手术室洁净空调风系统设计思路与方法

目前，很多医院的洁净手术室在设计过程中片面强调净化级别，而忽略了系统在运行保养过程的节能因素，造成洁净手术部投资和运行费用高昂。在保证手术室污染控制的基础上，如何使手术室净化系统设计既合理又节能？笔者就这个问题进行分析探讨，供同行参考。一、送风量的确定在国家出版《医院洁净手术部建筑技术规范》（以下简称《规范》）之前，国内已有的医院手术室洁净空调系统设计基本上都按照工业洁净室设计标准如《洁净厂房设计规范》来进行。此类设计采用“全室稀释和净化”概念（如图1所示），虽然可获得均匀向下的气流，自净能力强，可简化人身净化设置，但存在两方面问题：一是功耗大、占用面积大、风系统噪音控制困难；二是造价和维护费用高，灯具布置困难，高效过滤器堵漏困难。例如：一间36m2的百级手术室，所需送风量为32400m3/h～45360m3/h（断面风速为0.25m/s～0.35m/s）；在千级以下手术室，该“全室稀释和净化”概念的乱流形式气流组织下的细菌浓度不理想。针对以上问题，参考德国WEISS手术室洁净空调系统概念，在手术室风量计算和气流组织两方面，突破工业洁净室设计思路，引入降低总风量、强化局部送风、送风方式采用垂直单向流、重点放在手术床区域的设计概念，这种方式具有安装维护方便、投入费用大幅减低、功耗降低、占用面积少等特点。例如：一间36m2的百级手术室，送风口面积为2.4m×2.4m，送风量为11340m3/h，仅为前述工业洁净室的40％。二、新风段的设置一些手术室的净化空调系统通常设有三级过滤：第一级过滤设在回风口，第二级设在系统正压段，第三级设在系统末端。笔者认为，在百级手术室里，这种三级过滤的过滤效果是不稳定的，因为在我国，中效过滤器存在滤料、品种偏少，性能偏低的情况，不能有效保护高效过滤器，在这种设计中，如果某一级设置不匹配，会使三级过滤器更换期不合理，造成整体过滤效果欠佳。因此，新风的过滤问题应该引起充分的重视，新风常常不经过独立的过滤处理而直接与空调回风混合，其结果导致初效、中效、高效过滤器寿命缩短，更换频繁，系统的运行维护成本加大，甚至影响手术室的正常使用。这是因为新风与回风混合前，两者的空气含尘浓度相差过大，新风即便经过初效处理，其含尘浓度也比十万级空调回风在同粒径范围内的含尘浓度大70倍左右，是百级空调回风同粒径范围内的含尘浓度的几万倍，从而使中效乃至高效过滤器没有足够的保护。为解决此问题，通过在新风通路上安装独立的初效加中效过滤网，使新风经过两级过滤后再与回风混合，此时混合的新风与回风在同粒径范围的含尘浓度比较接近，真正起到了保护中效、高效过滤器的作用，而且新风过滤机组初、中效过滤器的清洗、更换更方便，与更换高效过滤器相比投资少、维护简便。此法经投入使用已获得理想效果。三、排风过滤器的设置在洁净手术室，手术台患者头部上方应设置排风口，按《规范》规定，每间手术室排风量不小于200m3/h。每间手术室单独设置排风机，而且排风机前应设置初、中、亚高效过滤器，这点往往被忽略，笔者接触到的医院洁净手术室工程，只有少数配置了初效过滤器，其后果与新风机组未设过滤器一样，手术室在停用期间，室外空气会通过排风口直接污染洁净手术室，使室内的温、湿度很快改变，尘埃粒子增加，致使手术室下一次使用前的自净时间延长，过滤网寿命缩短，浪费能源。四、回风口的设置回风口的设置对保证洁净手术室合理的气流起决定作用，为使送风气流能覆盖手术台，不使洁净气流短路，要求回风口不超过地面0.5m且下端离地面不低于0.1m，回风口气流风速不应大于2m/s。根据国内科研成果，手术室宽度小于3m时采用单侧下回风，大于3m时采用两侧下回风。在室内压力允许状态下，回风口应增设初效乃至中效过滤网，否则在室内人员操作以及术前、术后的清理工作中，回风中可能含有较多的毛发和纺织纤维等，这些纤维通过回风管路被吸入，一方面很容易使管道积尘滋菌，另一方面机组内初效过滤器受污染会加快过滤网的更换频率，从而增加了维护费用。五、压力控制洁净手术部相对周边区域应维持正压，和部内洁净级别不同区域之间维持合理的气流流向及有序的压力分布，以避免室外对室内、低级别对高级别环境的影响。只有保证在任何情况下（非手术期间）都能保持这种梯度压力分布不变，才能真正有效地减少手术区交叉感染的风险。正压控制一般通过调节送风与回风、排风量之间的差值，并结合控制手段来实现，这个风量差值称为正压渗透风量，它是由系统新风量承担的，正压本质就是正压渗透风量透过房间缝隙的阻力。正压风量是无组织气流，到处渗透，因此正压渗透风量越多、房间缝隙越小，所建立的正压就越大。由于手术部中设置的系统较多，正压控制要求高，在系统运行中，由于门的开启、三级过滤器积尘或室外风速的影响，正压值会出现变化。只要送风、回风、排风中任一风量发生变化，就有可能破坏有序的梯度压力分布。尽管正压控制的手段有许多，大多措施都是针对单个室间的，难以从整体上控制整个手术部的有序压力分布，而且稳定性较差。为使室内保持稳定的正压，国外常常在送风、回风、排风口均设置机械式定风量装置，效果明显但增加了造价。我们自行开发了洁净室送排风和正压控制系统，采用了更为简易、有效的控制方式。该系统采用双位控制的定风量装置，将新风与正压两套系统结合成一套新风系统，既承担了各洁净手术室的正压风量又承担了正常新风量，每个手术室的各自独立的空调机组变成了循环风机组，它的风量变化已与手术部正压分布无关。由于只在新风系统支管上设置定风量装置（定风量装置流量远远小于送、回风管），从而降低了工程造价。表1改造前后的参数测定结果表2改造前后的初、中、高效过滤网更换频率、数量、费用整个系统在不同工况下运行如下：当某个手术室正常使用时，空调机开，使得新风支管上的双位控制的定风量装置调到高位档，高档新风量（正常新风量）进入，排风机组排走的风量为新风量与正压风量的差值，多余的正压风量渗透到室外，建立正压。当某手术室不使用时，空调机关，新风支管上的双位控制的定风量装置调到低位档，低档新风量（正压风量）进入，排风机组关闭，正压风量渗透室外仍可建立正压。由于通过一个系统送入，而且可以保证洁净手术部内有序的梯度压力分布不变，这样有效地保证了洁净手术部合理的压力分布和气流的定向流向，这套系统经实践证明是非常节能及有效的。六、改造实例这里以百级手术室为例，改造前的系统在投入使用后，每两个月出现压力报警，经检查发现，初效过滤器表面粘了很多灰尘和棉絮等杂物，风阻力增大，产生压差报警，进而影响风量、手术室的正压压力，所以不得不提早更换初、中效过滤器。针对这种情况，依据本文思路进行了改造，在保证原设计风量、压力、级别的基础上，在回风口加装了初效过滤器，在新风段加装初、中效过滤器，在排风段排风机之前加装亚高效过滤器，改造前后的变化如表1、表2所示。从以上对照表可以看出，该系统经