醫(yī)院層流手術(shù)室設(shè)計案例
根據(jù)M醫(yī)院層流手術(shù)部凈化空調(diào)的要求，設(shè)計時采用了獨立凈化空調(diào)機組和集中新排風(fēng)機組、小型熱泵,冬夏用大樓冷熱源的設(shè)計方案。手術(shù)室使用靜壓箱孔板送風(fēng)、下側(cè)回風(fēng)，潔凈走廊和輔房上送上回。概要介紹了所采用的空氣處理方式、空調(diào)自控內(nèi)容、對象，工程竣工后進(jìn)行的調(diào)試與運行情況。測試與運行結(jié)果表明：工作區(qū)的氣流速度場和溫度場分布均勻，噪聲、潔凈度、新風(fēng)量、菌落數(shù)超過軍隊YFB001-1995標(biāo)準(zhǔn)，其它指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，符合醫(yī)院使用要求。
1.概況
M醫(yī)院層流手術(shù)部由手術(shù)一室（Ⅲ級）、手術(shù)三室（Ⅲ級）、手術(shù)二室（Ⅱ級）和十萬級的器械室、敷料室、潔凈走廊組成,位于醫(yī)院新建的綜合病房樓七層，凈化空調(diào)面積138m2。大樓八層為技術(shù)層，布置凈化機組、設(shè)備；熱泵機組置于四樓屋面上。根據(jù)醫(yī)院需要, 手術(shù)一室用于普外手術(shù)，手術(shù)二室用于胸外手術(shù), 手術(shù)三室用于眼科手術(shù)。為滿足醫(yī)院的使用要求，設(shè)計時采用了獨立凈化空調(diào)機組和集中新排風(fēng)機組、小型熱泵,冬夏用大樓冷熱源的設(shè)計方案。手術(shù)室使用靜壓箱孔板送風(fēng)、下側(cè)回風(fēng)，潔凈走廊和輔房上送上回。測試與運行結(jié)果表明：工作區(qū)的氣流速度場和溫度場分布均勻，噪聲、潔凈度、新風(fēng)量、菌落數(shù)超過軍隊YFB001-1995標(biāo)準(zhǔn)，并超過了2002年《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》GB50333-2002。其它指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求。凈化空調(diào)系統(tǒng)運行四年來，效果較好。
2.室內(nèi)設(shè)計參數(shù)的確定
本工程采用的設(shè)計參數(shù)是根據(jù)《潔凈室施工及驗收規(guī)范》JGJ71-90和《軍隊醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》YFB001-1995以及院方的要求，參照有關(guān)技術(shù)措施和醫(yī)院手術(shù)部的設(shè)計經(jīng)驗綜合考慮后確定的。根據(jù)醫(yī)院手術(shù)的類型和數(shù)量、院方劃給的手術(shù)部總面積、手術(shù)部的樓層位置，確定了手術(shù)部的平面布置，各個房間的室內(nèi)設(shè)計參數(shù)YFB001-1995規(guī)定見表1。
由于醫(yī)用凈化空調(diào)系統(tǒng)空氣處理工藝的特殊要求，其初投資一般較高，在符合規(guī)范的前提下，院方常常會提出更高的要求，系統(tǒng)的經(jīng)濟性也越來越受到關(guān)注。因此在確定室內(nèi)參數(shù)時，必需考慮醫(yī)院水、電、汽和土建的現(xiàn)狀，醫(yī)院的環(huán)境、資金和需要，有所側(cè)重。
2.1室內(nèi)溫、濕度
室內(nèi)溫、濕度主要是為醫(yī)護人員創(chuàng)造出最有利于工作的舒適環(huán)境，滿足手術(shù)過程的嚴(yán)格要求。適宜的溫度對保持病人的體溫是必須的；濕度低會產(chǎn)生靜電和切口軟組織失水，濕度高使人不適、影響精細(xì)操作。因為院方長時間的大型手術(shù)很少，南京常年空氣濕度較高，本工程對溫度嚴(yán)格控制、對濕度的上限嚴(yán)格控制、濕度的下限要求降到次要位置。溫、濕度參數(shù)確定同表1。
2.2室內(nèi)空氣潔凈度
考慮到醫(yī)院的手術(shù)對象多為老年人，控制感染的要求特別強烈，提高潔凈度有利于增強自凈的能力，抵抗干擾；同時本工程采用的德國醫(yī)用衛(wèi)生型機組風(fēng)量大，壓頭高，確定除手術(shù)室按表1選擇潔凈度外，潔凈走廊和輔房均為十萬級,同時提高換氣次數(shù)：手術(shù)一室、三室為38次／h ,手術(shù)二室為65次／h，輔房和潔凈走廊為22次/h。
2.3室內(nèi)正壓為防止外部的污染空氣進(jìn)入手術(shù)室和潔凈區(qū)，保持室內(nèi)潔凈度要求，各房間設(shè)計為正壓。由于手術(shù)室采用醫(yī)用氣密門，換氣次數(shù)較高，故取表1的正壓值。
2.4室內(nèi)噪聲對手術(shù)部而言，噪聲控制的要求較為嚴(yán)格。設(shè)計指標(biāo)按表1，從嚴(yán)掌握。
2.5新風(fēng)量
新風(fēng)量對維持室內(nèi)正壓、稀釋并排除手術(shù)室內(nèi)有害氣體，保證醫(yī)患人員的舒適性起著至關(guān)重要的作用。保證室內(nèi)正壓要求的新風(fēng)量為：
新風(fēng)量對維持室內(nèi)正壓、稀釋并排除手術(shù)室內(nèi)有害氣體，保證醫(yī)患人員的舒適性起著至關(guān)重要的作用。保證室內(nèi)正壓要求的新風(fēng)量為：
Q1 =a?∑(q?l)式中Q1 ——保持潔凈室正壓所需的新風(fēng)量(m3/h);a ——根據(jù)維護結(jié)構(gòu)氣密性確定的安全系數(shù),一般可取1.1~1.2;q ——當(dāng)為某一正壓時,其維護結(jié)構(gòu)單位長度縫隙的滲漏風(fēng)量(m3 /h? m)可根據(jù)正壓值查表得到;l ——維護結(jié)構(gòu)的縫隙長度。
以手術(shù)二室房間體積73.5m3、房間高３m計,保持5Pa的正壓需158 m3 /h；室內(nèi)人員所需的最小新風(fēng)量按表1取用,按10人計，需600 m3 /h;按表1的最小新風(fēng)量6次／h計，需441 m3 /h;設(shè)計確定的新風(fēng)量為700 m3 /h。同樣，確定手術(shù)一室、二室各為500 m3 /h,輔房、走廊為500 m3 /h。
2.6室內(nèi)風(fēng)速為保證醫(yī)護人員的舒適感，工作區(qū)風(fēng)速應(yīng)＜0.5m/s,當(dāng)溫度低于22oC, 應(yīng)≤0.3m/s。設(shè)計允許工作區(qū)平均風(fēng)速V=0.3~0.1m/s。
3 調(diào)方式及特點
3.1用手術(shù)室獨立空調(diào)機組、潔凈走廊和輔房共用空調(diào)機組為了盡量降低感染率，隔離是手術(shù)部凈化空調(diào)設(shè)計的重要原則。根據(jù)手術(shù)室的凈化級別和手術(shù)部的使用特點，手術(shù)室采用獨立的德國醫(yī)用衛(wèi)生型凈化機組,好鋼用在刀刃上；走廊和輔房共用國產(chǎn)衛(wèi)生型機組，節(jié)約投資。每個手術(shù)室都是一個獨立的小循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)，由凈化空調(diào)機組抽取室內(nèi)的空氣，排出一部分后補充一定的新風(fēng)，經(jīng)機組處理后送入手術(shù)室，避免了其它手術(shù)室?guī)Ь諝獾幕烊胍鸬慕徊娓腥尽Ｊ中g(shù)室氣流組織為上送下側(cè)回。在手術(shù)室的正中、手術(shù)床的正上方設(shè)置不銹鋼送風(fēng)靜壓箱, 其中千級手術(shù)室采用德國原產(chǎn)靜壓箱。 進(jìn)口的高效過濾器側(cè)布于靜壓箱四周,靜壓箱內(nèi)設(shè)有勻流孔板,具有很好的靜壓效果；以孔板方式送風(fēng)，使手術(shù)床及醫(yī)護人員所在的第一工作區(qū)直接籠罩在經(jīng)高效過濾器、孔板送出的潔凈氣流中。手術(shù)室的四角下方均設(shè)有阻尼回風(fēng)口，能順灰塵沉降方向迅速排除污染空氣，抑制二次揚塵，回風(fēng)均勻，盡量減少渦流區(qū)。潔凈走廊和輔房采用高效送風(fēng)口送風(fēng)，阻尼回風(fēng)口,上送上回。 ? ?
3.2采用集中新風(fēng)排風(fēng)機組
這樣可以保證避開污染、選取干凈的室外新風(fēng)，足量送到各凈化系統(tǒng)內(nèi)；同時排除室內(nèi)多余的氣體。設(shè)計采用在回風(fēng)管上開設(shè)新排風(fēng)的方法，可節(jié)約資金；排風(fēng)機壓頭需仔細(xì)計算，否則易發(fā)生“倒吸”。新風(fēng)口、新風(fēng)機分設(shè)初、中效過濾器，以減輕凈化主機及高效過濾器負(fù)擔(dān)；排風(fēng)系統(tǒng)上設(shè)初、中效過濾器，以防系統(tǒng)停機時，由于自然循環(huán)，使室內(nèi)受到室外空氣的污染。
3.3采用德國定風(fēng)量閥、風(fēng)管電加熱器
凈化空調(diào)是一個定風(fēng)量系統(tǒng)，室內(nèi)的潔凈度主要靠換氣次數(shù)即風(fēng)量來保證。系統(tǒng)采用三級過濾，在系統(tǒng)運行過程中，會因過濾器的積灰而產(chǎn)生系統(tǒng)阻力變化，改變系統(tǒng)風(fēng)量，進(jìn)而影響凈化效果。由此進(jìn)行的風(fēng)量調(diào)試和阻力配平將非常繁瑣，醫(yī)院缺乏相應(yīng)的技術(shù)力量。定風(fēng)量閥采用機械原理，在阻力變化時能夠自動保持風(fēng)量的恒定，不需外部支持，使得設(shè)計、調(diào)試、運行管理大為簡化。風(fēng)管電加熱器作為輔助加熱，能使手術(shù)室在系統(tǒng)開機后迅速升溫，縮短手術(shù)準(zhǔn)備時間，又可與表冷器聯(lián)合，進(jìn)行濕度處理。
3.4采用低速風(fēng)管系統(tǒng)和衛(wèi)生型寬頻片式消聲器主風(fēng)管風(fēng)速≤5m/s，支管風(fēng)速約3~4m/s，回風(fēng)口面風(fēng)速約1m/s，送風(fēng)管、回風(fēng)管均設(shè)置衛(wèi)生型寬頻片式消聲器,努力降低室內(nèi)噪聲。
3.5采用一次泵和雙通電動閥、旁通管，進(jìn)行變水量調(diào)節(jié)
系統(tǒng)采用開式循環(huán)系統(tǒng)，配風(fēng)冷熱泵，對空調(diào)機組進(jìn)行變水量調(diào)節(jié)，對整個系統(tǒng)進(jìn)行變水溫調(diào)節(jié)。設(shè)管道接口至大樓空調(diào)水系統(tǒng),當(dāng)冬夏季節(jié)使用中央冷熱源時，關(guān)閉與熱泵、小膨脹水箱的連接管。
3.6凈化機組設(shè)于管道層，節(jié)省基建投資空調(diào)機組、消聲器、水系統(tǒng)管道、控制系統(tǒng)全部利用八樓原有管道層，在各種管道的夾縫中騰挪布置,熱泵設(shè)于四樓屋面，預(yù)留了維修空間。由于設(shè)備距手術(shù)部近，減少了風(fēng)管長度，節(jié)約了資金。
4 空氣處理
手術(shù)部設(shè)有四套組合式醫(yī)用衛(wèi)生型凈化空調(diào)機組，機組內(nèi)和靜壓箱內(nèi)有電子消毒器，具有對混合風(fēng)進(jìn)行過濾、消毒、冷卻、去濕、加熱、加壓的功能。系統(tǒng)設(shè)集中過濾新排風(fēng)機組，對新風(fēng)進(jìn)行過濾、加壓處理，排除室內(nèi)多余廢氣。空氣的冷卻、加熱、去濕：熱泵機組或大樓冷熱源集中供應(yīng)冷熱水，由水泵送到空調(diào)機組的表冷器中實現(xiàn)；手術(shù)室送風(fēng)管有電加熱，對空氣輔助加熱。空氣的過濾、消毒：在新風(fēng)口、回風(fēng)口設(shè)初效過濾器，在新風(fēng)機、凈化主機的表冷段前設(shè)中效過濾段，在凈化房的送風(fēng)末端設(shè)高效過濾器，對空氣進(jìn)行三級過濾；在凈化主機和送風(fēng)靜壓箱內(nèi)設(shè)電子消毒器對空氣消毒；在排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)初中效過濾，防止室外空氣回流污染。
5 冷熱源
過渡季節(jié)使用兩臺制冷量各為38.2kw的風(fēng)冷熱泵機組，冬夏使用大樓冷熱源。熱泵根據(jù)負(fù)荷變化，自動調(diào)節(jié)。
6 自動控制采用德國西門子公司的DDC控制器和溫濕度傳感器、壓差傳感器、電動兩通閥實現(xiàn)自動控制和顯示功能。
6.1濕度控制
根據(jù)空氣處理的方式的不同，全年按兩個季節(jié)、兩種工況對凈化機組進(jìn)行控制，各執(zhí)行機構(gòu)動作情況如表2所示。
表中：to——室內(nèi)溫度的反向調(diào)節(jié)，室內(nèi)溫度升高，閥門開度減少（電加熱器檔數(shù)減少）；t——室內(nèi)溫度的正向調(diào)節(jié)，室內(nèi)溫度升高，閥門開度增加；ф——室內(nèi)相對濕度的正向調(diào)節(jié)，相對濕度升高，閥門開度增加（電加熱器檔數(shù)增加）。
? 6.2兩檔風(fēng)速及消毒在手術(shù)室情報面盤上設(shè)手動開關(guān)，使用時開高速檔，值班時用低速；主機風(fēng)機低速或停機后，自動打開消毒器工作1小時。
? 6.3 檢測和顯示檢測凈化手術(shù)室和輔房的溫度和相對濕度、冷熱供回水溫度。顯示室內(nèi)溫濕度、空調(diào)高低速運行、故障。
? 6.4聯(lián)鎖與報警
? 6.4.1新排風(fēng)機與空調(diào)主機聯(lián)鎖:
凈化系統(tǒng)啟動時，控制啟動順序為空調(diào)機組→新風(fēng)機→排風(fēng)機。當(dāng)四個系統(tǒng)中有一個系統(tǒng)啟動時，就必須啟動共用新排風(fēng)機。凈化系統(tǒng)關(guān)閉時，控制關(guān)閉順序為排風(fēng)機→新風(fēng)機→空調(diào)機組。當(dāng)四個系統(tǒng)中最后一個系統(tǒng)關(guān)閉時，才關(guān)閉共用新排風(fēng)機。
6.4.2 電加熱器與空調(diào)主機聯(lián)鎖：當(dāng)主機風(fēng)機停機時，電加熱器自動斷電。
6.4.3空調(diào)器風(fēng)機皮帶斷裂、空調(diào)房間溫濕度超限、冷熱供回水溫超限和空調(diào)器內(nèi)中效過濾器壓差超限、電加熱器高溫保護時，風(fēng)機過載保護時報警。
當(dāng)自動系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能手動調(diào)節(jié)。空調(diào)器起停由手動進(jìn)行。
7 工況調(diào)試與運行
調(diào)試于1999年４月進(jìn)行。首先開機24小時后安裝高效過濾器，接著測量各風(fēng)口風(fēng)速并進(jìn)行調(diào)整，然后用傾斜式微壓計、QDF-2A 風(fēng)速儀測量各系統(tǒng)的送、回、新、排風(fēng)量，各房間相對于走廊、室外的正壓，用ND2精密聲級儀測量各房間噪聲并作調(diào)整。調(diào)整后，噪聲、正壓、新風(fēng)、風(fēng)速均達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；唯總風(fēng)量偏大，因此項指標(biāo)有利于潔凈度，故不調(diào)整。
接著進(jìn)行模擬夏季工況36小時運行,設(shè)定室溫17oC,熱泵及自動控制投入運行。選擇房間對角線測點在0.8,1.0,1.3,1.8共4種高度，用HM34C溫濕度測量儀測得各點溫度，用熱球風(fēng)速儀測得各點在靜壓箱下3.0*3.0范圍內(nèi)風(fēng)速，在１米面測得濕度。發(fā)現(xiàn)在0.8~1.8m高度內(nèi)速度場、溫度場分布均勻，其溫差在0.9 oC以內(nèi)。
隨后進(jìn)行模擬冬季工況36小時運行,設(shè)定室溫30oC,系統(tǒng)工作正常；設(shè)定室溫為23 oC, 濕度50%，運行10分鐘后達(dá)到設(shè)計的溫濕度要求。
8 結(jié)語
從測試和運行的情況看，采用上送下回、孔板送風(fēng)的方式易在手術(shù)床周圍形成均勻的溫度、速度場，潔凈度容易達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。醫(yī)院對新風(fēng)的要求比較高，規(guī)范只是最低指標(biāo)，一些醫(yī)院系統(tǒng)的失敗含有新風(fēng)不足的因素。噪聲達(dá)標(biāo)較難, 為此付出較大的代價。建議加緊研究消聲性能好、能滿足凈化要求的新型消聲器。醫(yī)用凈化空調(diào)作為要求嚴(yán)格的系統(tǒng)，潔凈度不能僅僅靠高效過濾器，它要求風(fēng)管、空調(diào)機組、消聲器、加濕器都要盡量保持潔凈，自控系統(tǒng)可靠、調(diào)節(jié)靈活、精度高。
潔凈系統(tǒng)的換氣次數(shù)、送回風(fēng)方式、室內(nèi)的正壓和新風(fēng)量的確定、過濾方式的選擇是互為關(guān)聯(lián)的，不能單獨確定。對空氣品質(zhì)的處理也不能追求完美，要考慮經(jīng)濟性。醫(yī)院的技術(shù)通常較弱，凈化系統(tǒng)必須有高的可靠性，手術(shù)室關(guān)系到人的生命，由系統(tǒng)的故障引發(fā)的手術(shù)室的停用有可能造成很大的經(jīng)濟損失。所有這些，都要求設(shè)計人員，應(yīng)根據(jù)工程的實際，充分考慮空氣品質(zhì)和投資，結(jié)合醫(yī)院的特點，有所取舍和側(cè)重。
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