淺析醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝實(shí)例

引 言

 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?yàn)榻档秃捅苊庑g(shù)后感染是保證手術(shù)成功、縮短患者恢復(fù)時(shí)間、降低醫(yī)療費(fèi)用的關(guān)鍵所在。

另外手術(shù)室空調(diào)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(diào)在創(chuàng)造高度潔凈的室內(nèi)氣候同時(shí)應(yīng)特別注意空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。下面就康諾特施工的天津某醫(yī)院手術(shù)室設(shè)計(jì)為例，介紹設(shè)計(jì)者在該設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的設(shè)計(jì)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(wú)**護(hù)結(jié)構(gòu)，手術(shù)室凈化級(jí)別要求分別為千級(jí)（I級(jí)）1間、萬(wàn)級(jí)（II 級(jí)）4間、十萬(wàn)級(jí)（III 級(jí)）3間，手術(shù)室設(shè)計(jì)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(nèi)就地可調(diào)，手術(shù)室設(shè)計(jì)相對(duì)濕度Фn=50%～60%。 

  二、手術(shù)室空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的劃分

 1.高級(jí)別手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)宜獨(dú)立設(shè)置。所謂高級(jí)別手術(shù)室是指千級(jí)以上手術(shù)室，其原因是高級(jí)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(jí)手術(shù)室的空調(diào)風(fēng)量是十萬(wàn)級(jí)的3.4倍，是萬(wàn)級(jí)的2.25倍。另外高級(jí)別手術(shù)室的使用頻率遠(yuǎn)低于低級(jí)別手術(shù)室，這樣無(wú)論是一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)多個(gè)高級(jí)別手術(shù)室，或是一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)一個(gè)高級(jí)別手術(shù)室和多個(gè)低級(jí)別手術(shù)室，都會(huì)使空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間處于"大馬拉小車(chē)"的運(yùn)行狀態(tài)。

例如一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)1間百級(jí)手術(shù)室和2間萬(wàn)級(jí)手術(shù)室或4間十萬(wàn)級(jí)手術(shù)室，只要高級(jí)別手術(shù)室不使用，則系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(tǒng)所需風(fēng)量?jī)H為系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jìn)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(wú)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(jí)別手術(shù)室都應(yīng)"按間"獨(dú)立設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，即一個(gè)凈化空調(diào)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一間手術(shù)室。 

 2.對(duì)于低級(jí)別手術(shù)室，盡管與高級(jí)別手術(shù)室相比空調(diào)風(fēng)量小的多，但一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)所負(fù)擔(dān)的手術(shù)室間數(shù)也不宜過(guò)多，因?yàn)獒t(yī)院手術(shù)室的使用情況具備不確定性。愈是高等級(jí)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(shí)使用系數(shù)低，這樣當(dāng)一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)所負(fù)擔(dān)的手術(shù)室間數(shù)較多時(shí)，系統(tǒng)常處于"供大于求"的狀態(tài)，其運(yùn)行能耗勢(shì)必較高，就象有的醫(yī)院所反映的"建的起，用不起"。筆者認(rèn)為，對(duì)于低級(jí)別手術(shù)室一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)所負(fù)擔(dān)的手術(shù)室不宜多于四至五間，而且一個(gè)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)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(jí)別手術(shù)間的準(zhǔn)備區(qū)、無(wú)菌室等應(yīng)由一個(gè)單獨(dú)的空調(diào)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，目的是保證手術(shù)室外部空氣環(huán)境時(shí)時(shí)處于"臨戰(zhàn)"狀態(tài)，那種將以上部位空調(diào)合在低級(jí)別手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)中的做法顯然不合理。

因?yàn)楹显谝黄鸬目照{(diào)系統(tǒng)，或是在手術(shù)室停止使用時(shí)系統(tǒng)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)?？傊?，手術(shù)部空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的劃分原則應(yīng)該是運(yùn)行可靠、調(diào)節(jié)靈活、各司其責(zé)、節(jié)約能源。 

 三、送風(fēng)量確定和氣流組織

 該醫(yī)院手術(shù)部進(jìn)行空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，**尚未出版有關(guān)醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范，并且當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)已有醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)設(shè)計(jì)，基本上用于工業(yè)潔凈室的設(shè)計(jì)思路，然而將工業(yè)潔凈室設(shè)計(jì)思路照搬到醫(yī)院手術(shù)室潔凈空調(diào)設(shè)計(jì)中會(huì)帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題：

①高級(jí)別潔凈室風(fēng)量過(guò)大，如按照《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)規(guī)范），百級(jí)手術(shù)室應(yīng)在頂棚滿布高效過(guò)濾器風(fēng)口，則一間36?O手術(shù)室的送風(fēng)量為32400m?/h～45360m?/h（對(duì)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(dá)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(duì)于千級(jí)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(jí)以下手術(shù)室可采用亂流形式的氣流組織。通常的做法是在全室頂棚均勻設(shè)置高效過(guò)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(guó)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(dá)到相同的細(xì)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(qū)域獲得更低的污染度。

針對(duì)以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)者參考德國(guó)Weiss手術(shù)室衛(wèi)生空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，在手術(shù)室風(fēng)量計(jì)算和氣流組織方面，突破工業(yè)潔凈室設(shè)計(jì)思路，引入降低總風(fēng)量，強(qiáng)化局部送風(fēng)，重在手術(shù)床及器械桌區(qū)域的設(shè)計(jì)概念，具體做法如下：

A.對(duì)于所有級(jí)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(qiáng)化凈化觀點(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(shè)置"層流送風(fēng)箱"，根據(jù)級(jí)別不同采用不同送風(fēng)斷面尺寸。 

 B.對(duì)于百級(jí)或千級(jí)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(jí)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(jí)，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(jì)算方法的40%。雖然此設(shè)計(jì)思路借鑒了德國(guó)Weiss手術(shù)室衛(wèi)生空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，但本工程并未采用德國(guó)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?yàn)楦鶕?jù)國(guó)內(nèi)醫(yī)院的具體情況，采用小風(fēng)速時(shí)對(duì)客觀條件要求過(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(dá)到理想的空調(diào)和凈化效果。而當(dāng)斷面風(fēng)速30.35m/s時(shí)，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(huì)小于0.6m，即分流高度低于手術(shù)床的操作面標(biāo)高。 

 C.對(duì)于萬(wàn)級(jí)、十萬(wàn)級(jí)手術(shù)室采用換氣次數(shù)法確定送風(fēng)量，萬(wàn)級(jí)取n=30次/h，十萬(wàn)級(jí)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(dá)到的細(xì)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(qiáng)化送風(fēng)方式的0.5。本工程萬(wàn)級(jí)與十萬(wàn)級(jí)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(jì)思路的該醫(yī)院手術(shù)室，在投入使用后效果良好，達(dá)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(gè)比手術(shù)室其他區(qū)域更潔凈、更衛(wèi)生的氣候環(huán)境。 

 四、設(shè)置初效+中效新風(fēng)過(guò)濾機(jī)組

 一些手術(shù)室的凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dú)立的過(guò)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(guò)濾器壽命縮短，更換頻繁，系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本加大，甚至影響手術(shù)室的正常使用。這是因?yàn)樾嘛L(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(jí)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(jí)空調(diào)回風(fēng)同粒徑范圍內(nèi)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(hù)。

為解決此問(wèn)題，我們?cè)谛嘛L(fēng)通路上安裝了獨(dú)立的初效+中效新風(fēng)過(guò)濾機(jī)組，使新風(fēng)經(jīng)過(guò)兩級(jí)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(hù)中效、高效過(guò)濾器的作用，而且新風(fēng)過(guò)濾機(jī)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(hù)簡(jiǎn)便。在新風(fēng)通路上設(shè)置新風(fēng)過(guò)濾機(jī)組的另一優(yōu)點(diǎn)是確保了新風(fēng)量，因?yàn)槎L(fēng)量的新風(fēng)過(guò)濾機(jī)組本身就相當(dāng)于一臺(tái)"計(jì)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(qū)域的壓力分布對(duì)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(jì)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(dòng)對(duì)開(kāi)多葉調(diào)節(jié)閥，此種閥門(mén)用于風(fēng)量的精調(diào)節(jié)并不理想，實(shí)踐中有著調(diào)節(jié)困難、調(diào)試周期長(zhǎng)的問(wèn)題。

針對(duì)此問(wèn)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(guó)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(duì)風(fēng)量的影響，閥體外部有風(fēng)量調(diào)節(jié)刻度盤(pán)，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(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)幾乎無(wú)需費(fèi)時(shí)進(jìn)行壓力調(diào)整。 

 結(jié) 語(yǔ)

 總之設(shè)計(jì)者在該醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)工程中，應(yīng)借鑒國(guó)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)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(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。