（制冷及低温工程专业论文）洁净手术室空调系统及室内气流组织数值模拟研究.pdf

洁净手术室空调系统及室内气流组织数值模拟研究 摘要 医院洁净手术室空调系统主要用以控制手术室内温度、湿度、气流、细菌 以及有害气体，起到保护手术部位，防止发生术后感染的作用。对于某些手术， 如矫形手术、器官移植手术等，空气净化程度对于降低术后感染具有显著的效 果。单纯依靠化学消毒与药物控制术后感染的方法已经不符合时代的要求，空 气洁净技术作为过程控制保障体系的重要环节已逐步为外科手术抗感染控制所 接受。针对当前手术室洁净空调系统风量大、相对负荷小、室内气流组织分布 不均匀等特点，研究洁净手术室内的气流组织优化设计、空调系统最佳运行模 式问题，具有十分重要的实用价值。 本文以千级洁净手术室作为研究对象，采用c f d 数值模拟方法，选用合适 的湍流模型和边界条件，模拟了手术室在空态下不同送风口面积、回风口位置 及数量对手术区速度场和温度场的影响。模拟结果表明，增大送风口面积，增 加回风口数量既可以扩大主流区的单向流区域面积，同时可以减少室内旋涡与 手术区速度场的乱流度。 在归纳洁净手术室空调目前常见的热湿处理方式、系统运行模式和相关参 数的基础上，分析了手术室热湿负荷的特点。对手术室空调的热湿负荷、新风 量和总送风量进行了设计计算。设计结果表明夏季设计工况下采用二次回风系 统可以达到降低能耗的目的，同时符合“湿度优先控制”的理念。 本文提出的洁净手术室的气流组织形式与空调系统匹配方案对洁净手术室 空调系统的设计具有一定的参考意义。 关键词：洁净手术室空调系统数值模拟气流组织 r e s e a r c ho nc l e a no p e r a t i n gr o o ma i r - c o n d i t i o n i n g a n di n d o o ra i rd i s t “b u t i o nn u m e r i c a ls i m u l a t i o n a b s t r a c t t h em a i no b j e c t i v eo fh o s p i t a lc l e a no p e r a t i n gr o o ma i r - c o n d i t i o n i n gi st o c o n t r o l o p e r a t i n gr o o mi n s i d et e m p e r a t u r e 、h u m i d i t y 、a i r f l o w 、b a c t e r i aa n d h a r m f u lg a s ，t op r o t e c ts u r g i c a ls i t ea n dp r e v e n ts u r g i c a ls i t ei n f e c t i o n f o rs o m e s p e c i a lo p e r a t i o n ss u c ha sc o r r e c t i v es u r g e r y ，o r g a nt r a n s p l a n t a t i o ns u r g e r ya n ds o o n ，a i rc l e a n i n gd e g r e eh a sp r o m i n e n te f f e c tt or e d u c ep o s t o p e r a t i v ei n f e c t i o n d e p e n d e n c eo nt h et r a d i t i o n a lc h e m i c a ld i s i n f e c t i o na n dm e d i c a m e n tt oc o n t r o l p o s t o p e r a t i v ei n f e c t i o na r en o ta c c o r dw i t ht h er e q u e s to ft h ea g e ，a i rc l e a n i n g t e c h n o l o g ya st h ei m p o r t a n tp r o c e s so fp r o c e e d i n gc o n t r o lg u a r a n t e es y s t e mh a s a l r e a d yg r a d u a la c c e p t a n c eo fs u r g i c a lt r e a t m e n ta n t i i n f e c t i o u s c o n t r a p o s ec u r r e n t a i r - c o n d i t i o n i n go ft h ec l e a no p e r a t i n gr o o me n o r m o u sw i n d 、m i n o r r e l a t i v el o a d a n di n d o o ra i rd i s t r i b u t i o ni n h o m o g e n e o u s ，i n v e s t i g a t et h eo p t i m i z a t i o nd e s i g no f c l e a no p e r a t i n gr o o ma i rd i s t r i b u t i o na n dt h eb e s ta i r - c o n d i t i o n i n go p e r a t i n gm o d e h a v es i g n i f i c a n tp r a c t i c a lv a l u e t h i sa r t i c l eb a s e do ni ic l e a no p e r a t i n gr o o m ，a d o p tc f dn u m e r i c a l s i m u l a t i n gm e t h o d s ，c h o o s et h ea p p r o p r i a t e t u r b u l e n tm o d e la n db o u n d a r y c o n d i t i o n s ，s i m u l a t et h ec l e a no p e r a t i n gr o o mo nt h ee m p t ys t a t ec o n d i t i o n ，t h e d i f f e r e n ta i rs u p p l ya r e a ，t h ep o s i t i o na n dn u m b e ro fr e t u r na i rh a v et h ei m p a c to f o p e r a t i n g z o n e v e l o c i t y f i e l da n d t e m p e r a t u r e f i e l d t h e s i m u l a t i n g r e s u l t s i n d i c a t e ，a u g m e n ta i rs u p p l ya r e a ，i n c r e a s et h en u m b e ro fr e t u r na i rc a ne n l a r g e m a i nf l o wa r e a ，r e d u c ei n d o o rv o r t e xa n do p e r a t i n gz o n et h ed e g r e eo fv e l o c i t y f i e l dt u r b u l e n e e c o n c l u d et h ec l e a no p e r a t i n gr o o ma i r - c o n d i t i o n i n gm e t h o d so ft r e a t m e n to f a i rt e m p e r a t u r ea n dm o i s t u r e 、o p e r a t i n gm o d ea n dc o r r e l a t i o np a r a m e t e r s ，a n a l y s e t h ec h a r a c t e r i s t i co fo p e r a t i n gr o o ma i r c o n d i t i o n i n g d e s i g na n dc a l c u l a t i o no f t h e r m a la n dh u m i dl o a d ，f r e s ha i rv o l u m ea n dt o t a la i rv o l u m e t h er e s u l t si n d i c a t e o ns u m m e rd e s i g nc o n d i t i o n sa d o p ts e c o n dr e t u r n sa i rs y s t e mc a nd e c r e a s ee n e r g y c o n s u m p t i o n ，a t o n et i m ea c c o r d w i t h “p r i o r i t yt o h u m i d i t y c o n t r o la n d r u n n i n g ”p r i n c i p l e t h i sa r t i c l ep o i n to u tt h a to p e r a t i n gr o o ma i r f l o wp a t t e r na n da i r - c o n d i t i o n i n g m a t c h i n gs c h e m eh a v et h ec e r t a i nr e f e r e n c ev a l u e k e yw o r d s ：c l e a no p e r a t i n gr o o m ，a i r - c o n d i t i o n i n g ，n u m e r i c a ls i m u l a t i o n a i rd i s t r i b u t i o n 图3 1 图3 2 图3 3 图3 - 4 图3 5 图3 - 6 图3 7 图3 - 8 图3 - 9 图4 1 图4 2 ( a ) 图4 - 2 ( b 1 图4 - 2 ( c ) 图4 - 3 ( a ) 图4 - 3 ( b ) 图4 3 ( c ) 图4 4 图4 5 图4 - 6 ( a ) 图4 - 6 ( b ) 图4 7 图4 8 图4 - 9 ( a ) 图4 - 9 ( b ) 图4 1 0 图4 1 l 图4 - 1 2 ( a ) 图4 - 1 2 ( b ) 图4 - 1 2 ( e ) 图4 1 3 图4 - 1 4 ( a ) 图4 - 1 4 ( b ) 图4 1 5 插图清单 服务l 问手术室的单机系统示意图1 5 改善后典型j o u b e r t 系统1 6 日本手术室空调系统示意图1 6 服务2 一间手术室的单机系统示意图1 7 1 9 6 1 年美国手术室空调系统示意图1 7 医院洁净手术部建筑技术规范推荐独立新风( 正压送风) 系统示意 图1 8 新型的具有相对独立控制的洁净手术部空调图1 9 一次回风系统示意图2 l 二次回风系统示意图2 l 洁净手术室气流流型示意图2 3 洁净手术室模型a 3 0 洁净手术室模型b 3 l 洁净手术室模型c 3 l 洁净手术室模型a 网格图3 l 洁净手术室模型b 网格图3 2 洁净手术室模型c 网格图3 2 手术区在手术室的位置及平面示意图3 4 手术区风速测点平面布置示意图3 4 不同换气次数下手术室模型a 手术区风速三维分布图3 6 不同换气次数下手术室模型a 手术区风速等值线图3 7 模型a 手术区速度场平坦、凹陷区示意图3 7 模型a 手术区风速与换气次数关系图3 8 不同换气次数下手术室模型b 手术区风速三维分布图3 9 不同换气次数下手术室模型b 手术区风速等值线图4 0 模型a 和模型b 手术区速度场比较4 0 模型b 手术区等值线图4 1 1 5 a c h 工况下模型a 手术区等值线图4 l 3 5 a c h 工况下模型a 手术区等值线圈4 1 1 5 a c h 工况下模型a 手术区等值线图4 l 模型b 手术区风速与换气次数关系图4 2 不同换气次数下手术室模型c 手术区风速三维分布图4 3 不同换气次数下手术室模型c 手术区风速等值线图4 4 模型c 手术区速度场三维分布图4 5 图4 1 6 图4 1 7 图4 1 8 图4 1 9 图4 2 0 图4 2 1 图4 - 2 2 ( a ) 图4 - 2 2 ( b ) 图4 - 2 2 ( 曲 图4 - 2 3 ( a ) 图4 - 2 3 ( b ) 图4 - 2 3 ( c ) 图4 - 2 4 ( a ) 图4 - 2 4 ( b ) 图4 - 2 4 ( c ) 图4 - 2 5 ( a ) 图4 - 2 5 ( b ) 图4 - 2 5 ( c ) 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 图5 - 6 图5 7 图5 8 图5 9 模型c 手术区速度场等值线图4 5 模型c 手术区风速与换气次数关系图4 5 模型a b c 手术区风速与换气次数关系图4 6 模型a b c 风速衰减示意图0 5 a c h ) 4 7 模型a b c 手术区风速与换气次数关系图4 8 手术室流场分析断面示意图4 8 模型a ( 5 0 a c r l ) x = 0 5 m 断面、y = 0 m 断面流场矢量图4 8 模型a ( 3 5 a c h ) x = 0 5 m 断面、y = 0 m 断面流场矢量图4 9 模型a ( 1 5 a c i - i ) x = 0 5 m 断面、y = 0 m 断面流场矢量图4 9 模型b ( 5 0 a c h ) x = 0 5 m 断面、y = 0 m 断面流场矢量图5 0 模型b ( 3 5 a c h ) x = 0 5 m 断面、y = 0 m 断面流场矢量图5 0 模型b ( 1 5 a c h ) x = o 5 m 断面、y = 0 m 断面流场矢量图5 0 模型c ( 5 0 a c mx = 0 5 m 断面、y = 0 m 断面流场矢量图5 l 模型c ( 3 5 a c h ) x = 0 5 m 断面、y = 0 m 断面流场矢量图5 l 模型c ( 1 5 a c h ) x = 0 5 m 断面、y = 0 m 断面流场矢量图5 l 模型a ( 5 0 a c h )手术区温度场5 2 模型b ( 5 0 a c h )手术区温度场5 2 模型c ( 5 0 a c h )手术区温度场5 2 一次回风系统夏季处理过程6 2 一次回风系统夏季工况在h ，d 图上的表示6 2 一次回风系统冬季处理过程及工况在h d 图上的表示6 4 二次回风系统夏季工况在h d 图上的表示6 6 二次回风系统冬季处理方案6 6 二次回风系统冬季工况在h d 图上的表示6 7 手术室内设计温度与机器露点温度、制冷量变化关系图6 9 散湿量变化与机器露点温度变化h d 图分析7 0 送风温差变化与机器露点温度变化h d 图分析7 1 表1 1 表1 2 表1 - 3 表1 - 4 表2 1 表2 2 表2 3 表2 4 表2 5 表2 6 表4 1 表4 2 表4 3 表4 4 表5 1 表5 2 表5 3 表5 - 4 表5 - 5 ( a ) 表5 - 5 ( b ) 表5 - 6 ( a 1 表5 - 6 ( b ) 表5 - 7 ( a 1 表5 - 7 ( b 1 表格清单 h t m 2 0 2 5 “卫生前提下的通风与空调”标准手术室分级2 美国外科学会的手术室环境委员会推荐标准2 洁净手术室的等级标准( 空态或静态) 3 洁净手术部用房主要技术指标4 舒适性空调室内计算参数7 洁净手术室及洁净区洁净等级9 洁净手术室的正压取值1 l 光学仪器工业室内参数要求1 2 晶圆厂洁净室室内参数1 2 v l s l 发展规划及相应控制粒子的粒径1 3 通用控制方程中各符号具体形式2 5 手术室模型网格信息3 2 不同换气次数下对应的送风速度3 2 手术区在不同换气次数下对应的乱流度口4 7 手术室医疗设备功率5 6 温差修正系数口( 摘自g b 5 0 0 1 9 2 0 0 3 表4 1 8 1 ) 5 7 手术室新风量最小值( 摘自g b5 0 3 3 3 - 2 0 0 2 表7 1 6 ) 5 9 手术室负荷统计6 0 不同室温下一次回风系统能耗。6 8 不同室温下二次回风系统能耗6 8 冷负荷变化情况下能耗对比( 散湿量不变) 6 9 散湿量变化情况下能耗对比冷负荷不变) 7 0 不同送风温差下一次回风系统各性能参数7 l 不同送风温差下二次回风系统各性能参数7 1 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得金胆王些盔堂 或其他教百机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者硌礓幸苏 学位论文版权使用授权书 签字日期：屏扫j 本学位论文作者完全了解金胆王些盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授 权金胆王些盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者虢趸、守屯 签字日期：、力年二月箩日 签字日期：x 一年易月 日 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师签名 隅苡嗲 解醐：下钼n 电话 邮编 致谢 本人在三年的硕士研究生课程学习和撰写学位论文的过程中，自始至终得 到了陈长琦老师和唐景春老师的悉心指导和热情关怀，无论从课程学习、论文 选题，还是到收集资料、论文成稿，都倾注了陈长琦、唐景春两位老师的心血， 老师渊博的学识、严谨的科学态度、忘我的工作精神以及对闯题本质深入剖析 的方式和风格，实事求是、一丝不苟的科研作风深深地影响着我。本人从导师 那里不仅学到了专业知识技能和探索思考的方法，更学到严谨治学、积极进取 的科研精神和人生态度，使我受益终生。 衷心感谢我的父母和亲人，他们在我求学期间这么多年来的关心和支持， 使我顺利的完成学业，他们的理解和支持是我克服困难前进的动力，人生的道 路上每一步都离不开他们的帮助! 感谢所有关心和帮助过我的同学和朋友l 感谢本文所引用文献的各位作者! 作者：夏中亮 2 0 0 7 年5 月 第一章绪论 1 1 医院洁净手术室空调系统国内外发展历程 随着社会进步及生活水平不断提高，公共卫生事业更加受重视，医院的医 疗环境相应也在不断改善，洁净手术室是医院中重要的治疗部门。 病人在外科手术都存在术后感染的危险，因为病人在手术中表皮或粘膜被 划开，失去了抵御病原微生物的最好屏障，无论何种途径带入的病菌都可进入 肌体内部，很容易引起感染【j 1 在解决医院感染的各种对策中，避免手术中的 感染被认为是整体治疗过程中最为重要的关键环节从长远的观点看，抗生素 的不合理使用破坏了人体内的微生态平衡，使患者出现抗药性，耐药菌群日益 增多。目前抗药菌株的超强抗生素，被称为“人类对付顽固性耐药菌株的最后 一道防线”万古霉素，最近也因发现了耐药菌株而面临失败【2 1 洁净手术室在防止感染方面有着重要的作用，瑞士和英国研究人员对6 0 0 0 例股关节置换手术进行了统计，结果显示：当空气中的细菌浓度从4 0 0 个m 3 降 至5 个m 3 时，感染率大致可以从4 降低至1 t 3 1 j c h a m l e y 医生整理了不同手术 环境下手术感染率，洁净技术降低了手术环境中的菌浓，将手术感染率从8 9 降到0 ，5 【4 1 。因此，建立洁净手术室成为必然的趋势。 医院洁净手术室空调系统设计的目的就是控制室内温度、相对湿度、尘、 菌及有害气体浓度，并提供室内人员所需的新风量，维持室内外合理的气流分 布。而最重要的是控制室内细菌浓度，以防止手术过程中手术伤口受到感染【5 1 ， 同时减少住院天数和降低处置费用。各国对医院洁净手术室空调系统均给予极 大的关注，为之付出极大的努力。 目前各国的洁净手术室发展情况如下： 英国对医院洁净手术室的开创与发展作出了巨大的努力与贡献。1 0 0 多年 前英国外科医生李斯特( j l i s t e r ) 被公认为无菌手术的创始者，他最早认识到 悬浮污染物对手术的有害作用，在手术过程中用碳酸喷雾来消毒空气，术后感 染死亡率大大降低。南丁格尔( f n i g h t i n g a l ) 护士是第一个强调干净的新鲜空 气的重要性，其认为患者应尽量处于干净的室外空气。英国强调手术室的净化 空调系统功能，以控制室内细菌浓度、降低术后感染风险为最重要的任务，要 求洁净空调系统做到：对新风进行过滤，以清除其中的细菌和尘埃；依靠气流 技术保证关键部位达到高度无菌程度：手术室内部压力和温度控制，防止外界 污染侵入并降低室内细菌繁殖。英国卫生与社会服务部( d e p a r t m e n to f h e a l t h a n ds o c i a ls e r v i c e s ) 于1 9 9 4 年修订的卫生技术备忘h t m 2 0 2 5 “卫生前提下的通 风与空调”标准将手术室分为两级：普通手术室和超净手术室，其标准见表 1 1 1 6 1 。 表i - lh t m 2 0 2 5 。卫生前提下的通风与空调”标准手术室分级 普通手术室内不同控制点细菌最大允许浓度 控制点 最大允许悬浮菌浓度( 个m 3 ) 经末端过滤器过滤的送风空气3 5 手术过程中手术切口附近3 0 c m 范围内1 8 0 超净手术室内不同控制点细菌最大允许浓度 最大允许悬浮菌浓度( 个m 3 ) 控制点棉布手术衣排气手术衣 经末端过滤器过滤的送风空气0 5 o 5 手术过程中手术切口附近3 0 c m 范围内 l o l 手术室中3 3 m 的工作区域内 2 0 l o 1 9 6 6 年1 月美国在新墨西哥州巴顿纪念医院建造了世界上第一间单向流洁 净手术室。美国医院的洁净空调技术完全不同于工业洁净技术。医院洁净空调 不但要控制尘粒，更重要的是控制细菌。因为生物微粒达到一定浓度才能构成 危害，是一种累积性危害微粒( p r o g r e s s i v ef a i l u r ep a r t i c l e ) 在美国，不是片面 强调净化级别，认为净化空调系统具有对患者保护的潜在优势。净化只是手段， 无菌程度才是其控制的目的和结果的体现f n 。1 9 7 6 年美国外科学会的手术室环 境委员会和国家研究总署对医院手术室中悬浮菌允许浓度推荐如表1 2 所示。 表1 - 2 美国外科学会的手术室环境委员会推荐标准 手术室级别悬浮菌允许浓度 应用场合 i 3 5 个m 3 ( 11 f t 3 )清洁手术( 人工器脏移植) i i 1 7 5 个m 3 ( 11 - f t 3 )准洁净手术 i l l 7 0 0 个，m 3 ( i - 卜f t 3 )一般手术 德国洁净手术室采用局部送风的方式，在手术台的上方直接布置送风口， 以较小的风速达到较高的无菌程度，不强调达到单向流的气流形态，靠洁净气 流的稀释或挤压作用达到无菌程度。这种送风方式突破了必须以较高的送风速 度维持单向流所需的动量，降低了送风速度以及相应的送风量抽l 。 1 9 7 2 年日本在国立大阪南医院建立了第一个生物洁净手术室。1 9 7 4 年东海 大学医院也建成了生物洁净手术室。后来日本生物洁净手术室得以迅速发展。 日本医院洁净手术室空调的设计思路注重洁净技术，强调净化级别。通过空气 洁净技术来控制室内细菌浓度，减少感染风险1 9 。2 0 0 4 年，日本推出了 h e a s 一0 2 - 2 0 0 4 “医院空调设备的设计管理指南”的新版本日本2 0 0 4 新标准 2 从节能和实用的角度考虑，大幅度调低了医院空调通风的标准，一般手术室的 新风换气次数由1 9 9 8 年标准的5 a c h 降低到3 a c h ，总换气次数由2 0 a c h 降 低到1 5 a c h l l 们。 我国第一个洁净手术室是1 9 8 0 年在黑龙江省人民医院改建成功的，是一间 水平单向流的洁净室。1 9 8 2 年在沈阳军区总医院新建了有1 3 间非单向流的洁 净室和洁净辅助的洁净手术部，开刨了我国医院的手术部大规模采用低级别非 单向流的洁净室的先例。1 9 8 3 年上海华山医院、辽宁省人民医院也先后建造了 垂直单向流的洁净手术室】。根据国家卫生部2 0 0 4 年中国卫生提要所公布的 2 0 0 3 年统计数目，全国医院( 包括综合医院和中医医院) 合计1 7 7 6 4 家，已建 2 8 0 0 问洁净手术室“ 在借鉴的英国、美国、德国、日本医院洁净手术室空调系统标准基础上， 我国国家标准医院洁净手术部建设标准已经从2 0 0 0 年l o 月1 日起施行。 该标准着重放在控制室内细菌浓度尤其是手术台及附近的细菌浓度，力保重点 区的细菌浓度低于允许值，而不拘泥于传统所要求的手术室沽净度级别所对应 的换气次数1 1 3 】。2 0 0 2 年1 2 月1 日实施的 的要求，模拟了手术区的速度 场与温度场的分布在手术室模型原型的基础上改变送风口面积、回风口的位 置及数量，分析了其对手术区速度场与温度场的影响。 ( 3 ) 在总结洁净手术室空调相关参数的基础上，分析了手术室热湿负荷的 特点，归纳了常见的热湿处理方式和空调系统运行模式。对手术室空调的热湿 负荷、新风量和总送风量进行了设计计算，比较夏季设计工况下一次回风系统、 二次回风系统的不同能耗。 ( 4 ) 在分析了手术室内感染的特点和对术后感染的控制的基础上，根据洁 净手术室空调的特点，以避免空调机组“二次污染”为原则，对空调机组各功 能段进行了优化配置设计。 6 第二章洁净手术室空调系统的特点 2 1 医院洁净手术室空调与传统舒适性空调系统的区别 采暖通风与空气调节术语标准( g b5 0 1 5 5 - 1 9 9 2 ) 将空气调节定义为：使 房间或封闭空间温度、湿度、洁净度和气流速度等参数，达到给定要求的技术 传统舒适性空调是应用于以人为主的环境的空气调节设备，其作用是维持良好 的室内空气状态，为人们提供适宜的工作或生活环境，以利于保证工作质量和 提高工作效率，以及维持良好的健康水平传统舒适性空调与医院洁净手术室 空调的区别主要表现在以下几个方面： 2 1 1 温度、湿度的控制 无论是为患者治疗疾病，还是为医护人员保持适宜的工作环境，温度和相 对湿度都是非常重要的医院洁净手术部建筑技术规范对洁净手术室内的 温度的规定是：i 级的洁净手术室温度为2 2 2 5 c ，其余各类洁净用房温度 为2 1 2 7 c 。这样的设定是考虑到考虑手术切1 3 的感染率及愈合率，防止病人 皮肤和黏膜的干燥，减少不适感和紧张感。当温度降到2 5 以下时，人体表面 发菌量大大降低，手术过程中医护人员高度紧张、劳动强度较大，国外手术室 要求的温度范围都偏低，一般在l g 2 4 c 范围内【2 。室温不能过低，这是在手 术中，病人是连续暴露在同一环境中，病人的而不是短时间的停留，由于水分 的蒸发，会导致病人体温降低。同时室温也不宜过高，在手术过程中，医护人 员常常需要穿着厚重的防护服进行紧张的体力和脑力工作同时，过热会使病 人出汗，增加感染的可能性。 医院洁净手术室相对湿度的参数是：i 级手术室、预麻醉室、更衣室 和恢复室规定了室内相对湿度的上下限，其余各类洁净用房的相对湿度只规定 了湿度的上限，一般在6 0 或6 5 。空气的湿度对手术创面的影响较大，湿度 太低创面水分干燥过快，创口皮肤边缘发干不易缝合；湿度太高，容易产生感 染。所以，手术室相对湿度控制在5 0 一6 0 之间，冬季相对湿度最低也应控制 在4 5 左右。对手术室内部的相对湿度的控制是基于“湿度控制优先”的观念 瞄刖这是因为室内微生物、细菌在适当的水分( 高湿度) 和营养源( 尘埃颗粒物) 的条件下，迅速繁殖，从而造成室内污染。 对于舒适性空调，采暖通风与空气调节术设计规范( g b5 0 0 1 9 2 0 0 3 ) 规 定的室内参数如表2 1 ： 表2 - 1舒适性空调室内计算参数 l室内参数夏季 冬季 i g 度 c 2 2 2 8 1 8 2 4 相对湿度( ) 4 0 6 5 3 0 6 0 7 从表中可以看出：舒适性空调从人体舒适感出发确定冬夏季的设计参数，因此 变化幅度比洁净手术室空调大例如在室温2 0 - - - 2 6 c ，相对湿度4 0 e r - 8 0 的范 围内，人体舒适感基本相同，没有显著差异【2 9 1 。 2 1 ，2 空气洁净度的技术要求 空气洁净的目的是使受到污染的空气被净化到生产、生活所需的状态，或 达到某种洁净度空气过滤器是保证空气达到要求的洁净度的关键设备，其性 能直接影响洁净室的洁净等级和空调净化效果，不同的空调系统必须选用合适 的空气过滤器，并确保其工作可靠。 对于舒适性空调，一般只有粗效一级过滤，要求较高的是粗效中效两级过 滤处理。 洁净手术室空调系统中设有三级空气过滤装置。系统中第一级新风过滤装 置采用多级组合形式1 1 4 j ，分别是对i 5 t t m 大气尘计数效率不低于5 0 的粗效过 滤器、对l t t m 大气尘计数效率不低于5 0 的中效过滤器和对 0 5 1 t m 大气尘 计数效率不低于9 5 的亚高效过滤器。系统第二级过滤器设置在系统正压段， 通常采用中效过滤器。系统第三级过滤器设置在系统的末段或紧靠末段的静压 箱附近，采用钠焰法效率不低于9 9 9 9 的b 类高效空气过滤器对回风口的 过滤器也有规定，要求当系统压力允许时，应设置对l t t m 大气尘计数效率不 低于5 0 的中效过滤器。 在将高效过滤器置于洁净空间送风末端传统的设计基础上，国内开发出具 有完全知识产权的阻漏式洁净送风天花( d s c ) ，其工作原理是：将原设在净化 系统末端的高效过滤器适当前移，并在末端设置具有亚高效水平的阻漏层，将 高效过滤器过滤空气、密封防漏与均匀分布气流的作用解耦，通过稀释阻漏、 过滤阻漏、降亚阻漏、阻隔阻漏四种不同的阻漏作用获得洁净的气流。阻漏式 洁净送风天花的应用于医院洁净手术室有以下优点：阻漏式洁净送风天花避免 了常规过滤器密封方式产生的极少量漏尘现象，保证了病人的绝对安全；对手 术室室内高度要求降低，即装即用，省去现场部分制作，检漏、堵漏施工技术 简化，大面积安装简化；生产成本低，质量有保证，价格低于国外常规产品很 多1 3 0 1 。国内某医院洁净手术室应用阻漏式洁净送风天花，1 6 4 2 7 例i 类手术无 一感染1 。 洁净度的概念是以空气所含有的微粒浓度来衡量的，以单位体积内存在 的微粒个数表示洁净等级，级别越高，数字越小。我国的洁净等级制定于2 0 世纪7 0 年代，前期主要参考美国联邦标准f s 2 0 9 。1 9 9 9 年，国际标准化组织 i s o 颁布国际标准 i s o1 4 6 4 4 1 洁净室与受控洁净环境，第一部分：空气洁 净度分级，标准采用了新的分级1 3 甜。我国现行规范将手术室的洁净等级划分 为i 、i i 、四个等级，其划分依据是手术室主流区和周边区的洁净等级。 8 下表是手术室主流区和周边区洁净等级与i s o 标准对比。 表2 - 2 洁净手术室及洁净区洁净等级 i s o大于或等于表中粒径的最大浓度限值，( p c ，m 3 ) 近似对应手术室洁净度 等级序数0 1 岫 0 2 1 a n0 3 l i i l l0 5 1 u ni g m 5 1 a r a 手术区周边区 i s oc l a s s ll o2 i s oc l a s s 2l 2 41 04 i s oc l a s s 31 0 0 02 3 71 0 23 58 i s 0c l a s s 4l 0 0 0 02 3 7 01 0 2 03 5 28 3 i s oc l a s s 5l o o o 2 3 7 0 01 0 2 0 03 5 2 0 8 3 2 2 9 1 0 0 级 1 0 0 0 级 i s oc l a s s 61 0 0 0 0 0 02 3 7 0 0 01 0 2 0 0 03 5 2 0 08 3 2 02 9 3 1 0 0 0 级1 0 0 0 0 级 i s oc l a s s 73 5 2 0 0 08 3 2 0 02 9 3 01 0 0 0 0 级 1 0 0 0 0 级 i s oc l 剐s s 83 5 2 0 0 8 3 2 0 0 02 9 3 0 0 1 0 0 0 0 级1 0 0 0 0 级 i s oc l a s s 93 5 2 0 0 0 0 08 3 2 0 0 0 02 9 3 0 0 0 3 0 0 0 0 0 级 2 1 3 气流组织设计 空气调节区域的气流组织，是指合理地布置送风口和回风口，使得经过净 化、热湿处理后的空气，由加压风机从送风口送入空调区域，在与空调区内空 气混合、扩散或进行置换的热湿交换过程中，消除空调区内的余热和余湿，从 而使空调区域内形成比较稳定的温湿度、气流速度和洁净度，以室内人体舒适 度要求。影响空气调节区域内气流组织的因素有：送回风口的位置和形式，送 风参数( 送风量、送风温差) ，空调房间内热负荷位置等1 3 引。 舒适性空调设计中气流组织主要有以下4 种：上部送风系统、置换通风系 统、工位空气调节系统1 3 4 和地板下送风系统【3 ”。后3 种送风形式为下送风系统。 空调区域的温度场和速度场的均匀性和稳定性与气流组织的好坏有密切的关 系。评价气流组织的方法主要有以下几种【36 j ：温度风速不均匀系数、空气分布 特性指标a d p i ( a i rd i f f u s i o np e r l e i r m a n c ei n d e x ) 、换气效率和能量利用系数。 洁净手术室特别是高洁净度手术室气流组织以保证室内洁净为目的，应尽 量避免气流扰动 洁净手术室的室内气流组织的要求p7 j 是：( 1 ) 室内的关键区域处于有效的气 流控制中，( 2 ) 有效地捧除气味和麻醉气体，( 3 ) 明显的置换流流型。 i i 级洁净手术室要求在手术台上方集中布置送风口，i 级手术室送风口 面积不小于6 2 4 m 2 ，i i 、级手术室送风口面积分别不小于4 。6 8 m 2 。和3 。6 4 m 2 。 对于回风口也有具体的规定。所有洁净手术室应采用双侧下部回风，同时回风 口上边高度需在地面0 5 m 以上，下边离地面高度至少0 1 。 9 在i 级手术室中，气流组织形式必须为单向流，这是为了避免送风气流的 扰动而将洁净等级为i s o c l a s s 5 ( 1 0 0 级) 的手术区域边缘以外的周边区空气中的 尘粒和从医护人员身上散落的纤维质尘粒卷入手术区域内，所以即使在单向流 送风区外，也绝不允许在气流中存在较大的涡流区 对于、级手术室的送风方式虽然不是垂直单向流，但其重点保护范围 也是以手术台为中心的手术区。为了确保手术区的洁净效果稳定，而且希望尽 量扩大主流区范围，在气流组织设计中也尽量避免送风扰动 我国洁净手术室送风口集中布置是基于主流区理论【3 们主流区是1 9 7 8 年 国内首次提出的概念，在乱流洁净室内，在送风口下方存在一个洁净度最高的 区域。在此区域内布置送风口，下方布置手术台。按照主流区理论计算。在同 样换气次数下使手术台区的洁净度提高一个级别，使主流区细菌浓度和周边区 细菌浓度之比降到0 5 以下。 2 1 4 换气次数( 送风量) 的不同要求 空调区域的换气次数是通风和空调工程中用来衡量送风量的指标。其定义 是：空调区域的总风量( m 殪) 和空气调节区域的体积( i n 3 ) 的比值。用符号a c h ( 次 h ) 表示。换气次数和送风温差二者之间有一定的关系。送风温差增大，换气次 数a c h 降随之减少。 对于舒适性空调，公共建筑节能设计标准( o b5 0 1 8 9 2 0 0 5 ) 和采暖通 风与空气调节术设计规范( g b5 0 0 1 9 - 2 0 0 3 ) 规定：当送风口高度5 m 时，送 风温差在5 1 0 ；当送风口高度5 m 时，送风温差在l o 1 5 。舒适性空调 的温差是决定空调经济性的主要因素之一送风温差加大一倍，系统送风量可 减少一半，系统的材料消耗和投资( 不包括制冷系统) 约减少4 0 ，动力消耗可 减少5 0 ；送风温差在4 8 之间，每增加1 ，风量可减少1 0 e e - 1 5 3 3 】。对 于新风量的设计，公共建筑节能设计标准( g b5 0 1 8 9 2 0 0 5 ) 规定在 1 0 5 0 m 3 ( h 人) 。室内空气质量标准g b t 1 8 8 3 2 0 0 2 要求的室内新风量 3 0 m 3 ，( 1 1 人) 。 洁净手术室的送风量不同于一般的舒适性空调房问。经过过滤，燕湿处 理送入手术室的清洁空气除了承担室内的温湿度，还要排除、稀释室内的污染 物，保证室内的洁净度。医院洁净手术部建筑技术规范( o a5 0 3 3 3 2 0 0 2 ) 规 定：i 级洁净手术室的工作面高度截面平均风速为0 2 5 0 3 m s ；i i 级洁净手术 室的换气次数为3 0 3 6 次m ，i i l 级洁净手术室的换气次数为1 8 - 2 2 次，h ，级 洁净手术室的换气次数为1 2 1 5 次，h 。i 级洁净手术室的最小新风量为 1 0 0 0 m 3 h ，i i 级、级洁净手术室最小新风量为8 0 0 m 3 1 1 ，i v 级洁净手术室的 最小新风量为6 0 0 m h 。 此外，洁净手术室的送风量的确定还必须考虑手术室的正压控制。洁净 i o 手术室必须维持一定的正压，这是为了保证和维持手术室的洁净度和细菌度 手术室的气流流动须按规定方向流动。不允许其他非洁净区的空气渗入洁净手 术室，同时也避免了室外含尘颗粒的渗入 表2 - 3 洁净手术室的正压取值 l 相邻两个洁净室当其洁净度等级相差一级时 p = 5 p a i 相邻两个洁净室当其洁净度等级相差多于一级时 p = 5 - 1 0 p a l 洁净室与室外相邻时 p = 1 5 p a 通过上述分析可以看出：为减少了室内温度的波动，各级别手术室的送风 温差均小于舒适性空调的送风温差，因此，手术室的送风量比舒适性空调的送 风量大。洁净手术室的新风量普遍大大高于舒适性空调的新风量，这是考虑到 手术过程中，医生精神高度紧张，长时间处于脑力和体力劳动中。舒适性空调 夏季、冬季往往采用不同的新风比例，但洁净手术室空调，为了不增加粗、中、 高效过滤器的费用和保证最小新风量，通常全年新风量是固定不变的。对室内 正压洁净手术室有明确具体的规定。 2 2 医院洁净手术室空调与工业洁净空调系统的区别 在科学实验和工业生产活动中，产品的精密化、微型化、高纯度、商品质、 高质量和高可靠性要求具有一个控制尘埃粒子污染的生产环境。工业洁净技