医院手术室净化空调工程的设计与运行

医院手术室净化空调工程的设计与运行 摘要：提要：根据医院手术室净化空调的要求，设计时采用了独立净化空调机组和集中新排风机组、小型 热泵,冬夏用大楼冷热源的设计方案。手术室使用静压箱孔板送风、下侧回风，洁净走廊和辅房上送上回 。概要介绍了所采用的空气处理方式、空调自控内容、对象，工程竣工后进行的调试与运行情况。测试与 运行结果表明：工作区的气流速度场和温度场分布均匀，噪声、洁净度、新风量、菌落数超过军队 YFB0 01-1995 标准，其它指标达到标准，符合医院使用要求。 关键词：净化手术室 卫生空调机组 运行测试 1. 概况 医院手术室由手术一室（万级）、手术三室（万级）、手术二室（千级）和十万级的器械 室、敷料室、洁净走廊组成,位于医院新建的综合病房楼七层，净化空调面积 138m2。大楼 八层为技术层，布置净化机组、设备；热泵机组置于四楼屋面上。根据医院需要, 手术一 室用于普外手术，手术二室用于胸外手术, 手术三室用于眼科手术。为满足医院的使用要 求，设计时采用了独立净化空调机组和集中新排风机组、小型热泵,冬夏用大楼冷热源的设 计方案。手术室使用静压箱孔板送风、下侧回风，洁净走廊和辅房上送上回。工程于 1999 年月建成，同月通过江苏省卫生防疫站的检测，正式投入使用，同年 5 月通过了国家建 筑工程质量监督检验中心的检验。测试与运行结果表明：工作区的气流速度场和温度场分 布均匀，噪声、洁净度、新风量、菌落数超过军队 YFB001-1995 标准，其它指标达到设 计要求。净化空调系统运行接近一年来，效果较好。 2. 室内设计参数的确定 本工程采用的设计参数是根据洁净室施工及验收规范JGJ71-90 和军队医院洁净手 术部建筑技术规范YFB001-1995 以及院方的要求，参照有关技术措施和医院手术部的设 计经验综合考虑后确定的。根据医院手术的类型和数量、院方划给的手术部总面积、手术 部的楼层位置，确定了手术部的平面布置，各个房间的室内设计参数 YFB001-1995 规定 见表 由于医用净化空调系统空气处理工艺的特殊要求，其初投资一般较高，在符合规范的前提 下，院方常常会提出更高的要求，系统的经济性也越来越受到关注。因此在确定室内参数 时，必需考虑医院水、电、汽和土建的现状，医院的环境、资金和需要，有所侧重。 2.1 室内温、湿度 室内温、湿度主要是为医护人员创造出最有利于工作的舒适环境，满足手术过程的严格要 求。适宜的温度对保持病人的体温是必须的；湿度低会产生静电和切口软组织失水，湿度 高使人不适、影响精细操作。因为院方长时间的大型手术很少，南京常年空气湿度较高， 本工程对温度严格控制、对湿度的上限严格控制、湿度的下限要求降到次要位置。温、湿 度参数确定同表 1。 2.2 室内空气洁净度 考虑到医院的手术对象多为老年人，控制感染的要求特别强烈，提高洁净度有利于增强自 净的能力，抵抗干扰；同时本工程采用的德国医用卫生型机组风量大，压头高，确定除手 术室按表 1 选择洁净度外，洁净走廊和辅房均为十万级,同时提高换气次数：手术一室、三 室为 38 次h ,手术二室为 65 次h，辅房和洁净走廊为 22 次/h。 2.3 室内正压 为防止外部的污染空气进入手术室和洁净区，保持室内洁净度要求，各房间设计为正压。 由于手术室采用医用气密门，换气次数较高，故取表 1 的正压值。 2.4 室内噪声 对手术部而言，噪声控制的要求较为严格。设计指标按表 1，从严掌握。 2.5 新风量 新风量对维持室内正压、稀释并排除手术室内有害气体，保证医患人员的舒适性起着至关 重要的作用。 保证室内正压要求的新风量为： Q1 =a(ql) 式中 Q1 保持洁净室正压所需的新风量(m 3/h); a 根据维护结构气密性确定的安全系数,一般可取 1.11.2; q当洁净室为某一正压时, 其维护结构单位长度缝隙的渗漏风量 (m3/h m)可根据正压值查 表得到; l 维护结构的缝隙长度。 以手术二室房间体积 73.5m3、房间高m 计,保持 5Pa 的正压需 158 m3 /h；室内人员所 需的最小新风量按表 1 取用,按 10 人计，需 600 m3 /h;按表 1 的最小新风量 6 次h 计， 需 441 m3 /h;设计确定的新风量为 700m3 /h。同样，确定手术一室、二室各为 500 m3 /h, 辅房、走廊为 500 m3 /h。 2.6 室内风速 为保证医护人员的舒适感，工作区风速应0.5m/s,当温度低于 22oC, 应0.3m/s。设计允 许工作区平均风速 V=0.30.1m/s。 3.空调方式及特点 3.1 采用手术室独立空调机组、洁净走廊和辅房共用空调机组 为了尽量降低感染率，隔离是手术部净化空调设计的重要原则。根据手术室的净化级别和 手术部的使用特点，手术室采用独立的德国医用卫生型净化机组,好钢用在刀刃上；走廊和 辅房共用国产卫生型机组，节约投资。 每个手术室都是一个独立的小循环空调系统，由净化空调机组抽取室内的空气，排出一部 分后补充一定的新风，经机组处理后送入手术室，避免了其它手术室带菌空气的混入引起 的交叉感染。 手术室气流组织为上送下侧回。在手术室的正中、手术床的正上方设置不锈钢送风静压箱, 其中千级手术室采用德国原产静压箱。进口的高效过滤器侧布于静压箱四周,静压箱内设有 匀流孔板,具有很好的静压效果；以孔板方式送风，使手术床及医护人员所在的第一工作区 直接笼罩在经高效过滤器、孔板送出的洁净气流中。 手术室的四角下方均设有阻尼回风口，能顺灰尘沉降方向迅速排除污染空气，抑制二次扬 尘，回风均匀，尽量减少涡流区。 洁净走廊和辅房采用高效送风口送风，阻尼回风口,上送上回。 3.2 采用集中新风排风机组 这样可以保证避开污染、选取干净的室外新风，足量送到各净化系统内；同时排除室内多 余的气体。设计采用在回风管上开设新排风的方法，可节约资金；排风机压头需仔细计算 ，否则易发生“倒吸”。新风口、新风机分设初、中效过滤器，以减轻净化主机及高效过滤 器负担；排风系统上设初、中效过滤器，以防系统停机时，由于自然循环，使室内受到室 外空气的污染。 3.3 采用德国定风量阀、风管电加热器 净化空调是一个定风量系统，室内的洁净度主要靠换气次数即风量来保证。系统采用三级 过滤，在系统运行过程中，会因过滤器的积灰而产生系统阻力变化，改变系统风量，进而 影响净化效果。由此进行的风量调试和阻力配平将非常繁琐，医院缺乏相应的技术力量。 定风量阀采用机械原理，在阻力变化时能够自动保持风量的恒定，不需外部支持，使得设 计、调试、运行管理大为简化。 风管电加热器作为辅助加热，能使手术室在系统开机后迅速升温，缩短手术准备时间，又 可与表冷器联合，进行湿度处理。 3.4 采用低速风管系统和卫生型宽频片式消声器 主风管风速5m/s，支管风速约 34m/s，回风口面风速约 1m/s，送风管、回风管均设置 卫生型宽频片式消声器,努力降低室内噪声。 3.5 采用一次泵和双通电动阀、旁通管，进行变水量调节 系统采用开式循环系统，配风冷热泵，对空调机组进行变水量调节，对整个系统进行变水 温调节。设管道接口至大楼空调水系统,当冬夏季节使用中央冷热源时，关闭与热泵、小膨 胀水箱的连接管。 3.6 净化机组设于管道层，节省基建投资 空调机组、消声器、水系统管道、控制系统全部利用八楼原有管道层，在各种管道的夹缝 中腾挪布置,热泵设于四楼屋面，预留了维修空间。由于设备距手术部近，减少了风管长度 ，节约了资金。 4.空气处理 手术部设有四套组合式医用卫生型净化空调机组，机组内和静压箱内有电子消毒器，具有 对混合风进行过滤、消毒、冷却、去湿、加热、加压的功能。 系统设集中过滤新排风机组，对新风进行过滤、加压处理，排除室内多余废气。 空气的冷却、加热、去湿：热泵机组或大楼冷热源集中供应冷热水，由水泵送到空调机组 的表冷器中实现；手术室送风管有电加热，对空气辅助加热。 空气的过滤、消毒：在新风口、回风口设初效过滤器，在新风机、净化主机的表冷段前设 中效过滤段，在净化房的送风末端设高效过滤器，对空气进行三级过滤；在净化主机和送 风静压箱内设电子消毒器对空气消毒；在排风系统设初中效过滤，防止室外空气回流污染 。 5.冷热源 过渡季节使用两台制冷量各为 38.2kw 的风冷热泵机组，冬夏使用大楼冷热源。 热泵根据负荷变化，自动调节。 6.自动控制 采用德国西门子公司的 DDC 控制器和温湿度传感器、压差传感器、电动两通阀实现自动 控制和显示功能。 6.1 温湿度控制 根据空气处理的方式的不同，全年按两个季节、两种工况对净化机组进行控制，各执行机 构动作情况如表 2 所示。 表中：to- 室内温度的反向调节，室内温度升高，阀门开度减少（电加热器档数减少）； t-室内温度的正向调节，室内温度升高，阀门开度增加； -室内相对湿度的正向调节，相对湿度升高，阀门开度增加（电加热器档数增加）。 6.2 两档风速及消毒 在手术室情报面盘上设手动开关，使用时开高速档，值班时用低速；主机风机低速或停机 后，自动打开消毒器工作 1 小时。 6.3 检测和显示 检测净化手术室和辅房的温度和相对湿度、冷热供回水温度。 显示室内温湿度、空调高低速运行、故障。 6.4 联锁与报警 6.4.1 新排风机与空调主机联锁: 净化系统启动时，控制启动顺序为空调机组新风机排风机。当四个系统中有一个系统 启动时，就必须启动共用新排风机。 净化系统关闭时，控制关闭顺序为排风机新风机空调机组。当四个系统中最后一个系 统关闭时，才关闭共用新排风机。 6.4.2 电加热器与空调主机联锁：当主机风机停机时，电加热器自动断电。 6.4.3 空调器风机皮带断裂、空调房间温湿度超限、冷热供回水温超限和空调器内中效过 滤器压差超限、电加热器高温保护时，风机过载保护时报警。 当自动系统出现故障时，能手动调节。空调器起停由手动进行。 7.工况调试与运行 调试于 1999 年月进行。首先开机 24 小时后安装高效过滤器，接着测量各风口风速并进 行调整，然后用倾斜式微压计、QDF-2A 风速仪测量各系统的送、回、新、排风量，各房 间相对于走廊、室外的正压，用 ND2 精密声级仪测量各房间噪声并作调整。调整后，噪声 、正压、新风、风速均达到设计标准；唯总风量偏大，因此项指标有利于洁净度，故不调 整。 接着进行模拟夏季工况 36 小时运行, 设定室温 17oC,热泵及自动控制投入运行。选择房间 对角线测点在 0.8,1.0,1.3,1.8 共 4 种高度，用 HM34C 温湿度测量仪测得各点温度，用热 球风速仪测得各点在静压箱下 3.0*3.0 范围内风速，在米面测得湿度。发现在 0.81.8m 高度内速度场、温度场分布均匀，其温差在 0.9 oC 以内。 随后进行模拟冬季工况 36 小时运行, 设定室温 30oC,系统工作正常；设定室温为 23 oC, 湿 度 50%，运行 10 分钟后达到设计的温湿度要求。 月 15 日通过江苏省卫生防疫站的检测， 5 月通过了国家建筑工程质量监督检验中心的 检验（见表 3）, 其指标达到设计要求。运行至今，院方十分满意。 8. 结语 从测试和运行的情况看，采用上送下回、孔板送风的方式易在手术床周围形成均匀的温度 、速度场，洁净度容易达到标准。医院对新风的要求比较高，规范只是最低指标，一些医 院系统的失败含有新风不足的因素。噪声达标较难,为此付出较大的代价。建议加紧研究消 声性能好、能满足净化要求的新型消声器。医用净化空调作为要求严格的系统，洁净度不 能仅仅靠高效过滤器，它要求风管、空调机组、消声器、加湿器都要尽量保持洁净，自控 系统可靠、调节灵活、精度高。 洁