手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)新觀點(diǎn)解析

杭州卓邦環(huán)境設(shè)備有限公司

【摘 要】 醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)設(shè)計(jì)，應(yīng)導(dǎo)入新的觀點(diǎn)，概況如下：手術(shù)室凈化空調(diào)對手術(shù)室空氣途徑的感染控制有效且不可替代；一個(gè)凈化空調(diào)系統(tǒng)所負(fù)擔(dān)的手術(shù)室間數(shù)宜少不宜多；引入污染度概念，在降低手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域污染度的同時(shí)，減少高凈化級別手術(shù)室的送風(fēng)量；引入局部強(qiáng)化送風(fēng)的概念，即采用置換氣流送風(fēng)吊頂，在手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域形成單向流型氣流組織，降低手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域的空氣污染度；新風(fēng)系統(tǒng)采用獨(dú)立的初、中效兩級過濾；采用定風(fēng)量閥，以保證室內(nèi)的正壓分布。采用以上新的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)設(shè)計(jì)的天津市某醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)于1999年底投入運(yùn)行，效果良好。

【關(guān)鍵詞】手術(shù)室 凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 新觀點(diǎn)解析

【Abstract】Design of air conditioning and cleaning operation room hospital， should introduce new ideas， are listed as follows： purification for operation room operation room infection on air conditioning control effective way and can not be replaced； a clean air conditioning system of the burden of the operation room between the number should not be much less； introducing the pollution degree， reduce the operation room in key regional pollution degree at the same time， reduce the air the high level of purification for operation room； The replacement air wind ceiling， forming a one-way flow of airflow organization in key areas to reduce the critical region of the operation room， operation room air pollution； air system with independent initial， in effect two stage filtration； with constant air volume valve， to ensure that the distribution of positive pressure chamber. The new design ideas of design of Tianjin city hospital operation room cleaning air conditioning system was put into operation at the end of 1999， the effect of good.

【Key words】Operation room； The design of clean air conditioning system； The new perspective analytical

引 言

醫(yī)院空調(diào)的任務(wù)應(yīng)該是，維持室內(nèi)所需要的氣候狀態(tài)并除去空氣中的塵埃、微生物、氣味和有害氣體，而醫(yī)院手術(shù)室的空調(diào)是最重要也是最困難的任務(wù)，尤其是控制空氣途徑造成的術(shù)后感染至關(guān)重要，因?yàn)榻档秃捅苊庑g(shù)后感染是保證手術(shù)成功、縮短患者恢復(fù)時(shí)間、降低醫(yī)療費(fèi)用的關(guān)鍵所在。另外手術(shù)室空調(diào)的另一特點(diǎn)是服務(wù)面積雖小但風(fēng)量大、能耗高、使用時(shí)間不確定，因此手術(shù)室空調(diào)在創(chuàng)造高度潔凈的室內(nèi)氣候同時(shí)應(yīng)特別注意空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。下面筆者就天津市某醫(yī)院手術(shù)室設(shè)計(jì)為例，介紹設(shè)計(jì)者在該設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的設(shè)計(jì)思路。

一、手術(shù)室概況：

本潔凈手術(shù)部由八間手術(shù)室、中央潔凈大廳、麻醉室、蘇醒室等附屬房間組成，手術(shù)部位于醫(yī)技樓二層，手術(shù)室無外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，手術(shù)室凈化級別要求分別為千級（I級）一間、萬級（II級）四間、十萬級（III級）三間，手術(shù)室設(shè)計(jì)溫濕度考慮到兒童生理特點(diǎn)，全年控制在tn=24-28℃，在手術(shù)室內(nèi)就地可調(diào)，手術(shù)室設(shè)計(jì)相對濕度Фn=50%-60%。

二、手術(shù)室空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的劃分：

1、高級別手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)宜獨(dú)立設(shè)置。所謂高級別手術(shù)室是指千級以上手術(shù)室，其原因是高級別手術(shù)室空調(diào)送風(fēng)量大，如同樣面積的手術(shù)室，百級手術(shù)室的空調(diào)風(fēng)量是十萬級的3.4倍，是萬級的2.25倍。另外高級別手術(shù)室的使用頻率遠(yuǎn)低于低級別手術(shù)室，這樣無論是一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)多個(gè)高級別手術(shù)室，或是一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)一個(gè)高級別手術(shù)室和多個(gè)低級別手術(shù)室，都會使空調(diào)系統(tǒng)長時(shí)間處于"大馬拉小車"的運(yùn)行狀態(tài)。例如一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)一間百級手術(shù)室和兩間萬級手術(shù)室或四間十萬級手術(shù)室，只要高級別手術(shù)室不使用，則系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量至少大于此時(shí)所需風(fēng)量的112%和84%，亦即此時(shí)系統(tǒng)所需風(fēng)量僅為系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量的47%和54.3%，而且此種因手術(shù)室使用與否引起的風(fēng)量變化不宜采用變頻調(diào)速方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，只能用調(diào)節(jié)總風(fēng)閥的方式調(diào)節(jié)風(fēng)量以適應(yīng)系統(tǒng)風(fēng)量變化，然而此種方式顯然不節(jié)能。所以無論從節(jié)約能源的角度，或是從使用可靠性、靈活性的角度，高級別手術(shù)室都應(yīng)"按間"獨(dú)立設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，即一個(gè)凈化空調(diào)系統(tǒng)對應(yīng)一間手術(shù)室。

2、對于低級別手術(shù)室，盡管與高級別手術(shù)室相比空調(diào)風(fēng)量小的多，但一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)所負(fù)擔(dān)的手術(shù)室間數(shù)也不宜過多，因?yàn)獒t(yī)院手術(shù)室的使用情況具備不確定性。愈是高等級醫(yī)院，手術(shù)室為滿足特殊繁忙情況，設(shè)置愈多。手術(shù)室多，正常情況下的同時(shí)使用系數(shù)低，這樣當(dāng)一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)所負(fù)擔(dān)的手術(shù)室間數(shù)較多時(shí)，系統(tǒng)常處于"供大于求"的狀態(tài)，其運(yùn)行能耗勢必較高，就象有的醫(yī)院所反映的"建的起，用不起"。筆者認(rèn)為，對于低級別手術(shù)室一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)所負(fù)擔(dān)的手術(shù)室不宜多于四至五間，而且一個(gè)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)手術(shù)室過多，也會造成使用上的不可靠。

3、中央清潔大廳、清潔走廊、高級別手術(shù)間的準(zhǔn)備區(qū)、無菌室等應(yīng)由一個(gè)單獨(dú)的空調(diào)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，目的是保證手術(shù)室外部空氣環(huán)境時(shí)時(shí)處于"臨戰(zhàn)"狀態(tài)，那種將以上部位空調(diào)合在低級別手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)中的做法顯然不合理。因?yàn)楹显谝黄鸬目照{(diào)系統(tǒng)，或是在手術(shù)室停止使用時(shí)系統(tǒng)送風(fēng)能耗過大，或是無法保證手術(shù)室外部氣候環(huán)境處于受控狀態(tài)。

總之，手術(shù)部空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的劃分原則應(yīng)該是：運(yùn)行可靠、調(diào)節(jié)靈活、各司其責(zé)、節(jié)約能源。天津市兒童醫(yī)院手術(shù)部的空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)正是按上述原則進(jìn)行的劃分，如附圖所示。實(shí)踐證明，此種劃分方式效果良好。

三、送風(fēng)量確定和氣流組織：

該醫(yī)院手術(shù)部進(jìn)行空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，國家尚未出版有關(guān)醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范，并且當(dāng)時(shí)國內(nèi)已有醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)設(shè)計(jì)，基本上囿于工業(yè)潔凈室的設(shè)計(jì)思路，然而將工業(yè)潔凈室設(shè)計(jì)思路照搬到醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)設(shè)計(jì)中會帶來兩個(gè)問題：①.高級別潔凈室風(fēng)量過大，如按照《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡稱規(guī)范），百級手術(shù)室應(yīng)在頂棚滿布高效過濾器風(fēng)口，則一間36m2手術(shù)室的送風(fēng)量為32400m3/h～45360m3/h（對應(yīng)斷面風(fēng)速為0.25m/s～0.35m/s），如此大的送風(fēng)量，送風(fēng)功耗達(dá)17.0kW～19.0kW，送、回風(fēng)管道占用建筑空間大，風(fēng)系統(tǒng)噪聲控制困難。②.對于千級以下手術(shù)室，在相同風(fēng)量下手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域污染度控制不理想，原因是套用《規(guī)范》千級以下手術(shù)室可采用亂流形式的氣流組織。通行的做法是在全室頂棚均勻設(shè)置高效過濾器風(fēng)口，此氣流組織形式的理論依據(jù)是"全室稀釋和凈化"，然而根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)DIN1946/4中關(guān)于污染濃度的概念，此種"全室稀釋和凈化"的氣流組織形式，在理想情況下可以使室內(nèi)達(dá)到相同的細(xì)菌濃度，此時(shí)污染度為1，而如果突破"全室稀釋和凈化"的工業(yè)潔凈室氣流組織方式，會在手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域獲得更低的污染度。針對以上問題，設(shè)計(jì)者參考德國Weiss手術(shù)室衛(wèi)生空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，在手術(shù)室風(fēng)量計(jì)算和氣流組織兩方面，突破了工業(yè)潔凈室設(shè)計(jì)思路，引入了降低總風(fēng)量，強(qiáng)化局部送風(fēng)，重在手術(shù)床及器械桌區(qū)域的設(shè)計(jì)概念，具體做法如下：

A、對于所有級別的手術(shù)室，均突破了全室稀釋和凈化的概念，引入局部強(qiáng)化凈化觀點(diǎn)，將所有手術(shù)室的送風(fēng)口均集中布置在手術(shù)床的上方，即以無影燈吊桿為中心設(shè)置"層流送風(fēng)箱"，根據(jù)級別不同采用不同送風(fēng)斷面尺寸。

B、對于百級或千級手術(shù)室，采用潔凈氣流覆蓋區(qū)域面積乘以此送風(fēng)區(qū)域斷面風(fēng)速的方式確定風(fēng)量。如本工程的千級手術(shù)室所采用送風(fēng)層流箱覆蓋面積為2.4m×2.4m，斷面流速0.35m/s，因此送風(fēng)量為7258m3/h，如果為百級，則采用送風(fēng)層流箱覆蓋面積為3.0m×3.0m，斷面流速仍為0.35m/s，則送風(fēng)量11340m3/h，僅為前述工業(yè)潔凈室計(jì)算方法的40%。雖然此設(shè)計(jì)思路借鑒了德國Weiss手術(shù)室衛(wèi)生空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，但本工程并未采用德國學(xué)者介紹的大面積、小送風(fēng)量（即大面積、低風(fēng)速）的方式，因?yàn)楦鶕?jù)國內(nèi)醫(yī)院的具體情況，采用小風(fēng)速時(shí)對客觀條件要求過于苛刻，且小風(fēng)速時(shí)氣流沒有足夠的動量保持送風(fēng)的單向流，很難達(dá)到理想的空調(diào)和凈化效果。而當(dāng)斷面風(fēng)速30.35m/s時(shí)，如回風(fēng)口設(shè)置恰當(dāng)，不僅可以使送風(fēng)保持較好單向流型，而且其單向流的分流高度會小于0.6m，即分流高度低于手術(shù)床的操作面標(biāo)高。

C、對于萬級、十萬級手術(shù)室采用換氣次數(shù)法確定送風(fēng)量，萬級取n=30次/h，十萬級取n=20次/h。盡管此換氣次數(shù)取值為《規(guī)范》規(guī)定的下限值，但由于采用了全部送風(fēng)量由手術(shù)床部位上方的"層流送風(fēng)箱"送出，其手術(shù)區(qū)達(dá)到的細(xì)菌濃度為室內(nèi)其他區(qū)域的50%，即手術(shù)區(qū)域空氣的污染度由全室稀釋和凈化方式的1降為局部強(qiáng)化送風(fēng)方式的0.5。本工程萬級與十萬級手術(shù)室的"層流送風(fēng)箱"送風(fēng)面積分別為2.4m×1.2m和1.5m×1.5m，送風(fēng)斷面風(fēng)速均為0.35m/s。

總之，采用以上設(shè)計(jì)思路的該醫(yī)院手術(shù)室，在投入使用后效果良好，達(dá)到了用較小的風(fēng)量，在手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域（手術(shù)床及器械桌區(qū)域）形成一個(gè)比手術(shù)室其他區(qū)域更潔凈、更衛(wèi)生的氣候環(huán)境。

四、在新風(fēng)通路上設(shè)置初效+中效新風(fēng)過濾機(jī)組：

一些手術(shù)室的凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，新風(fēng)的過濾問題未能引起充分的重視，新風(fēng)常常是不經(jīng)過獨(dú)立的過濾處理而直接與空調(diào)回風(fēng)混合，其結(jié)果導(dǎo)致中效、高效過濾器壽命縮短，更換頻繁，系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本加大，甚至影響手術(shù)室的正常使用。這是因?yàn)樾嘛L(fēng)與回風(fēng)混合前，兩者的空氣含塵濃度相差過大，新風(fēng)即便經(jīng)過初效處理，其處理后的含塵濃度（30.5mm）也比十萬級空調(diào)回風(fēng)在同粒徑范圍內(nèi)的含塵濃度大70倍左右，是百級空調(diào)回風(fēng)同粒徑范圍內(nèi)含塵濃度的幾萬倍，從而使中效乃至高效過濾器沒有足夠的保護(hù)。為解決此問題，我們在新風(fēng)通路上安裝了獨(dú)立的初效+中效新風(fēng)過濾機(jī)組，使新風(fēng)經(jīng)過兩級過濾后再與回風(fēng)混合，此時(shí)混合前的新風(fēng)與回風(fēng)在同粒徑范圍（30.5mm）的含塵濃度比較接近，真正起到了保護(hù)中效、高效過濾器的作用，而且新風(fēng)過濾機(jī)組的初、中效過濾器清洗、更換方便，與更換高效過濾器相比投資少，維護(hù)簡便。在新風(fēng)通路上設(shè)置新風(fēng)過濾機(jī)組的另一優(yōu)點(diǎn)是確保了新風(fēng)量，因?yàn)槎L(fēng)量的新風(fēng)過濾機(jī)組本身就相當(dāng)于一臺"計(jì)量泵"。

五、采用定風(fēng)量閥解決空氣平衡問題：

手術(shù)部各區(qū)域的壓力分布對于保證潔凈手術(shù)室效果影響很大，而如何保證合理的壓力分布，除空氣平衡計(jì)算正確外，更重要的是送風(fēng)、回風(fēng)均應(yīng)有良好的調(diào)節(jié)手段。以往風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置主要是手動對開多葉調(diào)節(jié)閥，此種閥門用于風(fēng)量的精調(diào)節(jié)并不理想，實(shí)踐中有著調(diào)節(jié)困難、調(diào)試周期長的問題。針對此問題，兒童醫(yī)院工程手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)的送、回風(fēng)管采用了德國TROX公司的自力式定風(fēng)量閥，此閥可以自動消除風(fēng)管壓力對風(fēng)量的影響，閥體外部有風(fēng)量調(diào)節(jié)刻度盤，調(diào)節(jié)十分方便，安裝此閥后，手術(shù)室的壓力調(diào)整變得十分簡單，現(xiàn)場幾乎無需費(fèi)時(shí)進(jìn)行壓力調(diào)整。

結(jié) 語

總之設(shè)計(jì)者在該醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)工程中，借鑒國外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國的具體情況，本著"降低風(fēng)量、改善效果、節(jié)約能源、方便調(diào)節(jié)、提高可靠性"的原則，進(jìn)行了以上五個(gè)方面的嘗試，實(shí)踐證明這些嘗試基本上是成功的。