手术室净化标准和空调系统机组配置
1 净化手术室送风量的确定
净化手术室送风量与手术室大小及送风形式有关,目前国内设计人员通常根据标准或规范的规定计算净化空调系统的设计风量。
1. 1 根据《医院洁净手术部建设标准》[1]计算设计送风量(见表1)
1. 2 根据《军队医院手术部建筑技术规范》[2]计算设计送风量
局部百级手术室(环境1000级) 送风量为20412～6415 m3/h;1000级手术室换气次数为每小时55次,送风量为6237～3119m3/h;万级手术室换气次数为每小时33次,送风量为3402～1701m3/h;10万级手术室换气次数为每小时20次,送风量为2268～1134m3/h。
1. 3 根据《综合医院建筑设计规范》[3] 并参照《洁净厂房设计规范》[4]计算送风量
局部百级手术室送风量与1.2节相同;1000 级手术室送风量为6816～2614m3/h;万级手术室送风量为3718～1426m3/h;10万级手术室送风量为2479～950 m3/h。
2 净化手术室空调系统设计
2. 1 净化手术室空调系统风机
医院净化手术室空调系统中一般设三级空气过滤装置,第一级设置在新风口处,为新风空气过滤器;第二级设置在空调机组的正压段内,属中效过滤器,是末级高效过滤器的预过滤器;末级设置在系统末端的送风口处,为高效过滤器。文献[4]第5. 4. 6 条规定:“送风机可按净化空气调节系统的总风量和总阻力值进行选择。中效、高效空气过滤器的阻力宜按其初阻力的两倍计算。”这条规定与空气过滤器的使用期限的定义是一致的,当空气过滤器积尘量达到标准容尘量时,其阻力即为终阻力,通常定义为初阻力的2倍。文献[5 ]指出:“在标准容尘量之下时,或者阻力增值不超过初阻力 1 倍时,近似把这种增值关系看成直线关系,产生误差不大。”因此将终阻力减小必将缩短空气过滤器的使用期限。终阻力减小的幅度与初阻力的比值与使用期限缩短时间成正比。因此为保证各级空气过滤器正常的使用期限不变,确保净化空调系统不因频繁地更换空气过滤器而影响正常运行,在确定送风机风压时,考虑空气过滤器因积尘而产生的附加阻力是十分必要的。
一般手术室净化空调系统中,系统阻力应包括以下主要部分:
a) 空调机组机内阻力,1台10000m3/h送风量的机组机内空气阻力可达420～
450Pa[6];
b) 空调机组余压,其大小为末级高效过滤器终阻力(高效B类为500Pa) 加上送风系统管路和各部件的阻力(约200～250Pa)。
由此可见采用单风机的组合式空调机组,所配风机的全压应为1150～1200Pa。
2. 2 净化空调系统运行风量的变化及对策
为了保证手术室内的洁净环境,系统恒定风量送风非常重要。在净化空调系统中,空气过滤器积尘量的变化会引起阻力的变化,在常规系统中其变化量可达330Pa,约占送风机
风压的28%,以系统管路阻力与风量呈二次幂关系变化计算,如果机组按文献[4]的规定留有足够的余压,在各过滤器初始运行时系统风量会产生13%的增量。这会产生一些负面影响:首先,对于垂直单向流送风Ⅰ级手术室来讲,空气流经多孔口送风天花板时雷诺数Re可能超过1500[7],有可能引起此处的层流工况发生变化,从而影响单向流的平行度并增加送风的扰动。再则,送风量的增加也会缩短高效空气过滤器的使用期限。文献[5]指出,当通过高效空气过滤器的风量为额定风量的1.25 倍时,其使用期限缩短为额定使用期限的0.59 倍。并且风量过大也会造成不必要的能量消耗及增加运行费用。
相反如果机组不按文献[4]的规定留有足够的余压,随着各级过滤器的积尘增加,管路系统阻力不断增加,其结果是系统风量降低而无法保证洁净室内必需的送风量,也就无法保证室内洁净度。
在净化系统中,风压风量变化很大,单纯靠风阀调节是很难奏效的。而且用风阀调节风量会产生较大的再生噪声,影响系统的正常运行。
对此,可以采用变频控制技术使风机的运行工况与系统管路的运行特性相匹配,以确保系统恒定风量送风。
2. 3 净化系统的机组配置
文献[1]第25条中要求“各洁净手术室宜采用独立设置的净化空调机组, Ⅲ、Ⅳ级洁净手术室允许2～3间合用一个系统”,下面对各净化等级手术室的机组配置作具体分析。
对于Ⅰ级手术室(手术区100 级,周边区1000 级),其送风量一般均在6000m3/h以上,机组余压约700～750Pa,净化空调机组内阻力约420Pa ,所配风机全压应为1120～1170Pa。
对于中、小Ⅱ级手术室( 手术区1000 级, 周边区10000级),其送风量在2800～2177m3/h之间,要求所配风机全压在1100Pa左右,此时,风机的比转数(SI 制)为9.23～
8.14。
当前我国各厂家生产的组合式空调机组大多以10000m3/h风量为起点,少数有以6000m3/h风量为起点的,小于6000m3/h风量的组合机组需非标生产。其主要原因是机组风量在6000m3/h以上时才容易配到风压满足要求的风机。对于送风量在3000m3/h 以下的手术室要做到一机一室的配置,即使组合式空调机组非标制作,也难以配到风量、风压都符合要求的风机。只有通过采用双风机串联来提高系统送风压头,才能满足需求。现在有些工程盲目追求一对一配置,降低了对风机风压的要求,中效、高
效空气过滤器阻力也不按2 倍初阻力计算,这样在各级过滤器积尘后系统送风量很快就会
降低,以致无法保证室内洁净度,必然导致过滤器的过早更换。
基于上述原因笔者认为对于低净化等级手术室以2～3间手术室合用1台空调机组为宜,控制机组的送风量在6000～10000m3/h之间。
2. 4 一机多个手术室的配置方法
2. 4. 1 相同净化等级的手术室
对于相同净化等级的手术室,其换气次数相差不多,而且单位面积的热、湿负荷也相差不多,多个手术室可以采用同一送风参数,按净化要求规定的换气次数决定送风量基本上就能满足各室的温、湿度要求。
2. 4. 2 不同净化等级的手术室
对于不同净化等级的手术室,其换气次数差异较大,而单位面积的热、湿负荷却相差不多,若采用相同的送风参数送风,则部分手术室满足了室内洁净度要求就会产生室内温、湿度偏移或者满足了室内温、湿度要求就会产生室内洁净度偏移。因此,一般情况下,不同等级的手术室不宜合用机组和系统,若遇到特殊情况需要合用系统时,有以下解决办法:
a) 采用再热式空气调节系统
