詳解手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)機(jī)組配置
2025/07/18 09:36:00
凈化手術(shù)室送風(fēng)量的確定
凈化手術(shù)室送風(fēng)量與手術(shù)室大小及送風(fēng)形式有關(guān)。目前國內(nèi)設(shè)計(jì)人員通常根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的規(guī)定計(jì)算凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)量。
1、根據(jù)《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》計(jì)算設(shè)計(jì)送風(fēng)量（見表1）
表1根據(jù)《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》計(jì)算的送風(fēng)量
2、根據(jù)《軍隊(duì)醫(yī)院手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》計(jì)算設(shè)計(jì)送風(fēng)量
局部百級(jí)手術(shù)室（環(huán)境1000級(jí)）送風(fēng)量為20412~6415m3/h；1000級(jí)手術(shù)室換氣次數(shù)為(55h-1，送風(fēng)量為6273~3119m3/h；萬級(jí)手術(shù)室換氣次數(shù)為30h-1送風(fēng)量為3402~1701m3/h；10萬級(jí)手術(shù)室換氣次數(shù)為20h-1，送風(fēng)量為2268~1134m3/h。
3.根據(jù)《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》并參照《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算送風(fēng)量
局部百級(jí)手術(shù)室送風(fēng)量與1.2節(jié)相同；1000級(jí)手術(shù)室送風(fēng)量為6816~2614m3/h ；萬級(jí)手術(shù)室送風(fēng)量為3718~1426m3/h；10萬級(jí)手術(shù)室送風(fēng)量為2479~950 m3/h。
凈化手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
凈化手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)
醫(yī)院凈化手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)中一般設(shè)三級(jí)空氣過濾裝置，第一級(jí)設(shè)置在新風(fēng)口處，為新風(fēng)空氣過濾器；第二級(jí)設(shè)置在空調(diào)機(jī)組的正壓段內(nèi)，屬中效過濾器，是末級(jí)高效過濾器的預(yù)過濾器；末級(jí)設(shè)置在系統(tǒng)末端的送風(fēng)口處，為高效過濾器 (規(guī)定“送風(fēng)機(jī)可按凈化空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總風(fēng)量和總阻力值進(jìn)行選擇。中效-高效空氣過濾器的阻力宜按其初阻力的兩倍計(jì)算。”這條規(guī)定與空氣過濾器的使用期限的定義是一致的，當(dāng)空氣過濾器積塵量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)容塵量時(shí)，其阻力即為終阻力。通常定義為初阻力的2倍。文獻(xiàn)指出：“在標(biāo)準(zhǔn)容塵量之下時(shí)，或者阻力增值不超過初阻力1倍時(shí)，近似把這種增值關(guān)系看成直線關(guān)系，產(chǎn)生誤差不大。”因此將終阻力減小必將縮短空氣過濾器的使用期限。終阻力減小的幅度與初阻力的比值與使用期限縮短時(shí)間成正比。因此為保證各級(jí)空氣過濾器正常的使用期限不變，確保凈化空調(diào)系統(tǒng)不因頻繁地更換空氣過濾器而影響正常運(yùn)行，在確定送風(fēng)機(jī)風(fēng)壓時(shí)，考慮空氣過濾器因積塵而產(chǎn)生的附加阻力是十分必要的。
一般手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)中，系統(tǒng)阻力應(yīng)包括以下主要部分：
a)空調(diào)機(jī)組機(jī)內(nèi)阻力，1臺(tái)10000m3/h送風(fēng)量的機(jī)組機(jī)內(nèi)空氣阻力可達(dá)420-450Pa；
b)空調(diào)機(jī)組余壓，其大小為末級(jí)高效過濾器終阻力（高效B類為500Pa）加上送風(fēng)系統(tǒng)管路和各部件的阻力約(200-250 Pa)。
由此可見采用單風(fēng)機(jī)的組合式空調(diào)機(jī)組#所配風(fēng)機(jī)的全壓應(yīng)為1150-1200Pa。
凈化空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)量的變化及對(duì)策
為了保證手術(shù)室內(nèi)的潔凈環(huán)境，系統(tǒng)恒定風(fēng)量送風(fēng)非常重要。在凈化空調(diào)系統(tǒng)中，空氣過濾器積塵量的變化會(huì)引起阻力的變化，在常規(guī)系統(tǒng)中其變化量可達(dá)330Pa，約占送風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的28%，以系統(tǒng)管路阻力與風(fēng)量呈二次冪關(guān)系變化計(jì)算#如果機(jī)組按文獻(xiàn)的規(guī)定留有足夠的余壓，在各過濾器初始運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)風(fēng)量會(huì)產(chǎn)生13%的增量。這會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面影響：首先，對(duì)于垂直單向流送風(fēng)Ⅰ級(jí)手術(shù)室來講，空氣流經(jīng)多孔口送風(fēng)天花板時(shí)雷諾數(shù)Re可能超過1500有可能引起此處的層流工況發(fā)生變化，從而影響單向流的平行度并增加送風(fēng)的擾動(dòng)。再則，送風(fēng)量的增加也會(huì)縮短高效空氣過濾器的使用期限。文獻(xiàn)指出，當(dāng)通過高效空氣過濾器的風(fēng)量為額定風(fēng)量的1.25倍時(shí)，其使用期限縮短為額定使用期限的0.59倍。并且風(fēng)量過大也會(huì)造成不必要的能量消耗及增加運(yùn)行費(fèi)用。
相反如果機(jī)組不按文獻(xiàn)的規(guī)定留有足夠的余壓，隨著各級(jí)過濾器的積塵增加，管路系統(tǒng)阻力不斷增加，其結(jié)果是系統(tǒng)風(fēng)量降低而無法保證潔凈室內(nèi)必需的送風(fēng)量，也就無法保證室內(nèi)潔凈度。
在凈化系統(tǒng)中，風(fēng)壓風(fēng)量變化很大，單純靠風(fēng)閥調(diào)節(jié)是很難奏效的。而且用風(fēng)閥調(diào)節(jié)風(fēng)量會(huì)產(chǎn)生較大的再生噪聲，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
對(duì)此，可以采用變頻控制技術(shù)使風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況與系統(tǒng)管路的運(yùn)行特性相匹配，以確保系統(tǒng)恒定風(fēng)量送風(fēng)。
凈化系統(tǒng)的機(jī)組配置
文獻(xiàn)第25條中要求“各潔凈手術(shù)室宜采用獨(dú)立設(shè)置的凈化空調(diào)機(jī)組，Ⅲ、Ⅳ級(jí)潔凈手術(shù)室允許2~3間合用一個(gè)系統(tǒng)，下面對(duì)各凈化等級(jí)手術(shù)室的機(jī)組配置作具體分析。
對(duì)于Ⅰ級(jí)手術(shù)室（手術(shù)區(qū)1000級(jí)，周邊區(qū)1000級(jí)），其送風(fēng)量一般均在6000m3/h以上，機(jī)組余壓約700-750Pa凈化空調(diào)機(jī)組內(nèi)阻力約420Pa，所配風(fēng)機(jī)全壓應(yīng)為1120-1170Pa。
對(duì)于中,小Ⅱ級(jí)手術(shù)室（手術(shù)區(qū)1000級(jí)，周邊區(qū)10000級(jí)，其送風(fēng)量在2800-2177 m3/h之間，要求所配風(fēng)機(jī)全壓在1100Pa左右，此時(shí)，風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)（SI制）為9.23-8.14。
當(dāng)前我國各廠家生產(chǎn)的組合式空調(diào)機(jī)組大多以10000 m3/h，風(fēng)量為起點(diǎn)，少數(shù)有以6000m3/h風(fēng)量為起點(diǎn)的，小于6000m3/h風(fēng)量的組合機(jī)組需非標(biāo)生產(chǎn)。其主要原因是機(jī)組風(fēng)量在6000m3/h以上時(shí)才容易配到風(fēng)壓滿足要求的風(fēng)機(jī)。對(duì)于送風(fēng)量在3000m3/h以下的手術(shù)室要做到一機(jī)一室的配置#即使組合式空調(diào)機(jī)組非標(biāo)制作，也難以配到風(fēng)量，風(fēng)壓都符合要求的風(fēng)機(jī)。只有通過采用雙風(fēng)機(jī)串聯(lián)來提高系統(tǒng)送風(fēng)壓頭，才能滿足需求。現(xiàn)在有些工程盲目追求一對(duì)一配置，降低了對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的要求：中效，高效空氣過濾器阻力也不按2倍初阻力計(jì)算，這樣在各級(jí)過濾器積塵后系統(tǒng)送風(fēng)量很快就會(huì)降低，以致無法保證室內(nèi)潔凈度，必然導(dǎo)致過濾器的過早更換。
基于上述原因筆者認(rèn)為對(duì)于低凈化等級(jí)手術(shù)室以2-3間手術(shù)室合用1臺(tái)空調(diào)機(jī)組為宜#控制機(jī)組的送風(fēng)量在6000-10000m3/h之間。
一機(jī)多個(gè)手術(shù)室的配置方法
1、相同凈化等級(jí)的手術(shù)室
對(duì)于相同凈化等級(jí)的手術(shù)室，其換氣次數(shù)相差不多，而且單位面積的熱，濕負(fù)荷也相差不多，多個(gè)手術(shù)室可以采用同一送風(fēng)參數(shù)，按凈化要求規(guī)定的換氣次數(shù)決定送風(fēng)量基本上就能滿足各室的溫,濕度要求。
不同凈化等級(jí)的手術(shù)室
對(duì)于不同凈化等級(jí)的手術(shù)室，其換氣次數(shù)差異較大，而單位面積的熱,濕負(fù)荷卻相差不多#若采用相同的送風(fēng)參數(shù)送風(fēng)，則部分手術(shù)室滿足了室內(nèi)潔凈度要求就會(huì)產(chǎn)生室內(nèi)溫,濕度偏移或者滿足了室內(nèi)溫,濕度要求就會(huì)產(chǎn)生室內(nèi)潔凈度偏移。因此，一般情況下，不同等級(jí)的手術(shù)室不宜合用機(jī)組和系統(tǒng)#若遇到特殊情況需要合用系統(tǒng)時(shí)，有以下解決辦法：
a)采用再熱式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)
這是一種常規(guī)處理辦法，即用裝在各手術(shù)室送風(fēng)管段的加熱器對(duì)空氣進(jìn)行再熱處理以滿足室內(nèi)溫度要求。
采用這種方法會(huì)造成冷熱抵消的現(xiàn)象，系統(tǒng)的能耗增加。此外，風(fēng)管式再熱電加熱器的容量有限，限制了送風(fēng)參數(shù)的調(diào)整幅度，而且這種方法只能單向調(diào)節(jié)。因此，不同凈化要求的手術(shù)室合用系統(tǒng)時(shí)其凈化等級(jí)不宜相差過大，以一級(jí)為好。
b)采用表冷器后置機(jī)組
將表冷器置于機(jī)組中效過濾器后的正壓段內(nèi)，中效過濾器送出的混合空氣一部分進(jìn)入表冷器，熱濕交換后達(dá)到機(jī)器露點(diǎn)狀態(tài)，另一部分旁通，系統(tǒng)組成如圖1所示。
用不同的風(fēng)量混合比來調(diào)節(jié)各手術(shù)室的送風(fēng)參數(shù)#不加再熱器也能用滿足凈化要求的送風(fēng)量去除各手術(shù)室的熱,濕負(fù)荷，滿足室內(nèi)溫、濕度要求。
手術(shù)室空調(diào)機(jī)組
機(jī)組的配置要根據(jù)系統(tǒng)要求的風(fēng)量,風(fēng)壓,控制要求以及業(yè)主投資能力和運(yùn)行管理能力等因素綜合考慮。
文獻(xiàn)中有關(guān)空調(diào)機(jī)組配置的要求有
a)新風(fēng)可采用集中的送風(fēng)系統(tǒng)；
b)各潔凈手術(shù)室宜采用獨(dú)立設(shè)置的凈化空調(diào)機(jī)組Ⅲ，Ⅳ級(jí)潔凈手術(shù)室允許2-3間合用一個(gè)系統(tǒng)，均應(yīng)采用自循環(huán)式回風(fēng)。
除了目前最常用的組合式空調(diào)機(jī)組（機(jī)內(nèi)布置二級(jí)過濾）可以配置在手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)中外，筆者推薦以下幾種新的配置方式。
手術(shù)室專用空調(diào)機(jī)組-新風(fēng)機(jī)與循環(huán)風(fēng)機(jī)組合在一個(gè)機(jī)組內(nèi)：
這種專用機(jī)組系統(tǒng)所需風(fēng)壓由其內(nèi)新風(fēng)機(jī)和循環(huán)風(fēng)機(jī)分擔(dān)，新風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為新風(fēng)量和一次回風(fēng)量之和，在風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓匹配上余地較大，可擴(kuò)大到一機(jī)一室的使用范圍。用亞高效過濾器或中效過濾器作為新風(fēng)過濾器，還可深化新風(fēng)的凈化處理程度。但在配置時(shí)要對(duì)這兩個(gè)風(fēng)機(jī)作認(rèn)真的串聯(lián)匹配分析，避免發(fā)生串振現(xiàn)象。
該系統(tǒng)有如下特點(diǎn)
a)新風(fēng)集中處理有利于新風(fēng)凈化，這對(duì)保證手術(shù)室的潔凈度和改善末級(jí)高效過濾器的運(yùn)行工況均有利。
b)新風(fēng)機(jī)組可作為系統(tǒng)的值班機(jī)組運(yùn)行，維持凈化手術(shù)室的常年正壓工況，縮短手術(shù)室啟用時(shí)的自凈時(shí)間。
c)由新風(fēng)機(jī)克服用于新風(fēng)處理的空氣過濾器阻力和用于空氣熱濕處理的表冷器阻力，新風(fēng)機(jī)風(fēng)量為新風(fēng)量和一次回風(fēng)量之和，風(fēng)壓范圍為400-600Pa新風(fēng)機(jī)選用變頻風(fēng)機(jī)，確保了新風(fēng)量的恒定和系統(tǒng)的一次回風(fēng)量。
d)循環(huán)風(fēng)機(jī)采用變頻風(fēng)機(jī)按手術(shù)室一對(duì)一配置可做到恒定風(fēng)量運(yùn)行，克服機(jī)組正壓段中效過濾器和末端高效過濾器及系統(tǒng)送、回風(fēng)管路的阻力，只需風(fēng)壓850Pa左右有效地緩解了風(fēng)機(jī)配置時(shí)風(fēng)量與風(fēng)壓難匹配的矛盾。
e)各手術(shù)室的送風(fēng)溫度由二次回風(fēng)量來調(diào)節(jié)，濕度由各機(jī)組的加濕器微調(diào)，無需設(shè)置再加熱裝置，達(dá)到了節(jié)能的目的。
這類系統(tǒng)有很大的優(yōu)越性，但對(duì)控制的要求較高。系統(tǒng)的自控系統(tǒng)應(yīng)能完成如下工作：
a)匯總反饋信息和各手術(shù)室啟用狀態(tài)，計(jì)算出表冷器處理風(fēng)量，機(jī)器露點(diǎn)參數(shù)、各管路流通風(fēng)量等，交付執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施。
b)控制變頻風(fēng)機(jī)在設(shè)定風(fēng)量下定風(fēng)量變風(fēng)壓運(yùn)行。
c)控制各手術(shù)室循環(huán)機(jī)組管路電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使各管路通過的風(fēng)量為設(shè)定風(fēng)量。
d)控制表冷器空調(diào)水管路電動(dòng)水閥使運(yùn)行中機(jī)組機(jī)器露點(diǎn)參數(shù)滿足要求。
e)控制干蒸汽電動(dòng)氣閥(或其他加設(shè)裝置)使送風(fēng)參數(shù)滿足要求。
較高的自控要求使系統(tǒng)的初投資增加，也使空調(diào)系統(tǒng)
的管理變得復(fù)雜，是否采用這種空調(diào)及自動(dòng)控制系統(tǒng)要考慮醫(yī)院的承受能力。
結(jié)論：
根據(jù)我國組合機(jī)組及風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)機(jī)組的風(fēng)量宜在6000-15000m3/h之間。Ⅰ級(jí)手術(shù)室應(yīng)采用一機(jī)一室系統(tǒng)；Ⅱ級(jí)手術(shù)室中的特大型、大型手術(shù)室也可一機(jī)一室對(duì)應(yīng)配置，中型、小型手術(shù)室在一機(jī)一室配置時(shí)應(yīng)采用雙風(fēng)機(jī)配置；Ⅲ、Ⅳ級(jí)手術(shù)室應(yīng)按一機(jī)多室配置機(jī)組。
合用機(jī)組時(shí)，相同潔凈等級(jí)的手術(shù)室容易實(shí)現(xiàn)，對(duì)于不同等級(jí)的手術(shù)室，要配備較復(fù)雜的配套裝置并在較高水平的自控保障下，系統(tǒng)才能平穩(wěn)正常運(yùn)行，但從投資分析來看得不償失。
單獨(dú)處理新風(fēng)，可提高新風(fēng)的品質(zhì)，對(duì)保證室內(nèi)潔凈度有較大的好處，但在多系統(tǒng)工程中自控要求較高。
對(duì)一般醫(yī)院來講，使用專用機(jī)組分別處理新風(fēng)，在增設(shè)新風(fēng)風(fēng)機(jī)后新風(fēng)的處理質(zhì)量同樣可以提高，并可緩解循環(huán)風(fēng)機(jī)小風(fēng)量、大風(fēng)壓匹配的矛盾，系統(tǒng)運(yùn)行控制也比較簡單。
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