供回（huí）水管。故二管製係統隻能單製冷或單製熱，四管製係統能實現單製冷或單製熱及同（tóng）時（shí）製冷和製熱，不難看出由於冷、熱水管道是分開的，可以各（gè）行其道，對室內負荷變化的適應性強，調節靈活，可滿足不同的溫、濕度需求，易對有溫、濕度要（yào）求的、不同冷熱負荷的房間（jiān）進行精確控製。
5、四管製係統的適（shì）應性
基於手術部始終處在製（zhì）冷、製熱、再加熱這種特殊狀況，二管製係統是很難使空調係統（tǒng）的運行參數符合GB 50333醫院潔淨手術部建築技術規範所規定的要求，雖然個別係統能使參數滿足GB 50333的（de）要求，但隨著室外氣（qì）候的變化，其控製的精度和管理的難度將大大增加。由於（yú）四管製係統（tǒng）將製冷和製熱分成二個（gè）獨立的係統，即可單獨製冷又可單（dān）獨製熱也可（kě）同時製冷製熱，因此（cǐ）能方便地實現製冷、製熱、再加熱（rè）等二管製係統（tǒng）較難實現的功能（néng），較容易（yì）滿足房間的溫濕度要求，且控製係統也較簡單可靠。
二、醫院冷熱源與潔淨區域冷熱源
1、規範要求
GB 50333 8.1.9 潔（jié）淨手術部淨化空調係統（tǒng）可采用獨立冷熱源或從醫院集中冷熱源供給站接入。除應滿足夏、冬設計工（gōng）況冷熱負荷使用要求外，還應滿足非滿負荷使用要求（qiú）。冷熱源設備不宜少於（yú）2台。GB 50333 8.1.9、8.1.10 手術部淨化空調係統及其冷熱源采用什麽形式，應通過（guò）手術部布局以及（jí）全年（nián）運行工況分析，從（cóng）能量的綜合利用角度考慮，優化選擇（zé）。目前大多手術部體量較大，又常設外走廊，手術室處於空調區內，特別是在過渡季節，室外溫度降低，室內冷負荷減小，人員濕負荷不變的情況下，熱濕比（bǐ）下降，為了保證送風溫度和濕度，空氣需先進行冷卻降溫除濕，再進行等濕加熱。整個過程同時需要冷量和熱量（liàng），所以（yǐ）可以考慮采（cǎi）用四管製係統。傳統方式製冷（lěng）和製熱需分別消耗能源，若製（zhì）熱采用電加熱方式時能源利用率極低。而多功能熱泵機組能（néng）夠（gòu）在蒸發器獲得冷水的同時，從（cóng）熱回收器獲得冷凝熱加熱熱水，不（bú）平衡部分通過（guò）輔助換熱器排放（fàng），從而實現同時製冷和製熱，而隻需輸入一份能源，便同時獲取冷量和熱量，大大降低（dī）了能耗（hào）。因此過渡季采用多功能熱泵，可以顯著減低能耗，減少排放。所以為了一份能源兩份利用，可以考慮多功能熱泵形式，總之應綜合考慮整個手術部的全部冷負荷和熱負荷（包括（kuò）空調係統再加熱量，洗浴、刷手以及汙物清洗的熱水用量）選擇合（hé）適的冷熱源，才（cái）能有效節能。潔淨手術部冷熱源應具有可靠性、經濟性（xìng）、適（shì）應性，方便維護和運行，所以宜考慮過渡季（jì）節使用要求和經濟（jì）性是否采用獨立冷熱源方式。當用非獨立冷（lěng）熱源方式時，應考慮（lǜ）過渡季節使用要求和醫療（liáo）要求及經濟性。由於手術部空調係（xì）統不（bú）能停，而且為使冷熱源具備較好調節能力，保障使用要求，在條（tiáo）件允許（xǔ）時可設2台（可以是（shì）2台（tái）設計滿負荷（hé），也可（kě）以非（fēi）滿負荷）。對供冷供暖（nuǎn）運行時間較少的手術部，采用（yòng）分散式冷熱源（yuán）更經濟。
2、冷源係統
（1）常規冷源（水冷）有以下幾種形式：
（a）電動壓縮式機組，包括渦旋式、往複式、螺杆式及離心式（shì）機（jī）組。
（b）溴化鋰吸收式機（jī）組，包括（kuò）熱水型、蒸汽型及直燃型。
一般來說，活塞式、渦旋式製冷機的單機（jī）製冷量較小，且其能效比（性能係數）也較差（chà），不適合作為空調係統的集中冷源。離心式（shì）、螺杆式製冷機的單機製冷量較大，且其能效比（性能係數）也較好，適合作（zuò）為空調係統的集中冷源（yuán）。螺杆式製冷機的低負荷調節性能較好（hǎo），離心式製冷（lěng）機的性能（néng）係數（shù）Z高，但其低負荷調節性能略遜。溴化鋰（lǐ）吸收式製冷機，根據其（qí）驅動熱源（yuán）的供（gòng）應方式可（kě）分為蒸汽（qì）（熱水）型和直燃型兩類（lèi），一般來說，較適合利用發電廠或熱電聯產的餘熱蒸汽（熱水）源，不宜采用商業市政供應的（de）蒸汽（熱水）源，更不宜采用專配鍋爐為驅動熱源供應蒸汽（熱水）型冷水機（jī）組的形式。
（2）常規冷源係統（tǒng）設計原則
中小型醫療建（jiàn）築，采用多台螺杆式製冷機均分（fèn）的配置方式，數量一般以2至4台為好。大中型（xíng）醫療建築，盡量采用效率更高的離心式製冷機。由於醫療建築通常會有較（jiào）小負荷的空調運行情況，為保證係統的低負荷調節性能，一般在選用離心式製冷機的時候另外搭配1至2台螺（luó）杆式製冷機，對於螺（luó）杆式（shì）製冷機（jī），其製冷能力為離心式製冷機的50%左右。如（rú）果（guǒ）采用1台螺杆式製冷機的額定製冷量偏大時（shí），可采用2台螺杆式製（zhì）冷機，其單台製冷能力為（wéi）離心式製冷機的25%左右。
目前，還可以考慮變頻式離心冷水機組。該種（zhǒng）製（zhì）冷機，即能擴大機組的部分負荷運行範圍，又能達到良好的節能效果。可采用多（duō）台製冷量相同（tóng）的離心式製冷機均分配置方式，其中一台（tái）（或全部）為變頻式離心冷水機組。
（3）蓄冷空調係統
空調蓄（xù）冷技（jì）術，即是在電（diàn）力負荷很低的夜間用電低穀期，采用（yòng）製冷機製冷，利用蓄冷介質的（de）顯（xiǎn）熱或潛熱特性，用一定方式將冷量存儲起來。在電力負荷較（jiào）高的白天，也就（jiù）是用電高（gāo）峰期，把存儲的冷量釋（shì）放出（chū）來，以滿足建築物空調或生產工藝的需要。應（yīng）用蓄冷空調技術的意義：
（a）削峰填穀、平衡電（diàn）力負荷。
（b）改善發電機組效率減少環境汙染。
（c）減少裝機容量，節省空調用戶的電力花費。
（d）改善製冷（lěng）機組運行效率。
（e）蓄冷空（kōng）調係統特別適用於負荷比較集中（zhōng）、變化較大的場合。
（f）應用蓄冷空調技術，可擴大空調區域的使用麵（miàn）積。
（g）適合於應急（jí）設備所處的環境等。蓄冷係統大致可分為水蓄冷及冰蓄（xù）冷（lěng）空調係統。
（4）常（cháng）規冷源（風冷）形式
風冷熱泵機組，適用於夏熱冬（dōng）冷地區峰值負荷不（bú）大，負荷變化率較大的中小型建築，一般采用多台主（zhǔ）機，空調係統全年（nián）運行時，宜（yí）采（cǎi）用熱泵式機組，當同時（shí）需要供冷和供熱時，宜選擇（zé）四管製風冷熱泵機（jī）組。
3、常（cháng）規熱源係統
（1）熱源的種類
醫院熱源有蒸汽和熱水兩類，來源有市政熱網（wǎng）、燃（rán）氣（油）鍋爐、電鍋爐（lú）。當有市政熱網供應的蒸汽或高（gāo）溫熱水時（shí），隻需設置汽（水）－水熱交換器即（jí）可，采用多台（tái）均分的配置方式，當一台停止工作時，剩（shèng）餘換熱器的設（shè）計換熱量（liàng）應滿足總熱量的（de）65%~70%，數量一般以2至4台為宜。沒有市政熱網供熱時（shí），一般采用燃氣（油）鍋爐作為熱源。鍋爐分為蒸（zhēng）汽鍋（guō）爐和（hé）熱水鍋爐兩類。
（2）係統（tǒng）設計原則
根據公共建築節（jiē）能設計（jì）標（biāo）準，除廚（chú）房、洗衣、高溫消毒、工藝性濕度控製等必須采用蒸汽的熱負（fù）荷外（wài），其他場合不（bú）應使用蒸汽鍋爐。熱水鍋爐：建議采用自帶換熱器的熱水鍋爐，可不必再設水（shuǐ）－水熱交換器，空調水係統直接接駁其換熱器的進出口即可使用。設計時，同樣采用多台均分的的配置方式，數量一般以2~3台為好。空（kōng）調熱源還有一種形（xíng）式是采用（yòng）電鍋爐。《公共建（jiàn）築節能設（shè）計標（biāo）準》GB 50189–2015對采用電鍋（guō）爐作為空調熱源（yuán）有嚴格的條件（jiàn）限定。當空調係統的冷源采用空氣（地）源熱（rè）泵型冷（熱）水機組、直（zhí）燃型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組、直接蒸發式（shì）的分體（tǐ）空調或直接蒸發式變製冷劑流量空調係統時，由於設備本身即可製冷也（yě）可製熱，故無需再另外設置熱源。
三、常（cháng）用綠色節能方式
1、淨化區域的幾種節能方式
（1）變新風係統
根據規範手術室新風采用新（xīn）風集中處理，處理後的新風（fēng）送到各手（shǒu）術（shù）室的循環係統，這種（zhǒng）淨化空調（diào）係統的（de）特（tè）點是，各手術（shù）室空調自成係（xì）統，可避免交叉感染，而且各手術室也可以靈活（huó）使用，新風集中控製有利於各手術室正壓要求。夜間手術室停（tíng）用時，為保證手術室的潔淨度，要維持一定的正壓值，這（zhè）樣必須（xū）有經處理的新風送入手術室，而（ér）送入（rù）的（de）新風（fēng）量與白天正常使用的量往往不一樣，這樣對新風機來說就存在二（èr）個不同（tóng）的送風量。為降低（dī）能耗往往采用風機變頻技術加以解決。
（2）新排風全（quán）熱交換
新風預處理在能耗中占很大的比例，排風通過熱交換器預處理（lǐ）新風達到節能的目的。為防止產生交叉感染，所以這個（gè）措施一般適用於低級（jí）別較低的潔淨（jìng）手術室。（標準病房的新風也采用（yòng））
（3）Ⅰ級（jí）手術室二次回風係（xì）統
潔淨手術（shù）室設計中，一次回風係（xì）統的再熱（rè）耗能問（wèn）題是一直存在的，而在Ⅰ級手術室中，送風量很大，如果繼續采用一次回風係統，大風量的冷（lěng）熱抵消造成的能源浪（làng）費是不能接受的，因此，Ⅰ級手術室采用二次回風係統，在空調箱表冷段後再（zài）與（yǔ）回（huí）風（fēng）混合一次來（lái）代替再熱，這樣可以在滿足送風量得前提下，以達到（dào）節能的目的。
2、製冷主機的幾種節能方式
（1）潔淨手術部（bù）空調水係統及冷熱源的優化選擇
一般情況下醫院都（dōu）有（yǒu）蒸汽或熱水鍋爐，通過設（shè）置（zhì）不同換熱量和不同出水溫度的板式（shì）換熱器來滿足不同使用（yòng）功能的要求。潔淨手術（shù）部冷凍水係統，有下（xià）列兩種情況值得分析。其一冷凍（dòng）水是從整個大係統中引出，這（zhè）要求把和手術部使用情（qíng）況一樣的（de）各功能用房的負荷合並，如血（xuè）液病房、DSA房（fáng）間、NICU房間等，設置一台僅滿足此負荷的冷凍機（jī）在夏季和過渡季使用，冬季可使用（yòng）板式換熱器結合冷卻塔來提供免費供冷，運（yùn）行較為Z經濟；製（zhì）熱則使（shǐ）用鍋爐結合（hé）板式換熱器的係統。係統全年供冷、供（gòng）熱同時存（cún）在滿（mǎn）足（zú）手術室需要。其二采用四管製冷熱水（shuǐ）機組，即采用獨立的空調冷熱源（yuán）係統，此係統是根（gēn）據設計計算的空調冷熱負荷選擇不同製冷（熱）量的機組（zǔ），水係統*獨立，與整個醫院的其他水（shuǐ）係統分開（也可作為備用（yòng）冷、熱（rè）源）。
（2）四（sì）管製機組的（de）運行能（néng）耗
四管製多功能冷熱水機組的工作（zuò）原理（lǐ）是（shì）冷熱量的回收和綜合利用，由（yóu）壓縮機、冷（lěng）凝器、蒸發器、可（kě）變功（gōng）能換熱器等（děng）組成。采用二（èr）個獨立（lì）回路的四管（guǎn）製水係統，冷凍水側與蒸發器換熱，熱水側與冷凝器換熱，一年四季（jì）可實現五種（zhǒng）運行模式（區（qū）別於熱泵熱回收機組），a–單製冷，可變（biàn）功能換（huàn）熱器作為冷凝器散（sàn）熱；b–單製熱，可變功能換熱器（qì）作為蒸發器吸熱；c–製冷（lěng）+製熱（設備（bèi）微電腦調節自動平衡冷熱量），可變功能換熱（rè）器根據需（xū）求散熱或者吸熱；d–空調製熱（rè）加熱回收器製熱水；e–熱（rè）回（huí）收器單獨製熱水（shuǐ）。
四管製冷熱水機組，五種模式無（wú）縫聯（lián）接，與末端（duān）冷熱（rè）需（xū）求即（jí）時吻合。機組冷凍水供水溫（wēn）度範（fàn）圍7~15℃，熱水（shuǐ）供水溫度範圍26~60℃，安全運行環境溫度範（fàn）圍-10~46℃。
從上述（shù）機組的（de）工作原理中不難（nán）看出四管製機組的運行能耗和二管（guǎn）製機組差不（bú）多，依靠（kào）可變功能換熱（rè）器能實現同時供（gòng）冷水、供熱水的功能，滿足手術室製冷（lěng）、製熱、再加熱這種特殊需求。因此對手術部采用獨立冷、熱源的係統來（lái）說其使用風冷熱泵（bèng）的運行方（fāng）式時，其運行能耗會省。
（3）溶（róng）液除濕（shī）空調係統(溫（wēn）、濕度獨立控製)
溶液調濕技術是采用具有調濕功能的鹽溶液為（wéi）工作介質，利用溶液的吸（xī）濕與放濕特性對空氣含濕量進行控製。
新（xīn）風處理：室外新（xīn）風由（yóu）外界提供的高溫冷（lěng）水預冷除濕後，進入溶液調濕單元除濕。低濕狀態的新風與回風混合後由外界提供高溫冷水對混風進行降溫，達到（dào）送風狀態點。
溶液調濕：除濕單元內（nèi），溶液吸收新風中的水分後，濃度（dù）變小，為（wéi）恢複吸收（shōu）能力（lì），稀溶液被送入再生單元使用新風進行再生，再生（shēng）後的濃溶液再送入除濕單元，如此進行循環。
由於溫度和濕度采用獨立控製，避免常規係統（tǒng）中（zhōng）熱濕聯合處理（lǐ）帶來（lái）的能耗損失；冷（lěng）機（jī）製取高溫冷水（shuǐ），蒸發溫度提高，冷機COP可提高；溶液調濕係統處理濕負荷，高溫冷機承擔複核減少，冷（lěng）凍水流量隨之減少，降低了水（shuǐ）係統輸配能耗（hào）。可精（jīng）確控製（zhì）溫濕度（dù），避免出現室（shì）內濕度過高或過低現象（xiàng）。常規（guī）係（xì）統難以同時滿足溫、濕度參數的缺點得以解決，也可以滿足不同房（fáng）間熱濕（shī）比不斷變化的要求。目前沒有資料證明經溶液處理過的新（xīn）風對人體有害，也沒有資料證明經溶液處理過的新風（fēng）對人體無害（hài）。
（4）冷水機組冷水（shuǐ）機組冷凝熱回收
目前（qián）常用的冷凝熱回收是冷凝器內有兩組並（bìng）聯的冷卻水盤管，其中一組盤管可以將熱量傳遞給冷卻水，再通過冷卻塔釋放到環境中；另一組盤管可以將熱量回收用於生活熱水供（gòng）應。其熱水回（huí）收溫度一般為（wéi）35~60℃，熱回收率控製在10~100%之間（jiān）。需考慮使用側的（de）不穩（wěn）定性，在冷卻塔盤管側考（kǎo）慮*的冷卻能力，以保證機組正常運行。
（5）冷卻塔免費製冷
目（mù）前冷卻（què）塔的免費製冷是指在冬季用冷卻塔來（lái）替代冷凍機進行製冷。係統（tǒng）僅運（yùn）行冷卻塔和水泵，而冷凍機不開啟，從而節約運行費用。