綜合醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)設(shè)計
日期：
2022-04-27
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近年來，伴隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，國家醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)同樣也得到了迅猛發(fā)展，新的醫(yī)療技術(shù)對室內(nèi)環(huán)境的要求不斷提高。其中手術(shù)室凈化空調(diào)設(shè)計成為綜合醫(yī)院空調(diào)設(shè)計最為重要的一環(huán)，潔凈手術(shù)室凈化設(shè)計的目的是通過凈化設(shè)計有效阻止室外污染物侵入室內(nèi)，降低術(shù)后感染率，同時迅速有效排除室內(nèi)的污染氣，防止病菌擴散。
一、室內(nèi)設(shè)計參數(shù)的確定
凈化空調(diào)設(shè)計參數(shù)的確定與普通舒適性空調(diào)系統(tǒng)有很大的區(qū)別。從溫濕度來說，舒適性空調(diào)的室內(nèi)溫濕度的確定只考慮工作人員的舒適性要求，而凈化空調(diào)不僅要考慮舒適性，更重要的是保證工藝所要求的特殊的溫度、濕度環(huán)境（包括減少靜電荷）。
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除了溫濕度以外，凈化空調(diào)的設(shè)計參數(shù)還包括室內(nèi)外的發(fā)塵量和發(fā)菌量。室外大氣塵計數(shù)濃度各地差異很大，最高值為106粒/L。對于高效空氣凈化系統(tǒng)的5級及其以下的潔凈室，當(dāng)大氣塵濃度在10粒/L以內(nèi)變化時，對潔凈室含塵濃度的影響可以忽略不計。高效空氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計大氣塵濃度宜取M=1O6粒/L。而中效空氣凈化空氣系統(tǒng)，其潔凈度受大氣塵濃度影響很大，所以設(shè)計大氣塵濃度宜分區(qū)決定。
凈化空調(diào)采用設(shè)置在裙房屋面的兩臺多功能風(fēng)冷熱泵機組做為冷熱源，在制取7/12℃空調(diào)冷水的同時提供40/45℃空調(diào)熱水，作為凈化空調(diào)機組的冷源及再熱熱源，以達到節(jié)能目的。
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多功能風(fēng)冷熱泵機組單臺制冷量681kW，熱回收量560kW。在凈化機房內(nèi)設(shè)置3臺空調(diào)冷水循環(huán)泵（兩用一備）及3臺空調(diào)熱水循環(huán)泵（兩用一備）為凈化空調(diào)水系統(tǒng)服務(wù)。凈化空調(diào)水系統(tǒng)采用變流量一級泵系統(tǒng)（熱泵機組定流量運行）。
空調(diào)水系統(tǒng)采用四管制，同時提供冷水及熱水。同時通過冷水盤管除濕及電熱加濕的方式對濕度進行控制，另外通過冷水盤管制冷及熱水盤管加熱的方式對溫度進行控制。控制模式采用濕度優(yōu)先的控制模式。
凈化空調(diào)的氣流組織所實現(xiàn)的主要目的是：供給足量的清潔空氣，稀釋并替換室內(nèi)所產(chǎn)生的污染物質(zhì)，使室內(nèi)潔凈度保持在允許的范圍之內(nèi)。
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它要求送入凈化房間的潔凈氣流擴散速度快、氣流分布均勻，以稀釋室內(nèi)污染源所散發(fā)的污染物質(zhì)，維持生產(chǎn)環(huán)境所要求的潔凈度；使散發(fā)到室內(nèi)的污染物質(zhì)能迅速排出室外，盡量避免或減少氣流渦流和死角，縮短污染物質(zhì)在室內(nèi)的滯留時間，降低污染物質(zhì)與產(chǎn)品的接觸機率：滿足室內(nèi)溫濕度等空調(diào)送風(fēng)要求及人的舒適度要求。
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合理的氣流組織，使室內(nèi)的主要工作區(qū)處于潔凈空氣的上游方向。潔凈室氣流有兩大基本形式，即層流（單向流）和亂流（非單向流）。層流潔凈室自凈能力強，渦流少，易保持高級別潔凈度（100級以上）；亂流潔凈室渦流多，粒子在室內(nèi)停留時間長，一般用于1000級至100000級潔凈室。
手術(shù)室區(qū)域采用一次回風(fēng)全空氣空調(diào)系統(tǒng)，16間手術(shù)室均以手術(shù)臺為中心在一定范圍內(nèi)吊頂中央靜壓箱孔板送風(fēng)，根據(jù)凈化級別不同內(nèi)置高效過濾器，數(shù)量也不相同，潔凈走廊為吊頂安裝的高效過濾送風(fēng)口送風(fēng)。手術(shù)室送風(fēng)面積均為2400mm×1200mm，手術(shù)區(qū)層流送風(fēng)，周邊區(qū)為紊流送風(fēng)。
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送風(fēng)由機組送出后經(jīng)過微穿L板消聲彎頭、防火閥、多葉調(diào)節(jié)閥、定風(fēng)量閥、鍍鋅鋼板風(fēng)管送至各個靜壓箱及風(fēng)口，再經(jīng)高效過濾器送至房間里。如下圖1手術(shù)室一次回風(fēng)系統(tǒng)原理圖。
圖1 手術(shù)室一次回風(fēng)系統(tǒng)原理圖
手術(shù)室全部為雙側(cè)墻下回風(fēng)口回風(fēng)，下回風(fēng)口為豎百葉風(fēng)口，不積塵，后經(jīng)過一層初效過濾網(wǎng)，回風(fēng)口風(fēng)速全部小于1.5m/s。低級別的輔助用房，可以采用了頂回風(fēng)。
回風(fēng)經(jīng)回風(fēng)口初效過濾器，再通過鍍鋅鋼板方風(fēng)管經(jīng)過多葉調(diào)節(jié)閥、防火閥、微穿孔板消聲彎頭后回到機組。
每個凈化空調(diào)系統(tǒng)均單獨設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)經(jīng)低阻高中效過濾器處理后派出室外。排風(fēng)管上均設(shè)置定風(fēng)量閥來精確控制風(fēng)量，新風(fēng)機組和排風(fēng)機聯(lián)動，通過精確控制房間新風(fēng)量和排風(fēng)量，使凈化級別高的房間保持相對正壓，以控制由內(nèi)向外的氣流方向，保證潔凈區(qū)相對于與之相通的非潔凈區(qū)有不小于10Pa的正壓。
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同時新風(fēng)管與凈化空調(diào)機組送風(fēng)管有旁通支路，當(dāng)凈化空調(diào)機組停機或處于值班狀態(tài)時開啟旁通支路上的密閉電動閥以維持房間正壓。
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通過對各房間氣流組織、新風(fēng)量、潔凈度、房間溫濕度及房間壓差進行控制，使手術(shù)室等各有潔凈度要求房間滿足醫(yī)院使用要求。
送風(fēng)量計算以手術(shù)室OR.02室為例：
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（1）手術(shù)室送風(fēng)量計算（換氣次數(shù)20次/h，手術(shù)室凈高3m）。
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經(jīng)計算送風(fēng)量L=102.6m3/h×20=2052m3/h
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（2）手術(shù)室排風(fēng)量計算。手術(shù)室排風(fēng)量不宜小于200m3/h，也不宜大于送風(fēng)量的1/4（513m3/h），同時為保證手術(shù)室維持10Pa的正壓。手術(shù)室的排風(fēng)量L=0.1×2052=205.2m3/h。
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（3）手術(shù)室回風(fēng)量計算L=2052－205.2=1846.8m3/h。
空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)運行模式
該醫(yī)院潔凈手術(shù)部空調(diào)凈化方案采用凈化循環(huán)空調(diào)機組與獨立的新風(fēng)（正壓送風(fēng)）組合系統(tǒng)，并且新風(fēng)系統(tǒng)不僅承擔(dān)正常新風(fēng)量也承擔(dān)各手術(shù)室的正壓風(fēng)量，每間手術(shù)室擁有各自獨立的凈化循環(huán)空調(diào)機組，它的風(fēng)量變化不影響手術(shù)部的正壓分布。這種方案的優(yōu)點是可使每間潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)和維持正壓兩大功能分離，同時又能將整個潔凈手術(shù)部聯(lián)系在一起。
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潔凈手術(shù)室的運行模式分為冬夏季工作運行模式、非工作運行模式和過渡季工作運行模式。對于處于非工作運行模式的手術(shù)室，當(dāng)手術(shù)部中只有部分手術(shù)室工作期間，只需運行部分手術(shù)室的凈化循環(huán)空調(diào)機組和新風(fēng)機組，對于其他非工作的手術(shù)室只輸送少量新風(fēng)維持其正壓狀態(tài)；在手術(shù)部非工作期間，可大大降低手術(shù)部的溫濕度要求，關(guān)閉手術(shù)室的凈化空調(diào)系統(tǒng)，只輸送少量新風(fēng)以維持其正壓、無菌狀態(tài)。
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對于處于過渡季工作運行模式的手術(shù)室，利用春、秋兩季新風(fēng)焓值低于或高于室內(nèi)空氣焓值的特點，適當(dāng)加大凈化空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量，利用新風(fēng)替代冷源可以縮短制冷機的運行時間從而達到節(jié)能的效果。雖然過渡季加大新風(fēng)量將增加新風(fēng)機組的風(fēng)機電耗及初、中效過濾器的負(fù)荷，但總體來講仍然節(jié)約能耗和運行費用，是目前凈化空調(diào)系統(tǒng)常用的節(jié)能措施。并且手術(shù)室的排風(fēng)機采用雙速風(fēng)機，過渡季節(jié)按高速運行，非過渡季節(jié)按低速運行。
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手術(shù)室送排風(fēng)和正壓控制系統(tǒng)見圖2，潔凈手術(shù)室在不同模式下的具體運行方式如下：
圖2 手術(shù)室送排風(fēng)和正壓控制系
（1）在某手術(shù)室冬夏季工作運行模式時，啟動凈化循環(huán)空調(diào)機組風(fēng)機，開啟新風(fēng)送風(fēng)主支管上的電動兩態(tài)閥1（控制冬夏季工作態(tài)/非工作態(tài)）高風(fēng)速送風(fēng)，關(guān)閉新風(fēng)分支管上的電動密閉閥2（控制過渡季工作態(tài)）；同時開啟回風(fēng)總管電動密閉閥3和排風(fēng)總管電動密閉閥4，排風(fēng)機連鎖啟動并按低檔風(fēng)速運行。
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（2）在某手術(shù)室非工作運行模式時，關(guān)閉凈化循環(huán)機組風(fēng)機，開啟凈化循環(huán)風(fēng)機新風(fēng)主支管上的電動兩態(tài)閥1（控制冬夏季工作態(tài)/非工作態(tài)）低風(fēng)速送風(fēng)，關(guān)閉新風(fēng)分支管上的電動密閉閥2（控制過渡季工作態(tài)）；關(guān)閉回風(fēng)總管電動密閉閥3和排風(fēng)總管電動密閉閥4，排風(fēng)機連鎖關(guān)閉。
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（3）在某手術(shù)室過渡季工作運行模式時，啟動凈化循環(huán)機組風(fēng)機，關(guān)閉新風(fēng)主支管上的電動兩態(tài)閥1（控制冬夏季工作態(tài)/非工作態(tài)），開啟新風(fēng)分支管上的電動密閉閥2（控制過渡季工作態(tài)）實現(xiàn)高速送風(fēng)；關(guān)閉回風(fēng)總管電動密閉閥3，開啟排風(fēng)總管電動密閉閥4，排風(fēng)機連鎖啟動并按高檔風(fēng)速運行。
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此外，對于正負(fù)壓手術(shù)室的壓力控制，設(shè)置兩臺排風(fēng)機，根據(jù)正負(fù)壓需要切換排風(fēng)機，正壓運行時，啟動低風(fēng)量排風(fēng)機；室內(nèi)為負(fù)壓運行時，啟動高風(fēng)量排風(fēng)機。
凈化空調(diào)是空調(diào)工程中的一種，它不僅對室內(nèi)空氣的溫度、濕度、風(fēng)速有一定要求，而且對空氣中的含塵粒子、細(xì)菌濃度等均有較高的要求，因此對空調(diào)設(shè)備及功能段要求更為嚴(yán)格。
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凈化專用循環(huán)機組功能段：混合段+表冷段+加熱段+中高效過濾段+風(fēng)機段+加濕段+出風(fēng)段；凈化專用新風(fēng)機組功能段：初效，中效過濾段+預(yù)熱段+冷熱盤管段+風(fēng)機段+中高效過濾段+出風(fēng)段。十萬級手術(shù)室設(shè)置為一機負(fù)擔(dān)一個手術(shù)室的空調(diào)方式，新風(fēng)機組集中處理新風(fēng)送至各空調(diào)機組混合段，這樣分散空凋機組與獨立的新風(fēng)組合系統(tǒng)，可使手術(shù)室凈化空調(diào)和維持正壓兩大功能分離，又能將整個潔凈手術(shù)部聯(lián)系在一起。手術(shù)部工作期間兩個系統(tǒng)同時運行，這樣避免出現(xiàn)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。
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當(dāng)手術(shù)部中只有部分手術(shù)室工作期間，只需運行部分手術(shù)室的獨立空調(diào)機組和正壓送風(fēng)系統(tǒng)，既保證部分手術(shù)室正常工作，又保證整個手術(shù)部的正常壓力分布和定向空氣流動。在手術(shù)部非工作期間，只運行正壓送風(fēng)系統(tǒng)。維持整個手術(shù)部正壓，可大大降低溫濕度要求，保持其潔凈無菌狀態(tài)，使整個潔凈手術(shù)部管理靈活、方便。為避免空氣過濾器積塵對系統(tǒng)風(fēng)量的影響，各手術(shù)室的送風(fēng)管路上設(shè)定風(fēng)量閥，以保持正常定風(fēng)量運行狀態(tài)。共用回風(fēng)機組的手術(shù)室在啟閉控制上是同步的。
在綜合醫(yī)院的空調(diào)設(shè)計中，既要充分考慮我國國情，因地制宜地確定空調(diào)系統(tǒng)型式及冷熱源，又要以人為本，滿足不同類型病人的舒適性要求，并注意空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計，同時，設(shè)備制造商也應(yīng)盡早開發(fā)出優(yōu)質(zhì)高效、價格合理的醫(yī)院空調(diào)專用設(shè)備，為病人提供一個舒適、優(yōu)美的就醫(yī)環(huán)境，共同促進我國醫(yī)療事業(yè)發(fā)展。
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其中合理設(shè)定潔凈室參數(shù)、溫濕度、壓力控制、高效過濾的設(shè)置、合理的氣流組織、節(jié)能措施及自控系統(tǒng)是潔凈手術(shù)室設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，只有充分考慮這幾方面因素，才能使設(shè)計更合理更符合國家規(guī)范，也能更好滿足業(yè)主要求。
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