?醫院空調的任務是維持室內所需要的溫濕度并除去空氣中的塵埃、微生物、氣味和有害氣體。其中手術室空調的設計是最重要的,因為減少和避免通過空氣途徑的術后感染是保證手術成功、縮短患者恢復時間、降低醫療費用的關鍵所在。手術室空調的特點是服務面積小、風量大、能耗高、使用時間不確定,因此應特別注意在創造高潔凈度室內氣候的同時空調系統的節能。本文以天津市某醫院手術室設計為例,介紹了設計者的一些新思路。

1 手術室概況

????該醫院潔凈手術部由8間手術室、中央潔凈大廳、麻醉室、蘇醒室等房間組成,手術部位于醫技樓2層,手術室無外圍護結構,手術室凈化級別為1000級(Ⅰ級)1間、10000級(Ⅱ級)4間、10萬級(Ⅲ級)3間,手術室設計溫濕度全年控制在24～28℃,50%～60%,在手術室內就地可調。

2 手術室空調風系統的劃分

①高級別(1000級以上)手術室空調系統宜獨立設置。其原因是高級別手術室空調送風量大,同樣面積的手術室,100級手術室的空調風量是10萬級的3.4倍,是10000級的2.25倍;另外高級別手術室的使用頻率遠低于低級別手術室,這樣無論是一個空調系統負擔多個高級別手術室,或是一個空調系統負擔一個高級別手術室和多個低級別手術室,都會使空調系統長時間處于“大馬拉小車”的運行狀態。例如1個空調系統負擔1間100級手術室和2間10000手術室或4間10萬級手術室,只要高級別手術室不使用,則系統設計風量至少大于此時所需風量的112%和84%,亦即此時系統所需風量僅為系統設計風量的47%和54.3%,而且此種因手術室使用與否引起的風量變化不宜采用變頻調速裝置調節,只能用風閥調節,而風閥調節方式是不節能的。所以無論從節約能源的角度,或是從使用可靠性、靈活性的角度,高級別手術室都應按間獨立設置空調系統,即一個凈化空調系統對應一間手術室。

②盡管低級別手術室與高級別手術室相比空調風量小得多,但一個空調系統所負擔的低級別手術室間數也不宜過多,因為醫院手術室的使用具有不確定性。愈是高等級醫院,手術室設置愈多,在正常情況下手術室的同時使用系數較低,這樣當一個空調系統所負擔的手術室間數較多時,系統常處于供大于求的狀態,其運行能耗勢必較高,出現有的醫院所反映的“建得起,用不起”的情況,并且一個系統負擔的手術室過多,也會造成使用上的不可靠。筆者認為,一個空調系統所負擔的低級別手術室不宜多于5間。

③中央清潔大廳、清潔走廊、高級別手術間的準備區、無菌室等應由一個單獨的空調系統負擔,目的是保證手術室外部空氣環境時時處于“臨戰”狀態,那種將以上部位空調合在低級別手術室空調系統中的做法顯然不合理。因為合在一起的空調系統,或是在手術室停止使用時系統送風能耗過大,或是無法保證手術室外部氣候環境處于受控狀態。

????總之,手術部空調風系統的劃分原則應該是:運行可靠、調節靈活、各司其責、節約能源。文中示例醫院手術部的空調風系統正是按上述原則劃分的。實踐證明,此種劃分方式效果良好。

3 送風量的確定和氣流組織

????進行該醫院手術部空調設計時,國家尚未頒布有關醫院手術室潔凈空調設計的標準與規范,當時國內已有的醫院手術室潔凈空調設計基本上囿于工業潔凈室的設計思路,將設計工業潔凈室的思路照搬到醫院手術室潔凈空調設計中會帶來兩個問題:

①高級別潔凈室風量過大。按照《潔凈廠房設計規范》(以下簡稱《規范》),100級手術室應在頂棚滿布高效過濾器風口,則一間36m2手術室的送風量為32400～45360m3/h(對應斷面風速為0.25～0.35m/s),送風功耗達17.0～19.0kW,送、回風管道占用建筑空間大,風系統噪聲控制困難。

②對于1000級以下手術室,在相同風量下手術室關鍵區域污染度控制不理想,原因是按《規范》規定1000級以下手術室應采用亂流形式的氣流組織。該做法通常是在全室頂棚均勻設置高效過濾器風口,理論依據是全室稀釋和凈化,然而根據德國標準DIN1946/4中關于污染濃度的概念,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達到相同的細菌濃度,此時污染度為1,而如果突破全室稀釋和凈化的工業潔凈室氣流組織方式,會在手術室關鍵區域獲得更低的污染度。

????針對以上問題,設計者參考德國Weiss手術室衛生空調系統的設計經驗,在手術室風量計算和氣流組織兩方面,突破了工業潔凈室設計思路,引入了降低總風量,強化手術床及器械桌區域局部送風的設計概念,具體做法如下:

①對于所有級別的手術室,均突破了全室稀釋和凈化的概念,采用局部強化凈化方法,將所有手術室的送風口均集中布置在手術床的上方,即以無影燈吊桿為中心設置層流送風箱,根據級別不同采用不同送風斷面尺寸。

②對于100級或1000級手術室,采用潔凈氣流覆蓋區域面積乘以此送風區域斷面風速的方式確定風量。如本工程的1000級手術室送風層流箱覆蓋面積為2.4m×2.4m,斷面流速0.35m/s,因此送風量為7258m3/h。

????100級送風層流箱覆蓋面積為3.0m×3.0m,斷面流速仍為0.35m/s,則送風量為11340m3/h,僅為前述工業潔凈室計算方法送風量的40%。

????雖然此設計思路借鑒了德國Weiss手術室衛生空調系統的設計經驗,但本工程并未采用德國學者介紹的大面積、小送風量(即大面積、低風速)的方式,因為采用小風速對客觀條件要求過于苛刻,且小風速時沒有足夠的動量保持單向流送風,很難達到理想的空調和凈化效果。而當斷面風速≥0.35m/s時,如回風口設置恰當,不僅可以使送風保持較好的單向流型,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床的操作面標高。

③對于10000級、10萬級手術室采用換氣次數法確定送風量,10000級取30h-1,10萬級取20h-1。盡管此換氣次數取值為《規范》規定的下限值,但由于全部送風量都由手術床部位上方的層流送風箱送出,手術區的細菌濃度為室內其他區域的50%,即手術區域空氣的污染度由全室稀釋和凈化方式的1降為局部強化送風方式的0.5。本工程10000級與10萬級手術室的層流送風箱送風面積分別為2.4m×1.2m和1.5m×1.5m,送風斷面風速均為0.35m/s。

????總之,采用以上設計思路的該醫院手術室,在投入使用后效果良好,用較小的風量????在手術室關鍵區域(手術床及器械桌區域)形成了比手術室其他區域更潔凈、更衛生的空氣環境。

4 在新風通路上設置粗效+中效過濾機組

????在一些手術室的凈化空調系統設計中,新風的過濾問題未能引起充分的重視,新風常常不經過獨立的過濾處理就直接與空調回風混合,其結果是導致中效、高效過濾器壽命縮短,更換頻繁,系統的運行維護成本加大,甚至影響手術室的正常使用。這是因為新風與回風混合前,兩者的空氣含塵濃度相差過大,新風即便經過粗效處理,其含塵濃度(≥0.5μm)也比10萬級空調回風在同粒徑范圍內的含塵濃度大70倍左右,是100級空調回風同粒徑范圍內含塵濃度的幾萬倍,從而使中效乃至高效過濾器沒有足夠的保護。

????為解決此問題,我們在新風通路上設計安裝了獨立的粗效+中效過濾機組,使新風經過兩級過濾后再與回風混合,此時的新風與回風在同粒徑范圍(≥0.5μm)的含塵濃度比較接近,真正起到了保護中效、高效過濾器的作用,而且新風過濾機組的粗、中效過濾器清洗、更換方便,與更換高效過濾器相比投資少,維護簡便。在新風通路上設置新風過濾機組的另一優點是確保了新風量,因為定風量的新風過濾機組本身就相當于一臺計量泵。

5 采用定風量閥解決空氣平衡問題

????手術部各區域的壓力分布對于潔凈手術室效果影響很大,而如何保證合理的壓力分布,除正確計算空氣平衡外,更重要的是對送風、回風進行精確的調節。以往風量調節裝置主要是手動對開多葉調節閥,此種閥門用于風量的精調節并不理想,實踐中有著調節困難、調試周期長的問題。針對此問題,在該醫院手術室空調系統的送、回風管上設計安裝了德國某公司的自力式定風量閥,此閥可以自動消除風管壓力對風量的影響,閥體外部有風量調節刻度盤,調節十分方便。安裝此閥后,手術室的壓力調節變得十分簡單。

6 結語

????設計者在該醫院手術室凈化空調工程設計中,借鑒國外先進的經驗,結合我國的具體情況,本著“降低風量、改善效果、節約能源、方便調節、提高可靠性”的原則,進行了以上5個方面的嘗試,實踐證明這些嘗試基本上是成功的。

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