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武汉市某医院手术室净化空调设计 北京建筑工程学院 魏云霞 李德英 摘要:本文根据净化空调设计要求介绍了武汉市某医院洁净手术部净化空调系统设计包括设计参数新、送和回排风系统气流组织以及净化空调设备等的设计。合理设定洁净室参数温湿度及压力控制,高效过滤的设置, 合理的气流组织, 节能措施及自控系统是洁净手术室设计的重要环节。只有充分考虑这几方面因素, 才能使设计更合理更符合国家规范, 也能更好满足业主要求。 关键词:洁净手术室设计参数净化空调气流组织 洁净手术室净化设计的目的是通过净化设计有效阻止室外污染物侵入室内降低术后感染率同时迅速有效排除室内的污染气防止病菌扩散。 武汉市某医院住院楼建筑面积16397.26m2。建筑高度36m地上l0层地下一层手术部设置在建顶层。手术部共设置洁净手术室13间相应有辅助用房、洁净走廊、污物走廊等。手术室等级全为十万级但功能不同的手术室。 1.室内设计参数的确定 净化空调设计参数的确定与普通舒适性空调系统有很大的区别。从温湿度来说舒适性空调的室内温湿度的确定只考虑工作人员的舒适性要求而净化空调不仅要考虑舒适性更重要的是保证工艺所要求的特殊的温度、湿度环境包括减少静电荷。 除了温湿度以外净化空调的设计参数还包括室内外的发尘量和发菌量。室外大气尘计数浓度各地差异很大最高值为106粒/L。对于高效空气净化系统的5级及其以下的洁净室当大气尘浓度在10 粒儿以内变化时对洁净室含尘浓度的影响可以忽略不计。高效空气净化系统的设计大气尘浓度宜取M=IO6粒/L。而中效空气净化空气系统其洁净度受大气尘浓度影响很大所以设计大气尘浓度宜分区决定。 该洁净手术室的室内设计参数如下表1。
表1 洁净手术室设计参数 名称 级别 最小静压差Pa 换气次数次/h 温度°C 相对湿度% 送风量m3/h 新风量m3/h OR-1 10万 10 20 23 55 2052 307.8 OR-2 10万 10 20 23 55 2052 307.8 OR-3 10万 10 20 23 55 2052 307.8 OR-4 10万 10 20 23 55 2052 307.8 OR-5 10万 10 20 23 55 1692 253.8 OR-6 10万 10 20 23 55 3194 479.12
OR-7 10万 10 20 23 55 2721 408.24 OR-8 10万 10 20 23 55 2907 436.05 OR-9 10万 10 20 23 55 2308 346.05 OR-10 10万 10 20 23 55 2770.2 415.53 OR-11 10万 10 20 23 55 2622.0 393.30 OR-12 10万 10 20 23 55 2622.0 393.30 OR-13 10万 10 20 23 55 2843.10 426.47 OR-14 10万 8 12 23 55 2000.0 300 OR-15 10万 8 12 23 55 1179.52 176.9
2 风系统设计 2.1送风系统的设计 13间手术室全部为吊顶中央静压箱孔板送风根据净化级别不同内置高效过滤器数量不同。洁净走廊为吊顶安装的高效过滤送风口送风。手术室送风面积均为2400mm×1200mm手术区层流送风周边区为乱流送风由机组送出后经过微穿L板消声弯头、防火阀、多叶调节阀、定风量阀、由镀锌钢板方风管送至各个静压箱及风口再经高效过滤器送至房间里。如下图1净化空调系统。
高效过滤器排风送风手术室回风回风净化循环空调机组新风机组新风排风中效过滤器3125641.电动两态阀 2.电动密闭阀1 3.电动密闭阀24.电动密闭阀3 5.定风量阀 6.排风机 图1 净化空调系统图
2.2回风系统的设计 手术室全部为双侧墙下回风口回风下回风口为竖百叶风口不积尘后经过一层初效过滤网回风口风速全部小于15m/s 。低级别的辅助用房可以采用了顶回风。回风经回风口初效过滤器再通过镀锌钢板方风管经过多叶调节阀、防火阀、微穿孔板消声弯头后回到机组。 2.3 排风系统的设计 13间手术室顶部各设一排风口由泄压风门泄压排风排至外走廊。各手术室排风不会相互倒灌。手术部设在建筑顶层手术部内走道设置机械排烟系统排烟管道直通室外由于板式排烟口和防火阀不能严格密闭平时消防系统不使用室外的空气会倒灌渗入并污染洁净区域。 2.4设计实例 送风量计算以手术室OR-1室为例 (1)手术室送风量计算换气次数20次/h手术室净高3m。 经计算送风量L=102.6 m3/h×20=2052m3/h (2)手术室新风量计算应按下列要求确定并取其最大值 a)按3次/h新风换气次数计算的新风量。 L=3×102.6=307.8 m3/h b)补偿室内的排风并能保持室内正压值的新风量。 可以按下式计算: nPalL1z△ 式中 l—缝隙长度m; △P—室内要求保持正压或负压值mmH2O;或9.8△PPa a,n——严密程度有关的常数。 一般n值在1—2之间对于没有进行过漏损试验的窗则可取n=1.5.a值随门、窗的形式不同而不同一般可取下列数值密封程度好的a=1—3 一般的,a=3~8不好的a=8~40。缝隙长度l的计算随其形式不同而不同均以们、窗等轮廓线的总长度为缝隙计算长度。 本算例中手术室有两扇门缝隙长l取14.4m。根据《规范》中对洁净手术室的最小静压差的要求取10Pa即1.02 mmH2O,a和n分别81.5。 L=8×14.4×1.02^0.67=116.73 m3/h c)人员呼吸所需的新风量。 为满足卫生要求《规范》规定洁净手术室有60 m3/h *人的新风量。根据计算该手术室的新风量为360 m3/h。 根据以上原则经计算确定手术室的新风量为307.8 m3/h. (3手术室排风量计算。手术室排风量不宜小于200 m3/h也不宜大于送风量的1/4(513 m3/h)同时为保证手术室维持10Pa的正压。 手术室的排风量L=0.1×2052=205.2 m3/h (4)手术室回风量计算L=2052205.2=1846.8 m3/h 2.5 设定洁净手术室非工作状态和过渡季的运行模式
该医院洁净手术部空调净化方案采用净化循环空调机组与独立的新风正压送风组合系统并且新风系统不仅承担正常新风量也承担各手术室的正压风量每间手术室拥有各自独立的净化循环空调机组它的风量变化不影响手术部的正压分布。这种方案的优点是可使每间洁净手术室净化空调和维持正压两大功能分离同时又能将整个洁净手术部联系在一起。 洁净手术室的运行模式分为冬夏季工作运行模式、非工作运行模式和过渡季工作运行模式。对于处于非工作运行模式的手术室当手术部中只有部分手术室工作期间只需运行部分手术室的净化循环空调机组和新风机组对于其他非工作的手术室只输送少量新风维持其正压状态在手术部非工作期间可大大降低手术部的温湿度要求关闭手术室的净化空调系统只输送少量新风以维持其正压、无菌状态。 对于处于过渡季工作运行模式的手术室利用春、秋两季新风焓值低于或高于室内空气焓值的特点适当加大净化空调系统的新风量利用新风替代冷源可以缩短制冷机的运行时间从而达到节能的效果。虽然过渡季加大新风量将增加新风机组的风机电耗及初、中效过滤器的负荷但总体来讲仍然节约能耗和运行费用是目前净化空调系统常用的节能措施。并且手术室的排风机采用双速风机过渡季节按高速运行非过渡季节按低速运行。 手术室送排风和正压控制系统见图1洁净手术室在不同模式下的具体运行方式如下 1在某手术室冬夏季工作运行模式时启动净化循环空调机组风机开启新风送风主支管上的电动两态阀1控制冬夏季工作态/非工作态高风速送风关闭新风分支管上的电动密闭阀2控制过渡季工作态同时开启回风总管电动密闭阀3和排风总管电动密闭阀4排风机连锁启动并按低档风速运行。 2在某手术室非工作运行模式时关闭净化循环机组风机开启净化循环风机新风主支管上的电动两态阀1控制冬夏季工作态/非工作态低风速送风关闭新风分支管上的电动密闭阀2控制过渡季工作态关闭回风总管电动密闭阀3和排风总管电动密闭阀4排风机连锁关闭。 3在某手术室过渡季工作运行模式时启动净化循环机组风机关闭新风主支管上的电动两态阀1控制冬夏季工作态/非工作态开启新风分支管上的电动密闭阀2控制过渡季工作态实现高速送风关闭回风总管电动密闭阀3开启排风总管电动密闭阀4排风机连锁启动并按高档风速运行。 此外对于正负压手术室的压力控制设置2台排风机根据正负压需要切换排风机正压运行时启动低风量排风机室内为负压运行时启动高风量排风机。 3 净化空调 净化空调是空调工程中的一种它不仅对室内空气的温度、湿度、风速有一定要求而且对空气中的含尘粒子、细菌浓度等均有较高的要求。 净化专用循环机组功能段混合段+表冷段+加热段+中高效过滤段十风机段+加湿段+出风段净化专用新风机组功能段初效中效过滤段+预热段+冷热盘管段+风机段+中高效过滤段+出风段。十万级手术室设置为一机负担1个手术室的空调方式。新风机组集中处理新风送至各
空调机组混合段这样分散空凋机组与独立的新风组合系统可使手术室净化空调和维持正压两大功能分离又能将整个洁净手术部联系在一起。手术部工作期间两个系统同时运行这样避免出现系统的不稳定性。当手术部中只有部分手术室工作期间只需运行部分手术室的独立空调机组和正压送风系统既保证部分手术室正常工作又保证整个手术部的正常压力分布和定向空气流动。在手术部非工作期间只运行正压送风系统。维持整个手术部正压可大大降低温湿度要求保持其洁净无菌状态使整个洁净手术部管理灵活、方便。为避免空气过滤器积尘对系统风量的影响各手术室的送风管路上设定风量阀以保持正常定风量运行状态。共用回风机组的手术室在启闭控制上是同步的。 4 空调水系统 冷冻机房位于地下室, 冷冻水系统采用单级泵定流量系统,共设3台冷冻水循环泵, 2用1备, 分别与两台冷水主机对应设置。空调水系统在集、分水器之间或供回水干管之间设有压差控制器来旁通水量, 保证机房水系统定水量运行, 并根据旁通水量大小及冷水温度的回水温度, 手动开启冷水机组及水泵。 手术室洁净空调水系统采用双管制系统冷热源来自于本大楼统一的冷热源引出的专用支路过度季节新风加热采用电加热。 5 气流组织 净化空调的气流组织所实现的主要目的是供给足量的清洁空气稀释并替换室内所产生的污染物质使室内洁净度保持在允许的范围之内。它要求送入净化房间的洁净气流扩散速度快、气流分布均匀以稀释室内污染源所散发的污染物质维持生产环境所要求的洁净度使散发到室内的污染物质能迅速排出室外尽量避免或减少气流涡流和死角缩短污染物质在室内的滞留时间降低污染物质与产品的接触机率满足室内温湿度等空调送风要求及人的舒适度要求。 合理的气流组织使室内的主要工作区处于洁净空气的上游方向。洁净室气流有两大基本形式即层流(单向流)和乱流(非单向流)。层流洁净室自净能力强涡流少易保持高级别洁净度(100级以上)乱流洁净室涡流多粒子在室内停留时间长一般用于1000级至100000级洁净室。 6 结语: 在综合医院的空调设计中既要充分考虑我国国情因地制宜地确定空调系统型式及冷热源又要以人为本满足不同类型病人的舒适性要求并注意空调系统的节能设计同时设备制造商也应尽早开发出优质高效、价格合理的医院空调专用设备为病人提供一个舒适、优美的就医环境共同促进我国医疗事业发展。 合理设定洁净室参数温湿度及压力控制, 高效过滤的设置, 合理的气流组织, 节能措施及自控系统是洁净手术室设计的重要环节, 只有充分考虑这几方面因素, 才能使设计更合理
更符合国家规范, 也能更好满足业主要求。 参考文献 [1]GBJ19—87采暖通风与空气调节设计规范[S]2001 [2]JGJ49—88综合医院建筑设计规范[S] [3]梅自力医疗建筑空调设计[M]北京中国建筑工业出版社1991 [4]周俊彦等医院病房空气处理设备选型值得探讨的几个问题[A] [5] 殷平空调设[M]第2辑长沙湖南科学技术出版社 [6]《采暖通风与空气调节设计规范》 [7]《采暖通风与空气调节术语标准》 [8] 沈晋明美国的医院标准和手术室设计[J]暖通空调2000 [9] 李著萱SARS医院通风空调设计应注意的问题工程建设与设计2003
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