談對潔凈手術(shù)室工程中新風(fēng)的理解
新風(fēng)是手術(shù)室內人員呼吸的需要,保持CO2濃度在一定的范圍內;它是補償排風(fēng)及保持室內壓差的需要;是冬季降低室內溫度的冷源;是系統顆粒90%的源頭;是整個(gè)系統冬季加濕、夏季除濕的源頭。
一、室內人員呼吸所需的新風(fēng)量
隨著(zhù)溫室氣體的排放,目前大氣中的CO2濃度已由上世紀中葉的315ppm達到376ppm,50年間濃度增加了近20%。
研究表明,人們在CO2濃度700-1000ppm感覺(jué)良好;達到1500ppm時(shí),明顯有不適感;達到3000ppm時(shí),會(huì )出現頭痛和其他癥狀。
人體每小時(shí)排出的CO2約為20L,如需保持室內CO2濃度在700-1000ppm,則需要新風(fēng)量為:
Q=Q1/(Cv1-Cv2)×
=0.02/(700-376)×
=61m3/h
式中:
Q——每人每小時(shí)所需新風(fēng)量,m3/h;
Q1——人體每小時(shí)排出CO2量,m3/h;
Cv1——保持室內CO2濃度,ppm;
Cv2——新風(fēng)CO2濃度,ppm。
以上理論計算從另外一個(gè)側面也證明了《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》GB-2002中規定為每人每小時(shí)60m3是合適的。
根據北京某醫院動(dòng)態(tài)實(shí)測手術(shù)室CO2濃度為800ppm,也說(shuō)明規范中規定的CO2量是比較合適的。
二、補償排風(fēng)及保持室內壓差需要的新風(fēng)量
保持室內正壓值所需要新風(fēng),就等于整個(gè)系統(包括室內裝飾面和空調系統)的漏風(fēng)量與有組織排風(fēng)量之和,即補入量新風(fēng)量與系統泄漏風(fēng)量相等。
(一)裝飾面層漏風(fēng)量的主要組成部分
1.手術(shù)室門(mén)
潔凈手術(shù)室一般配有自動(dòng)平移門(mén)和手推平移門(mén)(手動(dòng)平開(kāi)門(mén)),都應為氣密門(mén),但并不需要特別密封,因為從手術(shù)室內逃向兩側走廊的空氣為潔凈空氣,無(wú)論是潔凈程度方面還是溫濕度方面,都是有利的。
2.裝飾醫療設備
對于與吊頂或夾墻相通的器械柜體、氣體終端箱、電源插座箱等,都需用密封膠密封,保證完全與吊頂面密封,尤其是氣體終端箱、電源插座箱底箱內層穿管線(xiàn)孔等特別容易遺漏密封。
3.裝飾遺留縫隙
裝飾面層本身需要密封,與之相接的無(wú)影燈、吊塔開(kāi)孔、燈帶孔、攝像頭開(kāi)孔、揚聲器孔,都應做密封處理。
4.消防設備
在潔凈走廊和清潔走廊內都有很多與消防、給排水等工種配合的,其結合面都應做密封處理,如消火栓箱內的密封、噴淋頭的密封、數量很大的管井防火門(mén)的密封;另有清潔走外窗的密封等。尤其是管井的防火門(mén),數量很大,漏風(fēng)量驚人,應特別注意。
(二)空調系統漏風(fēng)量主要組成部分
1.風(fēng)管系統
可以說(shuō)風(fēng)管系統是漏風(fēng)大戶(hù),如果風(fēng)管系統漏風(fēng)小,特別密閉,正壓很容易調節;如風(fēng)管系統不密閉,會(huì )給調試人員帶來(lái)很大麻煩。在風(fēng)管制作時(shí),成品風(fēng)管不得有變形、扭曲、開(kāi)裂、孔洞、法蘭脫落、開(kāi)焊、漏鉚等缺陷,應特別注意風(fēng)管咬口的密封,尤其是三通四通等多面結合點(diǎn)的密封,一般采用內密封;在法蘭的風(fēng)管翻邊轉角處,一般都有漏點(diǎn),應用密封膠處理;抽芯鉚釘應用全密閉型的,且應在鉚釘處做密封處理。
2.空氣部件制作安裝遺留縫
對于空氣部件而言,漏風(fēng)情況也是不可小視。對于各種閥件產(chǎn)品自身的密封,在采購時(shí)就應有要求,閥體應采用整體焊接表面噴涂處理的產(chǎn)品,在閥軸處應有密封措施,閥的法蘭應平整,確保采用密封墊后不漏風(fēng);消聲器的漏風(fēng)量不可忽視,主要原因是制作時(shí)采用了很多鉚釘,可能的漏風(fēng)點(diǎn)很多。
3.凈化空調機
對于凈化空調機組而言,選擇質(zhì)地優(yōu)良的凈化專(zhuān)用空調機組是很有必要的,凈化專(zhuān)用空調機組對于壁板間密封程度要比一般空調機組高很多,漏風(fēng)量也當然會(huì )小很多。漏風(fēng)主要在正壓段部分的可開(kāi)門(mén)板處及正壓段的盤(pán)管接管處,應做有效的密封處理。
漏風(fēng)量模擬計算:
(1)裝飾部分漏風(fēng)量
Q1=3600µF
=3600X0.4X0.05X3.65
=57m3/h
上式中,流量系統µ取0.4;
房間漏風(fēng)面積F,門(mén)6mX0.005m,其它縫40m×0.0005m;
正壓值取8Pa;
空氣密度取1.2。
(2)空調系統漏風(fēng)量
按規范要求,風(fēng)管和空調機組漏風(fēng)量分別約為2%,如為一間Ⅱ級手術(shù)室,總風(fēng)量為4000m3/h,漏風(fēng)量則為160m3/h。
總新風(fēng)量=總的泄漏風(fēng)量=裝飾系統漏風(fēng)量+空調系統漏風(fēng)量+有組織排風(fēng)量=57+160+583=800m3/h
上式中的新風(fēng)量為《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》(GB-2002)中最小新風(fēng)量標準。設計新風(fēng)量的取值,是根據新風(fēng)換氣次計算量、保證人員呼吸所需新風(fēng)量、需保證室內正壓所需的新風(fēng),這三者的最大值作為設計新風(fēng)量,但不應低于國標中I級手術(shù)室1000m3/h,Ⅱ、Ⅲ級手術(shù)室800m3/h,IV級手術(shù)室600m3/h的最小值要求。
但工程實(shí)踐中,對于Ⅱ級手術(shù)室有組織排量大多為200~300m3/h,并非上式中的583m3/h,在裝飾漏風(fēng)較為明顯的情況下,相對隱蔽的空調漏風(fēng)量可能占了較大的比例。如果施工時(shí)不注意質(zhì)量,風(fēng)管漏風(fēng)量過(guò)大,致使室內正壓無(wú)法保證,則可能用增加新風(fēng)量的方法來(lái)彌補,新風(fēng)量一旦增加,就會(huì )帶來(lái)一系列的能耗增加,如夏季的除濕、冬季的加濕、還有過(guò)濾器的更換頻率增加等等。
這些應該引起我們的關(guān)注。
三、新風(fēng)是冬季降低室內溫度的冷源
在冬季,整個(gè)醫院需要加熱,包括手術(shù)部區域,加熱能耗主要負責新風(fēng)和維護結構負荷,對于一般病房和辦公室,主要負荷是維護結構;對于手術(shù)部而言,除外圍走廊需要加熱外,內區圍維結構負荷往往很小,加之風(fēng)機電機的轉化熱、手術(shù)室醫護人員、照明散熱、醫療設備散熱等,整個(gè)系統需要冷源才能保持手術(shù)室溫度。這時(shí)冷源理應由新風(fēng)來(lái)?yè)?,如新風(fēng)量不足或是新風(fēng)預熱度過(guò)高,則會(huì )使新風(fēng)失去這一作用,可能會(huì )誤認為冬季需要制冷才能保證室內溫度。當然還有由于制熱盤(pán)管和控制配置不合理造成室內溫度失控上升。造成冬季手術(shù)室溫上升的原因很多,但充足合適低溫的新風(fēng)是確保手術(shù)室溫度的最大因素。那么冬季室外溫度取多少度才比較合適呢?
冬季新風(fēng)預熱取多少度與系統的設計和配置有關(guān)。單從手術(shù)室降溫而言,溫度越低越好,如冬季室外新風(fēng)不進(jìn)行預熱直接進(jìn)行循環(huán)機組系統,將會(huì )與室內回風(fēng)很好地中和,室內溫度控制也將會(huì )自如。但不進(jìn)行預熱的新風(fēng)是否會(huì )對新風(fēng)表冷盤(pán)管及循環(huán)機組中的盤(pán)管形成威脅,將是需要綜合考慮的事情。
一般情況下,新風(fēng)一對多時(shí),應進(jìn)行過(guò)冷除濕,這時(shí)新風(fēng)機組中需要配大排數的表冷盤(pán)管,這一盤(pán)管在冬季時(shí)需要保護,即需要將新風(fēng)進(jìn)行預熱。預熱的溫度根據手術(shù)室的大小、級別不同,此溫度也不盡相同。根據實(shí)踐,控制在5~16℃是比較合適的。
四、新風(fēng)是系統顆粒90%的源頭
根據研究,整個(gè)系統中的顆粒中,90%來(lái)自新風(fēng)。
目前,全國平均大氣塵濃度約為0.3mg/m3。
如果能在源頭將新風(fēng)中的顆粒物過(guò)濾掉,將會(huì )對后續整個(gè)系統的運行帶來(lái)好處,可以采取以下措施——
(一)新風(fēng)必須三級過(guò)濾
一級粗效,二級中效,三級亞高效。且三級過(guò)濾應連續布置在新風(fēng)入口處,避免污染其間的管路和部件。
(二)使用具有自動(dòng)清掃功能的產(chǎn)品
為了解決新風(fēng)易堵、管理工作繁重的問(wèn)題,具有自動(dòng)清掃功能的產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世,自動(dòng)清掃的時(shí)間可以根據當地的環(huán)境情況設定,可以每天一次,也可以三天一次,濾網(wǎng)可以反復清掃使用,既達到了清除過(guò)濾器的目的,又節省了材料,這樣就太方便了。
尤其是新風(fēng)的一級過(guò)濾器,最易污染,應使用可自動(dòng)清掃功能的產(chǎn)品,以減少更換等資材的投入及管理費用。
(三)新風(fēng)各級過(guò)濾器面風(fēng)速盡可能小
即過(guò)濾面積盡可能大,那大多少呢?根據實(shí)踐,當運行風(fēng)量是額定風(fēng)量的0.5倍時(shí),即過(guò)濾面積增大1倍,運行時(shí)間將是額定運行時(shí)間的4倍以上,大大延長(cháng)了過(guò)濾器的使用壽命。建議,各級過(guò)濾器運行風(fēng)量小于過(guò)濾器的額定風(fēng)量,尤其是新風(fēng)的粗效過(guò)濾器。
五、新風(fēng)是整個(gè)系統冬季加濕的源頭
我國絕大數地區冬季都需要加濕。一般冬季大氣中水蒸汽含量為1~2g/m3,與室內需要含濕量有一定差距,故需要對補入系統中的新風(fēng)進(jìn)行加濕。一般情況下,每1m3/h新風(fēng)量需要加7g水。如增加新風(fēng)量,加濕量也需相應增加。
六、新風(fēng)是夏季除濕的源頭
除新疆等地區外,我國絕大多數地區夏季都需要除濕。
為了達到手術(shù)室內濕度的要求,傳統設計是將室外空氣處理到室內狀態(tài)點(diǎn)的等焓線(xiàn)上,再與室內狀態(tài)點(diǎn)混合,之后經(jīng)凈化機組處理到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的等d線(xiàn)與95%的交點(diǎn)上,后經(jīng)再熱達到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。
傳統處理新風(fēng)過(guò)冷處理
如將室外新風(fēng)直接處理到露點(diǎn)溫度13℃,新風(fēng)承擔室內所有熱濕負荷,室內回風(fēng)與之混合,根據具體情況,需要加熱或不加熱達到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)后,送入室內,見(jiàn)圖2。
設新風(fēng)量為L(cháng)新,回風(fēng)量為L(cháng)回,Q1為原有模式的處理過(guò)程總冷量,Q2為現有模式的處理過(guò)程總冷量。
Q1=L新×Δi1+(L新+L回)×Δi2
=L新×Δi1+L新×Δi2+L回×Δi2
Q2=L新×(Δi1+Δi2)=L新×Δi1+L新×Δi2
=L新×Δi1+L新×Δi2+L回×Δi1
=Q1-L回×Δi2
從上可知,新風(fēng)過(guò)冷處理方案總冷量較傳統方案少了L回×Δi2,此部分冷量由凈化機組承擔,再由后續再熱設備加熱,造成能量的抵消浪費。這一部分浪費冷量約為總能量的35%。
七、結束語(yǔ)
新風(fēng)是整個(gè)潔凈系統的源頭,從某種程度上講,它承載了潔凈空調系統是否能長(cháng)期良好運行的重大責任,我們應充分認識它,理解它,發(fā)揮好它,運行好它,從而讓它為整個(gè)潔凈系統做出貢獻。
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