一、潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)方案現(xiàn)狀
根據(jù)調(diào)査，目前大多數(shù)潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)的處理方案為：手術(shù)室新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)集中處理，循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)釆用一次回風(fēng)或二次回風(fēng)系統(tǒng)，溫濕度實(shí)行冗余控制。由于醫(yī)院手術(shù)室由不同級(jí)別的手術(shù)室組成，潔凈度等級(jí)不同造成送風(fēng)量相差很大，而且不同級(jí)別手術(shù)室的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)不同，難以組成一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)，或者說找不到集中新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的共同送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。為了滿足不同級(jí)別手術(shù)室的使用要求，通常由新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)集中處理新風(fēng)，與手術(shù)室回風(fēng)混合后送入循環(huán)空調(diào)箱內(nèi)進(jìn)行冷卻、加熱、加濕處理，循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)采用一次回風(fēng)加再熱系統(tǒng)（見圖1），這是一種所需風(fēng)量與溫濕度耦合的處理方案，也是Z成熟，但Z耗能的方案。其最大的缺陷是沒有將溫度和濕度分開獨(dú)立控制， 當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，或者不同級(jí)別的手術(shù)室溫濕度變化時(shí)，各手術(shù)室溫 濕度（尤其是相對(duì)濕度）很難達(dá)到《規(guī)范》中技術(shù)指標(biāo)的要求，在實(shí)際應(yīng)用中也證明了這一點(diǎn)，如出現(xiàn)手術(shù)室濕度超標(biāo)、能耗大等問題。

一次回風(fēng)加再熱系統(tǒng)方案的空調(diào)系統(tǒng)耗冷量

 
典型冗余控制空調(diào)系統(tǒng)圖

 

二、潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)方案確定
1.潔凈手術(shù)室空調(diào)方案
為了有效控制潔凈手術(shù)室環(huán)境，實(shí)現(xiàn)手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的目的，《規(guī)范》第8.1.1條規(guī)定，“潔凈空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)使?jié)崈羰中g(shù)部整體處于受控狀態(tài)，并應(yīng)使各潔凈手術(shù)室靈活運(yùn)行“；第8.1.3條規(guī)定，“I、II級(jí)潔凈手術(shù)室與負(fù)壓手術(shù)室應(yīng)每間釆用獨(dú)立凈化空調(diào)系統(tǒng)， III、IV級(jí)潔凈手術(shù)室可2~3間合用一個(gè)系統(tǒng)"；第8.1.6條規(guī)定，有條件時(shí)，宜釆用新風(fēng)濕度優(yōu)先控制模式"。根據(jù)《規(guī)范》要求， 潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)該由集中新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（新風(fēng)機(jī)組）和手術(shù) 室空調(diào)系統(tǒng)（循環(huán)機(jī)組）共同組成，并且《規(guī)范》還強(qiáng)調(diào)了新風(fēng)濕度優(yōu)先控制與各手術(shù)室靈活使用的要求。基于各潔凈手術(shù)室的使用特點(diǎn)以及對(duì)《規(guī)范》的理解，潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)釆用集中新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)消除手術(shù)室內(nèi)濕負(fù)荷，循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)手術(shù)室內(nèi)溫度，2個(gè)系統(tǒng)分別對(duì)手術(shù)室內(nèi)溫度和濕度進(jìn)行獨(dú)立控制，使?jié)崈羰中g(shù)部整體處于受控狀態(tài)，各手術(shù)室靈活使用。 
2.潔凈手術(shù)室基本參數(shù)
以某一家三級(jí)甲等醫(yī)院的潔凈手術(shù)部為例，I級(jí)潔凈手術(shù)室面積50㎡高3m，裝備有麻醉機(jī)、呼吸機(jī)、電刀等醫(yī)療設(shè)備。潔凈手術(shù)室設(shè)計(jì)要求為：室內(nèi)溫度t=24°C，相對(duì)濕度=50%，手術(shù)室 人員14人，手術(shù)室設(shè)在3層，上層為技術(shù)夾層。經(jīng)計(jì)算，手術(shù)室內(nèi)冷負(fù)荷為7.4 kW，濕負(fù)荷為2.3kg/h，根據(jù)《規(guī)范》技術(shù)指標(biāo)要求， I級(jí)潔凈手術(shù)室控制區(qū)送風(fēng)量為10000m3/h，最小新風(fēng)量為1000m3/h，手術(shù)室控制區(qū)尺寸為2.6 mx2.4 m，正壓風(fēng)量為500m3/h，排風(fēng)量為500m3/h。
3.潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)溫度濕度獨(dú)立控制方案
根據(jù)以上闡述，潔凈手術(shù)部?jī)艋照{(diào)系統(tǒng)釆用溫度濕度獨(dú)立控制（見下圖），其特點(diǎn)是：潔凈手術(shù)部?jī)?nèi)各手術(shù)室新風(fēng)處理后狀態(tài)點(diǎn)相同，并且是恒定的。各手術(shù)室循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)自成獨(dú)立系統(tǒng)，而且各手術(shù)室也可以靈活使用。
溫度濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)圖

 

潔凈手術(shù)部新風(fēng)集中設(shè)置，有利于滿足各手術(shù)室的正壓要求，保證各手術(shù)室的壓力梯度。循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)保證手術(shù)室的潔凈度，避免空氣交叉感染。排風(fēng)釆用獨(dú)立系統(tǒng)，并且與手術(shù)室自動(dòng)門聯(lián)鎖，當(dāng)手術(shù)室門關(guān)閉時(shí)排風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)開啟，使手術(shù)室始終處于正壓受控狀態(tài)，各手術(shù)室也可以靈活使用。由于新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)承擔(dān)手術(shù)室內(nèi)全部濕負(fù)荷，新風(fēng)空調(diào)箱冷卻盤管的冷卻除濕能力加大，要求進(jìn)表冷器的冷水溫度降低。當(dāng)表冷器冷水進(jìn)水溫度達(dá)不到要求時(shí)，可釆用直接蒸發(fā)冷卻器進(jìn)行二級(jí)冷卻處理。
4.潔凈手術(shù)室空調(diào)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)確定
潔凈手術(shù)部（室）基本沒有外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，屬于建筑物內(nèi)區(qū)，其室內(nèi)熱濕負(fù)荷幾乎不受外界氣候條件等因素的影響，因此手術(shù)室內(nèi)人員數(shù)量、照明強(qiáng)度、狀態(tài)點(diǎn)相同并且是恒定的，各手術(shù)室循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)自成獨(dú)立系統(tǒng)，而且各手術(shù)室也可以靈活使用。荷幾乎不受外界氣候條件等因素的影響，因此手術(shù)室內(nèi) 人員數(shù)量、照明強(qiáng)度、醫(yī)療設(shè)備發(fā)熱量是影響手術(shù)室熱濕負(fù)荷變化 的主要因素，這也反應(yīng)了手術(shù)室負(fù)荷的特點(diǎn)，即濕負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定， 而冷熱負(fù)荷瞬間變化較大。根據(jù)《規(guī)范》技術(shù)指標(biāo)要求計(jì)算得出I級(jí)潔凈手術(shù)室送風(fēng)量L=10000m3/h，熱濕比e=1100kf/kg，手術(shù)室送風(fēng)量是一個(gè)定量，因此送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)也就確定了。通過計(jì)算，送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)比焓45.76KJ/kg。
5.潔凈手術(shù)室的h-d圖分析
潔凈手術(shù)部新風(fēng)集中處理，新風(fēng)處理到公共狀態(tài)點(diǎn)（其含濕量小于手術(shù)室內(nèi)含濕量）, 循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)各級(jí)別手術(shù)室分別獨(dú)立處理。夏季，新風(fēng)處理到L1點(diǎn)（公共狀態(tài)點(diǎn)），新風(fēng)處理狀態(tài)點(diǎn)由do=dn—W/1.2L（其中 do 為送風(fēng)含濕量，dn 為室內(nèi)含濕量，W為濕負(fù)荷）確定。由于手術(shù)室的濕負(fù)荷主要是人員散濕，在手術(shù)過程中，室內(nèi)人員是固定的，因此室內(nèi)濕負(fù)荷基本恒定，所以L1 點(diǎn)基本是固定的。由于Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級(jí)手術(shù)室濕負(fù)荷不同，因此含濕量差 Δd 也不同，確定的公共狀態(tài)點(diǎn)能保證不同級(jí)別手術(shù)室的室內(nèi)溫濕度在《規(guī)范》許可范圍內(nèi)即可。
由于新風(fēng)需從Ｗ點(diǎn)處理到 L1 點(diǎn)，一級(jí)表冷器往往難以實(shí)現(xiàn)，因此通常采用兩級(jí)表冷器來處理，第一級(jí)表冷器將新風(fēng)由Ｗ點(diǎn)冷卻到 L點(diǎn)（一般為室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)的等焓線與相對(duì)濕度95％線的交點(diǎn)），第二級(jí)表冷器將新風(fēng)由 L 點(diǎn)冷卻到 L1 點(diǎn)。由于兩個(gè)表冷器處理后的出風(fēng)溫度不同，所以其所需的冷水進(jìn)水溫度也不同（通常表冷器冷水進(jìn)水溫度比出風(fēng)溫度低 4 ℃左右）。在一個(gè)集中空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)要提供兩種不同的冷水溫度，水系統(tǒng)比較復(fù)雜也不太經(jīng)濟(jì)，通常第一級(jí)表冷器采用集中空調(diào)系統(tǒng)提供冷源（或采用獨(dú)立冷源——多功能熱泵），第二級(jí)表冷器采用直接蒸發(fā)盤管。根據(jù)各手術(shù)室的控制調(diào)節(jié)需要，需將新風(fēng)從 L1 點(diǎn)加熱至 T 點(diǎn)，循環(huán)風(fēng)由 N 點(diǎn)冷卻到 K 點(diǎn)，與處理到 T 點(diǎn)的新風(fēng)在手術(shù)室送風(fēng)靜壓箱（送風(fēng)天花）內(nèi)混合到O點(diǎn)后送入手術(shù)室內(nèi)。
此方案新風(fēng)空調(diào)箱承擔(dān)了降溫除濕功能，循環(huán)空調(diào)箱在干工況狀態(tài)下運(yùn)行，可減少細(xì)菌滋生繁殖，對(duì)控制手術(shù)室內(nèi)無菌環(huán)境十分有利，而且簡(jiǎn)化了空調(diào)系統(tǒng)控制。當(dāng)手術(shù)室內(nèi)顯熱變化時(shí)，控制循環(huán)空調(diào)箱進(jìn)行加熱或降溫處理，而且循環(huán)空調(diào)箱控制溫度反應(yīng)速度較快，控制精度也較高。
溫濕度獨(dú)立控制夏季處理過程h-d圖

冬季，新風(fēng)從W點(diǎn)加熱到H點(diǎn)（在L1點(diǎn)的等溫線上），再等溫加濕到與公共狀態(tài)點(diǎn) L1，并根據(jù)各手術(shù)室的控制調(diào)節(jié)需要，將新風(fēng)從 L1 點(diǎn)加熱至 T 點(diǎn)，循環(huán)風(fēng)加熱到 M 點(diǎn)，與加熱至 T 點(diǎn)的新風(fēng)在手術(shù)室送風(fēng)靜壓箱內(nèi)混合到O點(diǎn)后送入手術(shù)室內(nèi)。新風(fēng)空調(diào)箱承擔(dān)加熱、加濕功能。當(dāng)手術(shù)室進(jìn)行制熱或制冷功能轉(zhuǎn)換時(shí)，新風(fēng)的共同送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)始終維持不變，空調(diào)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單，使用靈活方便。
綜上所述，新風(fēng)空調(diào)箱對(duì)新風(fēng)進(jìn)行冷卻、再熱（夏季）或加熱、加濕（冬季）處理到一個(gè)共同的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，循環(huán)空調(diào)箱對(duì)室內(nèi)回風(fēng)進(jìn)行冷卻（加熱）處理；集中新風(fēng)系統(tǒng)與室內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)互不干擾，控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
溫濕度獨(dú)立控制冬季處理過程 h-d圖

三、潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)溫度濕度獨(dú)立控制實(shí)現(xiàn)
潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)溫度濕度獨(dú)立控制實(shí)現(xiàn)通過以上分析可知，在潔凈手術(shù)部實(shí)現(xiàn)溫度濕度獨(dú)立控制的關(guān)鍵是：手術(shù)室溫濕度有一個(gè)允許偏差范圍（符合《規(guī)范》要求），且各手術(shù)室均有一個(gè)合適的新風(fēng)處理狀態(tài)點(diǎn)（公共點(diǎn)），并且新風(fēng)系統(tǒng)能帶走系統(tǒng)內(nèi)所有濕負(fù)荷。滿足以上三個(gè)條件，溫度濕度獨(dú)立控制方案可在醫(yī)院手術(shù)部空調(diào)系統(tǒng)中推廣使用。
以某一家三甲醫(yī)院的潔凈手術(shù)部為例，潔凈手術(shù)部?jī)?nèi)有Ⅰ級(jí)手術(shù)室 2 間、Ⅱ級(jí)手術(shù)室 2 間、Ⅲ級(jí)手術(shù)室 12 間。
潔凈手術(shù)室設(shè)計(jì)參數(shù)

 
夏季各級(jí)手術(shù)室空調(diào)耗冷量
 

由上表可以看出，手術(shù)部?jī)?nèi)不同級(jí)別手術(shù)室的溫濕度均有一個(gè)允許偏差范圍（t=21~ 25 ℃，φ=30%~0%），各手術(shù)室熱濕比相差不大（ε 約在 11000~12000kJ/kg之間），且新風(fēng)集中處理后的機(jī)器露點(diǎn)（10 ℃）能滿足各級(jí)手術(shù)室的除濕要求。由此可見，手術(shù)部?jī)?nèi)各手術(shù)室均滿足以上三個(gè)基本條件，可以采用溫度濕度獨(dú)立控制、新風(fēng)濕度優(yōu)先控制模式。
四、空調(diào)系統(tǒng)溫濕度獨(dú)立控制方案節(jié)能分析
目前手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)廣泛釆的一次回風(fēng)加再熱系統(tǒng)或二次回風(fēng)系統(tǒng)，是一種不節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。溫度濕度獨(dú)立控制、新風(fēng)濕度先控制是一種節(jié)能模式。從h-d圖上分析，從L1點(diǎn)加熱到T點(diǎn)，可利用余熱、廢熱進(jìn)行加熱，如可釆用多功能熱泵機(jī)組的回收熱，也可以釆用直接蒸發(fā)冷卻器的冷凝熱，實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能。
以某一家三甲醫(yī)院潔凈手術(shù)部的16間潔凈手術(shù)室為例，將傳統(tǒng)的一次回風(fēng)加再熱方案和溫度濕度獨(dú)立控制方案進(jìn)行比較，結(jié)果如表所示。

 

經(jīng)計(jì)算，醫(yī)院16間潔凈手術(shù)室，釆用一次回風(fēng)加再熱方案，總冷量約為439kW，每年運(yùn)行1500h，年耗能65.85萬kW-h電；釆用溫濕度獨(dú)立控制方案，總冷量約為281kW,每年運(yùn)行1500 h,年耗能42.15萬kW-h電。兩方案比較，后者比前者每年少用電 23.7萬kW-h,節(jié)能率約為36%。
五、結(jié)論
目前潔凈手術(shù)室空調(diào)方案釆用新風(fēng)集中處理、一次回風(fēng)加再熱模式，是一種十分耗能的方案，二次回風(fēng)系統(tǒng)雖然可降低一部分能耗，但控制調(diào)節(jié)困難，常常需要采用輔助電加熱器調(diào)節(jié)，實(shí)行運(yùn)行節(jié)能效率并不顯著。溫度濕度獨(dú)立控制、新風(fēng)濕度優(yōu)先控制空調(diào)系統(tǒng)特別適宜發(fā)濕量比較穩(wěn)定、溫濕度控制精度要求不太高的手術(shù)室。空調(diào)系統(tǒng)釆用溫度濕度獨(dú)立控制，新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)帶走手室內(nèi)全部濕負(fù)荷，循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)承擔(dān)室內(nèi)冷熱負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的新風(fēng)濕度優(yōu)先控制模式，而非傳統(tǒng)的自動(dòng)控制層面上的濕度 信號(hào)先行控制模式。釆用溫度濕度獨(dú)立控制手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)，處理新風(fēng)熱濕負(fù) 荷時(shí)，要求有低于手術(shù)室內(nèi)露點(diǎn)溫度的低溫冷水，而處理手術(shù)室內(nèi) 熱負(fù)荷時(shí)，僅要求冷水溫度低于手術(shù)室內(nèi)干球溫度。當(dāng)潔凈手術(shù)部空調(diào)系統(tǒng)無獨(dú)立冷熱源，需外部供給站接入， 冷水出水溫度超過7 °C時(shí)，該空調(diào)系統(tǒng)方案新風(fēng)第二級(jí)處理可釆用 直接蒸發(fā)冷卻器；循環(huán)風(fēng)冷卻器可釆用較高溫度的冷水，有利提高 冷水機(jī)組(熱泵)的能效比。