洁净手术部净化空调系统的节能措施

四川华锐净化 2019-04-08 21:12:15 阅读

  摘要:从设计、施工、运行三方面为出发点,探讨了医院洁净手术部净化空调系统的节能措施。在设计方案中优选设计参数、选用节能设备和充分利用回风能量;在施工过程中严格控制施工质量,避免安装过程中造成的管道附加阻力和漏风损失;根据手术室的热动态特性及环境条件采用智能化控制技术降低电耗。 

  随着医疗技术水平的提高,洁净手术室的需求量迅速增加,对洁净手术室的净化空调系统的节能也提出了更高的要求,针对净化空调系统的节能技术研究也备受关注[1-4]。《医院洁净手术部建筑技术规范》(GB50333-2002)中明确规定了我国洁净手术部用房的洁净度、温湿度、送风量和新风量等主要技术指标,对医院手术部净化空调系统的设计提出了严格的规定[5]。同时,《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)又对我国公共建筑提出了节能的要求[6]。因此,设计既满足《医院洁净手术部建筑技术规范》要求,又节约能源的净化空调系统对发展医院现代化手术区域具有非常重要的意义。本文对洁净手术部净化空调系统的设计、施工及运行管理环节进行分析,探讨切实可行的节能措施。 

   
  1 优化设计方案 
  完善的设计方案是实现净化空调系统节能的关键环节。在系统设计阶段,就应该充分考虑节能的技术指标,以保证洁净手术室的净化空调系统最终能达到节能的要求[7]。 
  1.1优选设计参数 
  选用适宜的设计参数,对能耗的影响将会很大。由于在空调负荷中(围护结构冷热负荷、人员冷负荷及湿负荷、设备和照明冷负荷、空气渗透冷热负荷和新风冷热负荷),在最小新风量满足《医院洁净手术部建筑技术规范》中的规定以及不小于补偿排风和保持室内正压所需新风量的约束条件下,可以按照能耗最低的目标设计新风量。 
  1.2合理确定净化等级 
  由于Ⅰ级(百级)、Ⅱ(千级)、Ⅲ(万级)、Ⅳ(三十万级)各级手术室对换气量的要求有很大的不同。因此,合理地确定手术室的净化等级,避免换气次数过大,而不是一味地追求高级别净化手术室,对节能有很大的意义。 
  1.3合理划分净化空调系统 
  根据《医院洁净手术部建筑技术规范》的有关规定:洁净手术室应与其辅房分开设置净化空调系统;Ⅰ、Ⅱ级洁净手术室应每间采用独立净化空调系统,Ⅲ、Ⅳ级洁净手术室可2~3间合用一个系统;新风可采用集中系统;各手术室应设置独立排风系统。 
  根据医院手术部不同区域的冷热负荷的特点,可以划分成多个净化空调系统,避免同时供热和供冷的现象,从空气处理过程的角度出发避免冷热抵消的现象,从而达到节能的效果。 
  1.4合理利用二次回风 
  因为医院洁净空调系统对室内的温湿度均有很高的要求,在制冷工况下,为了使温湿度能够同时满足设计要求,需要设定除湿优先的控制模式。而二次回风系统利用二次回风与冷却除湿后的一次回风混合,使混合温度接近送风状态点温度,可大大减小二次再热量,甚至二次再热为0,从而大大节约二次再热的能耗;此外,由于一次回风量减少,也大大节约了主空气处理机组的制冷量。理论上,通过I级手术室一次回风和二次回风总冷量和再热量的对比,在夏季大约可节约40%左右的运行能耗。 
  1.5选用智能化控制及节能设备[8] 
  智能化控制是系统节能运行的重要保证条件,在系统设计阶段应针对节能的要求选择智能化的控制方案及相关的节能设备。值班状态风机转为低频运转,只提供满足正压的风量。采用变频风机来调整系统风量,可以大量节省空调机组的电耗量。 
   
  2施工质量的控制 
  将优化的设计方案实现的关键是在施工中认真贯彻设计意图,保证施工质量以避免因施工缺陷造成的附加能耗。以下两点在施工中尤其要引起重视。 
  2.1入口管道的安装 
  入口管道安装的不合理会导致进口阻力很大,降低主机的运行效率。为了保证气流均匀地进入叶轮,风机入口管以平直管段为佳。对于无法回避的变径入口管,应尽量采用角度较小的渐扩管,避免采用阻力损失较大的突扩管和突缩管。 
  2.2减少漏风率 
  漏风会使得通风能耗大大浪费,主要体现在以下两方面:管道漏风将导致一部分风量没有送入(排出)房间,导致能量浪费;管道漏风将导致风机与管网匹配的工作点发生偏差,导致风机低效运行。施工过程中要注意采取的主要节能措施包括两方面:一是做好系统密封性的质量控制,二是保温和装饰部分要达到密封要求。 
   
  3 运行节能措施 
  有了节能的设计方案和施工质量的保证,运行节能是实现空调系统节能的最终环节。以下是作者根据运行经验建议采用的节能措施。 
  3.1 根据手术室的热动态特性设定预冷(预热时间) 
  按照手术室的恒温要求,考虑到手术室和空调系统的热惯性,应在在手术前提前启动空调系统预冷(预热),待到手术开始时稳定在设定温度。热惯性小的房间温度响应很快,所需开机预冷(预热)的时间较短。因此,测定了手术室的热动态特性,就可以掌握预冷(预热)所需要的时间,从而将空调机组的无效运行时间减少到最低限度。 
  3.2 根据压差动态制订过滤器维护计划 
  过滤器的阻力对空调机组的能耗影响很大,及时进行过滤器清洗或更换,既能减少风阻、降低能耗又可以可延长其使用寿命。按照传统的运行管理模式,为保持洁净效果,要定期清洗或更换过滤器。例如,每两周至一个月取下过滤网清洁一次。当压差在设计允许范围之内时,可不必对过滤器进行维护,当压差达到临界点附近时,再对过滤器采取必要的维护措施。 
  3.3根据室外环境条件设定运行模式 
  在过渡季节或者室外温湿度适宜的时候,适当加大净化空调系统的新风量,利用新风替代冷源可以缩短制冷机的运行时间,从而达到节能的效果。虽然过渡季加大新风量将增加新风机组的风机电耗及初、中效过滤器的负荷,但总体来讲仍然节约能耗和运行费用,是目前净化空调系统常用的节能措施。根据室外环境条件设定运行模式,不仅需要室内温、湿度,还需要室外温、湿度和可调节风门才能实现。 
  3.4 采用智能化控制器控制空调系统运行[9] 
  为了实现上述手术室净化空调系统的节能运行措施,依靠人工操作是不现实的。因此,采用智能化的空调系统控制技术是必然的选择。采用智能化的控制器,不仅可以在过滤器实时压差数据达到临界点时报警,还可以根据压差的变化趋势预报维护过滤器的时间,甚至可以根据压差的数据调整变频风机的转速;采用智能化的控制器,可以根据室外环境条件,自动调整系统的运行模式,例如在过渡季节控制风门执行器加大新风比例,充分利用新风的能量。此外,利用智能化控制器的通信接口,可以实现多机组的远程集中控制,这对于提高大型医院净化空调系统的管理水平有非常重要的意义。 
   
  4结语 
  目前,很多空调节能技术都趋于成熟,并且新技术、新产品也在不断发展之中。在洁净手术部净化空调系统的设计过程中,完全有条件结合工程的实际情况,通过详细的计算和经济性比较,提出节能的设计方案,选用高效节能的通风空调设备;加之在运行中通过智能化的控制器来实现系统的节能运行策略,使大幅度降低净化空调系统的能耗成为可能。 
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