洁净手术室净化空调设计要点浅析

洁净手术室净化空调设计要点浅析提要本文着重介绍了洁净手术室净化空调设计中一些主要问题，通过分析这些问题能增强对新规范的理解和认识，从而使设计工作做到更好。作者观点，仅供参考。关键词洁净手术室、送风量、净化空调机组、三级过滤、净化空调系统SIMPLEANALYSESABOUTTHEMAINDESIGNQUESTIONSOFAIRCONDITIONINGSYSTEMOFCLEANINGOPERATIONABSTRACTTHISARTICLEEMPHASIZESONDISCUSSINGSEVERALMAINQUESTIONSDURINGTHEDESIGNOFAIRCONDITIONINGSYSTEMOFCLEANINGOPERATIONTHROUGHANALYZINGTHESEQUESTIONS，UNDERSTANDINGANDKNOWINGABOUTNEWCODEISSTRENGTHENEDANDDESIGNWORKCANBEDONEMUCHBETTERKEEPAUTHORSOPINIONONLYFORREFERENCEKEYWORDCLEANINGOPERATION、AIRSUPPLYVOLUME、AIRCLEANINGHANDLER、THREELEVELSFILTRATION、AIRCLEANINGCONDITIONINGSYSTEM中华人民共和国国家标准GB503332002医院洁净手术部建筑技术规范2002年12月1日实施。标准针对手术室空气调节与空气净化方面提出了许多与以往洁净室不同的设计新要求和新思路，因此，如何能够在设计中认真贯彻标准的精神，是我们工程设计人员面临的新的课题。本文集中了作者多年的工作经验总结以及国内最新的技术成果，其中不乏有作者对新标准的独到见解，藉以此文把作者观点表述给同行，以求得共勉。一、级洁净手术室送风风速风量的确定级洁净手术室送风实际上相当于传统的局部百级送风，衡量局部百级性能的三项特性指标之一的“下限风速”1，是影响局部百级气流性能的重要因素，只有局部百级工作区风速满足“下限风速”的要求（标准规定不小于025M/S），才能有效地控制主流区1内的污染气流扩散范围。然而要满足工作区域的下限风速，则必须保证一个最小的送风速度，因此要确定局部百级送风速度的衰减情况。作者曾就此做过大量的实验研究，并得出了实验曲线（图11）和拟00204060811202468X/RV/V0图11实验数据拟合曲线和方程即（11）1/09/RXV为送风平均速度；0为距风口不同距离断面的平均速度；VR为送风口的当量半径（R长宽/长宽）；X/R为离开送风口的无因次距离。级洁净手术室送风口的尺寸2624M2，手术室MR248162/4的房间吊顶高度按照28M计算，工作区断面的，代入方程X08SV/5（11）中得送风速度，乘以安全系数12，SMRXV/2901/09/0由此可以得出级手术室送风风速。SMV/3502190送风量HFVG786463560二、手术室空调系统的风量平衡计算由于新标准对手术室的房间的级别、压力和新风量有严格的要求，因此手术室的空调系统的风量平衡计算就非常的重要。下面就手术室的二个实例进行计算。【例1】设级洁净手术室需要送入的风量，室内HMG/803需要新风量1000，系统总漏风率为，绘出系统风量平衡图。2【解】系统送风量H/M8163021G系统新风量H/163802循环风量HQ/716383以上结果绘成图21，手术室需要的新风量为1000，系统实际送新风M1163，多出的163即为补充系统漏风的。从风机送出8163，漏出2以后HM/3HM/3H/3正好剩8000送入室内，循环风为7000，差额为1000，正好是手术室所需/H/3图21正压手术室系统风量平衡图新风量，也即维持室内正压的压出量（排风渗风）。【例2】条件同上，仅是手术室为负压手术室，计算维持负压所需要的排风量为200，绘出系统风量平衡图。HM/3【解】结果绘成图22，计算方法与上题相同，所不同的在于房间的排风量由800变为1200，正压渗风改为了负压渗风。/3H/3从图21、22，我们可以将两种情况其合并，也即将排风机改为双速风机（高速为1200，低速为800），当需要正压手术室时，排风机采用低档运行，当排风为高M/3M/3档运行时，手术室也即转为负压手术室。三、应采用医用净化空调机组洁净手术室由于属于生物洁净室的范畴，它是以控制有生命微粒为最终目标的。空气污染的途径非常多，但由以空调机组所带来的军团病最为大家所熟知。由于传统的空调机组中，存在有军团病菌积存的环境，促成病菌繁殖的因素，以及将军团病菌从积存散发到给易感人群的途径，因此如何抑制空调机组细菌的繁殖成为洁净手术室室内空气建设的关键的问题之一。为了把空调机组内微生物污染新繁殖的微生物及其释放出的有害有味气体和大量有害代谢物、尸体和碎片的污染减少到最低，洁净空调机组可以采取以下一些措施1与传统的空调机相反，将热交换盘管设置在正压段，从根本上消除盘管积水、不易排水的问题。由于处于正压段可以消除水封，彻底杜绝了因积水而滋生细菌、污染和臭气问题。2与传统做法相反，采用亲水膜平翅片，从而在冷却除湿过程中铝箔表面不会形成小水珠，有效减少了气流中的水滴，故而不易产生带水现象。平翅片也不易积尘滋菌，很容易被流水带走。3用气封防止停机时机外污染空气倒灌。4将中效过滤器设在风机后的均流板与盘管之间，使中效过滤器既满足处于机组正压段的要求，又能保护蒸发盘管，减少其上的积尘集菌，还可完全避免中效过滤器受潮而易长霉。图22负压手术室系统风量平衡图5用吹风或特殊自循环的消毒办法，保持表冷器等易带菌部位的干燥和灭菌。空调设备的选用除应防止微生物污染原则外，还应满足下列要求1净化空调机组内表面及内置零部件应选用耐消毒药品腐蚀的材料和面层，材质表面应光洁。2内部结构应便于清洗并能顺利排除清洗废水，不易积尘和滋生细菌。3表面冷却器的冷凝水排出口，应设能自动防止倒吸并在负压时能顺利排除冷凝水的装置。在除湿工况时，应在系统运行3MIN内排出水来。凝节水管不能直接与下水道相连。4各级空气过滤器前后应设置压差计，测量接管应通畅，安装严密。5不应采用淋水式空气处理器。当采用表面冷却器时，通过盘管所在截面的气流速度不应大于2M/S。6空调机组中的加湿器宜采用干蒸汽加湿器，在加湿过程中不应出现水滴。加湿水质应达到生活饮用水为生标准。加湿器材料应抗腐蚀，便于清洁和检查。7加湿设备与其后的空调设备段之间要有足够的距离。级洁净用房净化空调系统的高效过滤器之前系统内的空气相对湿度不宜大于75。8空调机组箱体的密封应可靠。当机组内保持1000PA的静压值时，洁净度等于或高于1000级的系统，箱体的漏风率不应大于1；洁净度低于1000级的系统，箱体的漏风率不应大于2。四、新风三级过滤新概念国内外近来常有这种报道，空调系统在停机重新启动后，室内细菌浓度和臭味会瞬时增加。这是因为热交换盘管、肋片、阀及其周边部分上面滞留的凝节水，在停机期间因温度逐渐升高而慢慢蒸发形成盘管四周高湿度条件，成为适合微生物繁殖的环境（2542之间的水体中会大量繁殖各种细菌），特别是适合真菌的繁殖。繁殖时生成的大量气体由于系统启动而突然释放出来，成为恶臭之源。据认为是新风带来并积存在这些地方的大量尘埃不仅携带了微生物，还为微生物繁殖提供了不可缺少的营养条件，而产生恶臭的主要原因是真菌的繁殖。传统的新风用的粗效过滤器效率太低，我国的大气尘浓度又偏高，所以上述问题会更严重。后果不仅是使新风品质下降，而且由于进入系统的新风尘浓高，很快使系统中的部件（尤其是末端的高效过滤器）堵塞，从而使新风量骤减，室内氧气比例降低，造成恶性循环。所以加强新风尘埃的过滤，成为保证图41、三级过滤净化空调系统的形式空调系统免受微生物污染的重要因素。关于新风的处理，这里要提出一个概念，即新风三级过滤的概念。规范中7310条规定“系统中第一级的新风过滤，应采用对5M的微粒大气尘计数效率不低于50的粗效过滤器，对于1M的微粒大气尘计数效率不低于50的中效过滤器和对05M大气尘计数效率不低于95的亚高效过滤器的三级过滤器的组合。”这里讲的第一级过滤就是指新风尘埃的过滤，新风口的过滤器采用三级组合的形式，即新风三级过滤。图41就是这种新风三级过滤概念的系统形式，对应于不同的净化要求的空调系统，其末端可以采用不同的过滤器形式，即高效过滤器、亚高效过滤器、高中效过滤器。采用新风三级过滤后的主要技术效果1、对于末级是高效过滤器的场合，适合于12级手术室，在新风采用三级过滤后，其综合效果将使进入新风系统大气尘浓度降低一个数量级。2、对于末级是亚高效过滤器的场合，适合于34级手术室，在新风采用三级过滤后，其综合效果将使进入新风系统大气尘浓度降低一个数量级，同时室内含尘浓度也将降低一个数量级左右。3、对于末级是中效过滤器的场合，适合于普通手术室，在新风采用三级过滤后，其综合效果将使进入新风系统大气尘浓度降低一个数量级，同时室内含尘浓度也将反比例下降一个数量级以上。值得一提的是，对上述三种情况，三级过滤对滤菌的效果均可达到999以上，另外，提高新风过滤效率不仅可降低室内空气的含尘浓度，降低新风含尘浓度，还可以提高系统中各个部件的寿命。据测算，如果新风采用了三级过滤新风机组时，对于表冷器、中效过滤器和高效过滤器，其寿命将比传统新风过滤方案延长到原寿命的3倍以上。其经济效果是相当可观的。据经济比较，新风三级过滤的方案对节约空调系统的设备费和运行费作用也非常明显。五、符合洁净手术部的净化空调系统独立新风（正压送风）系统洁净手术室是属于生物洁净室的范畴，它是以控制微生物微粒数量并提高手术安全性为最根本目标的，显然微生物微粒控制的特殊性更增强了对净化空调系统的要求。对于高效送风系统，在满足室内换气次数的要求的基础上，室内的送风含尘浓度（包含微生物微粒）是很容易控制的，因而防止外界污染空气通过无菌间的缝隙侵入的控制成为主要问题。为了维持无菌空间免受外界污染，保持无菌空间对外界和相临无菌空间的空气压力差成为净化空调系统的重要手段。由于洁净手术部中设置的系统比较多（尤其是手术室系统最多），而且各个系统往往又通过辅助区系统（如洁净走廊和污物走廊）相互联系起来，因此各个系统的压力控制互相影响制约，耦合在了一起，使整体正压差的控制难度增大。另一方面对于单个系统，由于室内压力还要受到室内送回风阻力变化以及空调机组送回风量的影响，压力的控制也同时受制于整个空调系统，这样更增加了压力控制复杂程度。因此如何把各个系统的压力控制解耦，并且把压力控制与空调机组运行解耦分离，是一个重要的问题。净化系统正压的控制主要是新风量的控制，图51是医院洁净手术部建筑技术规范GB503332002所建议的独立新风（正压送风）系统原理图。该系统的主要特点是每间手术室净化空调和维持正压两大功能解耦分离，同时通过新风系统把各个手术室的系统联系起来。新风系统分为两个系统，一个为手术室系统正常运行期间的新风量，其大小应为排风机组减去正压风量的值；另外一个是手术室系统非正常运行期间的新风量，此时排风机已经关闭，其大小应为渗透到室外的正压风量。独立空调机组负责手术室的空气净化，与压力无关，而两组新风机组则控制独立空调机组起停的正压控制。这样即便有部分手术室未使用，未使用的手术室也能通过新风机组的正压风量控制维持整个洁净手术部的压力梯度。当然新风量和压力的控制是离不开一套完善的控制系统，可以说该独立新风系统能否实现完全取决与自控系统的实现程度。对与目前而言该控制系统的实现已并非难事。如果控制的好，两个新风系统可以和二为一，通过采用变频新风机组的风机来调节新风量，并且高档为全系统正常运行时的最大新风量，低档为排风机组全部关闭时的正压风量。这样可以图51独立新风（正压送风）系统原理图减少初投资。参考书目1许钟麟,空气洁净技术原理,同济大学出版社,1998。2中华人民共和国国家标准GB503332002医院洁净手术部建筑技术规范2002年12月1日实施。3沈晋明，孙光前，手术室空调系统与正压控制洁净与空调技术，2000年第4期。4王荣，刘华，新风三级过滤新概念，世界医疗器械，2004年第8期。5刘华，医院洁净手术部对空调设备