醫(yī)院層流手術室設計案例
根據M醫(yī)院層流手術部凈化空調的要求，設計時采用了獨立凈化空調機組和集中新排風機組、小型熱泵,冬夏用大樓冷熱源的設計方案。手術室使用靜壓箱孔板送風、下側回風，潔凈走廊和輔房上送上回。概要介紹了所采用的空氣處理方式、空調自控內容、對象，工程竣工后進行的調試與運行情況。測試與運行結果表明：工作區(qū)的氣流速度場和溫度場分布均勻，噪聲、潔凈度、新風量、菌落數超過軍隊YFB001-1995標準，其它指標達到標準，符合醫(yī)院使用要求。
1.概況
M醫(yī)院層流手術部由手術一室（Ⅲ級）、手術三室（Ⅲ級）、手術二室（Ⅱ級）和十萬級的器械室、敷料室、潔凈走廊組成,位于醫(yī)院新建的綜合病房樓七層，凈化空調面積138m2。大樓八層為技術層，布置凈化機組、設備；熱泵機組置于四樓屋面上。根據醫(yī)院需要, 手術一室用于普外手術，手術二室用于胸外手術, 手術三室用于眼科手術。為滿足醫(yī)院的使用要求，設計時采用了獨立凈化空調機組和集中新排風機組、小型熱泵,冬夏用大樓冷熱源的設計方案。手術室使用靜壓箱孔板送風、下側回風，潔凈走廊和輔房上送上回。測試與運行結果表明：工作區(qū)的氣流速度場和溫度場分布均勻，噪聲、潔凈度、新風量、菌落數超過軍隊YFB001-1995標準，并超過了2002年《醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》GB50333-2002。其它指標達到設計要求。凈化空調系統(tǒng)運行四年來，效果較好。
2.室內設計參數的確定
本工程采用的設計參數是根據《潔凈室施工及驗收規(guī)范》JGJ71-90和《軍隊醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》YFB001-1995以及院方的要求，參照有關技術措施和醫(yī)院手術部的設計經驗綜合考慮后確定的。根據醫(yī)院手術的類型和數量、院方劃給的手術部總面積、手術部的樓層位置，確定了手術部的平面布置，各個房間的室內設計參數YFB001-1995規(guī)定見表1。
由于醫(yī)用凈化空調系統(tǒng)空氣處理工藝的特殊要求，其初投資一般較高，在符合規(guī)范的前提下，院方常常會提出更高的要求，系統(tǒng)的經濟性也越來越受到關注。因此在確定室內參數時，必需考慮醫(yī)院水、電、汽和土建的現狀，醫(yī)院的環(huán)境、資金和需要，有所側重。
2.1室內溫、濕度
室內溫、濕度主要是為醫(yī)護人員創(chuàng)造出最有利于工作的舒適環(huán)境，滿足手術過程的嚴格要求。適宜的溫度對保持病人的體溫是必須的；濕度低會產生靜電和切口軟組織失水，濕度高使人不適、影響精細操作。因為院方長時間的大型手術很少，南京常年空氣濕度較高，本工程對溫度嚴格控制、對濕度的上限嚴格控制、濕度的下限要求降到次要位置。溫、濕度參數確定同表1。
2.2室內空氣潔凈度
考慮到醫(yī)院的手術對象多為老年人，控制感染的要求特別強烈，提高潔凈度有利于增強自凈的能力，抵抗干擾；同時本工程采用的德國醫(yī)用衛(wèi)生型機組風量大，壓頭高，確定除手術室按表1選擇潔凈度外，潔凈走廊和輔房均為十萬級,同時提高換氣次數：手術一室、三室為38次／h ,手術二室為65次／h，輔房和潔凈走廊為22次/h。
2.3室內正壓為防止外部的污染空氣進入手術室和潔凈區(qū)，保持室內潔凈度要求，各房間設計為正壓。由于手術室采用醫(yī)用氣密門，換氣次數較高，故取表1的正壓值。
2.4室內噪聲對手術部而言，噪聲控制的要求較為嚴格。設計指標按表1，從嚴掌握。
2.5新風量
新風量對維持室內正壓、稀釋并排除手術室內有害氣體，保證醫(yī)患人員的舒適性起著至關重要的作用。保證室內正壓要求的新風量為：
新風量對維持室內正壓、稀釋并排除手術室內有害氣體，保證醫(yī)患人員的舒適性起著至關重要的作用。保證室內正壓要求的新風量為：
Q1 =a?∑(q?l)式中Q1 ——保持潔凈室正壓所需的新風量(m3/h);a ——根據維護結構氣密性確定的安全系數,一般可取1.1~1.2;q ——當為某一正壓時,其維護結構單位長度縫隙的滲漏風量(m3 /h? m)可根據正壓值查表得到;l ——維護結構的縫隙長度。
以手術二室房間體積73.5m3、房間高３m計,保持5Pa的正壓需158 m3 /h；室內人員所需的最小新風量按表1取用,按10人計，需600 m3 /h;按表1的最小新風量6次／h計，需441 m3 /h;設計確定的新風量為700 m3 /h。同樣，確定手術一室、二室各為500 m3 /h,輔房、走廊為500 m3 /h。
2.6室內風速為保證醫(yī)護人員的舒適感，工作區(qū)風速應＜0.5m/s,當溫度低于22oC, 應≤0.3m/s。設計允許工作區(qū)平均風速V=0.3~0.1m/s。
3 調方式及特點
3.1用手術室獨立空調機組、潔凈走廊和輔房共用空調機組為了盡量降低感染率，隔離是手術部凈化空調設計的重要原則。根據手術室的凈化級別和手術部的使用特點，手術室采用獨立的德國醫(yī)用衛(wèi)生型凈化機組,好鋼用在刀刃上；走廊和輔房共用國產衛(wèi)生型機組，節(jié)約投資。每個手術室都是一個獨立的小循環(huán)空調系統(tǒng)，由凈化空調機組抽取室內的空氣，排出一部分后補充一定的新風，經機組處理后送入手術室，避免了其它手術室?guī)Ь諝獾幕烊胍鸬慕徊娓腥?。手術室氣流組織為上送下側回。在手術室的正中、手術床的正上方設置不銹鋼送風靜壓箱, 其中千級手術室采用德國原產靜壓箱。 進口的高效過濾器側布于靜壓箱四周,靜壓箱內設有勻流孔板,具有很好的靜壓效果；以孔板方式送風，使手術床及醫(yī)護人員所在的第一工作區(qū)直接籠罩在經高效過濾器、孔板送出的潔凈氣流中。手術室的四角下方均設有阻尼回風口，能順灰塵沉降方向迅速排除污染空氣，抑制二次揚塵，回風均勻，盡量減少渦流區(qū)。潔凈走廊和輔房采用高效送風口送風，阻尼回風口,上送上回。 ? ?
3.2采用集中新風排風機組
這樣可以保證避開污染、選取干凈的室外新風，足量送到各凈化系統(tǒng)內；同時排除室內多余的氣體。設計采用在回風管上開設新排風的方法，可節(jié)約資金；排風機壓頭需仔細計算，否則易發(fā)生“倒吸”。新風口、新風機分設初、中效過濾器，以減輕凈化主機及高效過濾器負擔；排風系統(tǒng)上設初、中效過濾器，以防系統(tǒng)停機時，由于自然循環(huán)，使室內受到室外空氣的污染。
3.3采用德國定風量閥、風管電加熱器
凈化空調是一個定風量系統(tǒng)，室內的潔凈度主要靠換氣次數即風量來保證。系統(tǒng)采用三級過濾，在系統(tǒng)運行過程中，會因過濾器的積灰而產生系統(tǒng)阻力變化，改變系統(tǒng)風量，進而影響凈化效果。由此進行的風量調試和阻力配平將非常繁瑣，醫(yī)院缺乏相應的技術力量。定風量閥采用機械原理，在阻力變化時能夠自動保持風量的恒定，不需外部支持，使得設計、調試、運行管理大為簡化。風管電加熱器作為輔助加熱，能使手術室在系統(tǒng)開機后迅速升溫，縮短手術準備時間，又可與表冷器聯合，進行濕度處理。
3.4采用低速風管系統(tǒng)和衛(wèi)生型寬頻片式消聲器主風管風速≤5m/s，支管風速約3~4m/s，回風口面風速約1m/s，送風管、回風管均設置衛(wèi)生型寬頻片式消聲器,努力降低室內噪聲。
3.5采用一次泵和雙通電動閥、旁通管，進行變水量調節(jié)
系統(tǒng)采用開式循環(huán)系統(tǒng)，配風冷熱泵，對空調機組進行變水量調節(jié)，對整個系統(tǒng)進行變水溫調節(jié)。設管道接口至大樓空調水系統(tǒng),當冬夏季節(jié)使用中央冷熱源時，關閉與熱泵、小膨脹水箱的連接管。
3.6凈化機組設于管道層，節(jié)省基建投資空調機組、消聲器、水系統(tǒng)管道、控制系統(tǒng)全部利用八樓原有管道層，在各種管道的夾縫中騰挪布置,熱泵設于四樓屋面，預留了維修空間。由于設備距手術部近，減少了風管長度，節(jié)約了資金。
4 空氣處理
手術部設有四套組合式醫(yī)用衛(wèi)生型凈化空調機組，機組內和靜壓箱內有電子消毒器，具有對混合風進行過濾、消毒、冷卻、去濕、加熱、加壓的功能。系統(tǒng)設集中過濾新排風機組，對新風進行過濾、加壓處理，排除室內多余廢氣?？諝獾睦鋮s、加熱、去濕：熱泵機組或大樓冷熱源集中供應冷熱水，由水泵送到空調機組的表冷器中實現；手術室送風管有電加熱，對空氣輔助加熱?？諝獾倪^濾、消毒：在新風口、回風口設初效過濾器，在新風機、凈化主機的表冷段前設中效過濾段，在凈化房的送風末端設高效過濾器，對空氣進行三級過濾；在凈化主機和送風靜壓箱內設電子消毒器對空氣消毒；在排風系統(tǒng)設初中效過濾，防止室外空氣回流污染。
5 冷熱源
過渡季節(jié)使用兩臺制冷量各為38.2kw的風冷熱泵機組，冬夏使用大樓冷熱源。熱泵根據負荷變化，自動調節(jié)。
6 自動控制采用德國西門子公司的DDC控制器和溫濕度傳感器、壓差傳感器、電動兩通閥實現自動控制和顯示功能。
6.1濕度控制
根據空氣處理的方式的不同，全年按兩個季節(jié)、兩種工況對凈化機組進行控制，各執(zhí)行機構動作情況如表2所示。
表中：to——室內溫度的反向調節(jié)，室內溫度升高，閥門開度減少（電加熱器檔數減少）；t——室內溫度的正向調節(jié)，室內溫度升高，閥門開度增加；ф——室內相對濕度的正向調節(jié)，相對濕度升高，閥門開度增加（電加熱器檔數增加）。
? 6.2兩檔風速及消毒在手術室情報面盤上設手動開關，使用時開高速檔，值班時用低速；主機風機低速或停機后，自動打開消毒器工作1小時。
? 6.3 檢測和顯示檢測凈化手術室和輔房的溫度和相對濕度、冷熱供回水溫度。顯示室內溫濕度、空調高低速運行、故障。
? 6.4聯鎖與報警
? 6.4.1新排風機與空調主機聯鎖:
凈化系統(tǒng)啟動時，控制啟動順序為空調機組→新風機→排風機。當四個系統(tǒng)中有一個系統(tǒng)啟動時，就必須啟動共用新排風機。凈化系統(tǒng)關閉時，控制關閉順序為排風機→新風機→空調機組。當四個系統(tǒng)中最后一個系統(tǒng)關閉時，才關閉共用新排風機。
6.4.2 電加熱器與空調主機聯鎖：當主機風機停機時，電加熱器自動斷電。
6.4.3空調器風機皮帶斷裂、空調房間溫濕度超限、冷熱供回水溫超限和空調器內中效過濾器壓差超限、電加熱器高溫保護時，風機過載保護時報警。
當自動系統(tǒng)出現故障時，能手動調節(jié)。空調器起停由手動進行。
7 工況調試與運行
調試于1999年４月進行。首先開機24小時后安裝高效過濾器，接著測量各風口風速并進行調整，然后用傾斜式微壓計、QDF-2A 風速儀測量各系統(tǒng)的送、回、新、排風量，各房間相對于走廊、室外的正壓，用ND2精密聲級儀測量各房間噪聲并作調整。調整后，噪聲、正壓、新風、風速均達到設計標準；唯總風量偏大，因此項指標有利于潔凈度，故不調整。
接著進行模擬夏季工況36小時運行,設定室溫17oC,熱泵及自動控制投入運行。選擇房間對角線測點在0.8,1.0,1.3,1.8共4種高度，用HM34C溫濕度測量儀測得各點溫度，用熱球風速儀測得各點在靜壓箱下3.0*3.0范圍內風速，在１米面測得濕度。發(fā)現在0.8~1.8m高度內速度場、溫度場分布均勻，其溫差在0.9 oC以內。
隨后進行模擬冬季工況36小時運行,設定室溫30oC,系統(tǒng)工作正常；設定室溫為23 oC, 濕度50%，運行10分鐘后達到設計的溫濕度要求。
8 結語
從測試和運行的情況看，采用上送下回、孔板送風的方式易在手術床周圍形成均勻的溫度、速度場，潔凈度容易達到標準。醫(yī)院對新風的要求比較高，規(guī)范只是最低指標，一些醫(yī)院系統(tǒng)的失敗含有新風不足的因素。噪聲達標較難, 為此付出較大的代價。建議加緊研究消聲性能好、能滿足凈化要求的新型消聲器。醫(yī)用凈化空調作為要求嚴格的系統(tǒng)，潔凈度不能僅僅靠高效過濾器，它要求風管、空調機組、消聲器、加濕器都要盡量保持潔凈，自控系統(tǒng)可靠、調節(jié)靈活、精度高。
潔凈系統(tǒng)的換氣次數、送回風方式、室內的正壓和新風量的確定、過濾方式的選擇是互為關聯的，不能單獨確定。對空氣品質的處理也不能追求完美，要考慮經濟性。醫(yī)院的技術通常較弱，凈化系統(tǒng)必須有高的可靠性，手術室關系到人的生命，由系統(tǒng)的故障引發(fā)的手術室的停用有可能造成很大的經濟損失。所有這些，都要求設計人員，應根據工程的實際，充分考慮空氣品質和投資，結合醫(yī)院的特點，有所取舍和側重。
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