一、空調(diào)負(fù)荷的特性
1.手術(shù)室在建筑中的位置
由GB 50333醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范，目前潔凈手術(shù)部較多采用雙通道布置方法，即有一個(gè)潔凈通道和一個(gè)清潔通道，往往手術(shù)室就布置在這二個(gè)通道之間，基本上不直接靠外圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置，同時(shí)由于手術(shù)室潔凈度的要求，直接靠外圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置的手術(shù)室在其內(nèi)部也采用板材進(jìn)行封閉且氣密性良好，因此外界空氣的狀態(tài)對(duì)手術(shù)室自身的溫、濕度影響有限。由此可知，潔凈手術(shù)部基本上是處在圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫良好的封閉內(nèi)區(qū)。
2.負(fù)荷特性
潔凈手術(shù)部?jī)?nèi)照明和人員發(fā)熱變化較小，基本為一定值，醫(yī)療設(shè)備的發(fā)熱量較大，且使用情況多變，故手術(shù)室的熱負(fù)荷變化較大。手術(shù)室人聚集在手術(shù)臺(tái)周圍，發(fā)濕量集中、變化較小。手術(shù)期間的負(fù)荷特點(diǎn)是熱負(fù)荷波動(dòng)較大，濕負(fù)荷比較穩(wěn)定，從而引起室內(nèi)熱濕比波動(dòng)較大。
根據(jù)潔凈手術(shù)部環(huán)境控制的工藝要求，一般采用一次回風(fēng)再熱的方式，空氣處理過(guò)程存在著較大的再熱負(fù)荷（再熱負(fù)荷是潔凈手術(shù)室工藝性空調(diào)系統(tǒng)與普通舒適性空調(diào)系統(tǒng)的主要差別之一）?，F(xiàn)代化的綜合醫(yī)院規(guī)模較大，手術(shù)室的數(shù)量較多，其巨大的再熱負(fù)荷在醫(yī)療建筑的空調(diào)負(fù)荷中占著很大的比重。
3.手術(shù)室空調(diào)的基本形式及熱濕處理
（1）基本形式
通常手術(shù)室末端凈化空調(diào)機(jī)組采用由表冷器進(jìn)行熱濕（加濕另配加濕段）處理的形式，即手術(shù)室的回風(fēng)和新風(fēng)混合后經(jīng)表冷器處理后再送到手術(shù)室內(nèi)的方式。由此可知，末端空調(diào)機(jī)組出口的溫、濕度參數(shù)直接決定了手術(shù)室內(nèi)的溫、濕度。
（2）熱濕處理過(guò)程
a.手術(shù)室的冷熱處理過(guò)程基本上是一（二）次回風(fēng)系統(tǒng)，即經(jīng)冷熱處理的新風(fēng)和手術(shù)室的回風(fēng)混合后通過(guò)表冷器處理到機(jī)器露點(diǎn)，再加熱到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)后送入室內(nèi)。
b.由于手術(shù)室基本上在建筑內(nèi)區(qū)，熱負(fù)荷常年存在，故要消除熱負(fù)荷需系統(tǒng)常年制冷，即對(duì)末端空調(diào)機(jī)組來(lái)說(shuō)，冬季也需冷凍水供應(yīng)。
c.冬季手術(shù)部在運(yùn)行前室內(nèi)熱負(fù)荷較小，需要進(jìn)行供熱（保溫），在正常手術(shù)時(shí)隨著熱負(fù)荷的加大，空調(diào)系統(tǒng)又需要切換到供冷工況。由此可知手術(shù)部需常年供冷且始終處在制冷、制熱、再加熱這種特殊狀況。
4.空調(diào)水系統(tǒng)的分類
對(duì)于集中式空調(diào)水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，有二管制系統(tǒng)有四管制系統(tǒng)，所謂二管制系統(tǒng)，就是連接冷、熱源到空調(diào)末端處理設(shè)備的一供一回二根水管，空調(diào)末端處理設(shè)備設(shè)一組盤管，夏季是冷盤管冬季是熱盤管。四管制系統(tǒng)，空調(diào)末端處理設(shè)備各設(shè)一組冷、熱處理盤管，分別連接冷源、熱源到空調(diào)末端處理設(shè)備的四根供回水管。故二管制系統(tǒng)只能單制冷或單制熱，四管制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)單制冷或單制熱及同時(shí)制冷和制熱，不難看出由于冷、熱水管道是分開(kāi)的，可以各行其道，對(duì)室內(nèi)負(fù)荷變化的適應(yīng)性強(qiáng)，調(diào)節(jié)靈活，可滿足不同的溫、濕度需求，易對(duì)有溫、濕度要求的、不同冷熱負(fù)荷的房間進(jìn)行準(zhǔn)確控制。
5.四管制系統(tǒng)的適應(yīng)性
基于手術(shù)部始終處在制冷、制熱、再加熱這種特殊狀況，二管制系統(tǒng)是很難使空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)符合GB 50333醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的要求，雖然個(gè)別系統(tǒng)能使參數(shù)滿足GB 50333的要求，但隨著室外氣候的變化，其控制的精度和管理的難度將大大增加。由于四管制系統(tǒng)將制冷和制熱分成二個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，即可單獨(dú)制冷又可單獨(dú)制熱也可同時(shí)制冷制熱，因此能方便地實(shí)現(xiàn)制冷、制熱、再加熱等二管制系統(tǒng)較難實(shí)現(xiàn)的功能，較容易滿足房間的溫濕度要求，且控制系統(tǒng)也較簡(jiǎn)單可靠。
二、醫(yī)院冷熱源與潔凈區(qū)域冷熱源
1.規(guī)范要求
GB 50333 8.1.9 潔凈手術(shù)部?jī)艋照{(diào)系統(tǒng)可采用獨(dú)立冷熱源或從醫(yī)院集中冷熱源供給站接入。除應(yīng)滿足夏、冬設(shè)計(jì)工況冷熱負(fù)荷使用要求外，還應(yīng)滿足非滿負(fù)荷使用要求。冷熱源設(shè)備不宜少于2臺(tái)。
GB 50333 8.1.9、8.1.10 手術(shù)部?jī)艋照{(diào)系統(tǒng)及其冷熱源采用什么形式，應(yīng)通過(guò)手術(shù)部布局以及全年運(yùn)行工況分析，從能量的綜合利用角度考慮，優(yōu)化選擇。目前大多手術(shù)部體量較大，又常設(shè)外走廊，手術(shù)室處于空調(diào)區(qū)內(nèi)，特別是在過(guò)渡季節(jié)，室外溫度降低，室內(nèi)冷負(fù)荷減小，人員濕負(fù)荷不變的情況下，熱濕比下降，為了保證送風(fēng)溫度和濕度，空氣需先進(jìn)行冷卻降溫除濕，再進(jìn)行等濕加熱。整個(gè)過(guò)程同時(shí)需要冷量和熱量，所以可以考慮采用四管制系統(tǒng)。傳統(tǒng)方式制冷和制熱需分別消耗能源，若制熱采用電加熱方式時(shí)能源利用率極低。而多功能熱泵機(jī)組能夠在蒸發(fā)器獲得冷水的同時(shí)，從熱回收器獲得冷凝熱加熱熱水，不平衡部分通過(guò)輔助換熱器排放，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)制冷和制熱，而只需輸入一份能源，便同時(shí)獲取冷量和熱量，大大降低了能耗。因此過(guò)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(yīng)綜合考慮整個(gè)手術(shù)部的全部冷負(fù)荷和熱負(fù)荷（包括空調(diào)系統(tǒng)再加熱量，洗浴、刷手以及污物清洗的熱水用量）選擇合適的冷熱源，才能有效節(jié)能。潔凈手術(shù)部冷熱源應(yīng)具有可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性，方便維護(hù)和運(yùn)行，所以宜考慮過(guò)渡季節(jié)使用要求和經(jīng)濟(jì)性是否采用獨(dú)立冷熱源方式。當(dāng)用非獨(dú)立冷熱源方式時(shí)，應(yīng)考慮過(guò)渡季節(jié)使用要求和醫(yī)療要求及經(jīng)濟(jì)性。由于手術(shù)部空調(diào)系統(tǒng)不能停，而且為使冷熱源具備較好調(diào)節(jié)能力，保障使用要求，在條件允許時(shí)可設(shè)2臺(tái)（可以是2臺(tái)設(shè)計(jì)滿負(fù)荷，也可以非滿負(fù)荷）。對(duì)供冷供暖運(yùn)行時(shí)間較少的手術(shù)部，采用分散式冷熱源更經(jīng)濟(jì)。
2.冷源系統(tǒng)
（1）常規(guī)冷源（水冷）有以下幾種形式：
a.電動(dòng)壓縮式機(jī)組，包括渦旋式、往復(fù)式、螺桿式及離心式機(jī)組。
b.溴化鋰吸收式機(jī)組，包括熱水型、蒸汽型及直燃型。
一般來(lái)說(shuō)，活塞式、渦旋式制冷機(jī)的單機(jī)制冷量較小，且其能效比（性能系數(shù)）也較差，不適合作為空調(diào)系統(tǒng)的集中冷源。離心式、螺桿式制冷機(jī)的單機(jī)制冷量較大，且其能效比（性能系數(shù)）也較好，適合作為空調(diào)系統(tǒng)的集中冷源。螺桿式制冷機(jī)的低負(fù)荷調(diào)節(jié)性能較好，離心式制冷機(jī)的性能系數(shù)較高，但其低負(fù)荷調(diào)節(jié)性能略遜。溴化鋰吸收式制冷機(jī)，根據(jù)其驅(qū)動(dòng)熱源的供應(yīng)方式可分為蒸汽（熱水）型和直燃型兩類，一般來(lái)說(shuō)，較適合利用發(fā)電廠或熱電聯(lián)產(chǎn)的余熱蒸汽（熱水）源，不宜采用商業(yè)市政供應(yīng)的蒸汽（熱水）源，更不宜采用專配鍋爐為驅(qū)動(dòng)熱源供應(yīng)蒸汽（熱水）型冷水機(jī)組的形式。
（2）常規(guī)冷源系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
中小型醫(yī)療建筑，采用多臺(tái)螺桿式制冷機(jī)均分的配置方式，數(shù)量一般以2至4臺(tái)為好。大中型醫(yī)療建筑，盡量采用效率更高的離心式制冷機(jī)。由于醫(yī)療建筑通常會(huì)有較小負(fù)荷的空調(diào)運(yùn)行情況，為保證系統(tǒng)的低負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，一般在選用離心式制冷機(jī)的時(shí)候另外搭配1至2臺(tái)螺桿式制冷機(jī)，對(duì)于螺桿式制冷機(jī)，其制冷能力為離心式制冷機(jī)的50%左右。如果采用1臺(tái)螺桿式制冷機(jī)的額定制冷量偏大時(shí)，可采用2臺(tái)螺桿式制冷機(jī)，其單臺(tái)制冷能力為離心式制冷機(jī)的25%左右。
目前，還可以考慮變頻式離心冷水機(jī)組。該種制冷機(jī)，即能擴(kuò)大機(jī)組的部分負(fù)荷運(yùn)行范圍，又能達(dá)到良好的節(jié)能效果?？刹捎枚嗯_(tái)制冷量相同的離心式制冷機(jī)均分配置方式，其中一臺(tái)（或全部）為變頻式離心冷水機(jī)組。
（3）蓄冷空調(diào)系統(tǒng)
空調(diào)蓄冷技術(shù)，即是在電力負(fù)荷很低的夜間用電低谷期，采用制冷機(jī)制冷，利用蓄冷介質(zhì)的顯熱或潛熱特性，用一定方式將冷量存儲(chǔ)起來(lái)。在電力負(fù)荷較高的白天，也就是用電高峰期，把存儲(chǔ)的冷量釋放出來(lái)，以滿足建筑物空調(diào)或生產(chǎn)工藝的需要。應(yīng)用蓄冷空調(diào)技術(shù)的意義：a.削峰填谷、平衡電力負(fù)荷；b.改善發(fā)電機(jī)組效率減少環(huán)境污染；c.減少裝機(jī)容量，節(jié)省空調(diào)用戶的電力花費(fèi)；d.改善制冷機(jī)組運(yùn)行效率；e.蓄冷空調(diào)系統(tǒng)特別適用于負(fù)荷比較集中、變化較大的場(chǎng)合；f.應(yīng)用蓄冷空調(diào)技術(shù)，可擴(kuò)大空調(diào)區(qū)域的使用面積；g.適合于應(yīng)急設(shè)備所處的環(huán)境等。蓄冷系統(tǒng)大致可分為水蓄冷及冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。
（4）常規(guī)冷源（風(fēng)冷）形式
風(fēng)冷熱泵機(jī)組，適用于夏熱冬冷地區(qū)峰值負(fù)荷不大，負(fù)荷變化率較大的中小型建筑，一般采用多臺(tái)主機(jī)，空調(diào)系統(tǒng)全年運(yùn)行時(shí)，宜采用熱泵式機(jī)組，當(dāng)同時(shí)需要供冷和供熱時(shí)，宜選擇四管制風(fēng)冷熱泵機(jī)組。
3.常規(guī)熱源系統(tǒng)
（1）熱源的種類
醫(yī)院熱源有蒸汽和熱水兩類，來(lái)源有市政熱網(wǎng)、燃?xì)猓ㄓ停╁仩t、電鍋爐。當(dāng)有市政熱網(wǎng)供應(yīng)的蒸汽或高溫?zé)崴畷r(shí)，只需設(shè)置汽（水）－水熱交換器即可，采用多臺(tái)均分的配置方式，當(dāng)一臺(tái)停止工作時(shí)，剩余換熱器的設(shè)計(jì)換熱量應(yīng)滿足總熱量的65%~70%，數(shù)量一般以2至4臺(tái)為宜。沒(méi)有市政熱網(wǎng)供熱時(shí)，一般采用燃?xì)猓ㄓ停╁仩t作為熱源。鍋爐分為蒸汽鍋爐和熱水鍋爐兩類。
（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
根據(jù)公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，除廚房、洗衣、高溫消毒、工藝性濕度控制等必須采用蒸汽的熱負(fù)荷外，其他場(chǎng)合不應(yīng)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(shè)水－水熱交換器，空調(diào)水系統(tǒng)直接接駁其換熱器的進(jìn)出口即可使用。設(shè)計(jì)時(shí)，同樣采用多臺(tái)均分的的配置方式，數(shù)量一般以2～3臺(tái)為好?？照{(diào)熱源還有一種形式是采用電鍋爐?！豆步ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50189–2015對(duì)采用電鍋爐作為空調(diào)熱源有嚴(yán)格的條件限定。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)的冷源采用空氣（地）源熱泵型冷（熱）水機(jī)組、直燃型溴化鋰吸收式冷（熱）水機(jī)組、直接蒸發(fā)式的分體空調(diào)或直接蒸發(fā)式變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，由于設(shè)備本身即可制冷也可制熱，故無(wú)需再另外設(shè)置熱源。
三、常用綠色節(jié)能方式
1.凈化區(qū)域的幾種節(jié)能方式
（1）變新風(fēng)系統(tǒng)
根據(jù)規(guī)范手術(shù)室新風(fēng)采用新風(fēng)集中處理，處理后的新風(fēng)送到各手術(shù)室的循環(huán)系統(tǒng)，這種凈化空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)是，各手術(shù)室空調(diào)自成系統(tǒng)，可避免交叉感染，而且各手術(shù)室也可以靈活使用，新風(fēng)集中控制有利于各手術(shù)室正壓要求。間手術(shù)室停用時(shí)，為保證手術(shù)室的潔凈度，要維持一定的正壓值，這樣必須有經(jīng)處理的新風(fēng)送入手術(shù)室，而送入的新風(fēng)量與白天正常使用的量往往不一樣，這樣對(duì)新風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)就存在二個(gè)不同的送風(fēng)量。為降低能耗往往采用風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)加以解決。
（2）新排風(fēng)全熱交換
新風(fēng)預(yù)處理在能耗中占很大的比例，排風(fēng)通過(guò)熱交換器預(yù)處理新風(fēng)達(dá)到節(jié)能的目的。為防止產(chǎn)生交叉感染，所以這個(gè)措施一般適用于低級(jí)別較低的潔凈手術(shù)室。（標(biāo)準(zhǔn)病房的新風(fēng)也采用）(3)Ⅰ級(jí)手術(shù)室二次回風(fēng)系統(tǒng)
潔凈手術(shù)室設(shè)計(jì)中，一次回風(fēng)系統(tǒng)的再熱耗能問(wèn)題是一直存在的，而在Ⅰ級(jí)手術(shù)室中，送風(fēng)量很大，如果繼續(xù)采用一次回風(fēng)系統(tǒng)，大風(fēng)量的冷熱抵消造成的能源浪費(fèi)是不能接受的，因此，Ⅰ級(jí)手術(shù)室采用二次回風(fēng)系統(tǒng)，在空調(diào)箱表冷段后再與回風(fēng)混合一次來(lái)代替再熱，這樣可以在滿足送風(fēng)量得前提下，以達(dá)到節(jié)能的目的。
2.制冷主機(jī)的幾種節(jié)能方式
（1）潔凈手術(shù)部空調(diào)水系統(tǒng)及冷熱源的優(yōu)化選擇
一般情況下醫(yī)院都有蒸汽或熱水鍋爐，通過(guò)設(shè)置不同換熱量和不同出水溫度的板式換熱器來(lái)滿足不同使用功能的要求。潔凈手術(shù)部冷凍水系統(tǒng)，有下列兩種情況值得分析。其一冷凍水是從整個(gè)大系統(tǒng)中引出，這要求把和手術(shù)部使用情況一樣的各功能用房的負(fù)荷合并，如血液病房、DSA房間、NICU房間等，設(shè)置一臺(tái)僅滿足此負(fù)荷的冷凍機(jī)在夏季和過(guò)渡季使用，冬季可使用板式換熱器結(jié)合冷卻塔來(lái)提供免費(fèi)供冷，運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì)；制熱則使用鍋爐結(jié)合板式換熱器的系統(tǒng)。系統(tǒng)全年供冷、供熱同時(shí)存在滿足手術(shù)室需要。其二采用四管制冷熱水機(jī)組，即采用獨(dú)立的空調(diào)冷熱源系統(tǒng)，此系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的空調(diào)冷熱負(fù)荷選擇不同制冷（熱）量的機(jī)組，水系統(tǒng)*獨(dú)立，與整個(gè)醫(yī)院的其他水系統(tǒng)分開(kāi)（也可作為備用冷、熱源）。
（2）四管制機(jī)組的運(yùn)行能耗
四管制多功能冷熱水機(jī)組的工作原理是冷熱量的回收和綜合利用，由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、可變功能換熱器等組成。采用二個(gè)獨(dú)立回路的四管制水系統(tǒng)，冷凍水側(cè)與蒸發(fā)器換熱，熱水側(cè)與冷凝器換熱，一年四季可實(shí)現(xiàn)五種運(yùn)行模式（區(qū)別于熱泵熱回收機(jī)組）：
a.單制冷，可變功能換熱器作為冷凝器散熱；
b.單制熱，可變功能換熱器作為蒸發(fā)器吸熱；
c.制冷+制熱（設(shè)備微電腦調(diào)節(jié)自動(dòng)平衡冷熱量），可變功能換熱器根據(jù)需求散熱或者吸熱；
d.空調(diào)制熱加熱回收器制熱水；
e.熱回收器單獨(dú)制熱水。
四管制冷熱水機(jī)組，五種模式無(wú)縫聯(lián)接，與末端冷熱需求即時(shí)吻合。機(jī)組冷凍水供水溫度范圍7～15℃，熱水供水溫度范圍26~60℃，安全運(yùn)行環(huán)境溫度范圍-10～46℃。
從上述機(jī)組的工作原理中不難看出四管制機(jī)組的運(yùn)行能耗和二管制機(jī)組差不多，依靠可變功能換熱器能實(shí)現(xiàn)同時(shí)供冷水、供熱水的功能，滿足手術(shù)室制冷、制熱、再加熱這種特殊需求。因此對(duì)手術(shù)部采用獨(dú)立冷、熱源的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)其使用風(fēng)冷熱泵的運(yùn)行方式時(shí)，其運(yùn)行能耗會(huì)省。
（3）溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)(溫、濕度獨(dú)立控制)
溶液調(diào)濕技術(shù)是采用具有調(diào)濕功能的鹽溶液為工作介質(zhì)，利用溶液的吸濕與放濕特性對(duì)空氣含濕量進(jìn)行控制。
新風(fēng)處理：室外新風(fēng)由外界提供的高溫冷水預(yù)冷除濕后，進(jìn)入溶液調(diào)濕單元除濕。低濕狀態(tài)的新風(fēng)與回風(fēng)混合后由外界提供高溫冷水對(duì)混風(fēng)進(jìn)行降溫，達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。溶液調(diào)濕：除濕單元內(nèi)，溶液吸收新風(fēng)中的水分后，濃度變小，為恢復(fù)吸收能力，稀溶液被送入再生單元使用新風(fēng)進(jìn)行再生，再生后的濃溶液再送入除濕單元，如此進(jìn)行循環(huán)。
由于溫度和濕度采用獨(dú)立控制，避免常規(guī)系統(tǒng)中熱濕聯(lián)合處理帶來(lái)的能耗損失；冷機(jī)制取高溫冷水，蒸發(fā)溫度提高，冷機(jī)COP可提高；溶液調(diào)濕系統(tǒng)處理濕負(fù)荷，高溫冷機(jī)承擔(dān)復(fù)核減少，冷凍水流量隨之減少，降低了水系統(tǒng)輸配能耗。可準(zhǔn)確控制溫濕度，避免出現(xiàn)室內(nèi)濕度過(guò)高或過(guò)低現(xiàn)象。常規(guī)系統(tǒng)難以同時(shí)滿足溫、濕度參數(shù)的缺點(diǎn)得以解決，也可以滿足不同房間熱濕比不斷變化的要求。目前沒(méi)有資料證明經(jīng)溶液處理過(guò)的新風(fēng)對(duì)人體有害，也沒(méi)有資料證明經(jīng)溶液處理過(guò)的新風(fēng)對(duì)人體無(wú)害。
（4）冷水機(jī)組冷水機(jī)組冷凝熱回收
目前常用的冷凝熱回收是冷凝器內(nèi)有兩組并聯(lián)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(guò)冷卻塔釋放到環(huán)境中；另一組盤管可以將熱量回收用于生活熱水供應(yīng)。其熱水回收溫度一般為35~60℃，熱回收率控制在10~100%之間。需考慮使用側(cè)的不穩(wěn)定性，在冷卻塔盤管側(cè)考慮100%的冷卻能力，以保證機(jī)組正常運(yùn)行。
（5）冷卻塔免費(fèi)制冷
冷卻塔的免費(fèi)制冷是指在冬季用冷卻塔來(lái)替代冷凍機(jī)進(jìn)行制冷。系統(tǒng)僅運(yùn)行冷卻塔和水泵，而冷凍機(jī)不開(kāi)啟，從而節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。