洁净空调负荷计算.docx
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洁净空调负荷计算
Ⅰ级手术室设计工程实例
以北京某医院一间Ⅰ级手术室为例:
面积按照45m2,净高3.0m
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%
室内工作人员:
12人
北京地区室外设计参数:
夏季空调计算干球温度33.2℃,计算湿球温度26.4℃,大气压力998.6hPa;冬季空调计算干球温度-12℃,计算相对湿度45%,大气压力1020.4hPa。
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
,考虑到面平均风速为0.25~0.30m/s,送风口面积不低于6.24m(2.4×2.6)
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=0.45×6.24×3600=10109m3/h
考虑1~2%的保险系数,L=10109/(1-2%)=10315m3/h工程上一般取整数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)按照《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2013规定换气次数计算的新风量;
L1=20次/h×45m2=900m3/h
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=250m3/h,保持正压从缝隙渗透的风量按下式计算:
L3=α·∑(q·1)
式中L3—渗透风量(m/h);
α—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漏风量(m3/h·m);对于压差为9.8Pa时,密闭门q=6;
1—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)=93.6m/h
补偿室内的排风并能保持室内正压值的新风量为:
经验算法:
L3=0.6×45m2×3m=81m3/h(气密性好的手术室维持5Pa正压,选0.6次房间换气次数对应的风量作为保持室内正压值的新风量)
L2+L3=250+93.6=343.6m3/h
LW取L1和L2+L3的最大值:
LW=900m3/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,φ取1.0(为了有富余量);
q—每名成年男子的散热量(W);按照轻度劳动取值,平均显热70W,平均潜热112W,平均全热182W。
w—每名成年男子的散湿量(g/h);平均散湿量120g/h。
Q1=12×182=2184W
W1=12×120=1440g/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,当整流器在吊顶内时取1;镇流器明装时取1.2;
n7—安装系数,暗装灯罩上无孔时取0.6~0.8;
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《建筑照明设计标准》GB50034-2004中规定照度为750lx,相当于每平米25W。
N=45m2×25W=1125W
Q2=1×1×0.8×1125=900W
或者,根据房间提供的设备表(如580m2的车间有照明灯具3*40W,数量142套,则总的照明功率为N=142*3*40=17040W,
Q2=1×1.2×0.8×17040=13632W
2.3设备散热量表(Q3);
主要医用电子设备散热量表
手术室设备手术无影灯电凝器观片灯
<50/片×4(其余)
监视器呼吸机电刀保温柜
20左右<50200~350300
200205030015
脑电图机肺功能测定仪体外循环机保冷柜合计计
100~600802800(I级)
250
Q3=3140W
40080120015
功率(W)250~1000
20
<50/片×6(I级)
计算取值(W)
60020300
手术室设备麻醉机监护仪心电图机
功率(W)30左右50~80<50
计算取(W)
306050
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(m);
g—敞开水面单位蒸发量[1.460kg/(m2·h)]。
W2=0.7×1.460=1.022kg/h=1022g/h
此项散湿形成的冷负荷为:
Q4=0.28r·W2
;式中Q4—散湿形成的冷负荷(W)
2
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,因此近似地认为无围护结构的传热负荷,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(12人)
照明
设备
散湿形成
总散热量
总散湿量
焓湿比
散热Q1(W)
散湿W1(g/h)
散热Q2(W)
散热量Q3(W)
冷负荷Q4(g/h)
散湿W2
Q(W)
W(g/s)
2184
1440
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
夏季工况:
夏季工况i-d图
空气处理过程:
1)求O点(湿空气密度ρ近似取1.2kg/m3):
iO=iN-Q/(L·ρ)
=48.2-6.397×3600/(10109×1.2)备注:
10109是风量m3/h
=46.3kJ/kg
由i-d图查得φO=53%≤75%,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NC/NW=LW/L=1000/10109=9.9%,在i-d图上确定C点。
iC=51.7kJ/kg,tC=24.9℃
考虑风机温升1.4℃,确定C′点。
iC′=53.1kJ/kg,tC′=26.3℃
3)求L点:
过O点作等含湿量线与φ=95%相交确定L点。
iL=36.9kJ/kg,tL=13.4℃
4)求夏季空调机组表冷器冷负荷:
Q表冷=L·ρ·(iC′-iL)
=10109×1.2×(53.1-36.9)/3600
=54.6KW
5)求夏季再热加热量:
Q再热=L·ρ·(iO-iL)
=10109×1.2×(46.3-36.9)/3600
=31.7KW
冬季工况:
冬季工况i-d图
空气处理过程:
11)求O点(湿空气密度ρ近似取1.2kg/m3):
iO=iN-Q/(L·ρ)
=48.2-6.397×3600/(10109×1.2)=46.3kJ/kg
2)求C点:
根据NC/NW=LW/L=1000/10109=9.9%,在i-d图上确定C点。
iC=42.4kJ/kg,tC=20.5℃
考虑风机温升1.4℃,确定C1点。
iC1=43.9kJ/kg,tC1=21.9℃
3)求C2点:
过C1点作等含湿量线与过O点的等温线相交确定C2点。
iC2=44.6kJ/kg,tC2=22.6℃
4)求冬季空调机组加热器加热量:
Q加热=L·ρ·(iC2-iC1)
=10109×1.2×(44.6-43.9)/3600=2.4KW
5)求冬季加湿量:
W=L·ρ·(dO-dC2)
=10109×1.2×(9.2-8.6)/1000=7.3kg/h
6)空调机组的选型:
风量:
10109×1.1=11120m3/h夏季冷量:
54.59×1.1=60.1KW夏季再热量:
31.7×1.1=34.9KW冬季加热量:
2.4×1.1=2.6KW冬季加湿量:
7.3×1.1=8.0kg/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。
夏季夏季冬季空调
风量新风量
冷量再热量机组加热量
(m3/h)(m3/h)(KW)(KW)(KW)11120
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冬季加湿量
(kg/h)
8.0
机外余压(Pa)700
100060.134.92.6
3.2方案二:
新风集中处理一次回风系统
夏季工况:
夏季工况i-d图
注:
新风处理至N点的等焓线上。
空气处理过程:
新风集中处理
1)求O点(湿空气密度ρ近似取1.2kg/m3):
iO=iN-Q/(L·ρ)
=48.2-6.397×3600/(10109×1.2)
=46.3kJ/kg
2)求C点:
根据NC/NW=LW/L=1000/10109=9.9%,在i-d图上确定C点。
iC=48.2kJ/kg,tC=23.4℃
考虑风机温升1.4℃,确定C′点。
iC′=49.7kJ/kg,tC′=24.8℃
3)求L点:
过O点作等含湿量线与φ=95%相交确定L点。
iL=36.9kJ/kg,tL=13.4℃
4)求夏季空调机组表冷器冷负荷:
Q表冷=L·ρ·(iC′-iL)
=10109×1.2×(49.7-36.9)/3600
=43.1KW
5)求夏季再热加热量:
Q再热=L·ρ·(iO-iL)
=10109×1.2×(46.3-36.9)/3600
=31.7KW
6)求夏季新风处理冷负荷:
Q新冷=L·ρ·(iW-iK)
=1000×1.2×(82.9-48.2)/3600
=11.5KW
冬季工况:
冬季工况i-d图
注:
为了防止盘管冻结,新风机组将室外风处理至10℃。
空气处理过程:
新风集中加热处理
:
1)求O点(湿空气密度ρ近似取1.2kg/m)
iO=iN-Q/(L·ρ)
=48.2-6.397×3600/(10109×1.2)
=46.3kJ/kg
2)求C点:
根据NC/NW=LW/L=1000/10109=9.9%,在i-d图上确定C点。
iC=44.6kJ/kg,tC=22.6℃
考虑风机温升1.4℃,确定C1点。
iC1=46.0kJ/kg,tC1=24℃
3)求W′点:
新风集中处理等湿加热到t=10℃,在i-d图上确定W′点。
iW′=11.8kJ/kg,tW′=10℃
4)求冬季新风预热量:
Q新热=LW·ρ·(iW′-iW)
=1000×1.2×(11.8-(-10.4))/3600
=7.4KW
5)求冬季空调机组表冷器冷负荷:
(iC1-iC)Q表冷=L·ρ·
=10109×1.2×(46.0-44.6)/3600
=4.7KW
6)求冬季加湿量:
W=L·ρ·(dO-dC1)
=10109×1.2×(9.2-8.6)/1000
=7.3kg/h
7)空调机组的选型:
风量:
10109×1.1=11120m3/h
夏季冷量:
43.1×1.1=47.4KW
夏季再热量:
31.7×1.1=34.9KW
夏季新风冷量:
11.5×1.1=12.7KW
冬季新风预热量:
7.4×1.1=8.1KW
冬季冷量:
4.7×1.1=5.2KW
冬季加湿量:
7.3×1.1=8.0kg/h
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