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1、洁净手术部空调系统设计探讨北京康成人工环境工程有限公司 徐喆摘要：本文介绍了洁净手术室净化空调系统的设计理念，详细的阐述了净化空调系统设计中的系统形式、空气处理方式、风量平衡、设备选用、系统节能等关键设计环节，从而使医院手术部能够满足新形势下的各种要求。作者观点，仅供参考。关键词：洁净手术室 空气处理流程 风量平衡 节能措施概述：近年来随着经济的发展，人们的生活水平普遍提高，对健康逐渐重视，大量的新观念和新技术被广泛接受和应用，对改善医院的医疗环境和医疗设施提出了更高的要求，尤其是对医院手术部的设计提出了新的要求。为此，我国在2002年12月1日正式实施了中华人民共和国国家标准GB50333-
2、2002医院洁净手术部建筑技术规范，规范针对手术室空气调节与空气净化方面提出了许多与以往洁净室不同的设计新要求和新思路，因此，如何能够在设计中认真贯彻标准的精神，是我们工程设计人员面临的新的课题。本文集中了作者多年的工作经验总结以及国内最新的技术成果，其中不乏有作者对新技术的独到见解，藉以此文把作者观点表述给同行，以求得共勉。系统形式及划分：过去国内大多数医院手术部比较简陋，基本为非洁净手术部，主要依靠消毒液进行消毒，易产生交叉污染，在室温控制方面则采用窗式空调和风机盘管进行调节。而现行的国家规范中规定，洁净用房内严禁采用普通的风机盘管机组或空调器，但在准洁净室和III、IV级洁净辅助用房，可
3、采用带亚高效过滤器或高效过滤器的净化风机盘管机组，或立柜式净化空调器。一般情况下，手术部所有的净化空调系统均采用全空气集中送风系统，且为全年定风量系统，风量的改变会造成静压差的改变，从而影响房间的洁净度，所以不应采用变风量系统。在空调系统的划分上，应即能保证洁净手术部整体控制，又能使各洁净手术灵活使用，洁净手术室应与辅助用房分开设置净化空调系统，划分如下：I、II级洁净手术室应每间采用独立净化空调系统，III、IV级洁净手术室可23间合用一个系统，手术部洁净辅助用房合用一个系统；新风可采用集中送风系统，也可采用每个系统自采新风；排风系统各手术室应独立设置。空气处理流程：净化空调系统的空气处理与
4、普通空调系统的区别在于空气过滤器的设置和对温、湿度的控制。空气过滤器是保障整个手术部设施处于洁净环境的重要环节，它确保洁净度达到相应级别、阻止细菌与有害气体的侵入；而空气的冷热处理是保障整个手术部人员处于舒适环境的关键所在，它保证医护人员和病人的生理卫生要求。一、空气过滤：净化空调空气过滤系统至少设置三级空气过滤器：第一级应设置在新风口或紧靠新风口处，即新风过滤，同时，新风过滤应采用对5m大气尘计数效率不低于50的粗效过滤器、对1m大气尘计数效率不低于50的中效过滤器和对0.5m大气尘计数效率不低于95的亚高效过滤器的三级过滤器组合；第二级应设置在系统的正压段，一般为中效过滤器；第三级应设置在
5、系统的末端或紧靠末端的静压箱附近，不得设在空调箱内，一般为高效过滤器。洁净手术室内的回风必须设置过滤层（器），一般在回风口处安装无纺布过滤层。洁净手术室排风管应设对1m大气尘计数效率不低于80的高中效过滤器和止回阀，以防风机停机时，室外空气倒灌，影响手术室内的空气质量。整个空调净化系统通过对送风、回风及排风的过滤措施，保证了整个手术部处于洁净受控状态。二、空气冷热处理：为了满足洁净度的要求，洁净手术部对不同级别的洁净区域的送风量有严格要求。送风量比普通的舒适性空调大很多，并且要求系统全年运行时，送风量、新风量、排风量固定不变，送风温差由送风量和室内热湿负荷决定，一般比普通的舒适性空调小很多。因
6、此，针对夏季工况，如图所示，对于一次回风系统，处理流程为：新风与回风混合后处理至露点L点，然后加热至K点，经风机升温至O点送入室内。由于手术室送风量很大，送风温差很小，因此从L点到K点需要大量的再热量，产生严重的冷热抵消。 针对冬季工况，如图1所示，以我国夏热冬冷地区为例，先将新风作预处理，假定室内设计参数不变，将新风预热预处理至W点，然后与一次回风混合后至点，然后加热至点，然后等温加湿（干蒸汽）处理至送风状态点点。从图中还可以看出，W点越高，所需热量越大，另外，W点越高，其相对湿度越低，过低的相对湿度容易使新风在输送过程中产生静电。因此，W点不宜过高，一般取值为5。 图：空气处理焓湿图综上所
7、述，将空气过滤与冷热处理连贯起来便组成了整个净化空调系统的空气处理流程，如图2所示： 如图2：净化空调系统空气处理流程空调系统的风量平衡：由于规范对手术室的房间级别、压力、送风量和新风量有严格的要求，而换气次数、静压差和洁净度这三个参数是息息相关的。因此手术室的空调系统的风量平衡就显得尤其重要。以级正压手术室为例，根据规范要求，手术区手术台工作面高度截面平均风速为0.250.30m/s，集中送风口面积为6.24m2（2.4mx2.6m），考虑到风速衰减，送风口处的风速取0.400.45m/s，则计算得手术室内所需送风量，规范要求I级手术室所需最小新风量为1000 m3/h，按照一般净化空调系统
8、总漏风率为，绘出系统风量平衡图。图3 正压手术室风量平衡图系统送风量;系统新风量循环风量可见，手术室需要的新风量为1000，系统实际送新风1204，多出的204即为补充系统漏风的。从风机送出10204，漏出2以后正好剩10000送入室内，循环风为9000，差额为1000，正好是手术室所需新风量，也可维持室内正压的压出量（排风渗风）。同理，对于负压手术室，计算方法与上述相同，所不同的在于房间的排风量由800变为1200，正压渗风变为了负压渗风。我们可以将以上两种情况合并，同时将排风机改为双速风机（高速为1200，低速为800），当需要正压手术室时，排风机采用低档运行，当需要负压手术室时，排风机采
9、用高档运行，手术室变为正负压转换手术室。本文中仅以I级手术室为例对手术室的风量平衡进行阐述，而在实际工程中，I级手术室多为正压手术室，正负压转换手术室通常为III级或IV级手术室，但其风量平衡的计算方法是相同的，仅在数值上有所变化，在这里就不再一一赘述了。净化空调设备选用：一 空调机组的选用：洁净手术室由于属于生物洁净室的范畴，它是以控制有生命微粒为最终目标的。由于传统的空调机组中，存在有军团病菌积存的环境，促成病菌繁殖的因素，以及将军团病菌从积存散发到给易感人群的途径，因此如何抑制空调机组细菌的繁殖成为洁净手术室室内空气建设的关键的问题之一。为了把空调机组内微生物污染、新繁殖的微生物及其释放
10、出的有害有味气体和大量有害代谢物、尸体和碎片的污染减少到最低，规范中对洁净空调机组采取以下一些改进措施：1.与传统的空调机相反，将热交换盘管设置在正压段，从根本上消除盘管积水、不易排水的问题。由于处于正压段可以消除水封，彻底杜绝了因积水而滋生细菌、污染和臭气问题。2.与传统做法相反，采用亲水膜平翅片，从而在冷却除湿过程中铝箔表面不会形成小水珠，有效减少了气流中的水滴，故而不易产生带水现象。平翅片也不易积尘滋菌，很容易被流水带走。3.用气封防止停机时机外污染空气倒灌。4.将中效过滤器设在风机后的均流板与盘管之间，使中效过滤器既满足处于机组正压段的要求，又能保护蒸发盘管，减少其上的积尘集菌，还可完
11、全避免中效过滤器受潮而易长霉。5.用吹风或特殊自循环的消毒办法，保持表冷器等易带菌部位的干燥和灭菌。二 送风末端的选用：医院洁净手术部建筑技术规范中要求，级洁净手术室应采用局部集中送风的方式，即把送风口直接集中布置在手术台的上方。其他房间的高效送风口可单独布置。但无论是集中布置的高效送风口还是分散布置的高效送风口，其安装和更换均需要在洁净房间内进行，也就是说在送风末端的静压箱后安装高效过滤器。一般高效过滤器12就要更换一次，在整个空调系统停止后，工作人员需要在整个手术部内更换高效过滤器，更换工作完成后，手术室需要整体清洁，洁净度需要重新检测后，手术室方可使用，此项工作对手术室的运营影响较大。因
12、此，一种新型的洁净手术室专用阻漏式洁净送风天花逐渐为业内所认可，它将高效过滤器安装在机房内的高效过滤箱中，方便维修与更换，可有效的保障手术室内的洁净度等级，安装简便快捷，外观简洁大方，其原理如图4所示：图4 送风天花原理图 两种送风天花的比较见下表：传统洁净送风天花阻漏式洁净送风天花对室内洁净度的保护万一高效过滤器泄漏，室内工作必将受到影响。能将高效过滤器泄漏所造成的影响降低至原来的1/475。对主流区气流的保护洁净送风天花下部的气流均匀度不易达到国家标准的有关要求，抗环境干扰能力弱。洁净送风天花下部的气流均匀度容易达到国家标准的有关要求，抗环境干扰能力强。出风面积出风面采用多块散流孔板、网组
13、合，安装要求高。仅用四块阻漏层组合，安装方便，气流满布率95%。设备高度静压箱高度较高，在土建层高较低的场合无法安装。安装在房间内的阻漏层厚度在350mm之内，特殊情况可再降低其厚度，能适合更多的安装场合。设备维护工作方便性更换高效过滤器必须进入手术室，不利于手术部的无菌化管理。在手术室外更换高效过滤器，不污染受保护的环境，更换快捷，操作方便。设备安装质量的保障现场制作，传统拼装，不利于保障设备质量。工厂制造，仅需现场配套专用连接件简单拼接组合即可，有利于保障设备质量。观感出风面一般采用多块散流孔板、网组合，固定螺栓外露，不美观。用四块阻漏层组合，无螺栓连接，出风面观感好。将阻漏式洁净送风天花
14、应用到空调系统中的原理图如下：图5 洁净空调系统原理图节能措施：洁净手术部的负荷特点是热湿负荷比较稳定。从建筑的布置上来看，除清洁走廊外，洁净手术部的大部分区域一般都没有直接的外围护结构，其室内热湿负荷几乎不受室外气候条件的影响，人员和医疗用电设备是室内热湿负荷的主要影响因素。而且，洁净手术部空调是生物净化空调，主要是对送风量有严格要求，即送风量大，送风温差较小，容易产生严重的冷热抵消。同时，为保证洁净房间的洁净度，空调系统需要全年运行，一旦空调系统关闭，洁净手术部的相对正压就不存在了，非洁净区的脏空气可轻易进入洁净区，当空调系统重新启动时，必须运行30min以上，手术部方可使用，大大增加了医
15、护工作者的工作强度所以一般手术室均长时间不关机运行。为解决以上两个问题，一是使用二次回风代替一次回风，二是使用手术部值班工况运行的方式。一 、用二次回风代替一次回风同样以I级手术室为例，夏季二次回风的空气处理流程为：先将新风与一次回风混合后处理至L点，然后与二次回风混合后再热至K点，经风机升温至O点送入室内。可以看出，二次回风系统中，新风负荷没有变化，室内负荷也没有变化，而再热负荷减小了，从而总冷量相应减小。以北京地区夏季工况为例，夏季空调室外计算干球温度tw=33.2，夏季空调室外计算湿球温度ts =26.4，夏季空调室内计算干球温度tn=23，夏季空调室内计算相对湿度=55%，运用前文所计算的风量值分别计算一次回风与二次回风的负荷，计算结果见下表：方案手术室级别送风量（m3/h）新风量（m3/h）一次回风量（m3/h）二次回风量（m3/h）循环空调机组制冷量（Kw）循环空调机组再热量（Kw）一次回风I级102041204900041.026.9二次回风I级1020412045429357126.714.8*这里二次回风量占总送风量的35%。通过比较
