凈化手術(shù)室送風(fēng)量的確定

 

凈化手術(shù)室送風(fēng)量與手術(shù)室大小及送風(fēng)形式有關(guān)。目前國內設計人員通常根據標準或規范的規定計算凈化空調系統的設計風(fēng)量。

1、根據《醫院潔凈手術(shù)部建設標準》計算設計送風(fēng)量（見(jiàn)表1）

表1根據《醫院潔凈手術(shù)部建設標準》計算的送風(fēng)量

 

2、根據《軍隊醫院手術(shù)部建筑技術(shù)規范》計算設計送風(fēng)量

局部百級手術(shù)室（環(huán)境1000級）送風(fēng)量為20412~6415m3/h；1000級手術(shù)室換氣次數為(55h-1，送風(fēng)量為6273~3119m3/h；萬(wàn)級手術(shù)室換氣次數為30h-1送風(fēng)量為3402~1701m3/h；10萬(wàn)級手術(shù)室換氣次數為20h-1，送風(fēng)量為2268~1134m3/h。

3.根據《綜合醫院建筑設計規范》并參照《潔凈廠(chǎng)房設計規范》計算送風(fēng)量

局部百級手術(shù)室送風(fēng)量與1.2節相同；1000級手術(shù)室送風(fēng)量為6816~2614m3/h ；萬(wàn)級手術(shù)室送風(fēng)量為3718~1426m3/h；10萬(wàn)級手術(shù)室送風(fēng)量為2479~950 m3/h。

凈化手術(shù)室空調系統設計

 

凈化手術(shù)室空調系統風(fēng)機

醫院凈化手術(shù)室空調系統中一般設三級空氣過(guò)濾裝置，第一級設置在新風(fēng)口處，為新風(fēng)空氣過(guò)濾器；第二級設置在空調機組的正壓段內，屬中效過(guò)濾器，是末級高效過(guò)濾器的預過(guò)濾器；末級設置在系統末端的送風(fēng)口處，為高效過(guò)濾器 (規定“送風(fēng)機可按凈化空氣調節系統的總風(fēng)量和總阻力值進(jìn)行選擇。中效-高效空氣過(guò)濾器的阻力宜按其初阻力的兩倍計算。”這條規定與空氣過(guò)濾器的使用期限的定義是一致的，當空氣過(guò)濾器積塵量達到標準容塵量時(shí)，其阻力即為終阻力。通常定義為初阻力的2倍。文獻指出：“在標準容塵量之下時(shí)，或者阻力增值不超過(guò)初阻力1倍時(shí)，近似把這種增值關(guān)系看成直線(xiàn)關(guān)系，產(chǎn)生誤差不大。”因此將終阻力減小必將縮短空氣過(guò)濾器的使用期限。終阻力減小的幅度與初阻力的比值與使用期限縮短時(shí)間成正比。因此為保證各級空氣過(guò)濾器正常的使用期限不變，確保凈化空調系統不因頻繁地更換空氣過(guò)濾器而影響正常運行，在確定送風(fēng)機風(fēng)壓時(shí)，考慮空氣過(guò)濾器因積塵而產(chǎn)生的附加阻力是十分必要的。

一般手術(shù)室凈化空調系統中，系統阻力應包括以下主要部分：

a)空調機組機內阻力，1臺10000m3/h送風(fēng)量的機組機內空氣阻力可達420-450Pa；

b)空調機組余壓，其大小為末級高效過(guò)濾器終阻力（高效B類(lèi)為500Pa）加上送風(fēng)系統管路和各部件的阻力約(200-250 Pa)。

由此可見(jiàn)采用單風(fēng)機的組合式空調機組#所配風(fēng)機的全壓應為1150-1200Pa。

凈化空調系統運行風(fēng)量的變化及對策

 

為了保證手術(shù)室內的潔凈環(huán)境，系統恒定風(fēng)量送風(fēng)非常重要。在凈化空調系統中，空氣過(guò)濾器積塵量的變化會(huì )引起阻力的變化，在常規系統中其變化量可達330Pa，約占送風(fēng)機風(fēng)壓的28%，以系統管路阻力與風(fēng)量呈二次冪關(guān)系變化計算#如果機組按文獻的規定留有足夠的余壓，在各過(guò)濾器初始運行時(shí)系統風(fēng)量會(huì )產(chǎn)生13%的增量。這會(huì )產(chǎn)生一些負面影響：首先，對于垂直單向流送風(fēng)Ⅰ級手術(shù)室來(lái)講，空氣流經(jīng)多孔口送風(fēng)天花板時(shí)雷諾數Re可能超過(guò)1500有可能引起此處的層流工況發(fā)生變化，從而影響單向流的平行度并增加送風(fēng)的擾動(dòng)。再則，送風(fēng)量的增加也會(huì )縮短高效空氣過(guò)濾器的使用期限。文獻指出，當通過(guò)高效空氣過(guò)濾器的風(fēng)量為額定風(fēng)量的1.25倍時(shí)，其使用期限縮短為額定使用期限的0.59倍。并且風(fēng)量過(guò)大也會(huì )造成不必要的能量消耗及增加運行費用。

相反如果機組不按文獻的規定留有足夠的余壓，隨著(zhù)各級過(guò)濾器的積塵增加，管路系統阻力不斷增加，其結果是系統風(fēng)量降低而無(wú)法保證潔凈室內必需的送風(fēng)量，也就無(wú)法保證室內潔凈度。

在凈化系統中，風(fēng)壓風(fēng)量變化很大，單純靠風(fēng)閥調節是很難奏效的。而且用風(fēng)閥調節風(fēng)量會(huì )產(chǎn)生較大的再生噪聲，影響系統的正常運行。

對此，可以采用變頻控制技術(shù)使風(fēng)機的運行工況與系統管路的運行特性相匹配，以確保系統恒定風(fēng)量送風(fēng)。

凈化系統的機組配置

 

文獻第25條中要求“各潔凈手術(shù)室宜采用獨立設置的凈化空調機組，Ⅲ、Ⅳ級潔凈手術(shù)室允許2~3間合用一個(gè)系統，下面對各凈化等級手術(shù)室的機組配置作具體分析。

對于Ⅰ級手術(shù)室（手術(shù)區1000級，周邊區1000級），其送風(fēng)量一般均在6000m3/h以上，機組余壓約700-750Pa凈化空調機組內阻力約420Pa，所配風(fēng)機全壓應為1120-1170Pa。

對于中,?、蚣壥中g(shù)室（手術(shù)區1000級，周邊區10000級，其送風(fēng)量在2800-2177 m3/h之間，要求所配風(fēng)機全壓在1100Pa左右，此時(shí)，風(fēng)機的比轉數（SI制）為9.23-8.14。

當前我國各廠(chǎng)家生產(chǎn)的組合式空調機組大多以10000 m3/h，風(fēng)量為起點(diǎn)，少數有以6000m3/h風(fēng)量為起點(diǎn)的，小于6000m3/h風(fēng)量的組合機組需非標生產(chǎn)。其主要原因是機組風(fēng)量在6000m3/h以上時(shí)才容易配到風(fēng)壓滿(mǎn)足要求的風(fēng)機。對于送風(fēng)量在3000m3/h以下的手術(shù)室要做到一機一室的配置#即使組合式空調機組非標制作，也難以配到風(fēng)量，風(fēng)壓都符合要求的風(fēng)機。只有通過(guò)采用雙風(fēng)機串聯(lián)來(lái)提高系統送風(fēng)壓頭，才能滿(mǎn)足需求?，F在有些工程盲目追求一對一配置，降低了對風(fēng)機風(fēng)壓的要求：中效，高效空氣過(guò)濾器阻力也不按2倍初阻力計算，這樣在各級過(guò)濾器積塵后系統送風(fēng)量很快就會(huì )降低，以致無(wú)法保證室內潔凈度，必然導致過(guò)濾器的過(guò)早更換。

基于上述原因筆者認為對于低凈化等級手術(shù)室以2-3間手術(shù)室合用1臺空調機組為宜#控制機組的送風(fēng)量在6000-10000m3/h之間。

一機多個(gè)手術(shù)室的配置方法

 

1、相同凈化等級的手術(shù)室

對于相同凈化等級的手術(shù)室，其換氣次數相差不多，而且單位面積的熱，濕負荷也相差不多，多個(gè)手術(shù)室可以采用同一送風(fēng)參數，按凈化要求規定的換氣次數決定送風(fēng)量基本上就能滿(mǎn)足各室的溫,濕度要求。

不同凈化等級的手術(shù)室

 

對于不同凈化等級的手術(shù)室，其換氣次數差異較大，而單位面積的熱,濕負荷卻相差不多#若采用相同的送風(fēng)參數送風(fēng)，則部分手術(shù)室滿(mǎn)足了室內潔凈度要求就會(huì )產(chǎn)生室內溫,濕度偏移或者滿(mǎn)足了室內溫,濕度要求就會(huì )產(chǎn)生室內潔凈度偏移。因此，一般情況下，不同等級的手術(shù)室不宜合用機組和系統#若遇到特殊情況需要合用系統時(shí)，有以下解決辦法：

a)采用再熱式空氣調節系統

這是一種常規處理辦法，即用裝在各手術(shù)室送風(fēng)管段的加熱器對空氣進(jìn)行再熱處理以滿(mǎn)足室內溫度要求。

采用這種方法會(huì )造成冷熱抵消的現象，系統的能耗增加。此外，風(fēng)管式再熱電加熱器的容量有限，限制了送風(fēng)參數的調整幅度，而且這種方法只能單向調節。因此，不同凈化要求的手術(shù)室合用系統時(shí)其凈化等級不宜相差過(guò)大，以一級為好。

b)采用表冷器后置機組

將表冷器置于機組中效過(guò)濾器后的正壓段內，中效過(guò)濾器送出的混合空氣一部分進(jìn)入表冷器，熱濕交換后達到機器露點(diǎn)狀態(tài)，另一部分旁通，系統組成如圖1所示。

用不同的風(fēng)量混合比來(lái)調節各手術(shù)室的送風(fēng)參數#不加再熱器也能用滿(mǎn)足凈化要求的送風(fēng)量去除各手術(shù)室的熱,濕負荷，滿(mǎn)足室內溫、濕度要求。

手術(shù)室空調機組

 

機組的配置要根據系統要求的風(fēng)量,風(fēng)壓,控制要求以及業(yè)主投資能力和運行管理能力等因素綜合考慮。

 

文獻中有關(guān)空調機組配置的要求有

 

a)新風(fēng)可采用集中的送風(fēng)系統；

b)各潔凈手術(shù)室宜采用獨立設置的凈化空調機組Ⅲ，Ⅳ級潔凈手術(shù)室允許2-3間合用一個(gè)系統，均應采用自循環(huán)式回風(fēng)。

除了目前最常用的組合式空調機組（機內布置二級過(guò)濾）可以配置在手術(shù)室凈化空調系統中外，筆者推薦以下幾種新的配置方式。

手術(shù)室專(zhuān)用空調機組-新風(fēng)機與循環(huán)風(fēng)機組合在一個(gè)機組內：

這種專(zhuān)用機組系統所需風(fēng)壓由其內新風(fēng)機和循環(huán)風(fēng)機分擔，新風(fēng)機的風(fēng)量為新風(fēng)量和一次回風(fēng)量之和，在風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓匹配上余地較大，可擴大到一機一室的使用范圍。用亞高效過(guò)濾器或中效過(guò)濾器作為新風(fēng)過(guò)濾器，還可深化新風(fēng)的凈化處理程度。但在配置時(shí)要對這兩個(gè)風(fēng)機作認真的串聯(lián)匹配分析，避免發(fā)生串振現象。

單設的新風(fēng)機組與多個(gè)循環(huán)組合機組合

 

對于一機多室的系統按圖2組合更為合理。

 

圖2單設的新風(fēng)機組與多個(gè)循環(huán)機組合系統示意圖

該系統有如下特點(diǎn)

 

a)新風(fēng)集中處理有利于新風(fēng)凈化，這對保證手術(shù)室的潔凈度和改善末級高效過(guò)濾器的運行工況均有利。

b)新風(fēng)機組可作為系統的值班機組運行，維持凈化手術(shù)室的常年正壓工況，縮短手術(shù)室啟用時(shí)的自?xún)魰r(shí)間。

c)由新風(fēng)機克服用于新風(fēng)處理的空氣過(guò)濾器阻力和用于空氣熱濕處理的表冷器阻力，新風(fēng)機風(fēng)量為新風(fēng)量和一次回風(fēng)量之和，風(fēng)壓范圍為400-600Pa新風(fēng)機選用變頻風(fēng)機，確保了新風(fēng)量的恒定和系統的一次回風(fēng)量。

d)循環(huán)風(fēng)機采用變頻風(fēng)機按手術(shù)室一對一配置可做到恒定風(fēng)量運行，克服機組正壓段中效過(guò)濾器和末端高效過(guò)濾器及系統送、回風(fēng)管路的阻力，只需風(fēng)壓850Pa左右有效地緩解了風(fēng)機配置時(shí)風(fēng)量與風(fēng)壓難匹配的矛盾。

e)各手術(shù)室的送風(fēng)溫度由二次回風(fēng)量來(lái)調節，濕度由各機組的加濕器微調，無(wú)需設置再加熱裝置，達到了節能的目的。

這類(lèi)系統有很大的優(yōu)越性，但對控制的要求較高。系統的自控系統應能完成如下工作：

a)匯總反饋信息和各手術(shù)室啟用狀態(tài)，計算出表冷器處理風(fēng)量，機器露點(diǎn)參數、各管路流通風(fēng)量等，交付執行機構實(shí)施。

b)控制變頻風(fēng)機在設定風(fēng)量下定風(fēng)量變風(fēng)壓運行。

c)控制各手術(shù)室循環(huán)機組管路電動(dòng)調節閥使各管路通過(guò)的風(fēng)量為設定風(fēng)量。

d)控制表冷器空調水管路電動(dòng)水閥使運行中機組機器露點(diǎn)參數滿(mǎn)足要求。

e)控制干蒸汽電動(dòng)氣閥(或其他加設裝置)使送風(fēng)參數滿(mǎn)足要求。

較高的自控要求使系統的初投資增加，也使空調系統

的管理變得復雜，是否采用這種空調及自動(dòng)控制系統要考慮醫院的承受能力。

結論：

根據我國組合機組及風(fēng)機的生產(chǎn)現狀，手術(shù)室凈化空調系統機組的風(fēng)量宜在6000-15000m3/h之間。Ⅰ級手術(shù)室應采用一機一室系統；Ⅱ級手術(shù)室中的特大型、大型手術(shù)室也可一機一室對應配置，中型、小型手術(shù)室在一機一室配置時(shí)應采用雙風(fēng)機配置；Ⅲ、Ⅳ級手術(shù)室應按一機多室配置機組。

合用機組時(shí)，相同潔凈等級的手術(shù)室容易實(shí)現，對于不同等級的手術(shù)室，要配備較復雜的配套裝置并在較高水平的自控保障下，系統才能平穩正常運行，但從投資分析來(lái)看得不償失。

單獨處理新風(fēng)，可提高新風(fēng)的品質(zhì)，對保證室內潔凈度有較大的好處，但在多系統工程中自控要求較高。

對一般醫院來(lái)講，使用專(zhuān)用機組分別處理新風(fēng)，在增設新風(fēng)風(fēng)機后新風(fēng)的處理質(zhì)量同樣可以提高，并可緩解循環(huán)風(fēng)機小風(fēng)量、大風(fēng)壓匹配的矛盾，系統運行控制也比較簡(jiǎn)單。