浅谈净化空调系统设计在医院手术室应用.docx

浅谈净化空调系统设计在医院手术室应用 摘要：随着我国医院现代化进程的不断加速，人们生活水平的不断提高，医疗环境不断的进步，医院洁净手术部也已成为新医院建设及旧医院改造中不可或缺的部分。随着医疗事业的改革，人们对医疗环境的要求不断提高，医院本身除了提高以医务人员素质为主的软件外，硬件的完善及先进性更新将更加紧迫。本设计方法能确保医院手术室净化空气调节系统达到 GB 503332002 的要求。 关键词：手术室；净化空调系统；设计 中图分类号：TU246.1+4 文献标识码：A 文章编号： 1 材料与方法 1.1 项目概况 医院手术部共设4间手术室，其中2间为洁净手术室，构成区域性洁净手术部；另2为普通手术室。洁净手术部包括1间百级（级）与万级（级）切换手术室和1间万级手术室。 1.2 设计原则 洁净手术部中洁净手术室及其辅助用房有相应空气洁净要求，采用净化空调系统。净化空调系统应根据各功能区的洁净度要求、位于建筑平面内的位置及其传热与冷热负荷各不相 同等特点进行合理划分。对于普通手术室，虽无特别空气调节要求，但房间应具有良好的密闭性，因此，需采用正压送风方式补给新风。考虑室外空气污染问题，对新风进行初效、中效和亚高效过滤。 1.3 设计思路 洁净室层流本指送风面（顶棚或侧墙）满布高效过滤器、回风面（地面或侧墙）满布回风口，形成平行气流的通风方式，但考虑到手术室的手术区（手术台/床）面积较小，根据实际使用效果和节能减耗的需要，目前，国内外所称的层流手术室（包括其他级别的洁净手术室） 普遍采用重点保障关键部位洁净需求的集中送风方式，即手术区上方满布高效过滤器/洁净天花板送风，达到最高洁净度，周边降低一级洁净度的要求。鉴于上述思路，本项目洁净手术室通风方式设计见图1所示。 1.4 技术路线 为使高效过滤器发挥最高效能，延长高效过滤器使用寿命，净化空调系统采用三级过滤系统，即在高效空气过滤器前设置初效、中效过滤器。为更好地实现室内空气指标并节能减耗，分开设置净化循环空调机组和共用新风机组。净化循环空调机组设表冷段、送回风混合段、送风机段、均流段、中效过滤段、加热与加湿段。净化空气调节系统设计技术路线见图2、图3所示。 单独设置共用新风机组，是基于下列考虑：适应外界空气含尘量大的特点；降低投资与能耗；减少系统中湿工况运行点；无交叉污染或干扰的隐患存在。新风机组具备初效、中效、亚高效三级过滤；设新风段、初中效段、风机段、均流段、亚高效段过滤段、表冷除湿段、送风段；机组的前后段设置有效的紫外线杀菌灯。 2 结果 2.1 空调系统划分 4间手术室中，由于 1 号手术室最高洁净度要求达到百级，2号手术室为固定万级，因此各采用一台净化循环机组；由于洁净走廊、辅助用房及污物走廊为公用区域，因此采用一台共用净化循环机组；洁净手术部共用 1 台新风净化机组。3、4号为普通手术室，依托新风机组正压送风。各手术室排风独立设置。 2.2 气流组织 百级手术室手术区采用挤排原理，其静压箱外形的尺寸为2 400 mm 2 600 mm箱内满布高效低阻无隔板高效过滤器，底部设有送风扩散孔扳，气流为上送下回的层流气流组织形式。万级手术室手术区采用填充原理，其静压箱外形的尺寸为1 400 mm 2 600 mm，箱内布高效低阻无隔板高效过滤器，底部设有送风扩散孔扳，气流为上送下回的低紊流气流组织形式。洁净走廊及其辅助用房用高效送风口送风，气流宜为上送下回的乱流气流组织形式；清洁走廊及其辅助用房、污物走廊可采用高效或亚高效送风口送风，气流宜为上送上回风的乱流气流组织形式。采用的是稀释原理。无影灯对手术区上方的送风气流有阻挡影响，为保证送风气流能在手术创口周围形成良好的洁净无菌区域，选择气流阻 挡系数小的流线型等无影灯。见图 4 所示。 2.3 空气过滤系统 空气过滤是有效、安全、经济和方便的除菌手段。过滤器是保证室内洁净度的一个重要因素。过滤器分为初效、中效、亚高效、高效 4 种级别。通过由低到高级别过滤器的串联形成完整的空气过滤系统。净化空调系统至少应设置初、中、高效三级过滤。按常规，净化空调机组的第一级初效过滤器设置在新风口，对室外空气中大颗粒粉尘进行过滤；第二级中效过滤器设置在系统的正压段，有利于防止污染空气渗入净化系统；第三级高效过滤器设置在系统的末端（室内天花），利于保证室内空气的洁净度。本项目单独设置新风机组替代上述第一级过滤，机组设初、中、亚高效三级过滤，对保护净化循环空调系统具有良好的作用。 专为新风机组设置了方便更换的前置过滤装置提高了可操作性。在回风口设置中效过滤器是基于下列考虑：室内人员活动以及术前术后的清理可能使回风中含有较多的毛发和纺织纤维 等杂质，容易沉积在回风管路或盘管上，引起积尘孳菌，影响传热效率，降低风量，甚至发生堵塞，同时增加高效过滤器的负担。 2.4 正压控制 洁净手术部相对于周边区域应维持正压，压力由洁净区到污染区、由高洁净度到低洁净度区域逐级降低，形成有序的压力梯度和定向气流，防止外界污染空气侵入以及低级别环境对高级别的影响。只有保证在任何情况下（包括非设计工况或非正常运行工况）都能维持洁净手术部内有序有效的压力梯度，才能真正减少手术部交叉感染的风险。手术室与非洁净（含污染走廊）的压差应大于 10 Pa，对室外的压差应大于15 保证手术室正常工作和非工作期间室内正压所需要的新风量并不相等。本项目独立设置新风系统，有利于室内正压的控制。手术室正常工作时，保证房间正压所需要的新风经循环净化空调机组和回风混合后进入房间；手术室不工作时，保证房间正压所需要的新风由新风系统单独补给。在新风管道上采用双位控制的定风量装置，当手术室工作时，空调系统开启，排风机开启，新风管上的双控阀实施调节，满足室内正压要求；当手术室不工作时，空调机组关闭，排风机关闭，新风管上的双控阀开启，让新风进入室内维持正压和有序的压力梯度。采取上述方式形成有效的保障体系，既保证了手术室在正常工作期间整个手术部正常压力分布和空气的定向流动，同时也保证了手术室在非工作期间房间内的正压，保持手术室的洁净状态。 2.5 排风系统 为防止手术室间的相互干扰以及必要时加大手术室内的通风换气量以尽快排除逸散的麻醉气体和异味等，每间手术室均单独设置一套顶部排风系统，其位置宜在患者的头侧，系统上设置可更换的高中效过滤器及止回阀和电动密闭阀，防止不良气体对外环境的污染以及防止室外空气的倒灌。排风机与手术室自动门连锁，并设有变频器和延时装置。开门瞬间，排风机立即停机，关门后经过设定的延时，建立正压后再开排风机，以保证手术部有序压力梯度的建立和维持。系统运行时排风机风量根据需要由变频器自动控制，维持室内正常压 力水平。排风机应选择高效、低噪型。 2.6 负荷特点 本工程采用多走廊的平面布局，手术室处于内区，负荷可以按稳定传热来计算；照明和人员发热量变化较小；医疗设备的发热量较大，并且使用情况多变。因此，手术室的热负荷变化较大。手术室人聚集在手术台周围，发湿量集中、变化较小。经上述分析认为，手术期间的负荷特点是热负荷变化较大，而湿负荷比较稳定，从而引起室内热湿比变动较大，这也是一些洁净手术室造成室内相对湿度超标的主要原因。因此，手术室净化空调系统制冷量配备可以考虑高峰热（冷）负荷，但系统设置更需要考虑热湿比的变化。 2.7 空气处理方案 空调机组由于凝结水的产生与积存易成为细菌孳生的场所，故应对系统的热、湿负荷重新分配，尽量减少系统中湿工况运行点。本项目采用循环净化空调机组干工况运行系统。系统湿负荷全部由新风机组承担，冷负荷由新风机组和各循环空调机组共同承担。空气处理方案见图5，焓湿分析见图6所示。 该系统具有以下运行特点：(1)新风集中处理，经粗、中、亚高效三级过滤，满足深一步净化处理的要求，有利于保证手术室的洁净度和改善末端高效过滤器的工况。(2)循环机组承担了部分冷负荷，减轻了新风的负担。(3)深度处理后的新风可以抵消室内的散湿，循环机组不用除湿，使机组盘管趋向于干工况运行。(4)湿度由新风机组的机器露点温度调节，再通过回风量作微调，无需再加热，避免了传统恒温恒湿处理方式中大量冷热量的抵消，使系统的整体能耗大为降低。(5)新风机组可作系统值班机组使用，维持洁净手术室的常年正压工况。(6)各房间送风量便于独立控制和关断 2.8 负荷计算 以该医院的一间百级手术室为例，体现计算方法。 2.8.1 设计参数 洁净手术部用房面积为35.8 m2，净高为3.0 m。室内工作人员：手术室工作人员一般为 912 人，本研究按 10 人计。工程所在地主要室外气象参数就近选用成区气象参数(2)：冬季空调计算干球温度 1 ，冬季计算相对湿度80%；夏季空气计算干球温度 31.6 ，夏季空调计算湿球温度 26.7 。 2.8.2 送风量计算 最小送风口面积为 6.24m2.(2.4 m2.6 m)(4)，手术区工作面高度截面平均风速为 0.250.30 m/s，考虑到风速的衰减，根据经验，出风口平面风速宜为 0.450.50 m/s，能够满足要求。 2.8.2.1 总送风量的确定 见公式（1）： 2.8.2.2 新风量的确定 新风量的确定主要依据如下，并且取其中最大值： （1）按规定换气次数计算的新风量，见公式（2）： (4)最终新风量确定 当上述最大值低于规定要求时，最小新风量应取规定的数值，故该手术室最小新风量值为 1 000 m3/h；用于眼科的为800 m3/h。 2.8.3 热、湿负荷计算 2.8.3.1 人员散热量、散湿量 (a) 人员散热量，见公式（5）： 2.8.3.5 其他负荷 由于该手术室设有环绕的污物走廊，处于空调内区，无外墙和外窗，因此一般不考虑围护机构的传热负荷，冬夏热湿比 相同，所以本计算例中略去(5)。 2.8.3.6 计算结果 总冷负荷：Q=Q1Q2Q3Q4=1 3807163 140701=5 937 (W) 总湿负荷：W=W1W2=1 0041 022=2 026 (g/h) 2.9 验收结果 该工程于 2010 年 4 月竣工，一次性通过国家权威机构检测，各项指标都符合 GB 503332002医院洁净手术部建筑技术规范的要求。经过一个多月来的运行表明，系统性能可靠、状态稳定。 3 讨论 由于 1 号手术室要求百级与万级可切换，即在运行过程中必须可满足百级要求，因此，应单独采用一台净化循环机组；洁净走廊、辅助用房及污物走廊均为公用区域，为了减少投资，可以共用一台净化循环机组；洁净手术部共用 1 台新风净化机组集中处理新风，承担全部湿负荷，保证循环净化空调机组干工况运行，有助于防止机组内细菌孳生。虽然 3、4 号手术室无洁净度要求，但为了改善室内空气品质，并阻止外界污染空气侵入，宜 采取粗、中效过滤措施有组织地补充新风。 手术区上方采用洁净天花送风，周边降低一级洁净度既可达到使用效果，又能节能减耗。百级手术室采用上送下回的层流气流组织形式，万级手术室采用上送下回的低紊流气流组织形式，符合相应级别手术室的要求，使手术台及周边工作区笼罩在洁净气流形成的主流场内。洁净走廊及其辅助用房气流采用上送下回的乱流气流组织形式，有利于形成合理的流场以及降低投资和能耗。清洁走廊及其辅助用房、污物走廊气流采用上送上回风的乱流气流组织形式，能在满足区域空气净化要求的同时节约建筑空间和面积。 无影灯选择气流阻挡系数小的流线型等无影灯，可减少其对手术区上方的送风气流阻挡的影响。 三级过滤是一个系统概念，合理采用过滤器和配置系统，能以合理的运行费用达到标准要求。 压力梯度和定向气流可防外界污染空气侵入和低级别环境对高级别的影响。排风系统设在病人头侧有利于废气排放；防倒灌措施可避免外部污染空气侵入。排风机与门连锁，并采用变频和延时措施，