手術(shù)室潔凈空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的新觀點
摘要： 醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)設(shè)計，應(yīng)導(dǎo)入新的觀點，概況如下：手術(shù)室凈化空調(diào)對手術(shù)室空氣途徑的感染控制有效且不可替代；一個凈化空調(diào)系統(tǒng)所負擔(dān)的手術(shù)室間數(shù)宜少不宜多；引入污染度概念，在降低手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域污染度的同時，減少高凈化級別手術(shù)室的送風(fēng)量；引入局部強化送風(fēng)的概念，即采用置換氣流送風(fēng)吊頂,在手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域形成單向流型氣流組織，降低手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域的空氣污染度；新風(fēng)系統(tǒng)采用獨立的初、中效兩級過濾；采用定風(fēng)量閥，以保證室內(nèi)的正壓分布。 采用以上新的設(shè)計觀點設(shè)計的天津市某醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)于1999年底投入運行，效果良好。
關(guān)鍵詞： 手術(shù)室 潔凈空調(diào) 新觀點
醫(yī)院空調(diào)的任務(wù)應(yīng)該是，維持室內(nèi)所需要的氣候狀態(tài)并除去空氣中的塵埃、微生物、氣味和有害氣體，而醫(yī)院手術(shù)室的空調(diào)是最重要也是最困難的任務(wù)，尤其是控制空氣途徑造成的術(shù)后感染至關(guān)重要，因為降低和避免術(shù)后感染是保證手術(shù)成功、縮短患者恢復(fù)時間、降低醫(yī)療費用的關(guān)鍵所在。另外手術(shù)室空調(diào)的另一特點是服務(wù)面積雖小但風(fēng)量大、能耗高、使用時間不確定，因此手術(shù)室空調(diào)在創(chuàng)造高度潔凈的室內(nèi)氣候同時應(yīng)特別注意空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。下面筆者就天津市某醫(yī)院手術(shù)室設(shè)計為例，介紹設(shè)計者在該設(shè)計中體現(xiàn)的設(shè)計思路。
一、手術(shù)室概況：
本潔凈手術(shù)部由八間手術(shù)室、中央潔凈大廳、麻醉室、蘇醒室等附屬房間組成，手術(shù)部位于醫(yī)技樓二層，手術(shù)室無外圍護結(jié)構(gòu)，手術(shù)室凈化級別要求分別為千級(I 級)一間、萬級(II 級)四間、十萬級(III 級)三間，手術(shù)室設(shè)計溫濕度考慮到兒童生理特點，全年控制在tn=24-28℃，在手術(shù)室內(nèi)就地可調(diào)，手術(shù)室設(shè)計相對濕度Фn=50%-60%。
二、手術(shù)室空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的劃分：
1、高級別手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)宜獨立設(shè)置。所謂高級別手術(shù)室是指千級以上手術(shù)室，其原因是高級別手術(shù)室空調(diào)送風(fēng)量大，如同樣面積的手術(shù)室，百級手術(shù)室的空調(diào)風(fēng)量是十萬級的3.4倍，是萬級的2.25倍。另外高級別手術(shù)室的使用頻率遠低于低級別手術(shù)室，這樣無論是一個空調(diào)系統(tǒng)負擔(dān)多個高級別手術(shù)室，或是一個空調(diào)系統(tǒng)負擔(dān)一個高級別手術(shù)室和多個低級別手術(shù)室，都會使空調(diào)系統(tǒng)長時間處于"大馬拉小車"的運行狀態(tài)。例如一個空調(diào)系統(tǒng)負擔(dān)一間百級手術(shù)室和兩間萬級手術(shù)室或四間十萬級手術(shù)室，只要高級別手術(shù)室不使用，則系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)量至少大于此時所需風(fēng)量的112%和84%，亦即此時系統(tǒng)所需風(fēng)量僅為系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)量的47%和54.3%，而且此種因手術(shù)室使用與否引起的風(fēng)量變化不宜采用變頻調(diào)速方式進行調(diào)節(jié)，只能用調(diào)節(jié)總風(fēng)閥的方式調(diào)節(jié)風(fēng)量以適應(yīng)系統(tǒng)風(fēng)量變化，然而此種方式顯然不節(jié)能。所以無論從節(jié)約能源的角度，或是從使用可靠性、靈活性的角度，高級別手術(shù)室都應(yīng)"按間"獨立設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，即一個凈化空調(diào)系統(tǒng)對應(yīng)一間手術(shù)室。
2、對于低級別手術(shù)室，盡管與高級別手術(shù)室相比空調(diào)風(fēng)量小的多，但一個空調(diào)系統(tǒng)所負擔(dān)的手術(shù)室間數(shù)也不宜過多，因為醫(yī)院手術(shù)室的使用情況具備不確定性。愈是高等級醫(yī)院，手術(shù)室為滿足特殊繁忙情況，設(shè)置愈多。手術(shù)室多，正常情況下的同時使用系數(shù)低，這樣當(dāng)一個空調(diào)系統(tǒng)所負擔(dān)的手術(shù)室間數(shù)較多時，系統(tǒng)常處于"供大于求"的狀態(tài)，其運行能耗勢必較高，就象有的醫(yī)院所反映的"建的起，用不起"。筆者認為，對于低級別手術(shù)室一個空調(diào)系統(tǒng)所負擔(dān)的手術(shù)室不宜多于四至五間，而且一個系統(tǒng)負擔(dān)手術(shù)室過多，也會造成使用上的不可靠。
3、中央清潔大廳、清潔走廊、高級別手術(shù)間的準(zhǔn)備區(qū)、無菌室等應(yīng)由一個單獨的空調(diào)系統(tǒng)負擔(dān)，目的是保證手術(shù)室外部空氣環(huán)境時時處于"臨戰(zhàn)"狀態(tài)，那種將以上部位空調(diào)合在低級別手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)中的做法顯然不合理。因為合在一起的空調(diào)系統(tǒng)，或是在手術(shù)室停止使用時系統(tǒng)送風(fēng)能耗過大，或是無法保證手術(shù)室外部氣候環(huán)境處于受控狀態(tài)。
總之，手術(shù)部空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的劃分原則應(yīng)該是：運行可靠、調(diào)節(jié)靈活、各司其責(zé)、節(jié)約能源。天津市兒童醫(yī)院手術(shù)部的空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)正是按上述原則進行的劃分，如附圖所示。實踐證明，此種劃分方式效果良好。
三、送風(fēng)量確定和氣流組織：
該醫(yī)院手術(shù)部進行空調(diào)設(shè)計時，國家尚未出版有關(guān)醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范，并且當(dāng)時國內(nèi)已有醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)設(shè)計，基本上囿于工業(yè)潔凈室的設(shè)計思路，然而將工業(yè)潔凈室設(shè)計思路照搬到醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)設(shè)計中會帶來兩個問題：①.高級別潔凈室風(fēng)量過大，如按照《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱規(guī)范)，百級手術(shù)室應(yīng)在頂棚滿布高效過濾器風(fēng)口，則一間36m2手術(shù)室的送風(fēng)量為32400m3/h~45360m3/h(對應(yīng)斷面風(fēng)速為0.25m/s~0.35m/s)，如此大的送風(fēng)量，送風(fēng)功耗達17.0kW~19.0kW，送、回風(fēng)管道占用建筑空間大，風(fēng)系統(tǒng)噪聲控制困難。②.對于千級以下手術(shù)室，在相同風(fēng)量下手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域污染度控制不理想，原因是套用《規(guī)范》千級以下手術(shù)室可采用亂流形式的氣流組織。通行的做法是在全室頂棚均勻設(shè)置高效過濾器風(fēng)口，此氣流組織形式的理論依據(jù)是"全室稀釋和凈化"，然而根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)DIN1946/4中關(guān)于污染濃度的概念，此種"全室稀釋和凈化"的氣流組織形式，在理想情況下可以使室內(nèi)達到相同的細菌濃度，此時污染度為1，而如果突破"全室稀釋和凈化"的工業(yè)潔凈室氣流組織方式，會在手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域獲得更低的污染度。針對以上問題，設(shè)計者參考德國Weiss手術(shù)室衛(wèi)生空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)驗，在手術(shù)室風(fēng)量計算和氣流組織兩方面，突破了工業(yè)潔凈室設(shè)計思路，引入了降低總風(fēng)量，強化局部送風(fēng)，重在手術(shù)床及器械桌區(qū)域的設(shè)計概念，具體做法如下：
A、對于所有級別的手術(shù)室，均突破了全室稀釋和凈化的概念，引入局部強化凈化觀點，將所有手術(shù)室的送風(fēng)口均集中布置在手術(shù)床的上方，即以無影燈吊桿為中心設(shè)置"層流送風(fēng)箱"，根據(jù)級別不同采用不同送風(fēng)斷面尺寸。
B、對于百級或千級手術(shù)室，采用潔凈氣流覆蓋區(qū)域面積乘以此送風(fēng)區(qū)域斷面風(fēng)速的方式確定風(fēng)量。如本工程的千級手術(shù)室所采用送風(fēng)層流箱覆蓋面積為2.4m×2.4m，斷面流速0.35m/s，因此送風(fēng)量為7258m3/h，如果為百級，則采用送風(fēng)層流箱覆蓋面積為3.0m×3.0m，斷面流速仍為0.35m/s，則送風(fēng)量11340m3/h，僅為前述工業(yè)潔凈室計算方法的40%。雖然此設(shè)計思路借鑒了德國Weiss手術(shù)室衛(wèi)生空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)驗，但本工程并未采用德國學(xué)者介紹的大面積、小送風(fēng)量(即大面積、低風(fēng)速)的方式，因為根據(jù)國內(nèi)醫(yī)院的具體情況，采用小風(fēng)速時對客觀條件要求過于苛刻，且小風(fēng)速時氣流沒有足夠的動量保持送風(fēng)的單向流，很難達到理想的空調(diào)和凈化效果。而當(dāng)斷面風(fēng)速30.35m/s時，如回風(fēng)口設(shè)置恰當(dāng)，不僅可以使送風(fēng)保持較好單向流型，而且其單向流的分流高度會小于0.6m，即分流高度低于手術(shù)床的操作面標(biāo)高。
C、對于萬級、十萬級手術(shù)室采用換氣次數(shù)法確定送風(fēng)量，萬級取n=30次/h，十萬級取n=20次/h。盡管此換氣次數(shù)取值為《規(guī)范》規(guī)定的下限值，但由于采用了全部送風(fēng)量由手術(shù)床部位上方的"層流送風(fēng)箱"送出，其手術(shù)區(qū)達到的細菌濃度為室內(nèi)其他區(qū)域的50%，即手術(shù)區(qū)域空氣的污染度由全室稀釋和凈化方式的1降為局部強化送風(fēng)方式的0.5。本工程萬級與十萬級手術(shù)室的"層流送風(fēng)箱"送風(fēng)面積分別為2.4m×1.2m和1.5m×1.5m，送風(fēng)斷面風(fēng)速均為0.35m/s。
總之，采用以上設(shè)計思路的該醫(yī)院手術(shù)室，在投入使用后效果良好，達到了用較小的風(fēng)量，在手術(shù)室關(guān)鍵區(qū)域(手術(shù)床及器械桌區(qū)域)形成一個比手術(shù)室其他區(qū)域更潔凈、更衛(wèi)生的氣候環(huán)境。
四、在新風(fēng)通路上設(shè)置初效+中效新風(fēng)過濾機組：
一些手術(shù)室的凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，新風(fēng)的過濾問題未能引起充分的重視，新風(fēng)常常是不經(jīng)過獨立的過濾處理而直接與空調(diào)回風(fēng)混合，其結(jié)果導(dǎo)致中效、高效過濾器壽命縮短，更換頻繁，系統(tǒng)的運行維護成本加大，甚至影響手術(shù)室的正常使用。這是因為新風(fēng)與回風(fēng)混合前，兩者的空氣含塵濃度相差過大，新風(fēng)即便經(jīng)過初效處理，其處理后的含塵濃度(30.5mm)也比十萬級空調(diào)回風(fēng)在同粒徑范圍內(nèi)的含塵濃度大70倍左右，是百級空調(diào)回風(fēng)同粒徑范圍內(nèi)含塵濃度的幾萬倍，從而使中效乃至高效過濾器沒有足夠的保護。為解決此問題，我們在新風(fēng)通路上安裝了獨立的初效+中效新風(fēng)過濾機組，使新風(fēng)經(jīng)過兩級過濾后再與回風(fēng)混合，此時混合前的新風(fēng)與回風(fēng)在同粒徑范圍(30.5mm)的含塵濃度比較接近，真正起到了保護中效、高效過濾器的作用，而且新風(fēng)過濾機組的初、中效過濾器清洗、更換方便，與更換高效過濾器相比投資少，維護簡便。在新風(fēng)通路上設(shè)置新風(fēng)過濾機組的另一優(yōu)點是確保了新風(fēng)量，因為定風(fēng)量的新風(fēng)過濾機組本身就相當(dāng)于一臺"計量泵"。
五、采用定風(fēng)量閥解決空氣平衡問題：
手術(shù)部各區(qū)域的壓力分布對于保證潔凈手術(shù)室效果影響很大，而如何保證合理的壓力分布，除空氣平衡計算正確外，更重要的是送風(fēng)、回風(fēng)均應(yīng)有良好的調(diào)節(jié)手段。以往風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置主要是手動對開多葉調(diào)節(jié)閥，此種閥門用于風(fēng)量的精調(diào)節(jié)并不理想，實踐中有著調(diào)節(jié)困難、調(diào)試周期長的問題。針對此問題，兒童醫(yī)院工程手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)的送、回風(fēng)管采用了德國TROX公司的自力式定風(fēng)量閥，此閥可以自動消除風(fēng)管壓力對風(fēng)量的影響，閥體外部有風(fēng)量調(diào)節(jié)刻度盤，調(diào)節(jié)十分方便，安裝此閥后，手術(shù)室的壓力調(diào)整變得十分簡單，現(xiàn)場幾乎無需費時進行壓力調(diào)整。
結(jié)語：總之設(shè)計者在該醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)工程中，借鑒國外先進的經(jīng)驗，結(jié)合我國的具體情況，本著"降低風(fēng)量、改善效果、節(jié)約能源、方便調(diào)節(jié)、提高可靠性"的原則，進行了以上五個方面的嘗試，實踐證明這些嘗試基本上是成功的。
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