綜合醫院手術室凈化空調設計

來源: | 作者:山東省建筑設計研究院有限公司 劉偉鋒 任照峰 | 發布時間: 2021-06-15 | 5218 次瀏覽 | 分享到:
本文結合已設計的遵義第五人民醫院擴建工程項目,根據凈化空調設計要求,介紹潔凈手術部凈化空調系統設計,包括設計參數,新、送和回排風系統,氣流組織以及凈化空調設備等的設計。合理設定潔凈室參數、溫濕度及壓力控制、高效過濾的設置、合理的氣流組織、節能措施及自控系統是潔凈手術室設計的重要環節。只有充分考慮這幾方面因素,才能使設計更合理更符合國家規范,也能更好滿足業主要求。

近年來,伴隨著我國國民經濟的快速發展和人民生活水平的提高,國家醫療衛生事業同樣也得到了迅猛發展,新的醫療技術對室內環境的要求不斷提高。其中手術室凈化空調設計成為綜合醫院空調設計最為重要的一環,潔凈手術室凈化設計的目的是通過凈化設計有效阻止室外污染物侵入室內,降低術后感染率,同時迅速有效排除室內的污染氣,防止病菌擴散。

遵義第五人民醫院改擴建項目,總建筑面積約14萬㎡,建筑高度47.7m,地上l0層,地下二層,手術部設置在三層。手術部共設置潔凈手術室18間,其中Ⅰ級6間,Ⅲ級12間(其中1間正負壓切換),相應有輔助用房、潔凈走廊、污物走廊等。手術室等級全為十萬級但功能不同房間。

1  室內設計參數的確定

凈化空調設計參數的確定與普通舒適性空調系統有很大的區別。從溫濕度來說,舒適性空調的室內溫濕度的確定只考慮工作人員的舒適性要求,而凈化空調不僅要考慮舒適性,更重要的是保證工藝所要求的特殊的溫度、濕度環境(包括減少靜電荷)。

除了溫濕度以外,凈化空調的設計參數還包括室內外的發塵量和發菌量。室外大氣塵計數濃度各地差異很大,最高值為106粒/L。對于高效空氣凈化系統的5級及其以下的潔凈室,當大氣塵濃度在10粒/L以內變化時,對潔凈室含塵濃度的影響可以忽略不計。高效空氣凈化系統的設計大氣塵濃度宜取M=1O6粒/L。而中效空氣凈化空氣系統,其潔凈度受大氣塵濃度影響很大,所以設計大氣塵濃度宜分區決定。該潔凈手術室的室內設計參數如下表1。

1  潔凈手術室設計參數

名稱

室內壓力

最小換氣次數

(次/h)

工作區平均風速m/s

溫度

(℃)

相對濕度(%)

最小新風量(m3/h)

噪聲

dB(A)

最低照度LX

最小術間自凈時間

min

Ⅰ級潔凈手術室

--

0.2-0.25

21-25

30-60

15-20

≤51

≥350

10

Ⅱ級潔凈手術室

24

--

21-25

30-60

15-20

≤49

≥350

20

Ⅲ級潔凈手術室

18

--

21-25

30-60

15-20

≤49

≥350

20

Ⅳ級潔凈手術室

12

--

21-25

30-60

15-20

≤49

≥350

30

體外循環

12

--

21-27

≤60

(2)

≤60

≥150

--

無菌敷料室

12

--

≤27

≤60

(2)

≤60

≥150

--

存放室

10

---

≤27

≤60

(2)

≤60

≥150

--

護士站

10

--

21-27

≤60

(2)

≤55

≥150

--

預麻醉室

10

--

23-26

30-60

(2)

≤55

≥150

--

手術室前室

8

--

21-27

≤60

(2)

≤52

≥200

--

刷手間

8

--

21-27

--

(2)

≤55

≥150

--

潔凈區走廊

8

--

21-27

≤60

(2)

≤52

≥150

--

恢復室

8

--

22-26

25-60

(2)

≤48

≥200

--

外間脫包

--

--

--

--

--

--

--

--

內間暫存

8

--

--

--

--

---

--

--

注:1、平均風速指集中送風區地面以上1.2m截面的平均風速。

    2、眼科手術室截面平均風速應控制在0.15m/s~0.2m/s。

2  凈化空調冷熱源

凈化空調采用設置在裙房屋面的臺多功能風冷熱泵機組做為冷熱源,在制取7/12℃空調冷水的同時提供40/45℃空調熱水,作為凈化空調機組的冷源及再熱熱源,以達到節能目的。多功能風冷熱泵機組單臺制冷量681kW,熱回收量560kW。在凈化機房內設置3臺空調冷水循環泵(兩用一備)及3臺空調熱水循環泵(兩用一備)為凈化空調水系統服務。凈化空調水系統采用變流量一級泵系統(熱泵機組定流量運行)。

3  空調水系統

空調水系統采用四管制,同時提供冷水及熱水。同時通過冷水盤管除濕及電熱加濕的方式對濕度進行控制,另外通過冷水盤管制冷及熱水盤管加熱的方式對溫度進行控制??刂颇J讲捎脻穸葍炏鹊目刂颇J?。

4  風系統設計

4.1  氣流組織

凈化空調的氣流組織所實現的主要目的是:供給足量的清潔空氣,稀釋并替換室內所產生的污染物質,使室內潔凈度保持在允許的范圍之內。它要求送入凈化房間的潔凈氣流擴散速度快、氣流分布均勻,以稀釋室內污染源所散發的污染物質,維持生產環境所要求的潔凈度;使散發到室內的污染物質能迅速排出室外,盡量避免或減少氣流渦流和死角,縮短污染物質在室內的滯留時間,降低污染物質與產品的接觸機率:滿足室內溫濕度等空調送風要求及人的舒適度要求。

合理的氣流組織,使室內的主要工作區處于潔凈空氣的上游方向。潔凈室氣流有兩大基本形式,即層流單向流和亂流非單向流。層流潔凈室自凈能力強,渦流少,易保持高級別潔凈度100級以上;亂流潔凈室渦流多,粒子在室內停留時間長,一般用于1000級至100000級潔凈室。

4.2  送風系統的設計

手術室區域采用一次回風全空氣空調系統,16間手術室均以手術臺為中心在一定范圍內吊頂中央靜壓箱孔板送風,根據凈化級別不同內置高效過濾器,數量也不相同,潔凈走廊為吊頂安裝的高效過濾送風口送風。手術室送風面積均為2400mm×1200mm,手術區層流送風,周邊區為紊流送風;送風由機組送出后經過微穿L板消聲彎頭、防火閥、多葉調節閥、定風量閥、鍍鋅鋼板風管送至各個靜壓箱及風口,再經高效過濾器送至房間里。如下圖1手術室一次回風系統原理圖。

1  手術室一次回風系統原理圖

4.3  回風系統的設計

手術室全部為雙側墻下回風口回風,下回風口為豎百葉風口,不積塵,后經過一層初效過濾網,回風口風速全部小于1.5m/s。低級別的輔助用房,可以采用了頂回風?;仫L經回風口初效過濾器,再通過鍍鋅鋼板方風管經過多葉調節閥、防火閥、微穿孔板消聲彎頭后回到機組。

4.4  排風系統的設計

每個凈化空調系統均單獨設置排風系統,排風經低阻高中效過濾器處理后派出室外。排風管上均設置定風量閥來精確控制風量,新風機組和排風機聯動,通過精確控制房間新風量和排風量,使凈化級別高的房間保持相對正壓,以控制由內向外的氣流方向,保證潔凈區相對于與之相通的非潔凈區有不小于10Pa的正壓。同時新風管與凈化空調機組送風管有旁通支路,當凈化空調機組停機或處于值班狀態時開啟旁通支路上的密閉電動閥以維持房間正壓。

通過對各房間氣流組織、新風量、潔凈度、房間溫濕度及房間壓差進行控制,使手術室等各有潔凈度要求房間滿足醫院使用要求。

4.5  設計實例

送風量計算以手術室OR.02室為例

1手術室送風量計算(換氣次數20次/h,手術室凈高3m)。

經計算送風量L=102.6m3/h×20=2052m3/h

2手術室新風量計算應按下列要求確定并取其最大值:

A.3次/h新風換氣次數計算的新風量。

B.補償室內的排風并能保持室內正壓值的新風量。

可以按下式計算

1)

式中縫隙長度,m;室內要求保持正壓或負壓值,mmH2O;或取9.8Pa;,嚴密程度有關的常數。

一般n值在12之間,對于沒有進行過漏損試驗的窗,則可取n=1.5。a值隨門、窗的形式不同而不同,一般可取下列數值:

密封程度好的,a=13;一般的,a=38;不好的,a=840。

縫隙長度的計算,隨其形式不同而不同,均以、窗等輪廓線的總長度為縫隙計算長度。

本算例中,手術室有兩扇門,縫隙長14.4m。根據《規范》中對潔凈手術室的最小靜壓差的要求,取10Pa,即1.02mmH2O,a和n分別8,1.5。

L=8×14.4×1.02^0.67=116.73m3/h

C.人員呼吸所需的新風量。

為滿足衛生要求,《規范》規定潔凈手術室有60m3/h/人的新風量。根據計算該手術室的新風量為360m3/h。

根據以上原則,經計算確定手術室的新風量為307.8m3/h。

3手術室排風量計算。手術室排風量不宜小于200m3/h,也不宜大于送風量的1/4513m3/h,同時為保證手術室維持10Pa的正壓。手術室的排風量L=0.1×2052=205.2m3/h。

4手術室回風量計算L=2052-205.2=1846.8m3/h。

4.6  空調風系統運行模式

該醫院潔凈手術部空調凈化方案采用凈化循環空調機組與獨立的新風(正壓送風)組合系統,并且新風系統不僅承擔正常新風量也承擔各手術室的正壓風量,每間手術室擁有各自獨立的凈化循環空調機組,它的風量變化不影響手術部的正壓分布。這種方案的優點是可使每間潔凈手術室凈化空調和維持正壓兩大功能分離,同時又能將整個潔凈手術部聯系在一起。

潔凈手術室的運行模式分為冬夏季工作運行模式、非工作運行模式和過渡季工作運行模式。對于處于非工作運行模式的手術室,當手術部中只有部分手術室工作期間,只需運行部分手術室的凈化循環空調機組和新風機組,對于其他非工作的手術室只輸送少量新風維持其正壓狀態;在手術部非工作期間,可大大降低手術部的溫濕度要求,關閉手術室的凈化空調系統,只輸送少量新風以維持其正壓、無菌狀態。

對于處于過渡季工作運行模式的手術室,利用春、秋兩季新風焓值低于或高于室內空氣焓值的特點,適當加大凈化空調系統的新風量,利用新風替代冷源可以縮短制冷機的運行時間從而達到節能的效果。雖然過渡季加大新風量將增加新風機組的風機電耗及初、中效過濾器的負荷,但總體來講仍然節約能耗和運行費用,是目前凈化空調系統常用的節能措施。并且手術室的排風機采用雙速風機,過渡季節按高速運行,非過渡季節按低速運行。

手術室送排風和正壓控制系統見圖2,潔凈手術室在不同模式下的具體運行方式如下:

2  手術室送排風和正壓控制系

1在某手術室冬夏季工作運行模式時,啟動凈化循環空調機組風機,開啟新風送風主支管上的電動兩態閥1(控制冬夏季工作態/非工作態)高風速送風,關閉新風分支管上的電動密閉閥2(控制過渡季工作態);同時開啟回風總管電動密閉閥3和排風總管電動密閉閥4,排風機連鎖啟動并按低檔風速運行。

2)在某手術室非工作運行模式時,關閉凈化循環機組風機,開啟凈化循環風機新風主支管上的電動兩態閥1(控制冬夏季工作態/非工作態)低風速送風,關閉新風分支管上的電動密閉閥2(控制過渡季工作態);關閉回風總管電動密閉閥3和排風總管電動密閉閥4,排風機連鎖關閉。

3在某手術室過渡季工作運行模式時,啟動凈化循環機組風機,關閉新風主支管上的電動兩態閥1(控制冬夏季工作態/非工作態),開啟新風分支管上的電動密閉閥2(控制過渡季工作態)實現高速送風;關閉回風總管電動密閉閥3,開啟排風總管電動密閉閥4,排風機連鎖啟動并按高檔風速運行。

此外,對于正負壓手術室的壓力控制,設置臺排風機,根據正負壓需要切換排風機,正壓運行時,啟動低風量排風機;室內為負壓運行時,啟動高風量排風機。

5  凈化空調設備

凈化空調是空調工程中的一種,它不僅對室內空氣的溫度、濕度、風速有一定要求,而且對空氣中的含塵粒子、細菌濃度等均有較高的要求,因此對空調設備及功能段要求更為嚴格。

凈化專用循環機組功能段:混合段+表冷段+加熱段+中高效過濾段+風機段+加濕段+出風段;凈化專用新風機組功能段:初效,中效過濾段+預熱段+冷熱盤管段+風機段+中高效過濾段+出風段。十萬級手術室設置為一機負擔個手術室的空調方式,新風機組集中處理新風送至各空調機組混合段,這樣分散空凋機組與獨立的新風組合系統,可使手術室凈化空調和維持正壓兩大功能分離,又能將整個潔凈手術部聯系在一起。手術部工作期間兩個系統同時運行,這樣避免出現系統的不穩定性。當手術部中只有部分手術室工作期間,只需運行部分手術室的獨立空調機組和正壓送風系統,既保證部分手術室正常工作,又保證整個手術部的正常壓力分布和定向空氣流動。在手術部非工作期間,只運行正壓送風系統。維持整個手術部正壓,可大大降低溫濕度要求,保持其潔凈無菌狀態,使整個潔凈手術部管理靈活、方便。為避免空氣過濾器積塵對系統風量的影響,各手術室的送風管路上設定風量閥,以保持正常定風量運行狀態。共用回風機組的手術室在啟閉控制上是同步的。

6  結語

在綜合醫院的空調設計中,既要充分考慮我國國情,因地制宜地確定空調系統型式及冷熱源,又要以人為本,滿足不同類型病人的舒適性要求,并注意空調系統的節能設計,同時,設備制造商也應盡早開發出優質高效、價格合理的醫院空調專用設備,為病人提供一個舒適、優美的就醫環境,共同促進我國醫療事業發展。

其中合理設定潔凈室參數、溫濕度、壓力控制、高效過濾的設置、合理的氣流組織、節能措施及自控系統是潔凈手術室設計的重要環節,只有充分考慮這幾方面因素,才能使設計更合理更符合國家規范,也能更好滿足業主要求。

參考文獻

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