手術(shù)室潔凈空調系統設計的新觀(guān)點(diǎn)

手術(shù)室潔凈空調系統設計的新觀(guān)點(diǎn)

　　摘要：醫院手術(shù)室凈化空調設計，應導入新的觀(guān)點(diǎn)，概況如下：手術(shù)室凈化空調對手術(shù)室空氣途徑的感染控制有效且不可替代；一個(gè)凈化空調系統所負擔的手術(shù)室間數宜少不宜多；引入污染度概念，在降低手術(shù)室關(guān)鍵區域污染度的同時(shí)，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)鍵區域形成單向流型氣流組織，降低手術(shù)室關(guān)鍵區域的空氣污染度；新風(fēng)系統采用獨立的初、中效兩級過(guò)濾；采用定風(fēng)量閥，以保證室內的正壓分布。采用以上新的設計觀(guān)點(diǎn)設計的天津市某醫院手術(shù)室凈化空調系統于1999年底投入運行，效果良好。

　　關(guān)鍵詞：手術(shù)室潔凈空調新觀(guān)點(diǎn)

　　醫院空調的任務(wù)應該是，維持室內所需要的氣候狀態(tài)并除去空氣中的塵埃、微生物、氣味和有害氣體，而醫院手術(shù)室的空調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、縮短患者恢復時(shí)間、降低醫療費用的關(guān)鍵所在。另外手術(shù)室空調的另一特點(diǎn)是服務(wù)面積雖小但風(fēng)量大、能耗高、使用時(shí)間不確定，因此手術(shù)室空調在創(chuàng )造高度潔凈的室內氣候同時(shí)應特別注意空調系統的節能。下面筆者就天津市某醫院手術(shù)室設計為例，介紹設計者在該設計中體現的設計思路。

　　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)部位于醫技樓二層，手術(shù)室無(wú)外圍護結構，手術(shù)室凈化級別要求分別為千級(I級)一間、萬(wàn)級(II級)四間、十萬(wàn)級(III級)三間，手術(shù)室設計溫濕度考慮到兒童生理特點(diǎn)，全年控制在tn=24-28℃，在手術(shù)室內就地可調，手術(shù)室設計相對濕度Фn=50%-60%。

　　二、手術(shù)室空調風(fēng)系統的劃分：

　　1、高級別手術(shù)室空調系統宜獨立設置。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)室空調送風(fēng)量大，如同樣面積的手術(shù)室，百級手術(shù)室的空調風(fēng)量是十萬(wàn)級的3.4倍，是萬(wàn)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(wú)論是一個(gè)空調系統負擔多個(gè)高級別手術(shù)室，或是一個(gè)空調系統負擔一個(gè)高級別手術(shù)室和多個(gè)低級別手術(shù)室，都會(huì )使空調系統長(cháng)時(shí)間處于"大馬拉小車(chē)"的運行狀態(tài)。例如一個(gè)空調系統負擔一間百級手術(shù)室和兩間萬(wàn)級手術(shù)室或四間十萬(wàn)級手術(shù)室，只要高級別手術(shù)室不使用，則系統設計風(fēng)量至少大于此時(shí)所需風(fēng)量的112%和84%，亦即此時(shí)系統所需風(fēng)量?jì)H為系統設計風(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速方式進(jìn)行調節，只能用調節總風(fēng)閥的方式調節風(fēng)量以適應系統風(fēng)量變化，然而此種方式顯然不節能。所以無(wú)論從節約能源的角度，或是從使用可靠性、靈活性的角度，高級別手術(shù)室都應"按間"獨立設置空調系統，即一個(gè)凈化空調系統對應一間手術(shù)室。

　　2、對于低級別手術(shù)室，盡管與高級別手術(shù)室相比空調風(fēng)量小的多，但一個(gè)空調系統所負擔的手術(shù)室間數也不宜過(guò)多，因為醫院手術(shù)室的使用情況具備不確定性。愈是高等級醫院，手術(shù)室為滿(mǎn)足特殊繁忙情況，設置愈多。手術(shù)室多，正常情況下的同時(shí)使用系數低，這樣當一個(gè)空調系統所負擔的手術(shù)室間數較多時(shí)，系統常處于"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(gè)空調系統所負擔的手術(shù)室不宜多于四至五間，而且一個(gè)系統負擔手術(shù)室過(guò)多，也會(huì )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)間的準備區、無(wú)菌室等應由一個(gè)單獨的空調系統負擔，目的是保證手術(shù)室外部空氣環(huán)境時(shí)時(shí)處于"臨戰"狀態(tài)，那種將以上部位空調合在低級別手術(shù)室空調系統中的做法顯然不合理。因為合在一起的空調系統，或是在手術(shù)室停止使用時(shí)系統送風(fēng)能耗過(guò)大，或是無(wú)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)部空調風(fēng)系統的劃分原則應該是：運行可靠、調節靈活、各司其責、節約能源。天津市兒童醫院手術(shù)部的空調風(fēng)系統正是按上述原則進(jìn)行的劃分，如附圖所示。實(shí)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：

　　該醫院手術(shù)部進(jìn)行空調設計時(shí)，國家尚未出版有關(guān)醫院手術(shù)室潔凈空調設計標準/規范，并且當時(shí)國內已有醫院手術(shù)室潔凈空調設計，基本上囿于工業(yè)潔凈室的設計思路，然而將工業(yè)潔凈室設計思路照搬到醫院手術(shù)室潔凈空調設計中會(huì )帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題：①.高級別潔凈室風(fēng)量過(guò)大，如按照《潔凈廠(chǎng)房設計規范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)規范)，百級手術(shù)室應在頂棚滿(mǎn)布高效過(guò)濾器風(fēng)口，則一間36m2手術(shù)室的送風(fēng)量為m3/h~m3/h(對應斷面風(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)鍵區域污染度控制不理想，原因是套用《規范》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置高效過(guò)濾器風(fēng)口，此氣流組織形式的理論依據是"全室稀釋和凈化"，然而根據德國標準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達到相同的細菌濃度，此時(shí)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(huì )在手術(shù)室關(guān)鍵區域獲得更低的污染度。針對以上問(wèn)題，設計者參考德國Weiss手術(shù)室衛生空調系統的經(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)床及器械桌區域的設計概念，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(guān)點(diǎn)，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(wú)影燈吊桿為中心設置"層流送風(fēng)箱"，根據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域面積乘以此送風(fēng)區域斷面風(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m3/h，僅為前述工業(yè)潔凈室計算方法的40%。雖然此設計思路借鑒了德國Weiss手術(shù)室衛生空調系統的經(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，因為根據國內醫院的具體情況，采用小風(fēng)速時(shí)對客觀(guān)條件要求過(guò)于苛刻，且小風(fēng)速時(shí)氣流沒(méi)有足夠的動(dòng)量保持送風(fēng)的單向流，很難達到理想的空調和凈化效果。而當斷面風(fēng)速30.35m/s時(shí)，如回風(fēng)口設置恰當，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(huì )小于0.6m，即分流高度低于手術(shù)床的操作面標高。

　　C、對于萬(wàn)級、十萬(wàn)級手術(shù)室采用換氣次數法確定送風(fēng)量，萬(wàn)級取n=30次/h，十萬(wàn)級取n=20次/h。盡管此換氣次數取值為《規范》規定的下限值，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)區達到的細菌濃度為室內其他區域的50%，即手術(shù)區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(wàn)級與十萬(wàn)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，采用以上設計思路的該醫院手術(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)鍵區域(手術(shù)床及器械桌區域)形成一個(gè)比手術(shù)室其他區域更潔凈、更衛生的氣候環(huán)境。

　　四、在新風(fēng)通路上設置初效+中效新風(fēng)過(guò)濾機組：

　　一些手術(shù)室的凈化空調系統設計中，新風(fēng)的過(guò)濾問(wèn)題未能引起充分的重視，新風(fēng)常常是不經(jīng)過(guò)獨立的過(guò)濾處理而直接與空調回風(fēng)混合，其結果導致中效、高效過(guò)濾器壽命縮短，更換頻繁，系統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(guò)大，新風(fēng)即便經(jīng)過(guò)初效處理，其處理后的含塵濃度(30.5mm)也比十萬(wàn)級空調回風(fēng)在同粒徑范圍內的含塵濃度大70倍左右，是百級空調回風(fēng)同粒徑范圍內含塵濃度的幾萬(wàn)倍，從而使中效乃至高效過(guò)濾器沒(méi)有足夠的保護。為解決此問(wèn)題，我們在新風(fēng)通路上安裝了獨立的初效+中效新風(fēng)過(guò)濾機組，使新風(fēng)經(jīng)過(guò)兩級過(guò)濾后再與回風(fēng)混合，此時(shí)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(guò)濾器的作用，而且新風(fēng)過(guò)濾機組的初、中效過(guò)濾器清洗、更換方便，與更換高效過(guò)濾器相比投資少，維護簡(jiǎn)便。在新風(fēng)通路上設置新風(fēng)過(guò)濾機組的另一優(yōu)點(diǎn)是確保了新風(fēng)量，因為定風(fēng)量的新風(fēng)過(guò)濾機組本身就相當于一臺"計量泵"。

　　五、采用定風(fēng)量閥解決空氣平衡問(wèn)題：

　　手術(shù)部各區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)均應有良好的調節手段。以往風(fēng)量調節裝置主要是手動(dòng)對開(kāi)多葉調節閥，此種閥門(mén)用于風(fēng)量的精調節并不理想，實(shí)踐中有著(zhù)調節困難、調試周期長(cháng)的問(wèn)題。針對此問(wèn)題，兒童醫院工程手術(shù)室空調系統的送、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(dòng)消除風(fēng)管壓力對風(fēng)量的影響，閥體外部有風(fēng)量調節刻度盤(pán)，調節十分方便，安裝此閥后，手術(shù)室的壓力調整變得十分簡(jiǎn)單，現場(chǎng)幾乎無(wú)需費時(shí)進(jìn)行壓力調整。

　　結語(yǔ)：總之設計者在該醫院手術(shù)室凈化空調工程中，借鑒國外先進(jìn)的經(jīng)驗，結合我國的具體情況，本著(zhù)"降低風(fēng)量、改善效果、節約能源、方便調節、提高可靠性"的原則，進(jìn)行了以上五個(gè)方面的嘗試，實(shí)踐證明這些嘗試基本上是成功的。

　　參考文獻：

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