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1、手术室净化空调设计施工方案引言随着医疗技术水平的提高，手术治疗发挥了越来越大的作用，人民生活水平的不断提高和对改善医疗条件的迫切要求，促使洁净手术室的需求量迅速增加。净化空调在防止感染和保证手术成功方面不可替代的作用，是手术室中不可缺少的配套技术。高水平手术室要求高质量的净化空调，而高质量的净化空调才能保证手术，室的高水平。由于手术室类型比较简单，而且室内布置也比较固定化，因此与其他生物洁净室（如制药和动物房等）相比比较为单纯，但是它对净化空调的设计要求却更高。我国大力发展手术室事业起步比较晚，因此无任在设计或施工水平方面都有待提高。为了适应手术室事业的迅速发展形式，在努力提高手术室的设计水平
2、和施工水平的同时，首先努力提高手术室净化空调的设计水平是非常必要的。我国第一部医院手术部建筑技术规范的颁布实施，无疑会对手术室的健康发展起到积极的推动作用。2气流组织方面规范指出：“IIII级洁净手术室的送风口应集中布置于手术台正上方，使手术台及其周边区位于洁净气流形式的主流区内。”这种气流组织形式称为局部集中送风。将主流区概念应用于手术室的气流组织是一种很好的概念设计，既能提高工作区的洁净度，又能有效利用能量，具有技术经济双重意义。采用局部集中送风方式，对于I级洁净手术室来说，由于要求单向流，可以按照垂直层流洁净室设计方法设计，经验比较成熟；对于II、III级手术室来说，既不属于单向流，又不
3、属于乱流，那么它的送风量和送风温差如何确定，则是一个有待研讨的问题。21 问题的提出规范不仅规定了IIII级洁净手术室应采用局部集中送风，而且规定了送风口面积大小和送风量的确定方法，具体见表1：如果给定手术室尺寸和室内负荷,就可以根据表I计算出送风量和送风温差。现给定中型手术室的尺寸为：长X宽X高=5.4mX4.8mX2.9m，由于手术室内负荷比较稳定，不同级别之间负荷相差仅在于人员数和设备的发热量略有不同所引起的差异。根据统计资料，通常I级手术室的冷负荷可取Q1=6.0KW，II级手术室的冷负荷可取Q2=5.5KW，III级手术室的冷负荷可取Q3=5.0KW。由上述给定条件，并考虑采用孔板送
4、风，取孔板开孔率为K=30%，工作区距风口为X=1.8m，计算得到IIII级洁净手术室的送风量、出口断面风速以及送风温差。具体见表2：根据人体的热舒适性研究得出，当室温t28，70%时，人体可接受的送风温差为23，否则人会有吹风感而觉得不舒适。通过上面的计算发现II、III级洁净手术室的局部集中风口处的送风温差都较大，通过孔板衰减后，在到达工作面时能否满足舒适性的要求则要通过计算来验证。22送风温差的确定规范中的送风量是根据手术室洁净度来确定的，没有涉及到送风温差问题，采用局部集中送风，使工作区处于汇总射流的起始段内，因此产生送风温差问题。送风温差并不是孤立的参数，从消除室内负荷考虑，它与送风
5、量有关；从影响局部集中送风的射流特性考虑，它与射流初始动量相关，因此需要综合考虑来确定送风温差问题。（1） 送风温差t0与送风量或孔口出流速度u0之间的关系：当送风孔板及其开孔率一定，室内负荷也一定时，根据热平衡方程，则有下式成立：u0t=CQ=常数 上式表明：t0与u0成反比关系，式中CQ在风量和负荷均为一定时为常数。为了便于分析，现以t0为横坐标，u0为纵坐标，将式画在t0u0坐标系中。见图1。（2） 送风温差t0与射流初始动量或u02之间的关系：采用局部孔板向下送冷风时，由于送风温度低于室内空气温度，会使射流产生一个附加的下沉力，从而对射流特性产生影响。研究表明，送风温差对射流特性的影响
6、与射流初始动量有关，初始动量越大，则送风温差影响越小。根据局部孔板送风设计原理，送风温差对射流特性的影响，可以用非等温射流送风修正系数K来表示，K的表达式为：K=ft0/ u02（x3/bk）1/2 式中：b 为孔板宽度k 为孔板开孔率x 为工作区距风口距离修正系数K是个大于1的数。K值越大，表示送风虏畹挠跋煸酱螅蝗绻鸎=1，则表示送风温差对射流特性不产生影响。因此，K=1时的送风温差应该是对应动量下的最小送风温差。A） 最小送风温差的确定根据式，由于x、 b 和k一定，如果K值也给定，那么t0与u02之间的关系，可以用下式表示：t0/ u02=CK=常数 给定K=1，由式即可画出一条与u02
7、的关系曲线。把该曲线也画在同一个t0u0坐标中，即图1中，那么K=1曲线与CQ曲线的交点所对应的t既是所求的最小送风温差，相应的送风量即为最大送风量。B） 满足热舒适性要求的送风温差从设计角度出发，最小送风温差并非我们所求，期望找到能够满足热舒适性要求的设计送风温差。满足热舒适的条件是工作区轴心温度不大于3，即：tX=t0/K（k/ ）1/23 式中是孔口流量系数如前所述，因x、 b 和k都是定植，所以给定一个K值，根据即可在 t0u0坐标系中画一条t0 u02曲线，取一系列不同的K值，就可画一系列等K值曲线。可以预料，不难找到某一等K曲线与CQ曲线相交，其交点对应的t0和K值，能使式成立，那
8、么该交点对应的t0即为所求的设计送风温差。该送风温差能满足热舒适性的限制条件。依照前面给定的各参数的数值，利用图解计算方法，求得II、III级手术室,从表3的计算结果发现，规范中根据洁净度要求规定的II级手术室的送风温差小于设计送风温差，也即II级手术室的送风温差经孔板衰减后在到达手术台高度的工作区时可以满足人体舒适性的要求，送风量不需要调整；而规范规定的III级手术室的送风温差则大于设计送风温差，在工作区的送风温差不能满足舒适性要求，建议略微加大III级手术室的送风量。3系统方面规范指出：“洁净手术室宜采用单独装置的净化空调机组”，“净化空调系统宜使洁净手术部处于受控状态，应既能保证洁净手术
9、部整体控制，又能使洁净手术室灵活使用”。在规范中，专门强调的是净化空调系统的防水、排水及控制相对湿度问题。31 从上看出，规范对于净化空调系统的要求，可以归纳为以下四个方面：（1） 不应通过空调系统而造成手术室之间的交叉污染；（2） 应有利于手术部的压力梯度控制，又不影响各室的单独使用；（3） 不应使用空调系统成为细菌滋生源；（4） 应节约能耗；32规范中推荐的系统型式，如图2所示：该系统分为各室的循环风系统和集中新风系统两大部分。它有以下特点：（1） 各室采用自循环系统，避免了交叉污染；（2） 采用集中新风系统，有利于手术室部压力梯度控制；（3） 既有集中新风系统，又有各自的循环风系统和排风
10、系统，各室可以灵活使用。综上所述，该系统基本上达到了规范要求，是一个应用于手术室的比较理想的系统，但是如何不使空调系统成为细菌滋生源，即如何考虑系统的防水、排水问题，还需要对该系统的空气处理过程作一些研讨。规范指出：“新风处理机应在供冷季节将新风处理到不大于手术室的室内空气状态点的焓值”。即：iLWiN，见图3。下面，我们对三种处理过程作一个简单分析：过程A：iLW=iN。新风机组承担全部新风负荷，循环风机组承担全部室内负荷，两个系统都走湿工况。过程B：iLWiN且iLWiLN。新风机组不仅承担全部新风负荷，同时还承担部分室内负荷，其余部分室内负荷由循环风机组承担，两个系统都走湿工况。过程C：
11、iLWiN且iLWiLN。新风机组除承担新风负荷，还承担全部的室内负荷，循环风机组仅承担部分室内冷负荷，此时，循环风机组走干工况，只有新风机组走湿工况。不难看出，过程A和B无本质差别，都走湿工况，新风和循环风机组都要面对水和排水问题，过程C只有新风机组走湿工况，但是新风机组比循环风机组数量要少得多，防水，排水问题处理起来要比较容易得多。此外，从耗能方面分析，过程C是比较节省能量。因此，只有过程C才能全部满足规范提出的四条要求。33 采用方案C时，需要考虑的几个问题（1） 由于iLWiN，新风处理的机器露点比较低，处理焓差大，利用常规的冷冻水和表冷器能否达到要求，这是需要考虑的问题之一。通过分析计算，新风处理的机器露点约在12左右，所以采用常规的冷冻水和表冷器能达到要求。（2） 采用集中新风系统后，新风机组的安全可靠性更显重要，应有相应的保障措施。需要指出，系统方案不应该是唯一的，应根据具体条件具体分析。因此，需要研发各种不同的系统形式及配套的设计方法，以供选用。4结束语本文通过研讨得出：手术室内气流组织设计计算，应在保证洁净度的前提下，同时也要满足人体热舒适要求，以此限制条件来确定送风温差和送风量。对于整个手术部来说，应优先采用集中送新风系统，并且让循环风系统走干工况。此外，在努力提高设计水平的同时，应大力研发与手术室配套的专用手术室净化空调设备。