洁净手术室空调系统设计探讨

2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,洁净手术室空调系统设计探讨 武汉和创建筑设计事务所 程 旦,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,1、概况：,进几年随着人们生活水平的提高，为了吸引更多的客户各级医院均在新建和改建医院大楼，所有改建或新建的医院大楼均设置了中央空调系统，增加了洁净手术室的规模和提高了洁净级别，而且部分医院的洁净手术室高达十几间至几十间。这为我们这些设计者提供了学习与实践的机会，笔者曾参与几个医院的洁净手术室的设计，下面以我接触这方面的工作得实际情况，谈谈洁净手术室设计中需要注意的相关问题。,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,提供合适的温湿环境、无尘无菌的室内空气是手术室洁净空调设计的首要任务。在早期主要依靠喷洒药水和紫外线灯来解决手术室的消毒问题，2000年以前洁净手术室一直没有一个专门的设计规范，我国手术室洁净标准一般参考设计规范(即由国家医药管理局推行的医药工业洁净厂房设计规范,它对洁净室内的温度,湿度,噪声做出了详尽的规定).及国外有关的洁净标准,例如应用及内容都较广泛的美国联邦标准209，95年军队总后营房部颁布军队医院洁净手术部建筑技术规范可作为洁净手术部的设计标准。2000年以后,随着医院洁净手术部建设标准2000(送审稿)(2000年10月实施)及医院洁净手术部,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,建筑技术规范50333-2002(以下简称规范)(2002年12月实施)的推出,我国在洁净手术室的标准确定方面已更加规范更加完善。它对洁净手术室污染控制、设计方法和依据提出了若干措施和意见，对设备的布置和系统配置做了明确的规定，在设计理念上强调生物洁净室的特点，强化保护关键部位的意识，其强调洁净手术室应采用细菌控制的综合措施，通过实施全过程控制的思路，确保建立一个无菌的手术环境。,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,2、洁净手术室的分类：,按照规定我国洁净手术室分级标准参见下面的表1、 2、3,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,表3 洁净手术室分级,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,3.1、冷热源设置设置洁净手术室的医院一般均设有中央空调系统，以往大家为了控制工程的一次造价，往往将洁净手术室的冷、热源并入大楼总体负荷中，这种做法粗看有一定的合理性，但是我们仔细分析就发现诸多不合理之处。因为洁净空调与舒适性空调的关键区别在于对细菌数量的控制，具体见表1，要达到这种控制，依据细菌浓度稀释理论必须加大风量，以III级洁净手术室（按24次/h的换气次数计算）为例其换气次数比相同面积的舒适空调风量要大3倍，更不用说I、II级，在,3、洁净手术室空调系统设计,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,这种情况下空调单位面积的负荷大，各手术室空调负荷比较稳定，不同级别的手术室空调负荷主要差别在人员和设备负荷上，假设手术室尺寸为：5.4X4.8X3.0m，则经过计算：QI级6.0KW；QII级5.5KW； QIII级5KW；这些手术室同时使用率并不高，特别是大医院，手术室多，高级别的手术室相对与低级别的手术室使用频率要低得多，手术室空调基本上是全年使用，如果将其并入大楼的冷、热源中则会出现系统主机增大，特别是在大楼不需要空调的季节而为了手术室空调开主机系统时，出现“大马拉小车”现象，运行费高等不合理情况，且各手术室控制不灵活。故此手术部要求单独设冷热源，在长江流域考虑风冷热泵切实可行的。,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,3.2、洁净空调系统划分,一个空调系统负担一间100级和两间10000级或四间10万级手术室，只要高级别的手术室不用，则系统的设计风量至少大于此时所需风量的112%和84%,也就是此时所需风量为系统设计风量的47%和54.3%。对于低级别的手术室多间并在一起时也存在这种情况，故此一般不超过4间。洁净手术室的辅助用房其空调系统同样应独立设置，因为一方面一个辅助用房负担的手术室一般有几间，另一方面其净化级别较手术实低，为了避免不同级别的洁净室之间的相互干扰和部分手术室使用时需要全部开启整个空调系统的不利局面，采取独立设置空调系统是一种最佳选择。针对以上原因，一般要求：,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,I、II级手术室采用独立净化空调系统；III、IV级手术室允许23间合用一个系统；洁净手术室与辅助用房采用独立分开设置的净化空调系统；,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,3.3、气流组织：,规范规定“对IIII级手术室的送风应集中在手术台的正上方，使手术台及其周边区在洁净气流形成的主流区内”，这种气流组织称为“局部集中送风”，对I级手术室必须保证手术核心区的单向流，这种局部单向流既可保证较好的洁净度又可节能，局部单向流与全室单向流相比风量约节省40%左右，这也是我们借鉴国外先进设计经验的一个部分。II、III级也采用这种“局部集中送风”的理论，只是其核心层流区比I级小，对于IV级及以下的洁净区可采用乱流气流组织。局部集中送风的设计一般采用上送下回的气流组织：在手术区上部设送风静压箱，其顶部满部高效过滤器，其,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,下部设均匀孔板送风平面(也可以采用静压箱和高效过滤器联合直接送风)，回风采用侧墙下回，回风口设置如下：（i)当手术室宽度3时，应在房间长度方 向两侧下部设置回风口；（ii)宽度3时，可在单侧下部设回风口。且回风口上边高度不超过地面0.5，洞口下边离地面不小于0.1，回风口风速不应大于2/。为了避免局部单向流与四周的乱流相互干扰严重，不推荐采用四周强角回风方式。对于低级别的乱流气流设计，一般采用均布高效过滤器送风，侧墙回风的上送下回气流组织。,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,3.4、送风量计算：,送风量可按下面的公式进行计算：QI=V送风截面风速 X S送风截面 V送风截面风速0.450.5 m/s； S送风截面积3 X 3 m2（I级手术区送风箱推荐尺寸为3m X 3m） QII=V送风截面风速 X S送风截面 V送风截面风速0.35 m/s； S送风截面积2.4 X 2.4 m2（II级手术区送风箱推荐尺寸为2.4m X 2.4mQIII, IV=n换气次数 X V洁净手术室体积 其中n按规范选取； III为2024次/h, IV级1215次/h（III, IV级手术区送风箱面积推荐尺寸分别为2.4 m X 1.2m和1.5m X 1.5m）,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,对于I级手术室规范规定的0.250.3/的截面风速是手术区工作面高度截面的平均风速,也是运行中必须保证的下限风速，设计时不宜直接采用。因为局部层流的送风气流会与周边气流发生动量传递而衰减，而且衰减量会大于全面单向流,因此送风口的出风速度应大于此截面风速。实践证明,出风口应在0.400.42/，考虑过滤器脏堵及安全系数，设计时可取0.450.50/。,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,3.5、新、排风系统：,各手术室均应设新、排风系统。Q新风量Q排风量 Q渗透风量；新风量应按下列三项要求确定，并取其最大值：（1）按表2中的新风换气次数计算的新风量。（2）补偿室内的排风并能保持室内正压值的新风量。（3）人员呼吸所需新风量。当最大值低于表4中要求时，应取表4中相应数值。,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,表4 手术室新风量最小值各级手术室之间的洁净级别不一样，要保持这样的洁净级别必须保持一定的压差，这种压差通过渗透风量来实现，新、排风量的计算差决定了渗透风量的大小，维持不同压差的换气次数(即渗透风量)见下表5,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,表5 维持洁净室压差的换气次数 通过上面的相关计算，可分别计算出新、排风量。 规范规定每间手术室的排风量不宜低于200m3/h，排风口设置在手术台的正上方。 为了在达到总体控制洁净手术部，使其始终处于受控状态，笔者认为整个手术区应设一个独立、集中的新风系统（即维持正压的送风系统）。因为手术室是间歇工作的，在非手术期间，手术室相对相邻低级别洁净手术室应有一定的正压差，以防止污染空气,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,进入，缩短洁净手术室投入使用前的自净时间，延长各过滤器的使用寿命，集中新风系统只要有洁净手术室在使用就开启，同时该系统采用变频控制：手术室不使用时，只送维持正压的风量，保证手术室内的正压值，与此同时,手术室净化空调器送风、回风及排风管上的密闭阀关闭；手术室使用时送必需的新风量，同时开启使用手术室的排风系统。为了便于控制，各排风系统均独立设置。,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,3.6、过滤系统：除送风系统需设初、中、高效三级过滤器外，新、排风系统也应设三级过滤。特别集中新风系统设三级过滤既可保证新风品质与室内要求的一致，又可延长室内大部分高效过滤器的使用寿命。因为只设初、中效二级过滤的新风系统必须与室内回风混合后再集中送入室内，这样一来它增加了末端高效过滤器的负担，缩短其使用寿命。在设集中新风的系统中，由于设置了独立的三级过滤的新风处理机组，新风品质能够得到较好的保证。排风系统设多级过滤器往往不受重视，因为当手术室不使用时，室外污染空气会通过不设过滤措施的排风管路进入室内，一旦其投入使用，室内空气品质难以保证，同时自净时间大大增加。正鉴于以上原因新、排风系统最好设三级过滤系统，一般也要社两级过虑。,2005年湖北省暖通空调年会论文（汇报稿）,4、结束语：,笔者通过自身的设计体会及对相关规范的研究和思考，对洁净手术室的设计提出需要自己的看法和有关需要引起注意的问题，归纳如下：（1）、洁净区空调冷热源应单独设置