洁净手术室净化空调系统设计探讨.pdf

士 l1 2 1 净手术室净化 空调 系统设计探讨 上 海石化安装检修 工程 公 司 周俊彦 中国航 天工业总公 司第一设 计部 郭 大荣 上 海 医药工业设 计 院初春玲 文摘 洁净手术室空调设计是手术室洁净度 温湿度和压差的重要保证 本文着重从洁 净手 术室净化 空调 系统热 湿处理 方面对四种 空调 系统进行 了粗 浅的探讨 和分析 关键词 洁净手 术室 空调 系统设计 An a n a l y t i c a l s t u d y o f d e s i g n i n g HVAC s y ste m i n c l e an o p e r a t i n g r o om By Zhou J unyan Gu o Da r o n g a n d Ch u Chu n l i n g Abs t r a c t HVAC s y s t e m d e s i g n i s t h e mo s t i mp o r t a n t p a r t i n the wh o l e d e s i g n o f c l e a n o p e r a t i n g r o om i n c l ud i ng c l e a n l i n e s s t e m p er a t ur e a n d humi d i t y di f f e r e nt i a l p r e s s ur e e t c So m e c on t e nt s a b out h e a t an d hu mi di t y t r e a t m e nt a r e dis c us s e d br i e f l y i n t he p a pe r Ke ywo r ds Cl e an o p e r a t i n g r o o m HVAC s y s t e m d e s i gn 1 S h a n g h a i P e t r o c h e mi c a l I n s t a ll a t io n R e p a i r Co 随着国 内人民生 活水平 的提高 对健康要求越来越 高 加上医院评级考核 的促进 近十年来 我国医院改建 扩 建和新建洁净手术室的已达上千间 医院近百家 中国卫生 经济学会医疗卫生建筑专业委员会 主编的 医院洁净手术 部建设标准 的出台无疑对于我国医院洁净手术部的发展 起到了积极推动的作用 本文以此标准为参考 着重对洁净 手术室净化系统设计的相关内容进行总结和分析 不妥之 处诚 望批 评指 正 标准 第二十五条到第三十条中就洁净手术室的净 化空调 设计 进行 了原 则 性 的规定 本 文 以上海 地 区为 例 就 采 用 不 同空调 处 理方 式 及冬 夏季 热 湿负 荷方 面 的处理 进 行 相 关 的探讨 上海地 区室外设计计算参数 夏季 t 3 4 0 t 2 8 2 冬季 t 一4 p 7 5 洁净手术室的设计资料 如下 洁净手术室净 高均为 3 0 m 净面积分别为 3 5 m 3 0 m 3 0 m 3 0 m 室内设计参数范围 t 2 2 2 5 4 0 一6 0 计算值为 2 4 5 0 1 1 洁净 手术 室冷 负荷 洁净手术室的冷负荷 主要包括三个方面 一是医护人员 的散热量形成的冷负荷 二是医疗设备散热 包括净化照明 无 影灯等 形成的冷负荷 三是围护结构散热形成的冷负荷 26 下 面分 别进 行探讨 1 1 1 人员 散热 形成 的冷 负荷 人员显热散热形成的冷负荷可以根据下式计算 Q n C q X T 式 中 Q 医护 人 员湿 热 散 热形 成 的 冷 负荷 w n 室 内医护人 员 的总人 数 I 级取 l 0人 级 取 8 人 级 取 6人 室 内医护人 员 的群集 系数 取 0 9 6 每名 成年 男 子 的显 热散 热量 手 术 室 内医 护人员 属 于中等体力活动 在设计温度 2 4 条件下 为 8 8 W X 一 一 一 从人员进入手术室到计算时刻期间 取 6小时 人体显热 散热 量冷 负荷 系统 一般 手 术室 的工 作总 时数平 均 为 6小 时 工作开始后的小时数为 8小时 故取 0 8 人员潜热散热形成的冷负荷 Q q n 棚 q 式中 Q 医护人员潜热散热形成的冷负荷 w q 每名成年男子的潜热散热量 在设计温度 2 4 条件 下 为 1 4 7 W 因此可计算出手术室医护人员散热而形成的冷负荷 见表 1 周俊 彦 男 1 9 7 2年 1 O月 生 博士 2 O 0 o 5 1上 海市 长宁 区万 航渡路 2 0 8 8弄 7号楼 1 2 0 1号 1 3 91 6 02 9 7 6 4 E ma i l j u n y a n Z h o u s o h u c o rn 收稿 日期 2 0 0 2年 4月 4 日 维普资讯 2 0 0 3年奠 1 1 1 2 手术室内用电设备散热形成的冷负荷 对于洁净手术室 手术类别的不同 所使用的电气医疗 设备也不同 因此 由于设备 的散热量而形成 的冷负荷也不 同 此处只能粗略地通过配电负荷 的大小来估计 考虑到用 电设备的安装系数 负荷系数和同时使用系数以及手术室 内的蓄热系数 可 以估算出洁净手术室内由于用电设备散 热转化为空调冷负荷约为 1 8 0 0 W 1 1 3 围护结构形成 的冷负荷 对 于 洁净 手术 室 特 别是 整个 洁 净手 术部 双通 道 布置 方式 相邻房间均需要空调 其室温基数差都小于 3 因 此 由围护结构吸热形成的室内冷负荷可以忽略 因此可计 算出洁净手术室的总冷负荷 见表 2 表 2 手术 室 总热湿 负荷 和 热湿 比 级别总冷负荷 w 总湿负荷 k g h 热湿 比 B k J k g 1 2 洁净手 术 室湿 负荷 正常运行时 手术室内的湿负荷主要来源于人体的散 湿量 故洁净手术室内的湿负荷可 以根据相关的公式计算 结 果见 表 2 2 新风 集中处理状态 的不同处理过程 分析 新风集 中处理 一方 面可 以保证 手术 室 正常运 行 时温 湿度的需求 同时也保证非正常运行时整个洁净手术部处 于 受控 状态 因此 目前 比较 普遍 采 用 的是 手术 室新 风集 中 处理的模式 此处以新风机组和循环机组承担冷负荷不同 的空气净化系统为例 说明集 中处理新风 的终参数对于整 个空调系统设备的选择和控制方面的影响 2 1 洁 净手 术 室总送风 量和 送风 温差 各级洁净手术室的总风量按照 标准 中规定的数值确 定 如 下 I 级 洁 净 手 术 室 按 照集 中 送 风 装 置 的 出 口风 速 0 4 5 m s 计算 集 中送风面积 2 6 mX 2 4 m 则总送风量 1 0 1 l O m3 h 其它级别洁净手术室的换气次数分别为 级 3 5次 h 级 2 3次 h 级 1 5次 h 具体计算风量和消除 室内冷负荷需要 的送风温差 t 见表 3 表 3 手术 室 总送风 和 送风 温差 2 2 不 同新 风集 中处理 状 态点 的分析 手术室集 中处理新风终参数的确定 对于整个空调系 统设 备 的选 择 和控制 方 面有非 常重要 的影 响 图 1 图 2是 可 以选 择 的不 同 空调 系统 流 程 以及 夏 季 空 气 处 理 的 焓 湿 图 从焓湿图上可以看 出 系统 2和 3存在很大的冷热抵 消 系统 2是把 室外 新风 w 点 直 接处 理到 室 内状 态点 N 点 室内循环风处理到按照新风比确定的 P点 而系统 3 则是把室外新风 w 点 直接处理到所要求的送风状态点 o 点 而 室 风循环 风 则被 处理 到按 照 新风 比确 定 的状 态 点 M 点 因此这两种系统从节约能源的角度不宜推广采 用 此处 重点 就系 统 1和 4进 行分 析说 明 系统 1是把 新 风 w 点 处理到按照新风比混合要求的状态点与室内循环风 N点 混合达到送风要求 o点 而系统 4则是把新风处 图 1 系统 1 空 气处 理流 程 图 2 7 维普资讯 图 2 系统 2空气 处理 流程 图 系统 1空气 处理过 程示 意 系统 2空气处 理过 程示 意 图 3 洁净手术室 1 2空调系统焓湿图 图 4 系统 3空气 处理 流程 图 2 8 图 5 系统 4空 气处 理流程 图 维普资讯 2 3年 繁 1撼 系 统 3空气 处理 过程 示 意 e 系统 4空气 处理 过 程示 意 图 6 洁净 手术 室 3 4空调 系统 焓湿 图 图 6 阱效 过 龆困 表 冷 或 加 热 盘 管 i髓器 删送 风 装 置 管 风机 叶 H E P A 说 明 系统 1中新风机组承担手术室内的全部冷负荷 系统 2中循环机组承担手术室的全部冷负荷 系统 3和 4中新 风机组与循环机组共 同承担手术室的全部冷负荷 理 到露点 温 度 L点 与循 环风 N点 混合 后再 处理 达 到送风 要求 0点 2 2 1 新风机组承担全部的冷热负荷状况 系统 1 分 析 新风机组承担手术室内的全部冷负荷 此时手术室的洁 净度则依靠新风的循环机组共 同来保证 由于新风机组处理 空气机器露点温度的不同直接决定新风比的不同 故表 4针 对不同级别洁净手术室给出了夏季在新风机组在不同机器露 点温度 下 的相关 参 数值 从图中可以看 出 在不同的新风机组机器露点温度下 洁净手术室需要的新风量是各不相同的 另一方面 不同洁净度 级别的手术室共用同一台新风机组提供新风 其机器露点温度必 然相同 比较确定该系统中新风机组的最佳机器露点温度应为 1 2 d 对于冬季的工况 同样 由于共用一新风机组 在新风 比和 总风量与夏季相 同的情况下 不 同级别手术室所需求 的新风 出风 温度 加湿量各不相 同 因此在冬季的情况最好在新 风机组处理 后再对新风进行单独加热 加湿处理 焓湿图分析略 总之 由于夏 季新风 机组 送风 温度 是根 据机 器露 点温 度 送风 即 级洁净手术室需要的送风状态点 而此时无法保 证 其 它级别 手术 室新 风送 风温 度 的要求 因此需 要在 新风进 入各手术室集中送风装置之前设置再加热装置 级洁净手 术 室除 外 同样 地在 冬季 由于新 风 比和 总风量 与 夏季相 同 能够满足 级洁净手术室的新风送风温度 由于其新风比大 必然会低于其它级别手术室所要求的新风送风温度 且加湿 量也随之增大 综合冬夏季的实际情况 为了较好地控制室内 的温湿度 可以在保证 级洁净手术室所要求的送风温度的 情况下 新风在进入各洁净手术室之前需要设置单独的加热 加 湿装 置 其 流程 图和控 制原理 图 示意 如图 7 表 4 新风机组承担全部冷负荷时各级别洁净手术室计算参数 2 9 维普资讯 图 例 器 日 三 装 置 蝴 勰 l 火 朋 传 感 器苫 电 动 定 风 量 装 置 电 动 控 制 阀 控 制 面 板 上 的 按 钮 开 关 上 自 图 7 新风承担室 内冷热负荷时的流程 图及其控制原理图 其它图例同前 图7中不仅可以满足冬夏季工况 同时通过合理的 自 动控制可以保证整个洁净手术室处于受控状态 图中 排风 过滤机组与新风机组均采用定静压控制且设置 自动变频控 制元件和建立联动关系 即当新风机组只是处于保证整个 洁净手术室正压运行时 排风过滤机组需处于关机状态 以 及当新风机组非运行时 排风机组不启动 2 2 2 新风机组 和循环机组共同承担室内冷热负荷 工况 系统 4 分析 新风送人循环机组吸人 口 也就是先混合后经过循环 机组处理 表 5 见下页 是不同级别洁净手术室在新风机 组不同机器露点温度下 的参数计算值 从表中同样可以看出 在不同的新风机组机器露点温 度下 洁净手术室需要的新风量各不相同 对于冬季的工 况 即使共用一新风机组 在新风 比 总风量与夏季相同的 情况下 通过调节洁净手术室循环机组的加热量和加湿量 完全可以保证温湿度要求 由于新风与循环机组共同承担 3 0 手 术室 的冷热 负荷 因此新 风机 组无 论冬 季还 是夏季 均 可 采用恒定的温度送风 冬夏季温度不同 而把剩余的冷 热 和湿处理由循环机组来完成 当然为 了使整个手术室处于 受控状态 新风需要进行旁通正压控制 控制原理如图 8 见下 页 所示 3 总结 文中着重对洁净手术室四种空调系统设计中冷热处理 和系统设置等方面的内容进行了粗浅的探讨 通过 比较分 析 总结如下几点心得和建议 洁净手术部中手术室的冷负荷在套用相关的规范和 标 准 时应有 全 面 的 了解 否 则 易造成 装机 冷 负荷 不符 合实 际情 况 手术室正常运行时的湿负荷主要是人员散湿且 比较 恒定 目前许多医护人员提出的在手术室清洗时 表面散湿 量 比较大限制了连 台手术的进行 笔者认为这种情况可以 维普资讯 2 0 O 3 年第 1 1 11 E F 捧风过滤机组 图 例 9 管 道 式 譬 点 温 度 传 感 器 管 道 式 静 压 差 传 感 器 日三 级 调 节 的 加 热 装 置 室 内 温 涅 度 传 感 器 火 l 电 动 风 阀 道 式 空 气 温 度 传 感 器昌双 态 电 动 定 风 量 装 置 电 动 控 制 阀 控 制 面 扳 上 的 按 钮 开 关 图 8 新风机组和循环机组共同承担室内冷热负荷时的流程图及其控制原理图 其它图例同前 通过瞬时移动式降湿设备或提前开机进行解决 采用集中送排风系统后 如本文分析的系统 为了 保证