如何計算潔淨室空調機組負荷？

一（yī）、 空調負荷的特性
1、手術室在建築（zhù）中的（de）位置
由GB 50333醫院潔淨手術部建築技術規範，目（mù）前已建成的潔淨手術部較多采用雙通道布置方法，即有一個潔淨通道和一個清潔通道，往（wǎng）往手術室就布置在（zài）這二個通道（dào）之間，基本上不直接靠外圍護結構布置，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術室在其（qí）內部也采（cǎi）用板（bǎn）材進行封閉且氣（qì）密性良好，因此外界空氣的狀態（tài）對手術室自身的溫、濕度影（yǐng）響有限。由此可（kě）知，潔淨手術部（bù）基本上是處在圍護結（jié）構保（bǎo）溫（wēn）良好的封閉內區。
2、負荷特性（xìng）
潔淨手術部（bù）內照明和人員發熱變化較小，基本為一定值，醫療設備的發熱量較大，且使用情況多變，故手術室（shì）的熱負荷（hé）變化較（jiào）大。手術室人聚集在手（shǒu）術台（tái）周（zhōu）圍，發濕量集（jí）中、變（biàn）化較（jiào）小。手術期間的負荷特點是熱負荷波動較大，濕負荷比較穩定，從而引起室內（nèi）熱（rè）濕比波動較大。根據潔淨手術部環境控製的工藝要求，一（yī）般采用一次回（huí）風（fēng）再熱的方式，空氣處理過程存在（zài）著（zhe）較大的再熱負荷（再（zài）熱負荷是潔淨手術室工藝性空調（diào）係統與普通舒適性空調係（xì）統的主要差別之一）。現代（dài）化的綜合醫院規模較大，手術室（shì）的數量較（jiào）多，其巨大的再熱負荷（hé）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處理
（1）基本形式
通常手術室末端淨化（huà）空調（diào）機組采用由表冷器進（jìn）行熱濕（加濕另配加濕段（duàn））處理的形式，即手（shǒu）術室的回（huí）風和新（xīn）風（fēng）混合後經表冷器（qì）處理後再送到手術室內的方式。由此（cǐ）可知，末端空調機組出口的溫、濕度參數直接決定了手術室內的溫、濕度。
（2）熱濕處理過程（chéng）
a.手術（shù）室的冷熱處理過程基本上是一（二）次回風係統，即經冷熱（rè）處理（lǐ）的新風和手術室的回風混合後通過表冷器處理到機器露點，再加熱到送風狀態點後送入（rù）室內。
b.由於（yú）手術室基本（běn）上在建築（zhù）內（nèi）區，熱負荷常年存在，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（yùn）行前室內熱負荷較小，需要進（jìn）行供熱（保溫），在正常（cháng）手術時隨著熱負荷的加大，空調係統又（yòu）需要切換到供冷工況。由此可知手術部需（xū）常年（nián）供冷且始終處在製冷、製熱、再（zài）加熱這種特殊狀況。
4、空調（diào）水係（xì）統的分類
對於集（jí）中式空（kōng）調水係（xì）統來說，有（yǒu）二管製係統有四管製係統，所謂二管製係統，就是連接冷、熱源到空調末端處理設備的一供一回二根水管，空調（diào）末端處理設（shè）備設一組盤管，夏季是冷盤管冬（dōng）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，分別連接冷源、熱源到（dào）空調末端處理設備（bèi）的四根供回水（shuǐ）管。故二管製係統（tǒng）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）時製冷和製熱，不難看出由於冷、熱水（shuǐ）管道是分開（kāi）的，可（kě）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（wēn）、濕度需求（qiú），易對有溫、濕度（dù）要求的、不同冷熱負荷的房間進行精確控製。
5、四管（guǎn）製係統的適應性
基於手術部始終處在製冷、製熱、再加熱（rè）這種特殊狀況，二管製係統是很難使空（kōng）調係統的運行參數（shù）符合GB 50333醫院潔淨手術部建（jiàn）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的要求，但隨著室外氣候的變化，其控製的（de）精度和管理的難度將大大增（zēng）加。由於四管製係統將製（zhì）冷和製熱分成二個獨（dú）立的係統（tǒng），即可單獨製冷又可單（dān）獨製熱也可同時製冷製熱，因此能方便地實現製冷、製熱、再加熱等二管製係統較難實（shí）現的功能，較容易滿足房間的（de）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（qiú）
GB 50333 8.1.9 潔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（gěi）站接入。除（chú）應滿足夏、冬設計工（gōng）況冷熱負荷使用要求外，還應（yīng）滿足非滿負荷使用要求。冷熱源設備（bèi）不（bú）宜少於2台。GB 50333 8.1.9、8.1.10 手術部淨（jìng）化空調係統及其冷熱源（yuán）采用什麽形式，應通過手術部布（bù）局以及全年運行（háng）工況分析，從能量的綜合利用角度考慮，優化選擇。目前大多手術部體量較大，又常設外走（zǒu）廊，手術室處於空（kōng）調區內，特別是在過渡季節，室（shì）外（wài）溫度降低，室內冷負荷減小，人員濕負荷不變的情況（kuàng）下（xià），熱濕比下降，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，所以可以考慮采用四管製係統。傳統方式製冷和製（zhì）熱需分別消耗能源，若製熱采用電加熱（rè）方（fāng）式時能源利用率極低。而多功能熱泵機組能夠在蒸發器獲（huò）得冷水的同時，從熱回收器獲得冷凝熱加（jiā）熱熱（rè）水，不平衡部（bù）分通過輔助換熱器（qì）排放，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（dà）大（dà）降低了能耗。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（fèn）能（néng）源兩份利用，可以考慮多功能熱（rè）泵形式，總之應綜合考慮整個（gè）手術部的全部冷（lěng）負荷和熱負荷（包括空調係統再加熱量，洗浴、刷手以及汙物清洗的熱水用量（liàng））選擇合適的冷熱源，才能有效節能。潔（jié）淨手術部冷熱源應（yīng）具有可靠性（xìng）、經濟性、適應性，方便維護和運行，所以宜考（kǎo）慮過渡季節使用要求和經濟性是否采用獨立冷熱源方式。當用非獨立（lì）冷熱源方式時（shí），應考慮過渡季節使用要求（qiú）和醫（yī）療要求及經濟性。由（yóu）於手術（shù）部空調係（xì）統不能停（tíng），而且為使冷熱源具備較（jiào）好調節能力，保障使用要求，在條件允許時可設2台（可以是2台設計滿負荷，也可以非滿負荷）。對供冷供（gòng）暖運行時間較少的手術部，采（cǎi）用分（fèn）散式冷熱源更經濟。
2、冷（lěng）源係統
（1）常規冷源（水冷）有以（yǐ）下幾種形式：
（a）電動壓縮式機組，包括渦旋（xuán）式、往複式、螺杆式及離心式機組。
（b）溴化鋰吸收（shōu）式機組，包括熱水型、蒸汽型（xíng）及直燃型。
一般來說，活塞式、渦旋式製冷機的單機製冷量較小，且其能效比（bǐ）（性能係數（shù））也較差，不適合作為空（kōng）調係統的（de）集中冷源（yuán）。離心式、螺杆（gǎn）式製冷機的單機（jī）製冷量（liàng）較大，且其能效比（性能係數）也較好，適（shì）合作為空調係（xì）統的集中冷源。螺杆式製冷機的低負荷調節性能較好（hǎo），離心式製冷機的性（xìng）能係數Z高，但其低負荷調節性能略遜。溴化鋰吸收式製冷機，根據其驅動熱源的供（gòng）應（yīng）方式可分為蒸汽（熱水）型和直（zhí）燃型兩類，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（shì）政供應的蒸汽（熱（rè）水）源，更不宜采用專配鍋爐（lú）為（wéi）驅動熱源供應蒸汽（熱水）型冷（lěng）水機（jī）組的（de）形式。
（2）常規冷源係統設計原（yuán）則
中小型醫療建築，采用多台螺（luó）杆式製冷機均分（fèn）的配置方式，數量一般以2至4台為好（hǎo）。大中型醫療（liáo）建築，盡量采用效率更高的離心式製冷機（jī）。由於醫療建築通常會有較小負荷的空調運行情況，為保（bǎo）證（zhèng）係統的低（dī）負荷調節性能，一般在選用離心式製冷機的時（shí）候另外搭配1至2台螺杆式製冷機，對於螺杆式製冷機，其製冷能力為離（lí）心式製冷機的50%左右。如果采用1台螺（luó）杆式製冷機的額定製冷量偏（piān）大（dà）時，可采用2台螺杆式製冷機（jī），其單台製（zhì）冷能力為離心式製冷機的25%左右。
目前，還可以考慮變頻式離心冷（lěng）水機組（zǔ）。該種製冷機，即能擴大機組的部分負荷運行（háng）範圍，又能達到良好的節能（néng）效果。可采用多台製冷量相（xiàng）同的離心式製冷機均分配置方（fāng）式，其中（zhōng）一（yī）台（或全部）為變頻式離心冷水機組。
（3）蓄冷空調係統
空調蓄（xù）冷技術，即是在（zài）電力負荷很（hěn）低的夜間用電低穀期，采（cǎi）用製冷機製冷，利用蓄冷介（jiè）質的（de）顯熱或潛熱（rè）特性，用一定方式（shì）將冷（lěng）量存儲起來。在電力負（fù）荷較（jiào）高的白天，也（yě）就是用電高峰期，把存（cún）儲的冷量釋放出來，以滿足建築物空調或生產工藝的需要。應用蓄冷空調技術的意義：
（a）削峰填穀、平衡電力負荷。
（b）改善（shàn）發電機組效率減少環境（jìng）汙染。
（c）減少裝機容量，節省空（kōng）調用戶的電力花費。
（d）改善（shàn）製冷機組運行效率。
（e）蓄冷（lěng）空調係統特別適用於負荷比較集中、變化較大的場合。
（f）應用蓄冷空調技術，可擴大空調區域（yù）的（de）使用麵積。
（g）適合於應急設備所處的環境等。蓄冷係統大致可分為水蓄（xù）冷及冰蓄冷空調係統。
（4）常規冷源（風冷）形式
風冷熱泵（bèng）機組，適用於夏熱（rè）冬冷地區峰值負荷不大，負荷變化率較大的中小型建築，一般采用多（duō）台主機，空調係統全年運（yùn）行時，宜采用熱泵式機組，當同時（shí）需要供冷和供熱時，宜選擇四管製（zhì）風冷熱泵機組。
3、常規熱源係統
（1）熱源的種類
醫院熱源有蒸汽（qì）和熱水兩類，來源有市政熱網、燃氣（油）鍋（guō）爐、電鍋爐。當有市政熱網供應的蒸汽或高溫熱水時，隻需設置汽（水）－水熱交換器即可，采用多台均分的配置方（fāng）式，當一台停止工作時，剩餘（yú）換熱器的設計換熱（rè）量應滿足（zú）總熱量的65%~70%，數量一般以2至4台為宜。沒（méi）有（yǒu）市政（zhèng）熱網供熱時，一般采用燃氣（油）鍋爐作為熱（rè）源。鍋爐分為蒸（zhēng）汽（qì）鍋爐和（hé）熱水鍋爐兩類。
（2）係統設計原則
根據公共建築節能設計標準（zhǔn），除廚房、洗衣、高溫消毒、工藝性濕度控製等必須采用蒸（zhēng）汽的熱（rè）負荷外，其他場（chǎng）合不應使用（yòng）蒸汽鍋爐。熱水鍋爐：建議采（cǎi）用（yòng）自帶換熱器的熱水（shuǐ）鍋爐，可（kě）不（bú）必再設水－水熱交換器（qì），空（kōng）調水係統直接接駁其（qí）換（huàn）熱器的進出（chū）口即可使（shǐ）用。設計時，同樣采用多台均（jun1）分的的配（pèi）置方式，數量一般（bān）以2~3台為好。空調熱源還有一種形式是采用電鍋爐。《公共建築節能設計標準》GB 50189–2015對采用電鍋爐作為空調熱源有嚴格的條件限定。當空調係統（tǒng）的冷源采用空氣（地）源熱泵（bèng）型冷（熱）水機組、直燃（rán）型溴化鋰吸收式（shì）冷（熱）水（shuǐ）機組、直接（jiē）蒸發式的分體空調或直接蒸發式（shì）變製冷劑流量空調係統時，由於（yú）設備本身即可製冷也可製熱，故無需再另外設置熱源。
三、常用綠色節能方式
1、淨化（huà）區域的幾種節能方式
（1）變新風係統
根據規範手術（shù）室新風采用新風集中處理，處理後的新風（fēng）送到各手術室的循環（huán）係統，這種淨化空調係統的特點（diǎn）是，各手術室空調自成係統，可避免交叉感染（rǎn），而且（qiě）各手術室也可以靈活使用，新風集中控製有（yǒu）利於各手術室正壓要（yào）求。夜間手（shǒu）術室停用時，為保證手術室（shì）的潔淨度，要維持一定的正壓值，這樣必須有經處理的新風送入手術室，而送入的新風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（cún）在二個不同的（de）送風量。為降低能耗往往采（cǎi）用風機變（biàn）頻（pín）技術（shù）加以解決。
（2）新排風全熱交換
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新風（fēng）達到（dào）節能的目的。為（wéi）防止產生交叉感染，所以這個措施一般（bān）適用於低級別較低的潔淨（jìng）手術室。（標準病房（fáng）的新風也（yě）采用）
（3）Ⅰ級手術室二次回風係統
潔淨（jìng）手術室設計中，一次回（huí）風係統的再熱耗能問（wèn）題是一直存在（zài）的，而在Ⅰ級手術（shù）室中，送風量很大，如果繼續采用一次回風係統，大風量的冷熱抵消造成的能源浪費是不能接受的，因此，Ⅰ級手術室采用二次回風係統，在（zài）空調箱表冷段後再與回風混合一次來代替再熱，這樣可以在滿足送風量得前提下（xià），以達到節能的目的。
2、製冷主機的幾種節能方式
（1）潔淨手術部空調水係（xì）統（tǒng）及冷熱源的優化選擇
一般情況下醫（yī）院都（dōu）有蒸汽或熱水鍋爐，通過設置不同（tóng）換熱（rè）量和不同出水（shuǐ）溫度的板式換熱器來滿足不同使（shǐ）用功能（néng）的要求。潔淨手術部冷凍水係（xì）統，有下列（liè）兩種情況值得分析。其（qí）一冷（lěng）凍水是從整個大係統中引出，這要求把和（hé）手術部使用（yòng）情況一樣的（de）各功能用房的負荷合並，如（rú）血液病房、DSA房（fáng）間、NICU房間等，設（shè）置一台僅滿足此負荷的冷凍（dòng）機（jī）在夏季（jì）和過渡季（jì）使用，冬季可使用板式換熱器結合冷卻塔來提供免費供冷，運行（háng）較為（wéi）Z經濟；製熱則使（shǐ）用鍋爐結合板式換熱（rè）器的（de）係統。係統全年供冷、供熱同時存在（zài）滿足（zú）手術室需（xū）要。其二采用四管製冷熱水機組，即采用獨立的空調（diào）冷（lěng）熱源（yuán）係（xì）統，此係統是根據設計計算的空調冷熱負荷選擇不同（tóng）製冷（熱）量的機（jī）組，水係統*獨立，與整（zhěng）個醫院的其（qí）他水（shuǐ）係（xì）統分（fèn）開（也可作為備用（yòng）冷、熱源）。
（2）四管製機組的運行能耗
四管製多功能冷熱（rè）水機組的工作原理是冷熱量的回收和綜合利用，由壓縮機、冷凝器、蒸發器（qì）、可變功能換熱器等組（zǔ）成。采用二個獨立回路的四管製水係統，冷凍水側與蒸發器換熱，熱水側與（yǔ）冷凝器換熱，一年四季可實現五種運行模式（區別於熱泵熱回收機組），a–單製冷，可變功能換熱器作為冷凝器散熱；b–單製熱，可變功能換熱（rè）器作為蒸發（fā）器吸熱；c–製冷+製熱（設備微電（diàn）腦調節自（zì）動平衡冷熱（rè）量），可（kě）變（biàn）功能（néng）換熱器根據需求散熱（rè）或者吸熱；d–空調製熱加熱回收器製熱水；e–熱回收器單獨（dú）製熱水。
四管製冷（lěng）熱水機組，五（wǔ）種模式無（wú）縫聯（lián）接，與末（mò）端冷熱需求即時吻合。機組冷凍水供水溫度範圍7~15℃，熱水供水溫度範圍26~60℃，安全運行環境溫度範圍（wéi）-10~46℃。
從上述機組的工作原理中不難看出四管製機組的運行能（néng）耗和二管（guǎn）製（zhì）機組差不（bú）多，依靠可（kě）變功（gōng）能換熱器能實現同時供冷水、供熱水的功能，滿（mǎn）足手術室製（zhì）冷、製熱、再加熱這種特殊需求。因此對（duì）手（shǒu）術部采用獨立冷、熱源的係統來說其使用風冷熱泵的運行方式（shì）時（shí），其運行能耗會省。
（3）溶液除濕空調係統(溫、濕度獨立控製)
溶液調濕技（jì）術是采用具有調濕功能的鹽（yán）溶液為工作（zuò）介質，利（lì）用溶液的（de）吸濕與放濕特性對空氣含濕量進行控（kòng）製。
新風處理：室外新（xīn）風由外界提供（gòng）的高溫冷水預冷除濕後，進入溶（róng）液調濕單元除濕。低濕狀態的新風與回風混合後由（yóu）外界提（tí）供（gòng）高溫冷水對混風進行降溫，達到送風（fēng）狀（zhuàng）態點。
溶液調濕：除濕單元內，溶液吸收新風中的水分後，濃度變小，為恢複吸收能力，稀（xī）溶液被（bèi）送入再生單元使用新（xīn）風進行再生，再生後的濃溶液再送入除濕（shī）單元，如此進行循（xún）環。
由於溫度和濕度采用獨立控製（zhì），避免常規係統中熱濕聯合處理（lǐ）帶來的能耗損（sǔn）失；冷（lěng）機（jī）製取高溫冷水，蒸發溫度提高，冷機（jī）COP可提高；溶液（yè）調濕係統處理濕負荷，高溫冷機承擔複核（hé）減（jiǎn）少，冷凍水流量隨（suí）之減少，降低了水係統輸配能耗（hào）。可精確（què）控製溫濕（shī）度，避免出現室內（nèi）濕度過高或過低現象。常規係統難以同時滿足溫、濕度參數的缺（quē）點得以解（jiě）決，也可以滿足不同房間熱濕比不斷變化的（de）要求。目前沒有資料證明經溶液處理（lǐ）過的新風對人體有害，也沒有資（zī）料證明經（jīng）溶（róng）液處理過的新（xīn）風對人體無害。
（4）冷水機組（zǔ）冷水機組冷凝（níng）熱回收
目前常（cháng）用的冷凝熱回（huí）收是冷凝器內有兩組並（bìng）聯的冷卻（què）水盤管，其中一組盤管可以（yǐ）將熱量傳遞給冷卻水，再通過冷卻塔釋放（fàng）到環境中（zhōng）；另一組盤管可以將熱量回收用於生活熱水供應。其熱水回收溫度一般為35~60℃，熱回收率控（kòng）製在10~100%之間。需考慮使用側的不（bú）穩（wěn）定性（xìng），在冷卻塔盤管側考慮*的（de）冷卻能（néng）力，以保證機組（zǔ）正常運行。
（5）冷卻塔免費製冷
目前冷（lěng）卻塔的免費製冷是指在冬季用冷卻塔來替代冷凍機進（jìn）行製冷。係統僅運行冷卻塔和水泵，而冷凍（dòng）機不開啟，從而節約運行費用。