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一、空調負荷的特性
1.手術室在（zài）建築中的位置
由GB 50333醫院（yuàn）潔淨手術部建築技術規範，目（mù）前潔淨（jìng）手術部較（jiào）多采用雙通道布置方法，即有一（yī）個潔淨通道和一個清（qīng）潔通道（dào），往往手術室（shì）就布（bù）置在這二個通（tōng）道之間，基本上不（bú）直接靠外圍護結構布置，同時由（yóu）於手術室潔淨度的要求，直接靠外圍護結構布置的手術室在（zài）其內部也采用板（bǎn）材進行封閉且氣密性良好，因此（cǐ）外界空氣的狀態對（duì）手術室自身的溫（wēn）、濕度影響（xiǎng）有限。由此可知，潔淨手術部基本（běn）上是（shì）處（chù）在圍護結（jié）構保溫良（liáng）好（hǎo）的封閉內區。
2.負荷（hé）特性（xìng）
潔淨手術部內照明和人員發熱變化較（jiào）小，基本（běn）為（wéi）一定值，醫療設備的發熱（rè）量較（jiào）大，且使用情況多變，故手術（shù）室的熱負荷變化較大。手術室人聚集在手術台周圍，發濕量集中、變化較（jiào）小。手術（shù）期（qī）間的負荷特點是熱負荷波動較大（dà），濕（shī）負荷比較穩定，從而引起室內熱濕比波動較大。
根據潔淨手術部環境控（kòng）製的工藝要求，一般采用一次回風再熱的方式，空氣處理過（guò）程存在著較（jiào）大的再熱負（fù）荷（再熱負荷是潔淨手術（shù）室工藝性空調係統與普通舒適（shì）性空調係統的主要差（chà）別之一）。現代化的綜合醫院規模較大，手術室的數量較多（duō），其巨大的再熱負荷在醫療建（jiàn）築的空調負荷中（zhōng）占著很大的比（bǐ）重。
3.手術室空調的基本形式及熱濕處理
（1）基本（běn）形式（shì）
通常手術室末（mò）端（duān）淨（jìng）化空（kōng）調機組采用由表冷（lěng）器進行（háng）熱濕（加濕（shī）另配加濕段）處理的形式，即手術室的回風和新風混合後經（jīng）表冷器（qì）處（chù）理後再送到手術室（shì）內的方式。由此可知，末端空調機組出口的溫、濕度參數直（zhí）接（jiē）決定了手術室內的溫、濕度。
（2）熱濕處理過程（chéng）
a.手術室的冷熱處理過程基本上是一（二）次回風係統，即（jí）經冷熱處理的（de）新風和手術室的回風混合後（hòu）通過表冷器處理到機器露（lù）點（diǎn），再加熱到送風狀態點後送入室內。
b.由於手術室基本上（shàng）在建築內（nèi）區（qū），熱負荷常年存在，故要消除熱負荷需係統常年製冷，即對末端空調機組來說，冬季也需冷凍水供應。
c.冬季手術部在運行前室內（nèi）熱負荷較（jiào）小（xiǎo），需（xū）要進行供熱（保溫（wēn）），在正常手術時隨著熱負荷的（de）加大（dà），空調係（xì）統又需要切換到供冷工況（kuàng）。由此可知（zhī）手術部需常年供冷且（qiě）始終處在製冷、製熱（rè）、再加熱這種（zhǒng）特殊狀況。
4.空調水係統的分類
對於集中式空調水係統來（lái）說，有二管製係統有四管製係統，所謂二管（guǎn）製係統，就是連接冷、熱源到空調末端處（chù）理設備的一供一回二根水（shuǐ）管，空調末端處理設備設（shè）一組盤管，夏季（jì）是冷盤管冬季是熱盤管。四管製係統，空調（diào）末端處理（lǐ）設備（bèi）各設（shè）一組冷、熱（rè）處理盤管，分別連接冷源、熱源到空調末端處理設備的四根供回水管。故二管製係統隻能單製冷或單製熱，四管製係統能實現單製冷或（huò）單製熱及同時製冷和製熱，不難看出由於冷（lěng）、熱水管道是分開的（de），可以各行其道，對室（shì）內負荷變化的適應性強（qiáng），調節（jiē）靈活，可滿足不同的溫、濕度需求，易對有溫、濕度要求的、不同冷熱負荷的房（fáng）間進行準確（què）控製。
5.四管製係統的適應性
基於手術部始終處在製冷、製（zhì）熱、再加熱這種（zhǒng）特殊狀況，二管製係統是很難使空調係統的運行參數符合GB 50333醫（yī）院潔淨手（shǒu）術部建築技術規範所規定的（de）要求，雖然個別係統能使參數（shù）滿足GB 50333的要求，但隨（suí）著室外氣候的變化，其控製的精度和管理的難度（dù）將大大增加。由於四管製係統將製冷和製熱分成二個獨立的係統，即可單獨製冷又可單獨製熱也（yě）可同時（shí）製冷製熱，因此能方便地實現製冷、製熱、再加熱等二管製係統較（jiào）難實現（xiàn）的功能（néng），較容易滿足房間的溫濕度要求，且（qiě）控製（zhì）係統（tǒng）也較簡單可靠。
二、醫院（yuàn）冷熱源與（yǔ）潔淨區域冷（lěng）熱源
1.規範要求
GB 50333 8.1.9 潔淨手術部淨化空調係統可采用獨立冷熱源或從醫院集中（zhōng）冷熱（rè）源供給站（zhàn）接（jiē）入。除（chú）應滿足夏、冬（dōng）設計工況冷熱負荷（hé）使用（yòng）要求（qiú）外，還應滿足非（fēi）滿負荷使用要求（qiú）。冷熱源設備不宜少於2台。
GB 50333 8.1.9、8.1.10 手術部淨化空調（diào）係統及其（qí）冷熱源采用什麽形式，應通過手術部（bù）布局以及全年運（yùn）行工況分析，從能量的綜合利用角（jiǎo）度考慮，優化選擇。目前大多手術部體量較大，又（yòu）常設外走廊，手術室處於空調（diào）區內，特別是在過渡季節，室外溫度降低，室內冷負荷減小，人員濕負荷不變的情況下，熱濕比下降，為了保證送風溫度和濕度，空氣需先（xiān）進行冷卻降（jiàng）溫除濕，再進行（háng）等濕加（jiā）熱。整個過程同時需要冷量和熱量，所（suǒ）以可以考慮采用四管製係統。傳統方式製（zhì）冷和製熱需分別消耗能源，若製熱采用（yòng）電加熱方式時（shí）能源利用率極低。而（ér）多功能熱泵機組能夠在蒸發器獲得冷水的同時，從熱回收器獲得冷凝熱加熱熱水，不平衡部分通（tōng）過輔助（zhù）換熱器（qì）排放，從而實現同時（shí）製（zhì）冷（lěng）和製（zhì）熱，而隻需輸（shū）入一（yī）份能源，便同時獲取冷量和（hé）熱量，大大降低（dī）了能耗。因此過渡季采用多功能熱泵，可以顯著減（jiǎn）低能耗，減少排放。所以為（wéi）了一份能源兩份利用，可以考慮多功能熱泵（bèng）形（xíng）式，總之應綜合（hé）考慮整個手術部的全部冷負荷和熱負荷（包括空調係統再加熱量，洗浴、刷手（shǒu）以及汙物清洗的（de）熱（rè）水（shuǐ）用量）選擇合適的冷熱源，才能有效節能。潔淨手術部（bù）冷熱（rè）源應具有（yǒu）可靠（kào）性、經濟性、適應性，方（fāng）便維護和運行，所（suǒ）以宜考慮過渡季節使用要求和經濟性是否采（cǎi）用獨立冷熱源方式。當用非獨立冷熱源方式時，應考慮過渡季節使用要求和醫療要求及經濟性。由於手術部空調係統不能停，而且（qiě）為使冷熱源具備（bèi）較好調節能力，保障使（shǐ）用要求，在條件允許（xǔ）時可設2台（可（kě）以是2台設計滿負荷，也可以非滿負荷）。對供冷供暖運行時間較少的手術部，采用分散式冷熱源更經濟。
2.冷源係統
（1）常規冷源（水冷）有以下幾種形式（shì）：
a.電動壓縮式機組，包括渦旋式、往複式、螺杆式及離心式機組。
b.溴化鋰吸收（shōu）式（shì）機組，包括熱水型、蒸（zhēng）汽型及直燃型（xíng）。
一般來（lái）說，活塞式、渦旋式製冷機的單機製冷量較小，且其能效（xiào）比（性能係數）也較（jiào）差，不（bú）適合作為空調係統（tǒng）的集中冷源。離（lí）心式、螺杆式製冷機的（de）單機製冷（lěng）量較大，且其能（néng）效比（性能係數）也較好，適合作為（wéi）空（kōng）調係統的集中冷源。螺杆式製冷機的低負荷調節性能較好，離心（xīn）式製冷機的性（xìng）能係數較高，但其低負（fù）荷調節性（xìng）能略遜。溴化鋰吸收式製冷機，根（gēn）據其驅動熱源的供應方式可（kě）分為蒸（zhēng）汽（熱水）型和直燃型兩（liǎng）類，一般來說，較適合（hé）利用發電廠或熱電聯產的餘熱蒸汽（熱水）源，不宜采用（yòng）商（shāng）業（yè）市政供應的蒸汽（熱水）源，更不宜采用專（zhuān）配（pèi）鍋爐為驅動熱源供應蒸（zhēng）汽（熱（rè）水）型冷水機組（zǔ）的形式。
（2）常規冷源係統設計原（yuán）則
中小型醫療建（jiàn）築（zhù），采用多台螺杆式製冷機均分的配置方式，數量一般以2至4台為好。大中型醫療建築，盡量采用效率更（gèng）高的離（lí）心式製冷機。由於醫療建築通常會有較小負（fù）荷的空（kōng）調運行情況，為保證係統的低負荷調節性能，一般在選用離心式製冷機的時候另外搭配1至2台螺（luó）杆式製冷機，對於螺杆式製冷機，其製冷能力（lì）為離（lí）心式製冷機的50%左右（yòu）。如果采用1台螺杆（gǎn）式製冷機的額定（dìng）製（zhì）冷量偏大時，可采用2台螺杆式製冷機，其單台製冷能力為離（lí）心式製冷機的25%左右。
目前（qián），還可以考慮變頻式離心冷水機組。該種製冷機，即能擴大機組的部分（fèn）負荷運行範圍（wéi），又能達到良（liáng）好的節能效果（guǒ）。可采用多台製冷量（liàng）相同的離心式製冷機均分配（pèi）置方式，其中一台（或全部）為變頻式離心冷水機組。
（3）蓄（xù）冷空調係統
空調蓄冷（lěng）技術，即是在電力負荷很低的夜（yè）間用電低穀期，采用製冷機製冷，利用蓄冷（lěng）介質的顯熱或（huò）潛熱特性，用（yòng）一定方式將冷量存儲起來。在電力負荷較（jiào）高的白天，也就是用電高峰期，把存儲的冷量釋放出來，以滿足建築物空調或生產工藝（yì）的需（xū）要。應用蓄冷空調技術的意義：a.削峰填穀、平衡電力負荷；b.改善發電機組效率減少環境汙染；c.減少裝機（jī）容量，節省空調用戶的電（diàn）力花費（fèi）；d.改善製冷機組（zǔ）運行效率；e.蓄冷（lěng）空調係統特別適用於負荷比較集中、變化較大的場合；f.應用蓄冷空調技（jì）術，可擴大空調區域的使（shǐ）用麵積；g.適合於應急設備所處的環境等。蓄冷係統大致（zhì）可（kě）分為水蓄冷及（jí）冰蓄冷空（kōng）調係統（tǒng）。
（4）常規冷源（風冷）形式
風冷（lěng）熱泵機組，適用於夏熱冬冷地區峰值負荷（hé）不大，負荷變（biàn）化率較大的（de）中小型建（jiàn）築，一般采用多（duō）台主機，空調係統全年運行（háng）時，宜（yí）采用熱泵式機組，當同時需要供冷和供熱時，宜選擇四管製風（fēng）冷熱泵機組。
3.常規熱（rè）源係統（tǒng）
（1）熱源的種類
醫院熱源有蒸汽和熱（rè）水兩類（lèi），來（lái）源有市政熱網、燃（rán）氣（qì）（油）鍋爐、電鍋（guō）爐。當有市政（zhèng）熱網供應的（de）蒸汽或高溫熱水（shuǐ）時，隻（zhī）需設置汽（水）－水熱交換器即可，采用多台均分的配置方式，當一台停止工作時，剩餘換熱器的設（shè）計換（huàn）熱量應滿足總熱量的65%~70%，數量一般以2至4台為宜。沒有市政熱網供熱時，一般采（cǎi）用燃氣（油）鍋爐作為熱源。鍋（guō）爐分為蒸（zhēng）汽鍋爐和熱水鍋爐兩（liǎng）類。
（2）係（xì）統設計原則
根據公共建築節能設計標準，除廚房、洗衣、高溫消毒、工藝（yì）性（xìng）濕度（dù）控製等必須采用蒸（zhēng）汽的熱負（fù）荷外，其他場合不應使用蒸汽鍋爐。熱水鍋爐：建議采用自帶換熱器的熱水鍋（guō）爐，可不必再設水（shuǐ）－水熱（rè）交換器，空調水（shuǐ）係（xì）統直接接駁其換熱器的進出口即可使用。設計時（shí），同（tóng）樣采（cǎi）用多台均分的的配置方式，數量一般以2～3台為好。空調熱源還有一種形式是采用（yòng）電鍋爐。《公共建築（zhù）節能設計標準》GB 50189–2015對采用電鍋爐（lú）作為空調熱源（yuán）有嚴格的條件限定。當（dāng）空調係統的冷源采用空氣（地）源熱泵型冷（熱）水機（jī）組、直燃型溴化鋰吸收式冷（熱（rè））水機組、直接蒸發式的（de）分體空調或（huò）直接蒸發式變製冷劑流量空調係（xì）統時，由於設備本身（shēn）即可製冷也可製（zhì）熱，故無需再另外設置熱源。
三、常用綠色節能（néng）方式
1.淨化區域的幾種（zhǒng）節能方（fāng）式
（1）變（biàn）新風係統
根（gēn）據規範手術室新風（fēng）采用（yòng）新風集中處理，處理後的新風送到各手術室的循（xún）環（huán）係統，這種淨化空調係統的特點是，各手術室空調自成係統，可避免交（jiāo）叉感染，而且各手術室也（yě）可以靈（líng）活使（shǐ）用，新風集中控製有利於各手術室正（zhèng）壓要求。間手（shǒu）術室停用時，為（wéi）保證手術室的（de）潔淨度，要維持一定的正壓值，這樣必須有經處理的新風送入手術室，而送入的新風量與白天正（zhèng）常使（shǐ）用的量（liàng）往往不一樣，這樣對新風機來說就存在二個不同的送風量。為降低能耗往往采（cǎi）用風機變頻技術加以解（jiě）決。
（2）新排風全熱（rè）交換
新風預處理在能耗中占很大的比例，排風通過熱交（jiāo）換器預處理新風達到節能的目的。為防止產生交叉感（gǎn）染，所（suǒ）以這個措施一般適用於低級別較低的潔淨手術室。（標準病（bìng）房的新風也采用）(3)Ⅰ級手術室二次回風係統
潔淨手術室設計中，一次回風係統的再熱耗能（néng）問題是一直存在的，而在Ⅰ級手術室中，送風量很大，如果繼續采用一次回（huí）風係統（tǒng），大風量的冷熱抵消造成的能源浪費是不能接受的，因此，Ⅰ級手術室采用二次回風係統，在空調箱表冷段後（hòu）再與回風混（hún）合一次來代替再熱，這樣可以在滿足送風量得前提（tí）下，以達（dá）到節能的目的。
2.製冷主機的幾（jǐ）種節能方式
（1）潔淨手術部空調水係統及冷熱源的優化選擇
一般情況下醫院都有蒸汽或（huò）熱水鍋爐，通過設置不同換熱量和不同出水溫度的板式換熱器來滿足不同使用功能的要求。潔淨（jìng）手術部冷（lěng）凍水係統，有下列兩種情況值（zhí）得分析。其一冷凍（dòng）水（shuǐ）是從整個大係統中引出，這要求（qiú）把和手（shǒu）術部使用情況一樣的各功能用房的負荷合並，如血液病房、DSA房間、NICU房間等，設置一台僅滿足此負荷（hé）的（de）冷凍機在夏季和（hé）過渡季使用，冬季（jì）可使（shǐ）用板式換熱器結合冷卻塔（tǎ）來提供免費供冷，運行較為經濟；製熱則使用鍋（guō）爐結合板式換（huàn）熱器的（de）係統。係統全年供冷、供熱同時存在滿足手術室需要。其二采用四管製冷熱水機（jī）組（zǔ），即采用獨（dú）立的空調冷熱源（yuán）係統，此（cǐ）係統是根據設計計算的空調冷熱（rè）負荷選擇不同製冷（熱）量（liàng）的機組，水係統（tǒng）*獨立，與（yǔ）整個醫院的其他水係統分開（也可作為備用（yòng）冷、熱源）。
（2）四管製機組的運行能耗
四管製多功能冷（lěng）熱水機組的工作原（yuán）理（lǐ）是冷熱（rè）量的回收和綜合利用，由壓（yā）縮機、冷凝器、蒸發（fā）器、可變功能換熱器等組成。采用二個獨（dú）立回（huí）路（lù）的四管製（zhì）水（shuǐ）係統，冷凍水側與蒸發器換熱，熱水側與冷凝器換熱，一年四季可實（shí）現五種運行模式（shì）（區別於熱泵熱（rè）回收機組）：
a.單製冷，可變功能換熱器作為冷凝（níng）器散熱；
b.單製熱，可變功（gōng）能換熱器作為蒸發器吸熱（rè）；
c.製冷+製熱（設備微電腦（nǎo）調節自動平衡冷熱（rè）量），可變（biàn）功能換熱器根（gēn）據需求散熱或者吸熱；
d.空調製熱加熱回收器製熱水；
e.熱回收器（qì）單（dān）獨製熱水。
四（sì）管製冷熱水機組（zǔ），五種模式無縫聯接，與末端冷熱需求即時吻合。機組冷凍水供（gòng）水溫度（dù）範圍7～15℃，熱水供水溫度範圍26~60℃，安全運行環境溫度範（fàn）圍-10～46℃。
從上述機組（zǔ）的（de）工作原理（lǐ）中不難看出四管製機組的（de）運行能耗和（hé）二管製機組差不多，依靠可變功能換熱器能（néng）實現同時供冷水、供熱水的功能，滿足手術室製冷、製熱、再加熱這種特（tè）殊需求。因（yīn）此對（duì）手（shǒu）術部采用（yòng）獨立冷、熱源的係統（tǒng）來說其（qí）使用風冷熱泵的運行（háng）方式時，其運行能耗會省。
（3）溶液除濕空調係統(溫、濕度獨（dú）立控製)
溶液調（diào）濕技術（shù）是采用具有（yǒu）調（diào）濕功能的鹽溶（róng）液為工作介質，利用溶（róng）液的吸濕與放濕特性（xìng）對空氣含（hán）濕量進行控製。
新風處理：室外新風由外界（jiè）提供的高溫冷水預冷除濕（shī）後，進入溶液調濕單元除濕。低（dī）濕狀態的新風與回風（fēng）混合後由外界提供高（gāo）溫冷水對混風進行降溫，達到送風狀態點。溶液調濕：除濕單（dān）元（yuán）內，溶液吸（xī）收新風中的（de）水分後，濃度變小（xiǎo），為恢複吸收能力，稀溶液被送入再（zài）生單元使用新風進行再（zài）生，再生後的濃溶液再送（sòng）入除濕單元，如此（cǐ）進行循環。
由於溫度和濕度采（cǎi）用獨立控製，避免常規係統中熱濕聯（lián）合處理帶來的能耗損失；冷機製取高溫冷（lěng）水，蒸發（fā）溫度提高（gāo），冷機COP可提高；溶液（yè）調濕係統處理濕負荷，高溫冷機承擔複核減少，冷凍水流量隨之減少，降低（dī）了水係統輸配能耗。可準確控製溫濕度，避免出現室內（nèi）濕度過高或過低現（xiàn）象。常規（guī）係統難（nán）以同（tóng）時滿足溫、濕度參數的缺點得以解決，也可以滿足不同房間熱濕比不（bú）斷變化的要求。目（mù）前沒（méi）有資料證明經溶液處理過的（de）新風對人體有害（hài），也沒有資料證明經（jīng）溶液處（chù）理過（guò）的新風對人體無害。
（4）冷水機組冷水機組冷凝熱回收
目前常用的冷凝熱回收是冷凝器內有兩組並聯的冷卻水盤管，其中一組盤管可以將熱量傳遞給冷卻水，再通過冷卻塔釋放到環境中（zhōng）；另一組盤（pán）管可以將熱量回收用於生活熱水供應。其熱水回收溫度一般為35~60℃，熱回收率控製在10~100%之間。需考慮使用側的不穩定性，在冷卻塔盤（pán）管側考慮100%的冷卻能力，以保證機組正常運行。
（5）冷卻塔免費製冷
冷卻塔的免費製冷是指在冬季用冷卻塔來替代冷凍機（jī）進行製冷。係統僅運（yùn）行冷卻塔和水（shuǐ）泵（bèng），而冷凍（dòng）機不（bú）開啟，從而節約運行費用。
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