医院手术室焓湿图知识总结

文章来源:http://www.iwuchen.com/  2013年02月20日  点击数:3228

医院手术室焓湿图知识总结

案例:百级净化手术室,以郑州为例,面积45平方,净高3米,医护人员12人。

夏季:tg=35.6℃,ts=27.4℃。

冬季:tg=-7℃,φ=60%。

夏季室内设计参数:温度24℃,相对湿度50%。

冬季室内设计参数:温度24℃,相对湿度50%。

L送=11000m3/h,L新=1200 m3/h,L回=9800 m3/h。

1  送风量计算

依据《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002手术台工作面高度截面平均风速为0.25—0.3m/s,送风口面积不低于6.24m2(2.4*2.6),风神的层流天花尺寸为2.5*2.7;考虑到风速的衰减,根据经验,出风口平面风速宜为0.45—0.5m/s,能够满足要求。

1.1 总送风量的确定

L=0.45*2.5*2.7*3600=10935m3/h,取11000m3/h;

1.2 新风量的确定

新风量的确定主要依据以下几条,并且选其中最大值。

1.2.1       按照《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002规定换气次数计算的新风量;

L1=6次/h*45m2*3m=810m3/h

1.2.2       补偿室内的排风并能保持室内正压值的新风量;

《医院洁净手术部建筑技术规范》规定每间手术室排风量不能低于L2=200m3/h,保持正压从缝隙渗透的风量按下式计算:

L3=a.∑(q.L)

式中:L3—渗透风量(m3/h);

a----安全系数,可取1.1—1.2;

q----当洁净室为某一压差值时单位长度缝隙的渗透风量(m3/h.m);对于压差为9.8Pa时,密闭门q=6;

L----缝隙长度(m)

本手术室两个门:一个为1.4m*2.1m的电动气密闭门,L1=7m;一个为0.9m*2.1m的手动平开气密闭门,L2=6m。

L3=1.2*(q.L1+q.L2)=1.2*(6*7+6*6)=93.6m3/h;

补偿室内的排风并能保持室内正压值的新风量:

L2+L3=293.6m3/h

1.2.3       人员呼吸所需新风量

依据《医院洁净手术部建筑技术规范》表4.0.1,每人最小新风量为60m3/h.人。该手术室人员呼吸所需新风量为:

12人*60m3/h.人=720m3/h

当最大值低于《医院洁净手术部建筑技术规范》表7.1.6中要求时,应取表7.1.6中相应数值,故该手术室新风量最小值为:

L新=1000m3/h,风神一般取1200m3/h;


2、热湿负荷计算

2.1人员散热量、散湿量:

Q1=n.φ.q          W1=n.φ.w

式中:Q1---人体散热量(W);

     W1---人体散湿量(g/h);

       n---手术室内的人员总数(人);

     φ---群集系数,取0.92;

      q ---每名成年男子的散热量(W);平均显热70W,平均潜热80W,平均全热150W(男女各6人的平均)。

       w---每名成年男子的散湿量(g/h),平均散湿量120g/h;

算得:Q1=12*0.92*150=1656W;

      W1=12*0.92*120=1325g/h;

2.2照明散热量:

Q2=n3*n6*n7*N

式中:Q2---照明散热量(W);

      n3---同时使用系数,取1;

      n6---整流器消耗功率的系数,当整流器在吊顶时取1;

      n7---安装系数,安装灯罩上无孔时取0.8;

       N---照明设备的安装功率(W);

本例中照明灯具采用荧光灯,按照《建筑照明设计规范》GB50034-2004中规定照度为750lx,相当于每平米25W。

      N=45*25=1125W;

     Q2=1*1*0.8*1125=900W;


2.3设备散热量表(Q3)

主要医用电子设备散热量表

手术室设备

功率(W)

计算取值

手术室设备

功率(W)

计算取值

手术无影灯

250—1000

600

麻醉机

30左右

30

电凝器

20

20

监护仪

50—80

60

观片灯

<50/片*6

300

心电图机

<50

50

监视器

20左右

20

脑电图机

100—600

400

呼吸机

<50

50

肺功能测定仪

80

80

电刀

200—350

300

体外循环机

2800

1200

保温柜

300

15

保冷柜

250

15

总计:Q3=3140W;

2.4手术过程产湿量

手术室内湿表面的大小因手术种类而异,通常可取0.7m2的湿表面,湿表面温度为40℃,φ=50%,W2=F.g。

式中:W2—敞开水面的蒸发散湿量(g/h);

       F—蒸发面积(m2);

       g—敞开水表面单位蒸发量[1.460kg/(m2.h)];

W2=0.7*1.4600=1.022kg/h=1022g/h;

此项散湿形成的冷负荷为:

Q4=0.28.r.W2;

式中:Q4—散湿形成的冷负荷(W);

       r—汽化潜热(2449kj/kg);

Q4=0.28*2449*1.022=701W;

2.5其他负荷:

由于该手术室处于空调内区,无外墙外窗,因此近似地认为无维护结构的传热负荷,且冬夏热湿比ε相同。

Ⅰ级手术室设计工程实例热、湿负荷汇总表

人员

 

照明

 

设备

散湿形成的潜冷负荷

湿表面散湿量

总冷负荷

湿负荷

热湿比

人数

全热

散湿量

(人)

Q1

(W)

W1

(g/h)

Q2

(W)

Q3

(W)

Q4

(W)

W2

(g/h)

Q

(W)

W

(g/s)

ε

12

1656

1325

900

3140

701

1022

6397

0.65

9842

 

3、空气处理过程

3.1方案一:独立新风一次回风系统

3.1.1空气处理过程:(夏季工况)

1)求O点

根据已知点tn=24℃,φn=50%,查得:in=48.5kj/kg,dn=9.5g/kg;

根据已知点tw=35.6℃,ts=27.4℃,查得iw=88.2kj/kg,dw=20.4g/kg;

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

又因o点在过n点的热湿比线上,最终可确定o点,

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg,查得φo=52.8%ㄑ75,满足《医院洁净手术部建筑技术规范》7.3.1的要求。

2)求C点

根据焓湿图上混风过程,N点风量为9800,W点风量为1200

查得tc=25.3℃,ic=52.8 kj/kg,dc=10.7g/kg

考虑风机温升1.4℃,确定C1点:

tc1=25.3+1.4=26.7℃,dc1=dc=10.7g/kg

查得ic1=54.2 kj/kg

3)求L点

过O点作等含湿量线与φ=95%线相交确定L点,由dl=do=9.4g/kg,φl=95%,

查得il=37.4 kj/kg

4)求夏季空调机组表冷器冷负荷

    Q表冷=L.ρ.(ic1-il)=11000*1.2(54.2-37.4)/3600=61.6KW

5)求夏季再热加热量:

   Q再热=L.ρ.(io-il)=11000*1.2(46.8-37.4)/3600=34.5KW

  辅助电加热一般分为三段:比例为1:2:4,给电气专业说明一下

3.1.2空气处理过程:(冬季工况一:室外新风直接与回风混合)

1)求O点

根据已知点tn=24℃,φn=50%,查得:in=48.5kj/kg,dn=9.5g/kg;

根据已知点tw1=-7℃,φw1=60% ,查得iw1=-3.9kj/kg,dw1=1.3g/kg;

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

又因o点在过n点的热湿比线上,最终可确定o点,

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg

2)求C点

查得tc=20.7℃,dc=8.6 g/kg,ic=42.8kj/kg

风机温升1.4℃,tc1=20.7+1.4=22.1℃,dc1=dc=8.6g/h

查得ic1=44.2 kj/kg

3)求C2点

tc2=to=22.8℃,dc2=dc1=8.6g/h

查得ic2=44.9 kj/kg

4)求冬季空调机组加热器加热量:

Q加热=L.ρ(ic2-ic1)=11000*1.2(44.9-44.2)/3600=2.6KW

5)求冬季加湿量

W=L.ρ(do-dc2)/1000=11000*1.2(9.4-8.6)/1000=10.6kg/h

6)空调机组的选型

风量:11000m3/h

夏季冷量:62KW

夏季再热量:35KW

冬季加热量:2.6KW

冬季加湿量:10.6kg/h

空调机机外余压:送风高效过滤器终阻力取500Pa,管路及附件阻力取200Pa,机外余压为700Pa

3.1.3空气处理过程:(冬季工况二:室外新风先预热到5℃)

1)求0点

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

又因o点在过n点的热湿比线上,最终可确定o点,

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg

2)确定W2点

由tw1=-7℃,φw1=60% ,查得iw1=-3.9kj/kg,dw1=1.3g/kg;

而tw2=-7+12=5℃, dw2=dw1=1.3g/kg;

查得iw2=8.3g/kg

3)确定混合点C

由W2点和N点混合,得出C点

查得tc=22℃,dc=8.6g/kg;

4)考虑风机温升1.4℃,升为C1

tc1=22+1.4=23.4℃,dc1=dc=8.6g/kg;

由于C1点要降为C2点,C2点温度与O点温度持平:

tc2=to=22.8℃, dc2=dc1=8.6g/kg;

5)求冬季新风预热量:

Q新热=L新.ρ(iw2-iw1)=1200*1.2(8.3-(-3.9))/3600=4.8KW

6)求冬季空调机组表冷器冷负荷:

Q表冷=L.ρ.(ic1-ic2)=11000*1.2(45.5-44.9)/3600=2.2KW

7)求冬季加湿量:

W=L.ρ(do-dc2)/1000=11000*1.2(9.4-8.6)/1000=10.6kg/h

8)空调机组的选型:

风量:11000m3/h        夏季冷量:62KW     夏季再热量:35KW

冬季新风预热量:4.8KW 冬季冷量:2.2KW     冬季加湿量:10.6kg/h

 

3.2方案二:集中新风一次回风系统

3.2.1集中式新风机组

新风量为10000m3/h为例,专供手术室新风用。夏季工况,把室外新风处理到过N点的等焓线与φ=95%的交点上K。

由ik=in=48.5kj/kg,φk=95%

夏季新风处理冷负荷为:

Q新冷=L.ρ.(iw-ik)/3600=10000*1.2*(88.2-48.5)/3600=132KW

冬季工况,新风机组把室外新风预热到5℃(W2)

冬季新风处理热负荷为:

Q新热= L.ρ.(iw2-iw1)/3600=10000*1.2*(8.3-(-3.9))/3600=40KW

3.2.2空调循环机组夏季工况

空气处理过程:

 

1)求O点

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg

2)求C点

由N点与K点混合,得出C点。

查得tc=23.3℃,dc=9.8g/kg;

考虑风机温升1.4℃,确定C1点:

查得ic1=49.9kj/kg

3)求L点:过O点作等含湿量线与φ=95%线相交确定L点:

查得il=37.4 kj/kg

4)求夏季空调机组表冷器冷负荷

    Q表冷=L.ρ.(ic1-il)=11000*1.2(49.9-37.4)/3600=45.8KW

5)求夏季再热加热量:

   Q再热=L.ρ.(io-il)=11000*1.2(46.8-37.4)/3600=34.5KW

  辅助电加热一般分为三段:比例为1:2:4,给电气专业说明一下

 

3.2.3空调循环机组冬季工况

空气处理过程

 

 

 

1)求0点

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

又因o点在过n点的热湿比线上,最终可确定o点,

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg

2)确定W2点

由tw1=-7℃,φw1=60% ,查得iw1=-3.9kj/kg,dw1=1.3g/kg;

而tw2=-7+12=5℃, dw2=dw1=1.3g/kg;

查得iw2=8.3g/kg

3)确定混合点C

由W2点和N点混合,得出C点

查得tc=22℃,dc=8.6g/kg;

4)考虑风机温升1.4℃,升为C1

tc1=22+1.4=23.4℃,dc1=dc=8.6g/kg;

由于C1点要降为C2点,C2点温度与O点温度持平:

tc2=to=22.8℃, dc2=dc1=8.6g/kg;

5)求冬季空调机组表冷器冷负荷:

Q表冷=L.ρ.(ic1-ic2)=11000*1.2(45.5-44.9)/3600=2.2KW

6)求冬季加湿量:

W=L.ρ(do-dc2)/1000=11000*1.2(9.4-8.6)/1000=10.6kg/h

8)空调机组的选型:

风量:11000m3/h       夏季冷量:46KW     夏季再热量:35KW

冬季冷量:2.2KW       冬季加湿量:10.6kg/h

 

 

3.3方案三:集中新风二次回风系统

3.3.1集中式新风机组

同上集中新风一次回风系统。

3.3.2空调循环机组夏季工况

空气处理过程:

 

1)求O点

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg

2)考虑风机温升1.4℃,tc2=22.8-1.4=21.4℃,dc2=do=9.4 g/kg

查得ic2=45.5kj/kg

3)求L点:

N点与C2点连线并延长至与φ=95%交点为L点

查得il=35.3kj/kg

4)求通过表冷器的风量L表:

L表=(in-ic2)/(in-il).L=(48.5-45.5)/(48.5-35.3)*11000=2500m3/h

5)求一次回风量L1

L1=L表-L新=2500-1200=1300m3/h

6)求二次回风量L2

L2=L-L表=11000-2500=8500m3/h

7)求C1点

根据NC1/NK=L新/L表=1200/2500=48%

在焓湿图上确定C1点,ic1=48.5kj/kg,tc1=20.9℃

8)求夏季空调机组表冷器冷负荷

Q表冷=L表.ρ(ic1-il)=2500*1.2(48.5-35.3)/3600=11KW


3.3.3空调循环机组冬季工况

空气处理过程:


1)求O点

io=in-Q(L.ρ)=48.5-6.397*3600/(11000*1.2)=46.8kj/kg

查得to=22.8℃,do=9.4g/kg

考虑风机温升1.4℃,确定C3点,tc3=22.8-1.4=21.4℃,dc3=do=9.4g/kg

查得ic3=45.5kj/kg

2)冬季一次回风量、二次回风量与夏季相同:

L1=2500-1200=1300m3/h,L2=L-L表=11000-2500=8500m3/h

3)确定C1点:按与夏季相同的一次回风混合比确定C1点

ic1=(L1.in+L新.iw2)/(L1+L新)=(1300*48.5+1200*8.3)/(1300+1200)=

29.2kj/kg,查得tc1=15.3℃

4)求C4点

ic4=(L.ic3-L2.in)/L表=(11000*45.5-8500*48.5)/2500=35.3kj/kg,tc3=12.3

5)求C2点

过C1点作等含湿量线与过C4点的等温线相交确定C2

dc2=dc1=5.4g/kg,tc2=tc4=12.3℃,查得ic2=26.0kj/kg

6)求冬季空调机组表冷器冷负荷

Q表冷=L表.ρ(ic1-ic2)/3600=2500*(29.2-26)/3600=2.7KW

7)求冬季加湿

W=L表.ρ(dc4-dc2)/1000=2500*1.2*(9.1-5.4)/1000=11.1kg/h

由于作图误差,方案三冬季加湿量与方案一和方案二有区别。

8)空调机组的选型:

风量:11000m3/h    夏季冷量:11KW    冬季冷量:2.7KW

冬季加湿量:11.1kg/h

空调机机外余压:送风高效过滤器终阻力取500Pa,管路及附件阻力取200Pa,机外余压为700Pa

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