層流手術(shù)室凈化空調風(fēng)系統設計思路與方法
四川華銳凈化 2019-03-31 11:49:05 閱讀
目前,很多醫院的潔凈手術(shù)室在設計過(guò)程中片面強調凈化級別,而忽略了系統在運行保養過(guò)程的節能因素,造成潔凈手術(shù)部投資和運行費用高昂。在保證手術(shù)室污染控制的基礎上,如何使手術(shù)室凈化系統設計既合理又節能?筆者就這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析探討,供同行參考。

一、送風(fēng)量的確定
在國家出版《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規范》)之前,國內已有的醫院手術(shù)室潔凈空調系統設計基本上都按照工業(yè)潔凈室設計標準如《潔凈廠(chǎng)房設計規范》來(lái)進(jìn)行。
此類(lèi)設計采用“全室稀釋和凈化”概念(如圖1所示),雖然可獲得均勻向下的氣流,自?xún)裟芰?,可?jiǎn)化人身凈化設置,但存在兩方面問(wèn)題:一是功耗大、占用面積大、風(fēng)系統噪音控制困難;二是造價(jià)和維護費用高,燈具布置困難,高效過(guò)濾器堵漏困難。例如:一間36m2的百級手術(shù)室,所需送風(fēng)量為32400m3/h~45360m3/h(斷面風(fēng)速為0.25m/s~0.35m/s);在千級以下手術(shù)室,該“全室稀釋和凈化”概念的亂流形式氣流組織下的細菌濃度不理想。針對以上問(wèn)題,參考德國WEISS手術(shù)室潔凈空調系統概念,在手術(shù)室風(fēng)量計算和氣流組織兩方面,突破工業(yè)潔凈室設計思路,引入降低總風(fēng)量、強化局部送風(fēng)、送風(fēng)方式采用垂直單向流、重點(diǎn)放在手術(shù)床區域的設計概念,這種方式具有安裝維護方便、投入費用大幅減低、功耗降低、占用面積少等特點(diǎn)。例如:一間36m2的百級手術(shù)室,送風(fēng)口面積為2.4m×2.4m,送風(fēng)量為11340m3/h,僅為前述工業(yè)潔凈室的40%。
二、新風(fēng)段的設置
一些手術(shù)室的凈化空調系統通常設有三級過(guò)濾:第一級過(guò)濾設在回風(fēng)口,第二級設在系統正壓段,第三級設在系統末端。
筆者認為,在百級手術(shù)室里,這種三級過(guò)濾的過(guò)濾效果是不穩定的,因為在我國,中效過(guò)濾器存在濾料、品種偏少,性能偏低的情況,不能有效保護高效過(guò)濾器,在這種設計中,如果某一級設置不匹配,會(huì )使三級過(guò)濾器更換期不合理,造成整體過(guò)濾效果欠佳。
因此,新風(fēng)的過(guò)濾問(wèn)題應該引起充分的重視,新風(fēng)常常不經(jīng)過(guò)獨立的過(guò)濾處理而直接與空調回風(fēng)混合,其結果導致初效、中效、高效過(guò)濾器壽命縮短,更換頻繁,系統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(fēng)與回風(fēng)混合前,兩者的空氣含塵濃度相差過(guò)大,新風(fēng)即便經(jīng)過(guò)初效處理,其含塵濃度也比十萬(wàn)級空調回風(fēng)在同粒徑范圍內的含塵濃度大70倍左右,是百級空調回風(fēng)同粒徑范圍內的含塵濃度的幾萬(wàn)倍,從而使中效乃至高效過(guò)濾器沒(méi)有足夠的保護。為解決此問(wèn)題,通過(guò)在新風(fēng)通路上安裝獨立的初效加中效過(guò)濾網(wǎng),使新風(fēng)經(jīng)過(guò)兩級過(guò)濾后再與回風(fēng)混合,此時(shí)混合的新風(fēng)與回風(fēng)在同粒徑范圍的含塵濃度比較接近,真正起到了保護中效、高效過(guò)濾器的作用,而且新風(fēng)過(guò)濾機組初、中效過(guò)濾器的清洗、更換更方便,與更換高效過(guò)濾器相比投資少、維護簡(jiǎn)便。此法經(jīng)投入使用已獲得理想效果。
三、排風(fēng)過(guò)濾器的設置
在潔凈手術(shù)室,手術(shù)臺患者頭部上方應設置排風(fēng)口,按《規范》規定,每間手術(shù)室排風(fēng)量不小于200m3/h。每間手術(shù)室單獨設置排風(fēng)機,而且排風(fēng)機前應設置初、中、亞高效過(guò)濾器,這點(diǎn)往往被忽略,筆者接觸到的醫院潔凈手術(shù)室工程,只有少數配置了初效過(guò)濾器,其后果與新風(fēng)機組未設過(guò)濾器一樣,手術(shù)室在停用期間,室外空氣會(huì )通過(guò)排風(fēng)口直接污染潔凈手術(shù)室,使室內的溫、濕度很快改變,塵埃粒子增加,致使手術(shù)室下一次使用前的自?xún)魰r(shí)間延長(cháng),過(guò)濾網(wǎng)壽命縮短,浪費能源。
四、回風(fēng)口的設置
回風(fēng)口的設置對保證潔凈手術(shù)室合理的氣流起決定作用,為使送風(fēng)氣流能覆蓋手術(shù)臺,不使潔凈氣流短路,要求回風(fēng)口不超過(guò)地面0.5m且下端離地面不低于0.1m,回風(fēng)口氣流風(fēng)速不應大于2m/s。根據國內科研成果,手術(shù)室寬度小于3m時(shí)采用單側下回風(fēng),大于3m時(shí)采用兩側下回風(fēng)。在室內壓力允許狀態(tài)下,回風(fēng)口應增設初效乃至中效過(guò)濾網(wǎng),否則在室內人員操作以及術(shù)前、術(shù)后的清理工作中,回風(fēng)中可能含有較多的毛發(fā)和紡織纖維等,這些纖維通過(guò)回風(fēng)管路被吸入,一方面很容易使管道積塵滋菌,另一方面機組內初效過(guò)濾器受污染會(huì )加快過(guò)濾網(wǎng)的更換頻率,從而增加了維護費用。
五、壓力控制
潔凈手術(shù)部相對周邊區域應維持正壓,和部?jì)葷崈艏墑e不同區域之間維持合理的氣流流向及有序的壓力分布,以避免室外對室內、低級別對高級別環(huán)境的影響。只有保證在任何情況下(非手術(shù)期間)都能保持這種梯度壓力分布不變,才能真正有效地減少手術(shù)區交叉感染的風(fēng)險。
正壓控制一般通過(guò)調節送風(fēng)與回風(fēng)、排風(fēng)量之間的差值,并結合控制手段來(lái)實(shí)現,這個(gè)風(fēng)量差值稱(chēng)為正壓滲透風(fēng)量,它是由系統新風(fēng)量承擔的,正壓本質(zhì)就是正壓滲透風(fēng)量透過(guò)房間縫隙的阻力。正壓風(fēng)量是無(wú)組織氣流,到處滲透,因此正壓滲透風(fēng)量越多、房間縫隙越小,所建立的正壓就越大。
由于手術(shù)部中設置的系統較多,正壓控制要求高,在系統運行中,由于門(mén)的開(kāi)啟、三級過(guò)濾器積塵或室外風(fēng)速的影響,正壓值會(huì )出現變化。只要送風(fēng)、回風(fēng)、排風(fēng)中任一風(fēng)量發(fā)生變化,就有可能破壞有序的梯度壓力分布。
盡管正壓控制的手段有許多,大多措施都是針對單個(gè)室間的,難以從整體上控制整個(gè)手術(shù)部的有序壓力分布,而且穩定性較差。為使室內保持穩定的正壓,國外常常在送風(fēng)、回風(fēng)、排風(fēng)口均設置機械式定風(fēng)量裝置,效果明顯但增加了造價(jià)。我們自行開(kāi)發(fā)了潔凈室送排風(fēng)和正壓控制系統,采用了更為簡(jiǎn)易、有效的控制方式。該系統采用雙位控制的定風(fēng)量裝置,將新風(fēng)與正壓兩套系統結合成一套新風(fēng)系統,既承擔了各潔凈手術(shù)室的正壓風(fēng)量又承擔了正常新風(fēng)量,每個(gè)手術(shù)室的各自獨立的空調機組變成了循環(huán)風(fēng)機組,它的風(fēng)量變化已與手術(shù)部正壓分布無(wú)關(guān)。由于只在新風(fēng)系統支管上設置定風(fēng)量裝置(定風(fēng)量裝置流量遠遠小于送、回風(fēng)管),從而降低了工程造價(jià)。
整個(gè)系統在不同工況下運行如下:當某個(gè)手術(shù)室正常使用時(shí),空調機開(kāi),使得新風(fēng)支管上的雙位控制的定風(fēng)量裝置調到高位檔,高檔新風(fēng)量(正常新風(fēng)量)進(jìn)入,排風(fēng)機組排走的風(fēng)量為新風(fēng)量與正壓風(fēng)量的差值,多余的正壓風(fēng)量滲透到室外,建立正壓。當某手術(shù)室不使用時(shí),空調機關(guān),新風(fēng)支管上的雙位控制的定風(fēng)量裝置調到低位檔,低檔新風(fēng)量(正壓風(fēng)量)進(jìn)入,排風(fēng)機組關(guān)閉,正壓風(fēng)量滲透室外仍可建立正壓。由于通過(guò)一個(gè)系統送入,而且可以保證潔凈手術(shù)部?jì)扔行虻奶荻葔毫Ψ植疾蛔?,這樣有效地保證了潔凈手術(shù)部合理的壓力分布和氣流的定向流向,這套系統經(jīng)實(shí)踐證明是非常節能及有效的。
六、改造實(shí)例
這里以百級手術(shù)室為例,改造前的系統在投入使用后,每?jì)蓚€(gè)月出現壓力報警,經(jīng)檢查發(fā)現,初效過(guò)濾器表面粘了很多灰塵和棉絮等雜物,風(fēng)阻力增大,產(chǎn)生壓差報警,進(jìn)而影響風(fēng)量、手術(shù)室的正壓壓力,所以不得不提早更換初、中效過(guò)濾器。針對這種情況,依據本文思路進(jìn)行了改造,在保證原設計風(fēng)量、壓力、級別的基礎上,在回風(fēng)口加裝了初效過(guò)濾器,在新風(fēng)段加裝初、中效過(guò)濾器,在排風(fēng)段排風(fēng)機之前加裝亞高效過(guò)濾器,改造前后的變化如表1、表2所示。
從以上對照表可以看出,該系統經(jīng)改造后無(wú)論在風(fēng)速、噪聲、懸浮粒子數等參數上都比之前得到改進(jìn),級別提高,運行費用降低。
七、結束語(yǔ)
綜上所述,跳出工業(yè)潔凈手術(shù)室技術(shù)思路,在回風(fēng)段、新風(fēng)段、排風(fēng)段,加裝初、中效過(guò)濾器,通過(guò)經(jīng)濟有效的方法控制壓力,可大大減少設備的投資,節省運行保養費用,方便維修。經(jīng)實(shí)踐證明,這些思路與方法是正確、可行的。

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