淺談某醫院手術室潔凈空調系統設計方案

　摘要：合理的選擇手術室的空調系統形式和氣流組織方式以及凈化空調設備， 既可以得到良好的手術環境， 又能達到節能的目的。本文結合筆者幾年的工作經驗及工程實例對醫院手術室潔凈空調系統的設計做出一些討論和分析。 
　　關鍵詞：潔凈手術室；空調系統；設計 

　　1、工程概況 
　　醫院病房綜合樓建筑面積8935.25 m2，建筑高度29m，地上7層，地下一層，一至四層為病房，五層為潔凈產房及其潔凈輔房，六層為醫院潔凈手術部及其輔房，七層為空調設備層及水箱間。該醫院潔凈手術部及其潔凈輔房都是在遵循新標準的基礎上設計的，空調系統的設計也是以高標準、高要求為設計原則，遵循國家現行的節能設計規范和標準，同時還要滿足醫院潔凈區各個功能的要求。 
　　2、產房、手術室及其輔房平面布置 
　　產房位于急救中心的五層，主要服務于產婦生產。產房區域主要由潔凈走廊、1間Ⅳ級分娩室、1間Ⅳ級隔離產房、待產室、無菌物品室、洗嬰室、污物走廊及相關的輔助用房、醫護辦公、病房組成；為了避免病菌交叉感染，Ⅳ級隔離產房設置獨立緩沖走廊，起到與相鄰區域緩沖作用。 
　　手術部位于急救中心的六層，主要服務于各內、外科手術。手術部主要由1間Ⅰ級手術室、2間Ⅱ級手術室、1間Ⅲ級正負壓轉換手術室、換車間、潔凈走廊、污物走廊及相關的輔助用房組成。為了避免病菌交叉感染，其中最高級別的Ⅰ級手術室設置于手術部的最深處；Ⅲ級正負壓轉換手術室的入口設置一間緩沖室，起到與相鄰區域緩沖的作用。 
　　通過和建筑專業、甲方的溝通和協商，優化了手術室和輔房的建筑平面布置，使手術部流程更加合理，而且便于在醫院手術部的凈化空調設計階段劃分不同功能用房的潔凈等級，并將一部分不必劃入潔凈區域的功能用房設計為舒適性空調，從而根據凈化空調和舒適性空調的設計標準的差異，通過降低這些功能用房的送風量、新風量、熱濕量等，達到減少能耗的效果。 
　　3、凈化空調設計 
　　3.1設計參數 
　　Ⅰ級手術室：22～25℃，相對濕度40～60%，手術區手術臺工作面高度截面平均風速：0.25～0.3m/s； 
　　Ⅱ級手術室：22～25℃，相對濕度40～60%，換氣次數30～36次/h； 
　　Ⅲ級手術室：22～25℃，相對濕度35～60%，換氣次數18～22次/h； 
　　Ⅳ級手術室：22～25℃，相對濕度35～60%，換氣次數12～15次/h； 
　　潔凈走廊及相應輔助用房：21～27℃，相對濕度≤65%，換氣次數10～13次/h； 
　　3.2 空調系統劃分 
　　在此醫院手術部及產房凈化空調系統設計方案中，結合當地全年的氣候特點，考慮到手術部及產房存在通過外圍護結構的傳熱，夏季需要供冷、冬季需要供熱，因此根據不同功能用房的冷熱負荷的特點，需要對醫院手術部及產房的凈化空調系統進行劃分。并且，根據當地夏季平均最高相對濕度只有20.8%的特點，夏季空調系統不存在降溫除濕的可能，因此手術部及產房的凈化空調系統采用一次回風方式的空氣凈化系統即可；手術室及潔凈輔房采用一臺新風機組集中供應新風保持手術室值班狀態下的正壓；非凈化區域設計為舒適性空調系統。潔凈手術室送風采用層流高效送風天花，凈化區域內的送風采用高效送風口，非凈化區域內的送風口采用散流器。手術室及分娩室氣流組織為上送下回風，其余區域氣流組織為上送上回風。 
　　根據《醫院潔凈手術部建筑技術規范》GB50333-2002的有關規定：1）潔凈手術室應與其輔房分開設置凈化空調系統；2）Ⅰ、Ⅱ級潔凈手術室應每間采用獨立凈化空調系統，Ⅲ、Ⅳ級潔凈手術室可2～3間合用一個系統； 3）各手術室應設置獨立排風系統。因此該醫院手術部及產房的凈化空調系統劃分情況如下： 
　　1） Ⅰ、II級潔凈手術室采用一機對一室形式； 
　　2） Ⅲ級正負壓轉換潔凈手術室采用一機對一室形式； 
　　3 ）六層潔凈走廊、清潔走廊及相應輔房共用一個系統； 
　　4 ）五層Ⅳ級無菌產房、待產室、無菌物品等共用一個系統； 
　　5） 五層Ⅳ級隔離產房、緩沖、隔離待產室等共用一個系統； 
　　五層隔離產房、緩沖室及隔離待產根據衛生標準采用全新風系統；其余手術室、無菌產房及潔凈輔房共用一臺新風機組集中供應新風；各手術室獨立設置排風系統。 
　　綜上所述，根據醫院手術部及產房不同區域的冷熱負荷的特點，按各區域潔凈程度分區方式劃分成多個凈化空調系統。這種分區方式不僅便于管理，而且按需所取，從而達到節能的效果。 
　　由于冷卻塔比較占地方，而且受建筑面積的制約，筆者經過實際考察和認真考慮，決定夏季空調冷源及過渡季節熱源采用一臺風冷熱泵冷水機組分別供給每臺新風機組和循環凈化機組，冬季空調熱源采用當地室外熱力外網。這樣即避免了冷卻塔占地方的問題，又解決了冬季風冷熱泵機組效果差的問題。 
　　4、空調負荷的計算 
　　空調負荷包括5部分：①圍護結構冷熱負荷；②人員冷負荷及濕負荷；③設備和照明冷負荷；④空氣滲透冷熱負荷；⑤新風冷熱負荷。圍護結構耗熱量的計算同一般建筑物，其各個計算參數必須滿足節能標準，比如圍護結構傳熱系數、窗戶類型及大小等，這些需要同建筑專業共同協商確定。八鋼急救中心手術部的通道布置采用雙通道方式，中間通道設為潔凈走廊，外廊設為污物走廊，這種方式便于做到潔污分區、疏散方便，同時外廊可以作為手術室同室外的緩沖區，這樣手術室的維護結構耗熱量將減少40%以上，是一種比較節能的做法。Ⅰ級潔凈手術室的人員數量每間為10人，Ⅱ、Ⅲ級潔凈手術室按每間8人，Ⅳ級潔凈手術室按每間6人，計算人體散熱量和散濕量時還要注意群集系數的選取。手術室及輔房的用電設備主要有手術無影燈、電刀、麻醉機、監護儀心電圖機、腦電圖機等，這些用電設備功率可查有關醫院設備手冊。 　　5、氣流組織和送風溫差 
　　良好的氣流組織也是保證手術室潔凈效果的重要措施之一，室內氣流組織的理想狀況應具備以下幾個特征：①明顯的置換流流型；②室內關鍵區域處于有效的氣流控制之中；③滿足人員的熱舒適要求；④送風量在可能的情況下盡量減小；⑤對室內設備、人員的影響小；⑥有效的排出有害氣體。在設計中I級手術室集中送風口送風速度控制在0.45-0.5m/s，保證手術工作區內風速0.25-0.3m/s，保持單向流流態；II、III級手術室集中送風口送風速度控制在0.15m/s以上；IV級手術室可采用亂流流態。手術室回風采用側墻下部回風，回風口下邊離地面0.15m，上邊離地0.45m，回風口百葉片選用豎向可調葉片。手術室排風口設置在頂板上靠近病人頭部側。送風溫差應結合室內空氣循環次數和熱濕負荷確定，送風溫差越大，送風射流導引周圍空氣越多，到達工作面的氣流二次污染度越大，從而影響凈化效果。本設計送風溫差控制在0.5-2℃。 
　　6.空氣品質保障系統 
　　空氣品質保障系統在本設計中主要體現在三個方面：一是在手術室各進出風管道上設置電動密閉閥，某個手術室空調系統停止運行時，相應的電動密閉閥也及時關閉，防止手術室受到污染；二是在每個循環凈化空調機組內部配置了紫外線殺菌燈，防止各種細菌滋生；三是設置合理的空氣過濾系統。空氣過濾是最有效、安全、經濟、和方便的除菌手段，合理的配置過濾系統，不僅可以提高綜合過濾效率，而且可以大大延長過濾器的使用壽命，從而降低運行成本。本設計對循環系統設置了四級過濾，即回風口的粗效、中效過濾，空調機組內的中效過濾以及集中送風口處的高效過濾（高效過濾器滿布率不小于0.75）；對新風機組設置了粗效、中效和亞高效三級過濾；另外值得注意的是，在排風系統也應設置過濾系統防止空氣污染。 
　　7.系統運行和控制要點 
　　①手術部正常工作期間空調機組和新風系統兩套系統同時運行；當手術部中只有部分手術室工作時，只需要運行部分手術室的獨立空調機組和新風系統，既保證部分手術室正常工作，又保證整個手術部正常壓力分布和定向流動。I，II級手術室與相鄰低級別潔凈室最小靜壓差控制在8Pa，其它潔凈室與相鄰低級別潔凈室最小靜壓差控制在5Pa，負壓潔凈室與相鄰潔凈室最小靜壓差控制在-8Pa。 ②由于保證室內非工作時間正壓所需要的新風量和手術部正常工作期間所需要的新風量不相等，前者小于后者，因此采用帶獨立新風系統的潔凈手術部空調系統時，應采用雙位控制的定風量裝置。當手術室工作時，手術室內的開啟信號要求空調機組和排風機組啟動，同時又要求雙位定風量調節閥處于高檔大風量運行狀態；當某手術室不使用時，新風支管上的雙控制的定風量裝置自動調到低位檔，新風按維持正壓的風量進入，排風機組關閉，維持正壓的新風通過滲透，排到室外維持室內所需要的正壓。由于只有一個系統送入，因此可以保證潔凈手術部內有序的梯度壓力分布基本不變，有效地實施保障體系。 ③各室的循環送風、回風、排風管路上都需要安裝密閉閥，在非工作期間各室內空調機組和排風機關閉時，密閉閥關閉，只有獨立新風系統送風，以防止正壓送風倒入回風或排風系統，難以保證原有的正壓梯度。 ④各手術室安裝帶獨立排風管的排風機組，排風機與手術室自動門聯鎖，并設有變頻器和延時裝置。瞬間開門，排風機立即停機；關門后經過延時，建立正壓后，再開排風機，這樣既保證開門時的正壓保持，也避免了因門開、閉而使排風機頻繁啟停；正常運行時排風機的風量可由變頻器控制，維持室內壓力在正常水平。 ⑤獨立新風機組的控制，采用定靜壓方式來控制風機變頻，調節風量，以達到節能的目的。新風機組與空調機組聯鎖，只有先啟動新風機組才能啟動各手術室空調機組。只要有一間手術室在工作，新風系統就繼續運行。只有在整個手術部關閉，新風機組才停機。 ⑥新風機組及循環空調機組分別采用一套DDC現場控制器對溫度、濕度、一次回風量、水閥開度等進行控制，并對過濾器前后壓差等參數進行監控、報警。手術室內設總控制器，并與空調機組、排風機組新風機組等設備連鎖，可對室內空氣控制參數進行現場設定。 
　　三、結論 
　　綜上所述，根據醫院手術部及產房不同區域的冷熱負荷的特點，按各區域潔凈程度分區方式劃分成多個凈化空調系統。這種分區方式不僅便于管理，而且按需所取，從而達到節能的效果。在進行醫院潔凈手術部的凈化空調系統設計時，在滿足醫院潔凈手術部保障體系要求的前提下通過采取一些有效的節能方法，優化凈化空調系統，不僅可以提高醫院手術部凈化空調系統的運行管理水平，而且可以達到提高能源的綜合利用率、降低設備成本和運行費用、節約能耗的效果。