手術(shù)室凈化空調(diào)設(shè)計(jì)施工方案

手術(shù)室凈化空調(diào)設(shè)計(jì)施工方案引言

隨著醫(yī)療技術(shù)水平的提高，手術(shù)治療發(fā)揮了越來(lái)越大的作用，人民生活水平的不斷提高和對(duì)改善醫(yī)療條件的迫切要求，促使?jié)崈羰中g(shù)室的需求量迅速增加。

凈化空調(diào)在防止感染和保證手術(shù)成功方面不可替代的作用，是手術(shù)室中不可缺少的配套技術(shù)。高水平手術(shù)室要求高質(zhì)量的凈化空調(diào)，而高質(zhì)量的凈化空調(diào)才能保證手術(shù)，室的高水平。

由于手術(shù)室類(lèi)型比較簡(jiǎn)單，而且室內(nèi)布置也比較固定化，因此與其他生物潔凈室（如制藥和動(dòng)物房等）相比比較為單純，但是它對(duì)凈化空調(diào)的設(shè)計(jì)要求卻更高。我國(guó)大力發(fā)展手術(shù)室事業(yè)起步比較晚，因此無(wú)任在設(shè)計(jì)或施工水平方面都有待提高。為了適應(yīng)手術(shù)室事業(yè)的迅速發(fā)展形式，在努力提高手術(shù)室的設(shè)計(jì)水平和施工水平的同時(shí)，首先努力提高手術(shù)室凈化空調(diào)的設(shè)計(jì)水平是非常必要的。

我國(guó)第一部《醫(yī)院手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》的頒布實(shí)施，無(wú)疑會(huì)對(duì)手術(shù)室的健康發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。

2．氣流組織方面

規(guī)范指出：“I~III級(jí)潔凈手術(shù)室的送風(fēng)口應(yīng)集中布置于手術(shù)臺(tái)正上方，使手術(shù)臺(tái)及其周邊區(qū)位于潔凈氣流形式的主流區(qū)內(nèi)?！边@種氣流組織形式稱(chēng)為局部集中送風(fēng)。將主流區(qū)概念應(yīng)用于手術(shù)室的氣流組織是一種很好的概念設(shè)計(jì)，既能提高工作區(qū)的潔凈度，又能有效利用能量，具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)雙重意義。

采用局部集中送風(fēng)方式，對(duì)于I級(jí)潔凈手術(shù)室來(lái)說(shuō)，由于要求單向流，可以按照垂直層流潔凈室設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)比較成熟；對(duì)于II、III級(jí)手術(shù)室來(lái)說(shuō)，既不屬于單向流，又不屬于亂流，那么它的送風(fēng)量和送風(fēng)溫差如何確定，則是一個(gè)有待研討的問(wèn)題。

2．1問(wèn)題的提出

規(guī)范不僅規(guī)定了I~III級(jí)潔凈手術(shù)室應(yīng)采用局部集中送風(fēng)，而且規(guī)定了送風(fēng)口面積大小和送風(fēng)量的確定方法，具體見(jiàn)表1：

如果給定手術(shù)室尺寸和室內(nèi)負(fù)荷,就可以根據(jù)表I計(jì)算出送風(fēng)量和送風(fēng)溫差。現(xiàn)給定中型手術(shù)室的尺寸為：長(zhǎng)X寬X高=5.4mX4.8mX2.9m，由于手術(shù)室內(nèi)負(fù)荷比較穩(wěn)定，不同級(jí)別之間負(fù)荷相差僅在于人員數(shù)和設(shè)備的發(fā)熱量略有不同所引起的差異。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，通常I級(jí)手術(shù)室的冷負(fù)荷可取Q1=6.0KW，II級(jí)手術(shù)室的冷負(fù)荷可取Q2=5.5KW，III級(jí)手術(shù)室的冷負(fù)荷可取Q3=5.0KW。由上述給定條件，并考慮采用孔板送風(fēng)，取孔板開(kāi)孔率為K=30%，工作區(qū)距風(fēng)口為X=1.8m，計(jì)算得到I~III級(jí)潔凈手術(shù)室的送風(fēng)量、出口斷面風(fēng)速以及送風(fēng)溫差。具體見(jiàn)表2：

根據(jù)人體的熱舒適性研究得出，當(dāng)室溫t≤28℃，ψ≤70%時(shí)，人體可接受的送風(fēng)溫差為2~3℃，否則人會(huì)有吹風(fēng)感而覺(jué)得不舒適。通過(guò)上面的計(jì)算發(fā)現(xiàn)II、III級(jí)潔凈手術(shù)室的局部集中風(fēng)口處的送風(fēng)溫差都較大，通過(guò)孔板衰減后，在到達(dá)工作面時(shí)能否滿(mǎn)足舒適性的要求則要通過(guò)計(jì)算來(lái)驗(yàn)證。

2．2送風(fēng)溫差的確定

規(guī)范中的送風(fēng)量是根據(jù)手術(shù)室潔凈度來(lái)確定的，沒(méi)有涉及到送風(fēng)溫差問(wèn)題，采用局部集中送風(fēng)，使工作區(qū)處于匯總射流的起始段內(nèi)，因此產(chǎn)生送風(fēng)溫差問(wèn)題。

送風(fēng)溫差并不是孤立的參數(shù)，從消除室內(nèi)負(fù)荷考慮，它與送風(fēng)量有關(guān)；從影響局部集中送風(fēng)的射流特性考慮，它與射流初始動(dòng)量相關(guān)，因此需要綜合考慮來(lái)確定送風(fēng)溫差問(wèn)題。

（1）送風(fēng)溫差△t0與送風(fēng)量或孔口出流速度u0之間的關(guān)系：

當(dāng)送風(fēng)孔板及其開(kāi)孔率一定，室內(nèi)負(fù)荷也一定時(shí)，根據(jù)熱平衡方程，則有下式成立：

u0×△t=CQ=常數(shù)①

上式表明：△t0與u0成反比關(guān)系，式中CQ在風(fēng)量和負(fù)荷均為一定時(shí)為常數(shù)。

為了便于分析，現(xiàn)以△t0為橫坐標(biāo)，u0為縱坐標(biāo)，將式①畫(huà)在△t0~u0坐標(biāo)系中。見(jiàn)圖1。

（2）送風(fēng)溫差△t0與射流初始動(dòng)量或u02之間的關(guān)系：

采用局部孔板向下送冷風(fēng)時(shí)，由于送風(fēng)溫度低于室內(nèi)空氣溫度，會(huì)使射流產(chǎn)生一個(gè)附加的下沉力，從而對(duì)射流特性產(chǎn)生影響。研究表明，送風(fēng)溫差對(duì)射流特性的影響與射流初始動(dòng)量有關(guān)，初始動(dòng)量越大，則送風(fēng)溫差影響越小。根據(jù)局部孔板送風(fēng)設(shè)計(jì)原理，送風(fēng)溫差對(duì)射流特性的影響，可以用非等溫射流送風(fēng)修正系數(shù)K來(lái)表示，K的表達(dá)式為：

K=f[△t0/u02（x3/b×k）1/2]②

式中：b為孔板寬度

k為孔板開(kāi)孔率

x為工作區(qū)距風(fēng)口距離

修正系數(shù)K是個(gè)大于1的數(shù)。K值越大，表示送風(fēng)虜畹撓跋煸醬螅蝗綣鸎=1，則表示送風(fēng)溫差對(duì)射流特性不產(chǎn)生影響。因此，K=1時(shí)的送風(fēng)溫差應(yīng)該是對(duì)應(yīng)動(dòng)量下的最小送風(fēng)溫差。

A）最小送風(fēng)溫差的確定

根據(jù)式②，由于x、b和k一定，如果K值也給定，那么△t0與u02之間的關(guān)系，可以用下式表示：

△t0/u02=CK=常數(shù)③

給定K=1，由式③即可畫(huà)出一條與u02的關(guān)系曲線(xiàn)。把該曲線(xiàn)也畫(huà)在同一個(gè)△t0~u0坐標(biāo)中，即圖1中，那么K=1曲線(xiàn)與CQ曲線(xiàn)的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的△t既是所求的最小送風(fēng)溫差，相應(yīng)的送風(fēng)量即為最大送風(fēng)量。

B）滿(mǎn)足熱舒適性要求的送風(fēng)溫差

從設(shè)計(jì)角度出發(fā)，最小送風(fēng)溫差并非我們所求，期望找到能夠滿(mǎn)足熱舒適性要求的設(shè)計(jì)送風(fēng)溫差。

滿(mǎn)足熱舒適的條件是工作區(qū)軸心溫度不大于3℃，即：

△tX=△t0/K（k/μ）1/2≤3℃④

式中μ是孔口流量系數(shù)

如前所述，因x、b和k都是定植，所以給定一個(gè)K值，根據(jù)③即可在△t0~u0坐標(biāo)系中畫(huà)一條△t0~u02曲線(xiàn)，取一系列不同的K值，就可畫(huà)一系列等K值曲線(xiàn)?？梢灶A(yù)料，不難找到某一等K曲線(xiàn)與CQ曲線(xiàn)相交，其交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的△t0和K值，能使式④成立，那么該交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的△t0即為所求的設(shè)計(jì)送風(fēng)溫差。該送風(fēng)溫差能滿(mǎn)足熱舒適性的限制條件。

依照前面給定的各參數(shù)的數(shù)值，利用圖解計(jì)算方法，求得II、III級(jí)手術(shù)室,從表3的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，《規(guī)范》中根據(jù)潔凈度要求規(guī)定的II級(jí)手術(shù)室的送風(fēng)溫差小于設(shè)計(jì)送風(fēng)溫差，也即II級(jí)手術(shù)室的送風(fēng)溫差經(jīng)孔板衰減后在到達(dá)手術(shù)臺(tái)高度的工作區(qū)時(shí)可以滿(mǎn)足人體舒適性的要求，送風(fēng)量不需要調(diào)整；而《規(guī)范》規(guī)定的III級(jí)手術(shù)室的送風(fēng)溫差則大于設(shè)計(jì)送風(fēng)溫差，在工作區(qū)的送風(fēng)溫差不能滿(mǎn)足舒適性要求，建議略微加大III級(jí)手術(shù)室的送風(fēng)量。

3．系統(tǒng)方面

規(guī)范指出：“潔凈手術(shù)室宜采用單獨(dú)裝置的凈化空調(diào)機(jī)組”，“凈化空調(diào)系統(tǒng)宜使?jié)崈羰中g(shù)部處于受控狀態(tài)，應(yīng)既能保證潔凈手術(shù)部整體控制，又能使?jié)崈羰中g(shù)室靈活使用”。在規(guī)范中，專(zhuān)門(mén)強(qiáng)調(diào)的是凈化空調(diào)系統(tǒng)的防水、排水及控制相對(duì)濕度問(wèn)題。

3．1從上看出，規(guī)范對(duì)于凈化空調(diào)系統(tǒng)的要求，可以歸納為以下四個(gè)方面：

（1）不應(yīng)通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)而造成手術(shù)室之間的交叉污染；

（2）應(yīng)有利于手術(shù)部的壓力梯度控制，又不影響各室的單獨(dú)使用；

（3）不應(yīng)使用空調(diào)系統(tǒng)成為細(xì)菌滋生源；

（4）應(yīng)節(jié)約能耗；

3．2規(guī)范中推薦的系統(tǒng)型式，如圖2所示：

該系統(tǒng)分為各室的循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)和集中新風(fēng)系統(tǒng)兩大部分。它有以下特點(diǎn)：

（1）各室采用自循環(huán)系統(tǒng)，避免了交叉污染；

（2）采用集中新風(fēng)系統(tǒng)，有利于手術(shù)室部壓力梯度控制；

（3）既有集中新風(fēng)系統(tǒng)，又有各自的循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)，各室可以靈活使用。

綜上所述，該系統(tǒng)基本上達(dá)到了規(guī)范要求，是一個(gè)應(yīng)用于手術(shù)室的比較理想的系統(tǒng)，但是如何不使空調(diào)系統(tǒng)成為細(xì)菌滋生源，即如何考慮系統(tǒng)的防水、排水問(wèn)題，還需要對(duì)該系統(tǒng)的空氣處理過(guò)程作一些研討。

規(guī)范指出：“新風(fēng)處理機(jī)應(yīng)在供冷季節(jié)將新風(fēng)處理到不大于手術(shù)室的室內(nèi)空氣狀態(tài)點(diǎn)的焓值”。即：iLW≤iN，見(jiàn)圖3。

下面，我們對(duì)三種處理過(guò)程作一個(gè)簡(jiǎn)單分析：

過(guò)程A：iLW=iN。新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)全部新風(fēng)負(fù)荷，循環(huán)風(fēng)機(jī)組承擔(dān)全部室內(nèi)負(fù)荷，兩個(gè)系統(tǒng)都走濕工況。

過(guò)程B：iLW＜iN且iLW＞iLN。新風(fēng)機(jī)組不僅承擔(dān)全部新風(fēng)負(fù)荷，同時(shí)還承擔(dān)部分室內(nèi)負(fù)荷，其余部分室內(nèi)負(fù)荷由循環(huán)風(fēng)機(jī)組承擔(dān)，兩個(gè)系統(tǒng)都走濕工況。

過(guò)程C：iLW＜iN且iLW＜iLN。新風(fēng)機(jī)組除承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷，還承擔(dān)全部的室內(nèi)負(fù)荷，循環(huán)風(fēng)機(jī)組僅承擔(dān)部分室內(nèi)冷負(fù)荷，此時(shí)，循環(huán)風(fēng)機(jī)組走干工況，只有新風(fēng)機(jī)組走濕工況。

不難看出，過(guò)程A和B無(wú)本質(zhì)差別，都走濕工況，新風(fēng)和循環(huán)風(fēng)機(jī)組都要面對(duì)水和排水問(wèn)題，過(guò)程C只有新風(fēng)機(jī)組走濕工況，但是新風(fēng)機(jī)組比循環(huán)風(fēng)機(jī)組數(shù)量要少得多，防水，排水問(wèn)題處理起來(lái)要比較容易得多。此外，從耗能方面分析，過(guò)程C是比較節(jié)省能量。因此，只有過(guò)程C才能全部滿(mǎn)足規(guī)范提出的四條要求。

3．3采用方案C時(shí)，需要考慮的幾個(gè)問(wèn)題

（1）由于iLW＜iN，新風(fēng)處理的機(jī)器露點(diǎn)比較低，處理焓差大，利用常規(guī)的冷凍水和表冷器能否達(dá)到要求，這是需要考慮的問(wèn)題之一。通過(guò)分析計(jì)算，新風(fēng)處理的機(jī)器露點(diǎn)約在12℃左右，所以采用常規(guī)的冷凍水和表冷器能達(dá)到要求。

（2）采用集中新風(fēng)系統(tǒng)后，新風(fēng)機(jī)組的安全可靠性更顯重要，應(yīng)有相應(yīng)的保障措施。需要指出，系統(tǒng)方案不應(yīng)該是唯一的，應(yīng)根據(jù)具體條件具體分