手术室负荷计算.docx
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手术室负荷计算.docx
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手术室负荷计算
1
洁净手术室负荷计算书
一、手术室基本设计参数
洁净手术室基本设计参数
等级
手术室名称
空气洁净度级别
手术室计算面积
计算高度
设计温度
设计相对湿度
最低照度
手术区
周边区
手术区
周边区
合计
(㎡)
(㎡)
(㎡)
(m)
(℃)
(%)
(lx)
I
特别洁净手术室
100级
1000级
6.8
18.5
25
3
18-24
40-60
≥
夏季室外计算参数
冬季室外计算参数
室外干球温度
室外湿球温度
室外空气焓值
空调计算温度
空调计算相对湿度
室外空气焓值
(℃)
(℃)
(Kj/Kg)
(℃)
(%)
(Kj/Kg)
31.4
25.4
78.71
-22
64
-21.2
350
注:
以上参数符合GB50333-2002《医院洁净手术部建筑技术规范》之相关条文规定,另,设计温度参数来源于业主设计要求:
夏季22℃,相对湿度50%,冬季20℃,相对湿度40%。
二、基本气象参数
项目所在地:
沈阳,基本气象参数如下:
基本计算气象参数
2
三、空调风量及热工参数
经过计算,得出本手术室的空调风量如下:
送风量:
9000m3/h新风量:
1000m3/h回风量:
8000m3/h
经过计算,得出本手术室的热工参数如下:
夏季参数:
冷负荷:
44.8KW,再热量:
24.24KW
冬季参数:
热负荷:
17.38KW,新风预热量:
1.78KW,加湿量:
5.74Kg/h计算过程详见本计算书“四”~“九”部分。
四、风量的计算
1.送风量的确定:
根据GB50333-2002《医院洁净手术部建筑技术规范》(以下简称《规范》)表3.0.3-1、表4.0.1、表7.2.1及其相关条款规定,计算如下:
Q送=S送·V送·P送
其中:
3
Q送—送风量(m3/s)
S送—送风面积(㎡)
V送—送风面风速(m/s)
P送—修正系数
本手术室中:
S送为6.5㎡,V送取0.35m/s,P送考虑到风管道在输送过程中的漏风损失,并综合其他因素,取值1.05,将以上数值带入上式,得:
Q送=S送·V送=6.8㎡·0.35m/s·1.05=2.50m3/s=9000m3/h
确定送风量Q送为9000m3/h。
2.新风量的确定
根据《规范》7.1.7条规定、并按表4.0.1、表7.1.6中数据,计算如下:
Q新1=V·N新
其中:
V—手术室体积(m3),V=S·H,S—手术室面积(㎡),H—手术室计算高度(m)
N新—换气次数(次/h)
本手术室中:
V为25㎡·3m=75m3,N新为6次/h,将以上数值带入上式,得:
4
Q新1=V·N新=75m3·6次/h=450m3/hQ新2=满足设备排风及室内正压的新风量
本手术室中:
设定此值为800m3/hQ新3=Q人·N人
其中:
Q人—满足人员呼吸的新风量(m3/h·人)
N人—手术室内人数(人)
本手术室中:
Q人为60m3/h·人,N人定为8人,将以上数值带入上式,得:
Q新3=Q人·N人=60m3/(h·人)·8人=480m3/hQ新4=表7.1.6中要求的最低新风量
本手术室中:
Q新4表中要求的最低新风量为1000m3/h
按《规范》7.1.7条规定,取Q新1~Q新4中的最大值,因此确定新风量Q新=1000m3/h3.回风量的确定
因为Q送=Q回+Q新,因此推导出Q回=Q送-Q新
本手术室中:
Q送为9000m3/h,Q新为1000m3/h,将以上数据带入上式,得:
5
Q回=Q送-Q新=9000m3/h-1000m3/h=8000m3/h因此确定回风量Q回为8000m3/h五、气流组织
根据《规范》要求,等级为I级的特别洁净手术室的手术区(100级)采用单向流的气流组织形式,并且根据《规范》7.2.1及7.2.4的要求采用了送风口集中布置的方式,并根据表7.2.1设计了手术区(100级)的面积。
六、冷负荷的计算
Q冷=Q内+Q新风+Q管道+Q再热
Q内=QWH+QRS+QRT+QZM+QSB+QWL+QST+QQR
Q管道=QFJ+QFG
其中:
Q冷—总冷负荷(KW)
Q内—室内冷负荷(KW)
Q新风—新风冷负荷(KW)
Q管道—风管道冷负荷(KW)
Q再热—再热冷负荷(KW)
6
QWH—围护结构冷负荷(KW)
QRS—日射冷负荷(KW)
QRT—人体冷负荷(KW)
QZM—照明冷负荷(KW)
QSB—设备冷负荷(KW)
QWL—物料冷负荷(KW)
QST—渗透冷负荷(KW)
QQR—潜热冷负荷(KW)
QFJ—风机冷负荷(KW)
QFG—风管冷负荷(KW)
1.QWH围护结构冷负荷的计算:
因为该手术室采用高保温材料建造,周围亦均为室内温湿度参数相近的空调房间,围护结构冷负荷可忽略不计,因此,QWH=0KW
2.QRS日射冷负荷的计算:
因为该手术室不设计外窗,日射冷负荷为零,因此,QRS=0KW
7
3.QRT人体冷负荷的计算:
QRT=n·(q1·CRT+q2)·CR
其中:
n—手术室中的人数(人)
q1—每人散发的显热量(W)
q2—每人散发的潜热量(W)
CRT—人体显热散热冷负荷系数
CR—集群系数
在本手术室中:
n为8人,q1为104W,q2为131W,CRT为1.0,CR为0.84,将以上数据带入上式,得:
QRT=n·(q1·CRT+q2)·CR=8·(104W·1.0+131W)·0.84=1580W=1.58KW4.QZM照明冷负荷的计算
QZM=N·n1·CZM
其中:
N—灯功率数(W)(白炽灯)
n1—同时使用系数
8
CZM—照明散热冷负荷系数
在本手术室中:
N为5875W,n1为1.0,CZM为0.94,将以上数据带入上式,得:
QZM=N·n1·CZM=5870W·1.0·0.94=5518W=5.51KW5.QSB设备冷负荷的计算
QSB=1000·n1·n2·n3·NSB/η·CSB
其中:
1000—将KW变为W的系数
n1—同时使用系数
n2—安装系数
n3—电动机功率负荷系数
NSB—电动设备安装功率(KW)
η—电动机效率
CSB—电动设备散热冷负荷系数
在本手术室中:
n1为1.0,n2为0.9,n3为0.5,NSB为3.0KW,η为0.8,CSB为1.0,将以上数据带入上式,得:
QSB=1000·n1·n2·n3·NSB/η·CSB=1000·1.0·0.9·0.5·3.0/0.8·1.0=1688W=1.69KW
9
6.QWL物料冷负荷的计算
因为在手术室中由于物料基本均为常温使用,而极少数冷藏使用的物料对室内温度影响可以忽略不计,因此,
QWL=0KW
7.QST渗透冷负荷的计算
因为在本手术室中,采用正压洁净室设计,不会有室外空气渗透,因此,QST=0KW8.QQR潜热冷负荷的计算
因为在本手术室中,并无相对较大的散湿表面,而手术所造成的创面的所造成的散湿量可以忽略不计,因此,QQR=0KW9.Q内室内冷负荷的计算
将1~8项计算结果带入公式Q内=QWH+QRS+QRT+QZM+QSB+QWL+QST+QQR,得:
Q内=0KW+0KW+1.58KW+5.51KW+1.69KW+0KW+0KW+0KW=8.78KW10.QFJ风机冷负荷的计算
QFJ=1000·n1·n2·n3·NFJ/η·CFJ
其中:
1000—将KW变为W的系数
n1—同时使用系数
10
n2—安装系数
n3—电动机功率负荷系数
NFJ—风机安装功率(KW)
η—电动机效率
CSB—风机散热冷负荷系数
在本手术室中:
n1为1.0,n2为0.9,n3为0.5,NFJ为5.0KW,η为0.8,CSB为1.0,将以上数据带入上式,得:
QFJ=1000·n1·n2·n3·NFJ/η·CFJ=1000·1.0·0.9·0.5·5.0/0.8·1.0=2813W=2.81KW11.QFG风管冷负荷的计算
因为在本手术室中,风管道采用全保温(送风、回风、新风管道)设计,空气在管道内的温升可以忽略不计;因为在本手术室设计中,风管道风速严格按照《规范》及其他相关标准设计,属于低风速系统,空气在风管道内因摩擦而产生的热量也可忽略不计,因此,QFG=0KW12.Q管道管道冷负荷的计算
将10~11项计算结果带入公式Q管道=QFJ+QFG,得:
Q管道=QFJ+QFG=2.81KW+0KW=2.81KW13.室内湿负荷W内的计算
11
W内=W人+W其他
W人=n·Wr·C人
其中:
n—手术室内人数
Wr—人体散湿量(g/h)
C人—集群系数
在本手术室中,n为8人,Wr为196g/h,W其他忽略不计,将将以上数据带入公式,得:
W内=W人+W其他=8·196g/h+0=1568g/h14.空气处理过程各状态点的确认
欲进确定空气处理过程各状态点(夏季室外状态点W、室内状态点N、混合点C、露点L、送风状态点O),须要有室内冷负荷Q内、室内湿负荷W内、并须查焓湿图。
其中:
室内冷负荷Q内=8.78KW(项目9计算结果)
室内湿负荷W内=1568g/h(项目13计算结果)
热湿比为Q内/W内=20137.6KJ/Kg
12
本手术室夏季空气处理过程为:
室内回风(室内状态点N)与新风(夏季室外状态点N)混合(混合点C),经表冷器或蒸发器冷凝、除湿到露点(露点L),经再热器加热后(送风状态点O),送入手术室内,经过热湿交换后(室内状态点N)再次回到机组(含风机冷负荷但忽略风管的冷负荷),再次与新风混合,如此循环。
夏季室外状态点W(干球温度31.4℃,湿球温度25.4℃),室内状态点N(干球温度22℃,相对湿度50%),结合热湿比和新风比,通过查焓湿图,获得混合点C(干球温度23.1℃,含湿量9.437g/Kg);通过焓湿图查得室内状态点的含湿量(8.173g/Kg),确定露点L(露点相对湿度95%)和送风状态点O的含湿量(8.173g/Kg),通过室内冷负荷,确定送风状态点O的焓值(40.429KJ/Kg),由此,所有状态点都已确定。
15.Q新风新风冷负荷和Q再热再热冷负荷的计算
15.1Q新风新风冷负荷的计算
Q新风=Q新/3600·C空·(iN–iW)
其中:
Q新—新风量(m3/h)
C空—空气比重(Kg/m3)
iN—室内状态点焓值(KJ/Kg)
iW—新风焓值(KJ/Kg)
13
在本手术室中:
Q新为1000m3/h,C空1.2Kg/m3,iN为43.36KJ/Kg(干球温度22℃,相对湿度50%,1标准大气压),iW为78.71KJ/Kg(干球温度31.4℃,湿球温度25.4℃,1标准大气压),将以上数据带入上式,得:
Q新风=Q新/3600·C空·(iN–iW)=1000m3/h/(3600s/h)·1.2Kg/m3·(78.71KJ/Kg–43.66KJ/Kg)=11.78Kj/s=11.78KW15.2Q再热再热冷负荷的计算
Q再热=Q送/3600·C空·(iO–iL)
Q送—送风量(m3/h)
iO—送风状态点焓值(KJ/Kg)
iL—露点焓值(KJ/Kg)
在本手术室总,Q送为9000m3/h,C空1.2Kg/m3,iO为40.43KJ/Kg(干球温度19.5℃,含湿量8.173g/Kg,1标准大气压),iL为32.35KJ/Kg(相对湿度95%,含湿量8.173g/Kg,1标准大气压),将以上数据带入上式,得:
Q再热=Q送/3600·C空·(iO–iL)=9000h/(3600s/h)·1.2Kg/m3·(40.43KJ/Kg–32.35KJ/Kg)=24.24Kj/s=24.24KW16.Q冷总冷负荷的计算
将9、12、15项计算结果带入公式Q冷=Q内+Q新风+Q管道+Q再热,得:
Q冷=8.78KW+11.78KW+0KW+24.24KW=44.8KW因此,本手术室总冷负荷为:
44.8KW。
14
七、热负荷的计算
Q热=Q围护+Q渗透+Q物料+Q加热–Q管道–Q室内
Q管道=QFJ+QFGQ室内=QRT+QZM+QSB
其中:
Q热—总热负荷(KW)
Q围护—围护结构耗热量(KW)
Q渗透—冷风渗透耗热量(KW)
Q物料—加热冷物料和运输工具耗热量(KW)
Q加热—机组加热量(KW)
Q管道—风管道得热量(KW)
Q室内—室内得热量(KW)
QRT—人体得热量(KW)
QZM—照明得热量(KW)
QSB—设备得热量(KW)
15
QFJ—风机得热量(KW)
QFG—风管得热量(KW)
1.Q围护围护结构耗热量的计算
因为该手术室采用高保温材料建造,周围亦均为室内温湿度参数相近的空调房间,围护结构耗热量可忽略不计,因此,Q围护=0KW
2.Q渗透冷风渗透耗热量的计算
因为在本手术室中,采用正压洁净室设计,不会有室外空气渗透,因此,Q渗透=0KW
3.Q物料加热冷物料和运输工具耗热量的计算
因为在手术室中由于物料基本均为常温使用,物料对室内温度影响可以忽略不计,因此,Q物料=0KW4.Q管道风管道得热量的计算
4.1QFJ风机得热量的计算
前文中已经计算出结果QFJ=2.81KW4.2QFG风管得热量的计算
前文中已经计算出结果QFG=0KW
因此,将以上数据带入公式Q管道=QFJ+QFG,得:
16
Q管道=QFJ+QFG=2.81KW+0KW=2.81KW5.Q室内室内得热量的计算
5.1QRT人体得热量的计算
根据前文QRT=n·(q1·CRT+q2)·CR公式计算。
在本手术室冬季计算中:
n为8人,q1为117W,q2为118W,CRT为1.0,CR为0.84,将以上数据带入上式,得:
QRT=n·(q1·CRT+q2)·CR=8·(117W·1.0+118W)·0.84=1580W=1.58KW5.2QZM照明得热量的计算
前文中已经计算出结果QZM=5.51KW5.3QSB设备得热量的计算
前文中已经计算出结果QSB=1.69KW
因此,将以上数据带入公式Q室内=QRT+QZM+QSB,得,
Q室内=1.58KW+5.51KW+1.69KW=8.78KW
6.室内湿负荷W室内的计算
W室内=W人+W其他
W人=n·Wr·C人
17
其中:
n—手术室内人数
Wr—人体散湿量(g/h)
C人—集群系数
在本手术室中,n为8人,Wr为175g/h,W其他忽略不计,将将以上数据带入公式,得:
W室内=W人+W其他=8·175g/h+0=1400g/h7.空气处理过程各状态点的确认
欲进确定空气处理过程各状态点(冬季室外状态点W、新风预热点W',室内状态点N、混合点C、加热点L,送风状态点O),须要有室内得热量Q室内、室内湿负荷W室内、并须查焓湿图。
其中:
室内冷负荷Q室内=8.78KW(项目5计算结果)
室内湿负荷W室内=1400g/h(项目6计算结果)
热湿比为Q室内/W室内=-22570.7KJ/Kg
本手术室冬季空气处理过程为:
新风(冬季室外状态点W)先预热(新风预热点W'),再与室内回风(室内状态点N)混合(混合点C),经加热器处理(加热点L)后,等焓加湿后(送风状态点O),送入手术室内,经过热湿交换
18
后(室内状态点N)再次回到机组(含风机得热量但忽略风管得热量),再次与预热的新风混合,如此循环。
冬季室外状态点W(干球温度-22℃,相对湿度64%),新风预热点W'(干球温度-17.8℃,含湿量:
0.324g/Kg),室内状态点N(干球温度20℃,相对湿度40%),结合热湿比和新风比,通过查焓湿图,获得混合点C(干球温度15.8℃,含湿量5.246g/Kg),同时也获得了加热点L的含湿量(5.246g/Kg);通过室内得热量(8.78KW)和室内状态点N的焓值(35.076g/Kg),计算出送风状态点O的焓值(38.002KJ/Kg),同时也获得了加热点L的焓值(38.002KJ/Kg),根据室内湿负荷由此W室内(1400g/h)和室内状态点N的含湿量(5.862g/Kg),计算出送风状态点O的含湿量(5.732g/Kg)由此,所有状态点都已确定。
8.Q加热机组热量的计算
Q加热=Q送/3600·C空·(iL–iC)
其中:
Q送—送风量(m3/h)
C空—空气比重(Kg/m3)
iL—加热点焓值(KJ/Kg)
iC—混合点焓值(KJ/Kg)
在本手术室中:
Q送为9000m3/h,C空1.2Kg/m3,iL为38.002KJ/Kg(干球温度24.4℃,含湿量5.246g/Kg,1标
19
准大气压),iC为29.275KJ/Kg(干球温度15.8℃,含湿量5.246g/Kg,1标准大气压),将以上数据带入上式,得:
Q加热=Q送/3600·C空·(iL–iC)
=9000m3/h/(3600s/h)·1.2Kg/m3·(38.002KJ/Kg–29.275KJ/Kg)=26.18Kj/s=26.18KW
9.Q热总热负荷的计算
将1、2、3、4、5、8项计算结果带入公式Q热=Q围护+Q渗透+Q物料+Q加热–Q管道–Q室内,得:
Q热=0KW+0KW+0KW+26.18KW-0KW-8.78KW=17.38KW因此,本手术室总热负荷为:
17.38KW。
八、新风预热量的计算
Q预热=Q新/3600·(CW'·iW'-CW·iW)
其中:
Q预热—新风与热量(KW)
Q新—新风量(m3/h)
CW'—新风预热点比重(Kg/m3)
CW—冬季室外状态点比重(Kg/m3)
iW'—新风预热点焓值(KJ/Kg)
20
iW—冬季室外状态点焓值(KJ/Kg)
本手术室中,Q新为1000m3/h,CW'为1.382Kg/m3,CW为1.405Kg/m3,iW'为-17.133KJ/Kg,iW为-21.424KJ/Kg,将以上数据带入公式Q预热=Q新/3600·(CW'·iW'-CW·iW)中,得:
Q预热=1000m3/h/(3600s/h)·[1.382Kg/m3·(-17.133KJ/Kg)–1.405Kg/m3·(-21.424KJ/Kg)]=1.784Kj/Kg=1.78KW九、加湿量的计算
D=Q送/3600·CL·(dO–dL)
其中:
D—加湿量(g/s)
CL—加热点比重(Kg/m3)
dO—送风状态点含湿量(g/Kg)
dL—加热点含湿量(g/Kg)
本手术室中,CL为1.18Kg/m3,dO为5.732g/Kg,dL为5.246g/Kg,将以上数据带入公式D=Q送/3600·CL·(dO–dL),得:
D=Q送/3600·CL·(dO–dL)=1000m3/h/(3600s/h)·1.18Kg/m3·(5.732g/Kg-5.246g/Kg)=1.593g/s=5.74Kg/h
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