洁净手术部新风设计要点

洁净手术部新风设计要点浅析北京康成人工环境工程有限公司徐喆摘要：本文介绍了洁净手术部新风系统的设计理念，详细阐述了新风处理过程、新风量的选取以及独立新风系统的构成及原理，通过对新风系统的合理设计，使洁净医院手术部处于受控状态，满足使用要求。关键词：新风三级过滤新风量独立新风系统中华人民共和国国家标准GB50333---2002《医院洁净手术部建筑技术规范》于2002年12月1日起正式实施。规范中针对手术室空气调节与空气净化方面提出了许多与以往洁净室不同的设计新要求和新思路，尤其在新风的要求上做出了特别规定，因为新风的品质和新风量的大小，直接关系到洁净手术部的洁净度等级和手术部内人员的生理卫生要求，因此，规范对新风处理方式和新风量的选取均做出了明确的规定，本文在理解规范精神的基础上，提出对于手术室新风设计上的一些关键问题，与业内同行交流。一、新风三级过滤：在以往的洁净室运行中常会有用户反映，空调系统在停机重新启动后，室内细菌浓度和臭味会瞬时增加，同时随着空调系统运行时间的增加，洁净室内就越来越显憋闷。这是因为热交换盘管、肋片、阀门及其周边部分上面滞留的凝节水，在停机期间因温度逐渐升高而慢慢蒸发形成盘管四周高湿度条件，成为适合微生物繁殖的环境（25～42℃之间的水体中会大量繁殖各种细菌），特别是适合真菌的繁殖。繁殖时生成的大量气体由于系统启动而突然释放出来，成为恶臭之源。因此，新风带来并积存在这些地方的大量尘埃不仅附着了微生物，还为微生物繁殖提供了不可缺少的营养条件，而产生恶臭的根本原因是真菌的繁殖。传统的新风用的粗效过滤器效率太低，我国的大气尘浓度又偏高，所以上述问题会更严重。后果不仅是使新风品质下降，而且由于进入系统的新风尘浓高，很快使系统中的部件（尤其是末端的高效过滤器）堵塞，从而使新风量骤减，室内氧气比例降低，造成恶性循环。所以加强新风尘埃的过滤，成为保证洁净空调系统免受微生物污染的重要因素。关于新风的处理，规范中提出一个概念，即新风三级过滤的概念：“系统中第一级的新风过滤，应采用对≥5μm的微粒大气尘计数效率不低于50%的粗效过滤器，对于≥1μm的微粒大气尘计数效率不低于50%的中效过滤器和对≥0.5μm大气尘计数效率不低于95%的亚高效过滤器的三级过滤器的组合。”这里讲的第一级过滤就是指新风尘埃的过滤，新风口的过滤器采用三级组合的形式，即新风三级过滤。图1就是这种新风三级过滤概念的系统形式，对应于手术室空调系统，其第二级空气过滤-中效过滤器设置在循环机组的正压段，第三级空气过滤-高效过滤设置在系统的末端，即手术室内。图1新风三级过滤系统形式采用新风三级过滤后的主要技术效果：1、对于末级是高效过滤器的场合，在新风采用三级过滤后，其综合效果将使进入新风系统大气尘浓度降低一个数量级。2、对于末级是亚高效过滤器的场合，在新风采用三级过滤后，其综合效果将使进入新风系统大气尘浓度降低一个数量级，同时室内含尘浓度也将降低一个数量级左右。3、对于末级是中效过滤器的场合，在新风采用三级过滤后，其综合效果将使进入新风系统大气尘浓度降低一个数量级，同时室内含尘浓度也将反比例下降一个数量级以上。值得一提的是，对上述三种情况，三级过滤对滤菌的效果均可达到99.9％以上，另外，提高新风过滤效率不仅可降低室内空气的含尘浓度，降低新风含尘浓度，还可以提高系统中各个部件的寿命。据测算，如果新风采用了三级过滤新风机组时，对于表冷器、中效过滤器和高效过滤器，其寿命将比传统新风过滤方案延长到原寿命的3倍以上。其经济效果是相当可观的。据经济比较，新风三级过滤的方案对节约空调系统的设备费和运行费作用也非常明显。但在这里需要特别指出的是，新风机组内的风机压头要足以克服三级过滤的阻力，如果新风需要冷热处理，还要考虑通过盘管的压头损失。二、新风量的选取：新风量的大小直接影响洁净手术部的静压差、洁净度与手术部内人员的卫生要求。新风量小，手术室内的工作人员会感到缺氧，达不到舒适卫生要求，洁净区的正压不宜保证；新风量大，虽然手术室内的舒适度增加，但是，空调设备负荷增大，为保证洁净度，过滤器的过滤面积增大，过滤器更换时间缩短，造成了能源的浪费。在规范中的“表4.0.1洁净手术部用房主要技术指标”里，明确规定了手术室及其辅助用房的最小新风量，同时，对手术室新风量最小值有特殊规定，因此新风量的选取要在以下情况中取最大值：1按照“主要技术指标表”里的新风换气次数计算的新风量；2补偿室内排风并能保持室内正压值的新风量；3人员呼吸所需新风量，可参考“主要技术指标表”里的数值计算；4手术室新风量最小值：I级手术室每间1000m3/h，II、III级手术室每间800m3/h，IV级手术室每间600m3/h。一般在具体工程的设计中，I级手术室的面积在40m2～50m2之间，II～IV级手术室的面积在30m2～40m2之间，按照层高3.0米计算，I级手术新风量不超过900m3/h，II、III级手术室新风量不超过720m3/h，IV级手术室新风量不超过480m3/h。按照每间手术室的人数不会超过10人/间计算，新风量均不超过600m3/h。按照维持正压的新风量与排风量的风量差值为约200m3/h计算，满足规范中“每间手术室的排风量不宜低于200m3/h”的要求。因此，实际工程中的新风量可按照上文所述的第4点中的数值选取。洁净空调系统是由新风系统、循环风系统、排风系统组成，新风在整个系统的风量平衡中起到重要作用，他为保持稳定的压力梯度，从而保证良好的洁净度创造了条件。以一间I级手术室为例，在不计系统漏风的情况下，所需送风量为10000m3/h，所需新风量为1000m3/h，为了维持房间正压，所需排风量约为800m3/h，新风与排风之间的风量差即为手术室的渗透风量。图2中明确表明了风量平衡的关系。2008009000送风10000新风1000排风回风渗风图2正压手术室风量平衡图可见，为持洁净空调系统的换气次数、静压差、洁净度，整个空调系统的风量运行均为全年固定工况。送风量大、送风温差小、能耗大是手术室洁净空调系统的一大特点，如何减小手术室能耗成了设计工作者的新课题。而新风作为影响空调负荷的重要部分也越来越引起设计人员的重视，如何通过控制新风来节约运行成本，同时又不影响手术部的换气次数、静压差和洁净度，一种新的设计理念---独立新风系统开始为人们所关注，下面以正压送风系统为例对此予以阐述。三、独立新风（正压送风）系统：洁净手术室是属于生物洁净室的范畴，它是以控制微生物微粒数量并提高手术安全性为最根本目标的，显然微生物微粒控制的特殊性更增强了对净化空调系统的要求。对于洁净送风系统，在满足室内换气次数的要求的基础上，室内的送风含尘浓度（包含微生物微粒）是很容易控制的，因而防止外界污染空气通过无菌间的缝隙侵入的控制成为主要问题。为了维持无菌空间免受外界污染，保持无菌空间对外界和相临无菌空间的空气静压差成为净化空调系统的重要手段。由于洁净手术部中设置的系统比较多（尤其是手术室系统最多），而且各个系统往往又通过辅助区系统（如洁净走廊和清洁走廊）相互联系起来，因此各个系统的压力控制互相影响制约，使手术部整体的静压差的控制难度增大。另一方面对于单个系统，由于室内压力还要受到室内送回风阻力变化以及空调机组送回风量的影响，压力的控制也同时受制于整个空调系统，这样更增加了压力控制复杂程度。因此如何协调各个系统的压力控制，并且把压力控制与空调机组运行分离，是一个重要的问题。净化系统正压的控制主要是新风量的控制，图3是《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333—2002所建议的独立新风（正压送风）系统原理图。该系统的主要特点是每间手术室净化空调和维持正压两大功能分离，同时通过新风系统把各个手术室的系统联系起来。新风系统分为两个系统，一个为手术室系统正常运行期间的新风量，其大小应为排风机组减去正压风量的值；另外一个是手术室系统非正常运行期间的新风量，此时排风机已经关闭，其大小应为渗透到室外的正压风量。独立图3独立新风（正压送风）系统原理图空调机组负责手术室的空气净化，与压力无关，而两组新风机组则控制独立空调机组起停的正压控制。这样即便有部分手术室未使用，未使用的手术室也能通过新风机组的正压风量控制维持整个洁净手术部的压力梯度。当然新风量和压力的控制是离不开一套完善的控制系统，可以说该独立新风系统能否实现完全取决与自控系统的实现程度。对与目前而言该控制系统的实现已并非难事。如果控制的好，两个新风系统可以合二为一，通过采用变频新风机组的风机来调节新风量，并且高档为全系统正常运行时的最大新风量，低档为排风机组全部关闭时的正压风量。这样手术室在使用过程中更加灵活，可大大节约运行成本，但是，相应的初投资会增加一部分，不同项目还要结合工程实际量力而行。通过以上分析，设计好洁净手术部的新风系统是保障洁净手术部可靠运行的关键环节，良好的新风系统不但保障了整个手术部处于受控状态，确保洁净度达到相应级别、阻止细菌与有害气体的侵入，同时保障了手术部内人员处于舒适的环境中，满足医护人员和病人的生理卫生要求。参考文献1.许钟麟,《空气洁净技术原理》,同济大学出版社,1998。2.中华人民共和国国家标准GB50333---2002，《医院洁净手术部建筑技术规范》，2002年12月1日实施。3.沈晋明、孙光前：“手术室空调系统与正压控制”，《洁净与空调技术》，2000年第4期。4.王荣、刘华：“新风三级过滤新概念”，《世界医疗器械》，2004年第8期。5.刘华、王清勤：“洁净手术室净化空调设计要点浅析”。6.许钟麟，《洁净室设计》，地震出版社。7.沈晋明：“洁净手术部的净化空调系统的设计”，2003年9月。