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醫(yī)院潔凈空調(diào)的任務(wù)應(yīng)該是,維持室內(nèi)所需要的空氣潔凈氣候狀態(tài)并解決空氣過濾網(wǎng),過濾器的應(yīng)用中的塵埃、微生物、氣味和有害氣體,而醫(yī)院手術(shù)室的凈化空調(diào)工程是最重要也是最困難的任務(wù),尤其是空調(diào)過濾器,手術(shù)室層流天花,手術(shù)室高效空氣過濾器的更換,風淋門,風淋房控制空氣途徑造成的術(shù)后感染至關(guān)重要,同時因為降低和避免術(shù)后感染是保證手術(shù)成功、縮短患者恢復(fù)時間、降低醫(yī)療費用的關(guān)鍵所在。
手術(shù)室潔凈送風形式探討-空調(diào)過濾網(wǎng).空調(diào)過濾器.高效空氣過濾器,另外手術(shù)室空調(diào)的另一特點是服務(wù)面積雖小但風量大、能耗高、使用時間不確定,因此手術(shù)室空調(diào)過濾器在創(chuàng)造高度潔凈的室內(nèi)氣候同時應(yīng)特別注意空調(diào)潔凈系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保。下面就廣州市某醫(yī)院手術(shù)室設(shè)計為例,全面介紹設(shè)計者在該設(shè)計中體現(xiàn)的先進設(shè)計理念及思路。
一、手術(shù)室空氣過濾器發(fā)展應(yīng)用概況:
本醫(yī)院的潔凈手術(shù)部由八間手術(shù)室、中央潔凈大廳、麻醉室、蘇醒室等附屬房間組成,手術(shù)部位于醫(yī)技樓二、三、四層,手術(shù)室無外圍護結(jié)構(gòu),手術(shù)室凈化級別要求分別為千級(I 級)二間、萬級(II 級)六間、十萬級(III級)四間,手術(shù)室潔凈送風形式探討-空調(diào)過濾網(wǎng).空調(diào)過濾器.高效空氣過濾器;手術(shù)室設(shè)計溫濕度考慮到兒童生理特點,全年控制在tn=24-28℃,在手術(shù)室內(nèi)就地可調(diào),手術(shù)室設(shè)計相對濕度Фn=50%-60%。
二、手術(shù)室凈化空調(diào)風系統(tǒng)的劃分:
1、高級別手術(shù)室潔凈空調(diào)系統(tǒng)和空氣過濾部分宜獨立設(shè)置,選擇配置初效過濾器作為初濾,中效過濾器袋式過濾器作為中效,活性碳過濾器作為環(huán)保過濾,高效過濾選取高效空氣過濾器作未端配置保證空調(diào)凈化的效果。高級別手術(shù)室是指千級以上手術(shù)室,其原因是高級別手術(shù)室空調(diào)送風量大,如同樣面積的手術(shù)室,百級手術(shù)室的空調(diào)風量是十萬級的3.4倍,是萬級的2.25倍。另外高級別手術(shù)室的使用頻率遠低于低級別手術(shù)室,這樣無論是一個空調(diào)系統(tǒng)負擔多個高級別手術(shù)室,或是一個潔凈空調(diào)系統(tǒng)負擔一個高級別手術(shù)室和多個低級別手術(shù)室,都會使空調(diào)過濾器的過濾系統(tǒng)長時間處于"大馬拉小車"的運行狀態(tài)。
例如一個空調(diào)系統(tǒng)負擔一間百級手術(shù)室和兩間萬級手術(shù)室或四間十萬級手術(shù)室,只要高級別手術(shù)室不使用,則系統(tǒng)設(shè)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(shè)計風量的47%和54.3%,而且此種因手術(shù)室使用與否引起的風量變化不宜采用變頻調(diào)速方式進行調(diào)節(jié),只能用調(diào)節(jié)總風閥的方式調(diào)節(jié)風量以適應(yīng)系統(tǒng)風量變化,然而此種方式顯然不節(jié)能。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(shù)室都應(yīng)"按間"獨立設(shè)置空調(diào)系統(tǒng),即一個凈化空調(diào)系統(tǒng)對應(yīng)一間手術(shù)室-空調(diào)過濾器多年經(jīng)驗。
2、對于低級別手術(shù)室,盡管與高級別手術(shù)室相比空調(diào)風量小的多,但一個空調(diào)過濾器系統(tǒng)所負擔的手術(shù)室間數(shù)也不宜過多,因為醫(yī)院手術(shù)室的使用情況具備不確定性。愈是高等級醫(yī)院,手術(shù)室為滿足特殊繁忙情況,凈化設(shè)備及潔凈設(shè)備設(shè)置愈多。手術(shù)室多,正常情況下的同時使用系數(shù)低,這樣當一個空調(diào)過濾系統(tǒng)所負擔的手術(shù)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,就象有的醫(yī)院所反映的"建的起,用不起"。設(shè)計人員認為,對于低級別手術(shù)室一個空調(diào)系統(tǒng)所負擔的手術(shù)室不宜多于四至五間,而且一個凈化空調(diào)系統(tǒng)負擔手術(shù)室過多,也會造成使用上的不可靠。
3、中央清潔大廳、清潔走廊、高級別手術(shù)間的準備區(qū)、無菌室等應(yīng)由一個單獨的空調(diào)過濾器系統(tǒng)負擔,目的是保證手術(shù)室外部空氣過濾器的環(huán)境時時處于"臨戰(zhàn)"狀態(tài),那種將以上部位空調(diào)過濾器合在低級別手術(shù)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)潔凈系統(tǒng),或是在手術(shù)室停止使用時系統(tǒng)送風能耗過大,或是無法保證手術(shù)室外部氣候環(huán)境處于受控狀態(tài)。
總之,手術(shù)部空調(diào)過濾器凈化系統(tǒng)的劃分原則應(yīng)該是:運行可靠、調(diào)節(jié)靈活、各司其責、節(jié)約能源。廣州市兒童醫(yī)院手術(shù)部的空調(diào)風系統(tǒng)正是按上述原則進行的劃分,實踐證明,此種劃分方式效果良好。
三、手術(shù)室空氣過濾送風量確定和氣流組織:
該醫(yī)院手術(shù)部進行設(shè)計時,國家尚未出版有關(guān)醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)設(shè)計標準/規(guī)范,并且當時國內(nèi)已有醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)設(shè)計,基本上囿于電子工業(yè)潔凈室的設(shè)計思路,然而將工業(yè)潔凈室設(shè)計思路照搬到醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)設(shè)計中會帶來兩個問題:
①.高級別潔凈室風量過大,如按照《設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱規(guī)范),百級手術(shù)室應(yīng)在頂棚滿布高效過濾器風口,則一間36m2手術(shù)室的送風量為32400m3/h~45360m3/h(對應(yīng)斷面風速為0.25m/s~0.35m/s),如此大的送風量,送風功耗達17.0kW~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.對于千級以下手術(shù)室,在相同風量下手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域污染度控制不理想,原因是套用《規(guī)范》千級以下手術(shù)室可采用亂流形式的氣流組織。通行的做法是在全室頂棚均勻設(shè)置高效過濾器風口,此氣流組織形式的理論依據(jù)是"全室稀釋和凈化",然而根據(jù)德國標準DIN1946/4中關(guān)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(shù)室關(guān)鍵區(qū)域獲得更低的污染度。針對以上問題,設(shè)計者參考德國Weiss手術(shù)室衛(wèi)生空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)驗,在手術(shù)室風量計算和氣流組織兩方面,突破了工業(yè)設(shè)計思路,引入了降低總風量,強化局部送風,重在手術(shù)床及器械桌區(qū)域的設(shè)計概念,具體做法如下:
A、對于所有級別的手術(shù)室,均突破了全室稀釋和凈化的概念,引入局部強化凈化觀點,將所有手術(shù)室的送風口均集中布置在手術(shù)床的上方,即以無影燈吊桿為中心設(shè)置"層流送風箱",根據(jù)級別不同采用不同送風斷面尺寸。
B、對于百級或千級手術(shù)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。如本工程的千級手術(shù)室所采用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,如果為百級,則采用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11340m3/h,僅為前述工業(yè)潔凈室計算方法的40%。雖然此設(shè)計思路借鑒了德國Weiss手術(shù)室衛(wèi)生空調(diào)系統(tǒng)的經(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,因為根據(jù)國內(nèi)醫(yī)院的具體情況,采用小風速時對客觀條件要求過于苛刻,且小風速時氣流沒有足夠的動量保持送風的單向流,很難達到理想的空調(diào)和凈化效果。而當斷面風速30.35m/s時,如回風口設(shè)置恰當,不僅可以使送風保持較好單向流型,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(shù)床的操作面標高。
C、對于萬級、十萬級手術(shù)室采用換氣次數(shù)法確定送風量,萬級取n=30次/h,十萬級取n=20次/h。盡管此換氣次數(shù)取值為《規(guī)范》規(guī)定的下限值,但由于采用了全部送風量由手術(shù)床部位上方的"層流送風箱"送出,其手術(shù)區(qū)達到的細菌濃度為室內(nèi)其他區(qū)域的50%,即手術(shù)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。本工程萬級與十萬級手術(shù)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(shè)計思路的該醫(yī)院手術(shù)室,在投入使用后效果良好,達到了用較小的風量,在手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域(手術(shù)床及器械桌區(qū)域)形成一個比手術(shù)室其他區(qū)域更潔凈、更衛(wèi)生的氣候環(huán)境。
四、在新風通路上手術(shù)室應(yīng)設(shè)置初效過濾器+中效過濾器新風過濾機組:
一些手術(shù)室的凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中,新風的過濾器的過濾問題未能引起充分的重視,新風常常是不經(jīng)過獨立的過濾處理而直接與空調(diào)回風混合,其結(jié)果導(dǎo)致中效過濾器、高效空氣過濾器壽命縮短,更換頻繁,空氣凈化過濾系統(tǒng)的運行維護成本加大,甚至影響手術(shù)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)過初效處理,其處理后的含塵濃度(30.5mm)也比十萬級空調(diào)回風在同粒徑范圍內(nèi)的含塵濃度大70倍左右,是百級空調(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,我們在新風通路上安裝了獨立的初效+中效新風過濾機組,使新風經(jīng)過兩級過濾后再與回風混合,此時混合前的新風與回風在同粒徑范圍(30.5mm)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初、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(shè)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"。
五、手術(shù)室采用定風量閥解決空氣平衡問題:
手術(shù)部各區(qū)域的壓力分布對于保證潔凈手術(shù)室效果影響很大,而如何保證合理的壓力分布,除空氣平衡計算正確外,更重要的是送風、回風均應(yīng)有良好的調(diào)節(jié)手段。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,兒童醫(yī)院工程手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)的送、回風管采用了德國TROX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(shù)室的壓力調(diào)整變得十分簡單,現(xiàn)場幾乎無需費時進行壓力調(diào)整。
結(jié)語:總之設(shè)計者在該醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)工程中,借鑒國外先進的經(jīng)驗,結(jié)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,進行了以上五個方面的嘗試,實踐證明這些嘗試基本上是成功的。