热管换热器如何应用到洁净手术室空调系统中?华东院总工图文讲解

  医院门诊净化空调系统具备负荷大、负荷平稳、换气量由洁净度明确、温湿度控制规定等优点。传统净化空调系统是一种送风系统软件。为了降低温度湿度，排风必须通过表层冷却塔再度加温，造成一定的能量损耗。为降低医院门诊净化空调系统的能源消耗，可以用热管换热器急冷混和气路，加热表层冷却塔后超低温气路，从而降低再热能源消耗。本文从某Ⅰ级清洁手术室(规格5.7 ｍ×7.以5m为例子，对回风力发电再热系统及热管换热器辅助电加热空调机组的能源消耗展开了数据分析。

  热管工作中原理和技术特性

  热管由挥发段、绝缘层段和冷疑段构成，它的结构如下图1所显示。当热管的一端遇热后，吸液芯里的液态消化吸收外部发热量快速气化，在细微压力差下流入热管的另一端，向大众释放热能后冷疑变成液态，液态凭借贴壁金属丝网的孔状抽吸附力返回加温段，并重新遇热气化。发热量从热管的一端传达到另一端。因为热管选用蒸汽参数改变热传导，内部结构传热系数小，具备传热能大、结构紧凑、可靠性好一点的特性。

  清洁手术室空调机组方式及能耗分析

  医院门诊清洁手术室分成4级，不同等级清洁手术室结构参数不一样，以某一级清洁手术室为例子，其主要参数见表1所显示。

  (1)手术室负荷剖析

  手术室中央空调负荷主要包含工作人员负荷、照明灯具负荷、机器设备负荷、排架结构负荷、手术室湿表层散湿所形成的汽化热负荷和新风系统负荷。

  各层次的手术室总数不一样，轻体力劳动和极轻体力劳动的总数比例是1:2，集群式指数为0.92值，手术室温24℃热温负荷为67.6W/人，散湿量118.5ｇ／（人·ｈ）。

  依据GB50034-2013《建筑照明设计规范》照明灯具750lx，组装输出功率等同于25W/m2，照明灯具制热量大约为20W/m2。

  手术室机器设备负荷一般按医院门诊提供的资料或系数法测算。因为手术室热负荷的不稳定性，凭经验 配备功 率与 计 算 取 值 如 表 ２ 所显示。Ⅰ，Ⅱ一般来说，手术室也可以根据表2中所有测算值乘于0.8的同时使用系数，Ⅲ，Ⅳ手术室的指数为0.6。

  因为手术室一般坐落于内区，排架结构负荷小，忽略不计。

  手术室体湿表层的尺寸因手术类型而不同。根据国家参考文献数据信息，湿面积为0.7m2，外表温度40 ℃。经测算，手术室湿表层环境湿度为1022.所产生的汽化热负荷为3g/h688.6Ｗ。

  该Ⅰ手术室负荷统计分析如表3。

  (2)手术室排风量

  依据手术室的排风量GB《医院洁净手术部建筑技术规范》第4条.0.1条同榜7.2.测算各个手术室自然通风频率和正压送风口总面积的需求。针对Ⅰ依据规范标准，水准手术室的最小正压送风口面积约6.24ｍ２，手术台上工作台面相对高度横截面平均风速为0.20～0.25m/s，凭经验，通风口风力应是0.4m/s，总送排风量约9000m3/h。

  依照规范标准，Ⅰ最少排风量为15~20m3/m2·取20m3/(m2)·h)，手术室排风量LX 为855ｍ３／ｈ。

  (3)手术室空气处理及能源消耗的挑选

  研究发现，中央空调环境里围内的温度转变对微生物生存力和毒副作用危害不显眼，空气湿度是决定微生物菌种繁育的关键因素。因而，与传统舒适空调系统软件不一样，清洁手术室空调机组选用环境湿度优先选择、温湿度控制的控制方法。

  如果要操纵室温，房间内空气湿度会在房间里热湿负荷发生变化时飘移，不益于微生物控制。因为手术室热负荷变化较大，湿负荷比较稳定，房间内排风状态点应当由排风量和湿负荷明确，室温应当通过再热控制。现阶段，电再热是工程项目常用的。

  在传统一次回风系统内，高环境湿度新风系统与送风的组合有益于送风中微生物繁育。因而，依据GB5033-2013年《医院洁净手术部建筑技术规范》，清洁手术室的新鲜空气一般集中统一处理后送进手术室，清新空气需要解决到小于房间内状态点的状态点，以减轻房间内负荷。

  新风系统的最佳处理方式应带去房间内湿负荷，承担手术室能量循环发电机组只解决房间内热负荷。但该方案的新风需要解决到热湿比线和设备漏点的相交点，甚至更低温度。以以上Ⅰ以手术室为例子，新风系统需要解决到9℃以下属于常见的7 ℃／12 ℃供地暖管间距难以实现。因而一般将新风系统集中统一处理到房间内漏点情况，手术室的房间湿负荷由循环系统发电机组负责管理。

  循环系统发电机组的处理方式可以分为二次回风（如图2）和一次回风（如图3）。一次回风处理办法为：将新风系统解决到房间内漏点L1 循环系统发电机组点之后，将送风与C混和 点，随后解决到L2 点，再热排风状态点 Ｏ。

  二次回风更节能，新风系统集中统一处理到L1 内循环单独解决到L2 与二次回风混和 点，再将清新空气混和到排风点O。在具体施工中，二次回风阀调节排风状态点 Ｏ 难以进行，因此在项目中运用偏少。

  因而，本文从一次回风为例子，探讨了清洁手术室的能源消耗。Ⅰ针对一级手术室，为了实现排风点，排风必须在表冷却塔冷后再加温，白白浪费更多电力能源。但此系统简易，易于控制。计算表冷却塔空调制冷量QC 电加热器量QR 分别是27.27，25.54ｋＷ。

  热管换热器在清洁手术室空调机组中的运用

  为了降低清洁手术室一次回风全面的能源消耗，在循环系统发电机组翅片换热器两边组装热管换热器，组装电路原理图如图4。热管传热 装置的 挥发 段 置 于 表 冷 器 翅片换热器后边配有冷疑段。新风系统与回风混合过滤后，先通过热管换热器的挥发段，内部蒸汽参数挥发消化吸收气体发热量，急冷排风。急冷排风根据表层冷却塔制冷去湿，根据热管换热器冷疑段，热管内蒸汽参数冷疑放热反应，排风加热。再通过空调机组的电加热器段，进一步加热至排风点，送进屋子。

  热管换热器在所有加工过程中，运用翅片换热器两边的温度差，对排风开展急冷和加热，能降低翅片换热器的功率和电加热器得再发热量。因为热管换热器为热温传热，排风绝对湿度始终不变，也不会影响房间内空气湿度的调整。但是由于热管换热器为处于被动传热，加热后气体无法满足排风状态点的需求，热交换器后辅助电加热，调节排风主要参数，达到手术室的需求。

  (1)带热管换热器空调机组处理方式剖析

  如下图5所显示，新风系统(L1) 点)和送风(N 点)与C混和 点，先经热管换热器急冷至Ｃ１ 点，再由翅片换热器解决到设备漏点L2。热管换热器加热 Ｌ３ 点热得排风状态点O，随后送进房间内。与 一 次 回 风 相 热管换热器的环保节能通常是C-C1 L2-L3的急冷量与预发热量。需注意，热管换热器会增加空调机组的摩擦阻力，进而增加风机能源消耗。因而，热管换热器的节能环保应充分考虑冷热交替和离心风机阻力的增加。

  在同一条件下，热管换热器的传热特点受管排数、蒸汽参数种类和管排原材料的危害。在本例中挑选常见的 Ｒ４１０Ａ 以空调铜管铝传热管、热镀锌架构为材料，探讨不一样管排数下的传热和阻碍，数值见表4所显示。

  (2)节能潜力剖析

  由表4能够得知，增加管路列数能够增加换热量，从而降低电加热器再发热量与表冷却塔空调制冷量。但是随着管路列数的增加和阻力的相对应增加，风扇的输出功率将进一步增加。充分考虑表冷却塔、电加热器和风机耗能的增加，测算热管换热器的环保节能种类（1）。

  (1)，(2)中 ΔＱ 为热管换热器环保节能，kW；ΔQR降低再发热量，kW；ΔＱＣ 翅片换热器空调制冷量降低，相当于再发热量降低，kW；COPz 为空调机组综合性COP，取3.0；ΔＱＦ kW增加离心风机能源消耗；Δｐ Pa；η取60%的风机效率。

  不一样管排数字的节能量见表5所显示。当热管换热器的管排数增加时，热管列数增加 管 的 换 热 能 力 增加、加热和急冷量，更有助于减少表层冷却塔的功率和电加热装置得再发热量。与此同时，管路列数的增加也会导致阻力的增加，随后增加风扇的工作压力，相对应的风扇能源消耗还会增加。一般来说，管路列数的增加会增加总环保节能。

  从增加离心风机能源消耗与减少致冷和再热能源消耗比例来说，当管路列数越多时，占比也就越大。说明，伴随着管路列数的增加，离心风机功能损耗的增加超过环保的增加，但热管的环保节能高效率减少。增加管路列数将产生更高原始项目投资，因而必须明确热管换热器管路列数的相对值。

  为非常不一样管排数字的合理性，将洁净空调的使用时间界定为08:00-20:00，由 于 新 风 将 集 中 解决到Ｌ１ 因而，户外气象参数并对运作影响较小，热管年环保节能乘于时长。依据上海市电费标准，测算静态投资回收期(0.752元／（ｋＷ·测算节约的水电费为基准。由表6能够得知，伴随着管排数字的增加，节约的水电费也随之增加，但是由于原始投入的增加，静态投资回收期也会随着管排数字的增加而增加。

  结果

  1)在清洁手术室一次回风空调机组中，热管换热器环保节能超过摩擦阻力增加。

  2）当热管换热器的管排数增加时，热管的传热水平提高，更有助于减少表层冷却塔的功率和电加热装置得再发热量。与此同时，管排数字的增加会增加摩擦阻力，增加相对应风机能源消耗。一般来说，管排数字的增加会增加总环保节能。

  3）伴随着管路列数的增加，离心风机功能损耗的增加速度更快于环保节能。离心风机能源消耗与减少致冷再热能源消耗比例越多，热管的环保节能高效率越低。

  4)管排数增加，对应的原始项目投资还会增加，静态投资回收期也会随之增加。

  5）值得注意的是，对需要快速降温的手术室，热管换热器将会成为快速降温的摩擦阻力。对于此类手术室，是不是应用热管传热设备必须进一步的逻辑分析与经济较为。