??醫(yī)院空調(diào)的任務是維持室內(nèi)所需要的溫濕度并除去空氣中的塵埃、微生物、氣味和有害氣體。其中手術室空調(diào)的設計是最重要的,因為減少和避免通過空氣途徑的術后感染是保證手術成功、縮短患者恢復時間、降低醫(yī)療費用的關鍵所在。手術室空調(diào)的特點是服務面積小、風量大、能耗高、使用時間不確定,因此應特別注意在創(chuàng)造高潔凈度室內(nèi)氣候的同時空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。本文以天津市某醫(yī)院手術室設計為例,介紹了設計者的一些新思路。
1 手術室概況
????該醫(yī)院潔凈手術部由8間手術室、中央潔凈大廳、麻醉室、蘇醒室等房間組成,手術部位于醫(yī)技樓2層,手術室無外圍護結構,手術室凈化級別為1000級(Ⅰ級)1間、10000級(Ⅱ級)4間、10萬級(Ⅲ級)3間,手術室設計溫濕度全年控制在24～28℃,50%～60%,在手術室內(nèi)就地可調(diào)。
2 手術室空調(diào)風系統(tǒng)的劃分
①高級別(1000級以上)手術室空調(diào)系統(tǒng)宜獨立設置。其原因是高級別手術室空調(diào)送風量大,同樣面積的手術室,100級手術室的空調(diào)風量是10萬級的3.4倍,是10000級的2.25倍;另外高級別手術室的使用頻率遠低于低級別手術室,這樣無論是一個空調(diào)系統(tǒng)負擔多個高級別手術室,或是一個空調(diào)系統(tǒng)負擔一個高級別手術室和多個低級別手術室,都會使空調(diào)系統(tǒng)長時間處于“大馬拉小車”的運行狀態(tài)。例如1個空調(diào)系統(tǒng)負擔1間100級手術室和2間10000手術室或4間10萬級手術室,只要高級別手術室不使用,則系統(tǒng)設計風量至少大于此時所需風量的112%和84%,亦即此時系統(tǒng)所需風量僅為系統(tǒng)設計風量的47%和54.3%,而且此種因手術室使用與否引起的風量變化不宜采用變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié),只能用風閥調(diào)節(jié),而風閥調(diào)節(jié)方式是不節(jié)能的。所以無論從節(jié)約能源的角度,或是從使用可靠性、靈活性的角度,高級別手術室都應按間獨立設置空調(diào)系統(tǒng),即一個凈化空調(diào)系統(tǒng)對應一間手術室。
②盡管低級別手術室與高級別手術室相比空調(diào)風量小得多,但一個空調(diào)系統(tǒng)所負擔的低級別手術室間數(shù)也不宜過多,因為醫(yī)院手術室的使用具有不確定性。愈是高等級醫(yī)院,手術室設置愈多,在正常情況下手術室的同時使用系數(shù)較低,這樣當一個空調(diào)系統(tǒng)所負擔的手術室間數(shù)較多時,系統(tǒng)常處于供大于求的狀態(tài),其運行能耗勢必較高,出現(xiàn)有的醫(yī)院所反映的“建得起,用不起”的情況,并且一個系統(tǒng)負擔的手術室過多,也會造成使用上的不可靠。筆者認為,一個空調(diào)系統(tǒng)所負擔的低級別手術室不宜多于5間。
③中央清潔大廳、清潔走廊、高級別手術間的準備區(qū)、無菌室等應由一個單獨的空調(diào)系統(tǒng)負擔,目的是保證手術室外部空氣環(huán)境時時處于“臨戰(zhàn)”狀態(tài),那種將以上部位空調(diào)合在低級別手術室空調(diào)系統(tǒng)中的做法顯然不合理。因為合在一起的空調(diào)系統(tǒng),或是在手術室停止使用時系統(tǒng)送風能耗過大,或是無法保證手術室外部氣候環(huán)境處于受控狀態(tài)。
????總之,手術部空調(diào)風系統(tǒng)的劃分原則應該是:運行可靠、調(diào)節(jié)靈活、各司其責、節(jié)約能源。文中示例醫(yī)院手術部的空調(diào)風系統(tǒng)正是按上述原則劃分的。實踐證明,此種劃分方式效果良好。
3 送風量的確定和氣流組織
????進行該醫(yī)院手術部空調(diào)設計時,國家尚未頒布有關醫(yī)院手術室潔凈空調(diào)設計的標準與規(guī)范,當時國內(nèi)已有的醫(yī)院手術室潔凈空調(diào)設計基本上囿于工業(yè)潔凈室的設計思路,將設計工業(yè)潔凈室的思路照搬到醫(yī)院手術室潔凈空調(diào)設計中會帶來兩個問題:
①高級別潔凈室風量過大。按照《潔凈廠房設計規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》),100級手術室應在頂棚滿布高效過濾器風口,則一間36m2手術室的送風量為32400～45360m3/h(對應斷面風速為0.25～0.35m/s),送風功耗達17.0～19.0kW,送、回風管道占用建筑空間大,風系統(tǒng)噪聲控制困難。
②對于1000級以下手術室,在相同風量下手術室關鍵區(qū)域污染度控制不理想,原因是按《規(guī)范》規(guī)定1000級以下手術室應采用亂流形式的氣流組織。該做法通常是在全室頂棚均勻設置高效過濾器風口,理論依據(jù)是全室稀釋和凈化,然而根據(jù)德國標準DIN1946/4中關于污染濃度的概念,此種全室稀釋和凈化的氣流組織形式,在理想情況下可以使室內(nèi)達到相同的細菌濃度,此時污染度為1,而如果突破全室稀釋和凈化的工業(yè)潔凈室氣流組織方式,會在手術室關鍵區(qū)域獲得更低的污染度。
????針對以上問題,設計者參考德國Weiss手術室衛(wèi)生空調(diào)系統(tǒng)的設計經(jīng)驗,在手術室風量計算和氣流組織兩方面,突破了工業(yè)潔凈室設計思路,引入了降低總風量,強化手術床及器械桌區(qū)域局部送風的設計概念,具體做法如下:
①對于所有級別的手術室,均突破了全室稀釋和凈化的概念,采用局部強化凈化方法,將所有手術室的送風口均集中布置在手術床的上方,即以無影燈吊桿為中心設置層流送風箱,根據(jù)級別不同采用不同送風斷面尺寸。
②對于100級或1000級手術室,采用潔凈氣流覆蓋區(qū)域面積乘以此送風區(qū)域斷面風速的方式確定風量。如本工程的1000級手術室送風層流箱覆蓋面積為2.4m×2.4m,斷面流速0.35m/s,因此送風量為7258m3/h。
????100級送風層流箱覆蓋面積為3.0m×3.0m,斷面流速仍為0.35m/s,則送風量為11340m3/h,僅為前述工業(yè)潔凈室計算方法送風量的40%。
????雖然此設計思路借鑒了德國Weiss手術室衛(wèi)生空調(diào)系統(tǒng)的設計經(jīng)驗,但本工程并未采用德國學者介紹的大面積、小送風量(即大面積、低風速)的方式,因為采用小風速對客觀條件要求過于苛刻,且小風速時沒有足夠的動量保持單向流送風,很難達到理想的空調(diào)和凈化效果。而當斷面風速≥0.35m/s時,如回風口設置恰當,不僅可以使送風保持較好的單向流型,而且其單向流的分流高度會小于0.6m,即分流高度低于手術床的操作面標高。
③對于10000級、10萬級手術室采用換氣次數(shù)法確定送風量,10000級取30h-1,10萬級取20h-1。盡管此換氣次數(shù)取值為《規(guī)范》規(guī)定的下限值,但由于全部送風量都由手術床部位上方的層流送風箱送出,手術區(qū)的細菌濃度為室內(nèi)其他區(qū)域的50%,即手術區(qū)域空氣的污染度由全室稀釋和凈化方式的1降為局部強化送風方式的0.5。本工程10000級與10萬級手術室的層流送風箱送風面積分別為2.4m×1.2m和1.5m×1.5m,送風斷面風速均為0.35m/s。
????總之,采用以上設計思路的該醫(yī)院手術室,在投入使用后效果良好,用較小的風量????在手術室關鍵區(qū)域(手術床及器械桌區(qū)域)形成了比手術室其他區(qū)域更潔凈、更衛(wèi)生的空氣環(huán)境。
4 在新風通路上設置粗效+中效過濾機組
????在一些手術室的凈化空調(diào)系統(tǒng)設計中,新風的過濾問題未能引起充分的重視,新風常常不經(jīng)過獨立的過濾處理就直接與空調(diào)回風混合,其結果是導致中效、高效過濾器壽命縮短,更換頻繁,系統(tǒng)的運行維護成本加大,甚至影響手術室的正常使用。這是因為新風與回風混合前,兩者的空氣含塵濃度相差過大,新風即便經(jīng)過粗效處理,其含塵濃度(≥0.5μm)也比10萬級空調(diào)回風在同粒徑范圍內(nèi)的含塵濃度大70倍左右,是100級空調(diào)回風同粒徑范圍內(nèi)含塵濃度的幾萬倍,從而使中效乃至高效過濾器沒有足夠的保護。
????為解決此問題,我們在新風通路上設計安裝了獨立的粗效+中效過濾機組,使新風經(jīng)過兩級過濾后再與回風混合,此時的新風與回風在同粒徑范圍(≥0.5μm)的含塵濃度比較接近,真正起到了保護中效、高效過濾器的作用,而且新風過濾機組的粗、中效過濾器清洗、更換方便,與更換高效過濾器相比投資少,維護簡便。在新風通路上設置新風過濾機組的另一優(yōu)點是確保了新風量,因為定風量的新風過濾機組本身就相當于一臺計量泵。
5 采用定風量閥解決空氣平衡問題
????手術部各區(qū)域的壓力分布對于潔凈手術室效果影響很大,而如何保證合理的壓力分布,除正確計算空氣平衡外,更重要的是對送風、回風進行精確的調(diào)節(jié)。以往風量調(diào)節(jié)裝置主要是手動對開多葉調(diào)節(jié)閥,此種閥門用于風量的精調(diào)節(jié)并不理想,實踐中有著調(diào)節(jié)困難、調(diào)試周期長的問題。針對此問題,在該醫(yī)院手術室空調(diào)系統(tǒng)的送、回風管上設計安裝了德國某公司的自力式定風量閥,此閥可以自動消除風管壓力對風量的影響,閥體外部有風量調(diào)節(jié)刻度盤,調(diào)節(jié)十分方便。安裝此閥后,手術室的壓力調(diào)節(jié)變得十分簡單。
6 結語
????設計者在該醫(yī)院手術室凈化空調(diào)工程設計中,借鑒國外先進的經(jīng)驗,結合我國的具體情況,本著“降低風量、改善效果、節(jié)約能源、方便調(diào)節(jié)、提高可靠性”的原則,進行了以上5個方面的嘗試,實踐證明這些嘗試基本上是成功的。
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