术中核磁共振手术室的净化空调设计
1、术中核磁工作原理
首先在建筑布局和房间设置上与常规手术室不同，术中核磁的手术室是由两个各自独立的房间组成的统一体。一间是手术室，称为OR，另一间则是磁体设备房间，称为DR。OR和DR之间有一道移动屏蔽门相隔，平时关闭，手术时可开启也可关闭。房间吊顶有轨道相通，磁体设备吊装在轨道上，可以来回滑动。
术中核磁手术室平面示意图：
术中核磁手术室剖面示意图：
其工作过程为：
（1）病人先在DR进行磁共振检测，确认病灶部位；
（2）病人推入OR准备手术，此时移动屏蔽门是先开后关闭状态；
（3）病人在OR进行手术，此时移动屏蔽门是关闭状态，OR与DR为独立的两间洁净室；
（4）术后移动屏蔽门打开，由DR的磁体设备移动至OR进行磁共振扫描，以便观察手术是否做得成功。此时OR与DR联通，成为一个整体洁净室。
（5）手术结束，病人离开手术室。
2、案例分析
（1）工程概况
此项目由某医院综合楼一层的功能房改建为术中核磁手术室，改建面积约250m2，层高约5.4m。包括手术室、磁体室、操作室及其一些净化辅房。为保证术中核磁工作人员及病人需要，此区域全年满足净化工艺对空调的要求。
净化间内设备散热量：
可接受的温度和湿度范围：
（2）冷热源及系统简介
1）冷热源：该工程夏季空调总冷负荷约138kW，冬季空调总热负荷约60kW。空调冷、热源选用一台制冷量为155kW,制热量为125kW的能同时供冷、热的四管制风冷热泵机组，机组设置在大楼五层立面。
2）独立空调系统：为OR和DR各自设置一个独立的洁净空调系统，其余各辅助用房设置一个独立的空调系统。新风机设有粗、中效空气过滤段、表冷段、热水盘管段、送风机段；空调箱功能段设有粗、中效空气过滤段、表冷段、热水盘管段、蒸汽加湿段、送风机段。各功能区域新风直接取自室外并由新风机集中处理后送入各空调箱经二次处理后再送入各功能室。
3）空调水系统：该工程采用四管制闭式循环系统，冷水泵配置两台，热水泵配置两台，冷、热水系统水泵分别为一用一备。水系统为异程式，采用平衡阀平衡系统阻力。冷、热水系统分别由两套稳压型定压罐补水。
（3）洁净度标准
就一般核磁检查室（DR）而言，是不需要净化空调的，但是术中核磁将检查与手术联系到一起，需要相互“互动”。因此，DR也需要做净化。
由于手术室（OR）主要是外科手术，手术室净化级别定为1级，而DR与OR之间在手术过程中移动屏蔽门将打开，彼此连成一体，为了保证OR内的洁净度及气流组织的稳定，原考虑将DR定为2级手术室来做净化，否则会造成OR与DR之间压差及洁净度相差过大，开门时造成两室气流的不稳定，对1级层流的扰动太大从而影响手术的效果。但是，对于一个磁体检查室来说，2级手术室的标准又太高，同时也不利于节能。因此，根据OR与DR的工作特性，设计时采取了一个折中的办法。
在OR与DR之间的屏蔽门关闭时，其实两室是完全独立的，只有在门打开时才相互连通。设计中DR室设计为一个变风量系统，在屏蔽门关闭时，为一般万级（Ⅲ级）洁净室的标准，保证房间的洁净度及相对于邻室辅助用房的压差。在屏蔽将要打开之前，再将DR的洁净级别提高至2级手术室标准，使DR与OR在屏蔽门打开连通之后，OR室内的洁净环境不会受到太大的影响，保证手术的正常运行。其余洁净辅助用房则均按照《医院洁净手术建筑技术规范》GB 50333-2002的要求进行设计。
下表为各房间洁净指标：
（4）h-d计算及空调系统
OR与DR室内设计温度T=22℃，相对湿度φ=55%，计算OR百级手术室人员12人，DR万级磁体室人员8人，进行空调负荷计算，根据《医院洁净手术建筑技术规范》GB 50333-2002确定手术室风量。
1）DR的计算及空调系统
DR为一个净化空调系统，室内冷负荷Q=5.1kW，空调湿负荷d=0.29kg/h，门开和门闭时室内负荷变化忽略不计，万级洁净确定新风量定为800m3/h，门闭时送风量为2400m3/h，门开时送风量为3900m3/h。
DR万级磁体室采用一次回风系统，新风处理到室内焓值，新风不承担室内负荷，新风空调箱仅承担新风负荷，室内循环空调箱承担全部室内冷负荷，循环空调箱在湿工况下工作，此种方式在工程设计中经常被采用。
下图为一次回风系统空气处理流程：
从图中分析，回风N点与处理后的新风L点混合，经循环空调箱冷却处理到L′点，再经再热加热到送风状态点O点。
根据DR的运行特点，计算需分门闭时和门开时两种状态。
门闭时，根据h-d图算得：
新风预冷量：Q新=[1.2*G*（hW-hL）]/3600=[1.2*800*（90.44-45.22）]/3600=12kW
再热量：Q再=[1.2*G*（hO-h′L）]/3600=[1.2*2400*（38.85-35.9）]/3600=2.36kW
DR净化空调箱制冷量：Q=[1.2*G*（hC-h′L）]/3600=[1.2*2400*（45.22-35.9）]/3600=7.46kW
门开时，根据h-d图算得：
新风预冷量：Q新=[1.2*G*（hW-hL）]/3600=[1.2*800*（90.44-45.22）]/3600=12kW
再热量：Q再=[1.2*G*（hO-h′L）]/3600=[1.2*3900*（41.3-36.06）]/3600=6.8kW
DR净化空调箱制冷量：Q=[1.2*G*（hC-h′L）]/3600=[1.2*2400*（45.22-36.06）]/3600=11.9kW
2）OR的计算及空调系统
OR百级手术室内冷负荷Q=11.3kW,空调湿负荷d=0.6kg/h，门开和门闭时室内负荷变化忽略不计，百级手术新风量门开时定为1200m3/h，门闭时定为2400m3/h，手术室控制区2.6*2.4m2，手术室控制区送风量11000m3/h。
OR采用的是二次回风系统，从图中分析，一次回风N点与处理后的新风L点混合，经循环空调箱冷却处理到L′点，再与二次回风N混合至送风状态点O点。
根据OR的运行特点，计算同样需分为门闭时和门开时两种状态。
门闭时，根据h-d图算得：
新风预冷量：Q新=[1.2*G*（hW-hL）]/3600=[1.2*1200*（90.44-45.22）]/3600=18kW
OR净化空调箱制冷量：Q=[1.2*G*（hC-h′L）]/3600=[1.2*11000*（45.22-35.73）]/3600=34.8kW
门开时，根据h-d图算得：
新风预冷量：Q新=[1.2*G*（hW-hL）]/3600=[1.2*2400*（90.44-45.22）]/3600=36kW
OR净化空调箱制冷量：Q=[1.2*G*（hC-h′L）]/3600=[1.2*11000*（45.22-35.73）]/3600=34.8kW
为了方便比较，把OR百级手术室也做了一次回风系统的计算，根据h-d图，其再热量可算得，Q再=[1.2*G*（hO-h′L）]/3600=[1.2*11000*（42.02-36.12）]/3600=21.6kW，如果OR采用一次回风，那么相对于DR其再热量要高出很多。
由此可以看出，百级手术室采用二次回风系统运行能耗比一次回风系统下降很多。没有再热产生的冷热抵消的浪费。
3）净化辅房的计算及空调系统
所有净化辅房为一个净化空调系统，总冷负荷Q=11.4kW，总湿负荷d=2.29kg/h，新风量定为1146m3/h，送风量为3735m3/h。
根据h-d图算得：
新风预冷量：Q新=[1.2*G*（hW-hL）]/3600=[1.2*1146*（90.44-45.22）]/3600=17.27kW
再热量：Q再=[1.2*G*（hO-h′L）]/3600=[1.2*3735*（36.06-34.13）]/3600=2.4kW
DR净化空调箱制冷量：Q=[1.2*G*（hC-h′L）]/3600=[1.2*3735*（45.22-34.13）]/3600=13.8kW
4）新风处理
DR、OR及净化辅助用房的新风均有一台新风机组集中将新风处理到室内焓值，再送至三个净化空调箱内。项目总新风量为4346m3/h。由室外新风机处理至室内的等焓点送往空调箱。
5）冷热源的选择
该项目DR磁体室及辅助用房净化空调系统采用一次回风系统，同样也有再热问题，而采用电再热的形式将会造成过高的能源浪费，因此采用四管制冷、热型风冷热泵作为系统冷热源。
热泵机组壳管式蒸发器生产冷凝水，作为系统的冷源。壳管式冷凝器生产热水，作为系统的热源，翘片式换热器即可作蒸发器也可作冷凝器，并根据系统需要可实现蒸发器功能和冷凝器功能之间进行切换，进行冷热量平衡调节，满足洁净空调箱冷冻去湿、再加热的要求，达到洁净手术室恒温恒湿的要求，实现节能的目的。
（5）气流组织
按照《医院洁净手术建筑技术规范》1级洁净手术室的送风面积不小于2.4m*2.6m的区域，但是OR吊顶装了两根轨道供磁体移动，因此只能将2.4m*2.6m的送风区域分成三块，每块大小0.8m*2.6m，同时由于手术室面积较大，并且是不规则形状，因此在手术室四周都设有下回风口，保证气流组织能分布均匀，以保证室内洁净度符合设计标准。
为了尽可能的减小开门后DR对OR的影响，当门打开时希望能够将气流紊流状态控制在一定范围内，保证手术台区域的平行流，因此将两个房间的排风口设置在移动屏蔽门侧，将紊流控制在排风口范围内，《洁净室施工验收规范》中要求洁净室开门时，距门0.6m处洁净度不低。因此两侧排风口设置在距门约0.65～0.8m的距离，而手术台距门约2.5m。气流紊流区域影响不到手术台工作区域。
术中核磁风口布置示意图：
3、压差控制
由上表表格所示的各房间洁净指标，可以得出DR与OR的送风量、新风量与排风量，但当屏蔽门开启时，为保证洁净度，DR的换气次数由22次/h提高到36次/h，两房间之间的门缝漏风变成门洞漏风，此时将OR新风量增大，流入DR的风量随之增大，同时提高DR的排风量，以保证两个房间连通后的气流组织稳定。
在门开启时，OR到DR的门洞风量约为1430m3/h，屏蔽门尺寸为3m*2.5m，因此可以计算出门洞气流方向流动速度约为0.053m/s，而磁体移动时速度缓慢，其从DR带入OR的风量可忽略不计，因此，能够保证OR对DR的气流组织的稳定，使整个手术大环境不受干扰。项目最终验收实测时，OR对DR的压差为9.3Pa，完满满足设计要求。其余洁净辅房均按照常规洁净空调系统进行设计，设计为一个独立的空调系统，送风、排风均按照风量平衡计算得出。
