凈化手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案

　　1關(guān)于手術(shù)室內(nèi)外計算參數(shù)的確定
　　1.1手術(shù)室外環(huán)境含塵濃度
　　在空氣潔凈技術(shù)中，最常見的是以大于或等于0.5μm粒徑的塵埃粒子數(shù)量為準的計數(shù)濃度。對于室外大氣塵濃度，不同的地域差異較大，通常可以分三類典型地區(qū)來統(tǒng)計。大量統(tǒng)計資料分析可得到我國這三類典型地區(qū)的室外計數(shù)濃度：
　　工業(yè)城市：計數(shù)含塵濃度一般不超過3X105粒/L，最高約為106粒/L(屬嚴重污染程度);
　　城市郊外(不包括郊外工業(yè)區(qū))：計數(shù)含塵濃度一般不超過2X105粒/L;
　　非工業(yè)區(qū)或農(nóng)村計數(shù)含塵濃度一般不超過1X105粒/L。
　　大量的研究表明，對于高效空氣凈化系統(tǒng)100級及以下的潔凈室，當大氣塵濃度在106粒/L以內(nèi)變化時，對潔凈室合塵濃度的影響可以忽略不計，所以通常作凈化設(shè)計計算時取106粒/L作為室外大氣塵濃度，這在工程處理上也是保險的。
　　1.2室內(nèi)單位容積發(fā)塵量
　　手術(shù)室內(nèi)發(fā)塵量主要包括人和建筑表面、設(shè)備表面等。實踐證明人的發(fā)塵量是最主要的，而且人的活動對發(fā)塵量的影響也較大，在一般情況下，設(shè)計計算中可取：
　　靜止時人的發(fā)塵量為：105粒/(P•min)
　　活動時人的平均發(fā)塵量：5x105粒/(P•min)

　　地面表面發(fā)塵量：1.25x104粒/9min•m2)

　　2 潔凈手術(shù)室布置
　　目前國內(nèi)潔凈手術(shù)室的凈化等級一般為100、1000、10000、100000級四個等級。少數(shù)超過100級的和低于100000級的。潔凈手術(shù)室按室內(nèi)潔凈度的要求可布置為單向流潔凈室、準單向流潔凈室和亂流潔凈室，分述如下。
　　2.1單向流凈化手術(shù)室
　　對于100級及100級以上的高潔凈度手術(shù)室一般采用單向流潔凈室。單向流潔凈手術(shù)室一般布置為全頂棚送風(fēng)，兩側(cè)回風(fēng)，用兩側(cè)回風(fēng)替代傳統(tǒng)單向流潔凈室的格柵地板回風(fēng)。這樣改善了人們視覺上不適之感，地板由格柵改為實體地板對手術(shù)室使用上也方便了許多。近幾年來國內(nèi)做了大量的研究工作，第一次從理論、實驗以及實際應(yīng)用方面比較全面地對兩側(cè)回風(fēng)的方式給予了評價，得出了在6m室寬以內(nèi)可以實現(xiàn)單向流，達到100級潔凈度的結(jié)論。對于手術(shù)室來講6m室寬己足夠了。因此，只要將回風(fēng)口布置在手術(shù)室的長側(cè)邊下部即能滿足潔凈室設(shè)計條件。
　　2.2局部單向流潔凈手術(shù)室
　　手術(shù)室按醫(yī)療功能來劃分可大致分為手術(shù)臺區(qū)、手術(shù)操作區(qū)、設(shè)備儀器區(qū)、巡回護士通道區(qū)和輔助設(shè)備區(qū)這五個區(qū)域。從保證手術(shù)創(chuàng)口無菌感染為目的來講，這五個區(qū)的潔凈度是可以有差別的。其中手術(shù)臺區(qū)、手術(shù)操作區(qū)凈化要求最嚴格，其余區(qū)域可略低要求。因此，近幾年來國內(nèi)外均有大量采用局部單向流潔凈手術(shù)室的報道。
　　局部單向流潔凈手術(shù)室把亂流潔凈室的主流區(qū)擴大覆蓋手術(shù)臺區(qū)、手術(shù)操作區(qū)，在頂部以送風(fēng)頂棚向下均勻送風(fēng)，使主流區(qū)的氣流完全符合單向流的技術(shù)條件。從而在手術(shù)室內(nèi)形成局部的垂直單向流區(qū)。這種主流區(qū)的局部單向流高潔凈區(qū)的應(yīng)用在醫(yī)院手術(shù)室方面獲得了較理想的效果。氣流從頂部送風(fēng)頂棚送出并以活塞式推進至手術(shù)臺平面后向四周分散，以亂流形式在室內(nèi)其余部分擴散稀釋室內(nèi)的產(chǎn)塵后由側(cè)墻回風(fēng)口排出手術(shù)室�；仫L(fēng)口形式取決于室內(nèi)潔凈度的等級，對于局部100級室內(nèi)基準1000級的手術(shù)室一般用兩長側(cè)邊回風(fēng)，對于局部100～1000級室內(nèi)基準1000級的手術(shù)室，回風(fēng)口一般只布置在八角形房間的四角。
　　以局部單向流替代全室單向流的做法對減少室內(nèi)送風(fēng)風(fēng)量、降低噪聲進而減少初投資及日常的運行費用都是有利的。一般的100級潔凈手術(shù)室均采用這種方案。
　　2.3亂流潔凈手術(shù)室
　　對于1000級以下潔凈度的手術(shù)室一般是采用亂流潔凈室的模式。高效過濾送風(fēng)口布置在手術(shù)臺上方的頂棚上，在側(cè)墻四角(1000級)或?qū)ΨQ兩角(10000級及以下)布置國風(fēng)口。
　　將室內(nèi)產(chǎn)塵壓向回風(fēng)口，達到潔凈的目的，這種手術(shù)室在潔凈手術(shù)室中占有較大比例。
　　綜上所述各類手術(shù)室的送回風(fēng)方式歸納為以下幾種形式，如表6所示。
　　潔凈度
　　手術(shù)室形式
　　送風(fēng)形式
　　回風(fēng)形式
　　100級
　　單向流潔凈手術(shù)室
　　頂棚滿布高效過濾器，送風(fēng)形成平行單向流
　　長側(cè)邊滿布統(tǒng)長回風(fēng)口
　　局部100級
　　基準100-1000級
　　局部單向流潔凈手術(shù)室
　　局部頂棚滿布高效過濾器(覆蓋手術(shù)臺區(qū)、手術(shù)操作區(qū))局部單向流
　　長側(cè)邊滿布統(tǒng)長回風(fēng)口
　　局部100-1000級
　　基準1000級
　　局部單向流潔凈手術(shù)室
　　局部頂棚滿布高效過濾器(覆蓋手術(shù)臺區(qū)、部分手術(shù)操作區(qū))局部單向流
　　四角回風(fēng)
　　1000級
　　亂流潔凈手術(shù)室
　　高效過濾送風(fēng)口亂流送風(fēng)
　　四角回風(fēng)
　　10000級
　　亂流潔凈手術(shù)室
　　高效過濾送風(fēng)口亂流送風(fēng)
　　三對角回風(fēng)
　　100000級
　　亂流潔凈手術(shù)室
　　高效過濾風(fēng)口亂流送風(fēng)

　　三對角回風(fēng)

　　3 高效凈化系統(tǒng)計算
　　3.1高效凈化系統(tǒng)的組成
　　目前國內(nèi)外空氣高效凈化系統(tǒng)一般由三級空氣過濾器即初級空氣過濾器、中間空氣過濾器和末級空氣過濾器串聯(lián)組成。其濾塵的總效率為：
　　η=1-(1-η1)(l-η2)(1-η3)
　　式中η1——初級空氣過濾器計數(shù)效率：
　　η2——中間空氣過濾器計數(shù)效率;
　　η3--末級空氣過濾器計數(shù)效率;
　　η——三級串聯(lián)后總的計數(shù)效率。
　　其中初級空氣過濾器設(shè)在新風(fēng)入口或回風(fēng)口上(兼作回風(fēng)阻尼層)一般為粗效空氣過濾器，在額定風(fēng)量下粒徑≥5μm時，計數(shù)效率20%～80%，初阻力≤50Pa。中間空氣過濾器設(shè)在空調(diào)機組風(fēng)機的壓出段內(nèi)，一般為中效空氣過濾器或高中效空氣過濾器，在額定風(fēng)量下粒徑≥1μm時，中效過濾器計數(shù)效率為20%～70%，初阻力≤80Pa;高，中效過濾器計數(shù)效率為70%～99%，初阻力≤100Pa。末級空氣過濾器設(shè)在送風(fēng)管路的末端進風(fēng)口處，一般為高效空氣過濾器或在高效空氣過濾器，在額定風(fēng)量下，高效空氣過濾器對于粒徑≥0.5μm塵粒計數(shù)效率可達99.9%～99.99%，其初阻力為190～250Pa。亞高效空氣過濾器在額定風(fēng)量下對于粒徑≥0.5μm塵粒計數(shù)效率可達95%～99.9%，其初阻力為120Pa。
　　3.2單向流潔凈手術(shù)室
　　經(jīng)過三級過濾的空氣，其含塵量已接近于0，所以，對于滿足單向流條件的手術(shù)室來講無需再核算室內(nèi)的塵粒濃度和菌落數(shù)。
　　為了達到單向流潔凈手術(shù)室的效果，室內(nèi)氣流組織必須滿足手術(shù)室內(nèi)流線平行度、室內(nèi)流速亂流度和送風(fēng)下限風(fēng)速的三項特性指標”’。
　　對于流線平行度的要求為流線傾角的最小值約65°，流線從直線逐漸傾斜，其傾斜程度不大于0.5°/cm。
　　對于流速的亂流度要求室內(nèi)各點流速的均方差根與平均流速比值不大于0.2。
　　為了達到以上兩項技術(shù)指標，在單向流潔凈手術(shù)室的布置上要保證：
　　a.送風(fēng)頂棚高效過濾器的滿布比要大于80%;
　　b.防止高效過濾器出現(xiàn)漏洞，以免漏塵破壞工作區(qū)的潔凈度和漏風(fēng)干擾室內(nèi)氣流場;
　　c.為了保證送風(fēng)頂棚上各高效空氣過濾器均勻出風(fēng)要求，送風(fēng)靜壓箱內(nèi)的壓力分布要均勻。必須控制靜壓箱內(nèi)風(fēng)速不超過lm/s，其入口進風(fēng)風(fēng)速不超過6m/s�；蛘呒釉O(shè)阻風(fēng)檔板調(diào)整靜壓箱內(nèi)的壓力分布;
　　d.保證送風(fēng)頂棚上各高效過濾器的阻力要均勻，每個過濾器的額定阻力與平均阻力之間的差值不超過5%;
　　e.提高回風(fēng)均勻度，回風(fēng)口應(yīng)滿布在兩長側(cè)邊的下方，用以拉動送風(fēng)的均勻。
　　為了控制室內(nèi)各方面的污染源的污染，并能迅速使室內(nèi)空氣自凈，送風(fēng)頂棚的送風(fēng)風(fēng)速應(yīng)大于下限風(fēng)速�？諝庹{(diào)節(jié)研究所專題研究表明[7]，垂直單向流的下限風(fēng)速為0.25m/s，水平單向流的下限風(fēng)速為0.35m/s。在具體工程設(shè)計時，送風(fēng)風(fēng)速應(yīng)略高于下限風(fēng)速。
　　垂直單向流潔凈手術(shù)室設(shè)計風(fēng)量為：
　　Q=F•v×3600(2.3)
　　式中Q一一垂直單向流潔凈手術(shù)室送風(fēng)量，
　　m3/h;
　　F——送風(fēng)頂棚面積，m2;
　　V-一送風(fēng)風(fēng)速，建議取0.30～0.35m/s。
　　3.3亂流潔凈手術(shù)室
　　潔凈度為1000級和1000級以下的手術(shù)室均可設(shè)計成亂流潔凈手術(shù)室。亂流潔凈手術(shù)室內(nèi)氣流流線不平行，速度場的流速不是單一方向，速度大小也不均勻，室內(nèi)存在渦流，由于其凈化原理是*潔凈送風(fēng)稀釋滲混室內(nèi)產(chǎn)塵，把含塵高于送風(fēng)濃度(此濃度也應(yīng)符合潔凈度標準)的空氣排出室外，從而帶走室內(nèi)產(chǎn)塵。因此，對于亂流潔凈手術(shù)室的設(shè)計計算的任務(wù)主要是計算室內(nèi)空氣含塵濃度的變化，按預(yù)定的潔凈度要求確定送風(fēng)量(或換氣次數(shù))。
　　將亂流潔凈手術(shù)室作一個封閉體系，建立由送、回風(fēng)帶進、帶出塵粒和室內(nèi)產(chǎn)生塵粒而引起的室內(nèi)含塵濃度變化的動態(tài)平衡模型，可得：
　　a. 室內(nèi)平均含塵濃度：
　　式中 N——室內(nèi)穩(wěn)定含塵濃度，粒/L;
　　Na——主流區(qū)內(nèi)含塵濃度，粒/L;
　　Nv——渦流區(qū)內(nèi)含塵濃度，粒/L：
　　NS一一送風(fēng)含塵濃度，粒/L：
　　G——一室內(nèi)單位容積發(fā)塵量，粒/m3•min)：
　　N一一手術(shù)室換氣次數(shù)，次/h;
　　ψ——不均勻系數(shù)，按表7取值：
　　Na一主流區(qū)含塵濃度，粒/L;
　　β—一主流區(qū)中發(fā)塵量占總發(fā)塵量的比;
　　φ——渦流區(qū)至主流區(qū)的引帶風(fēng)量和送
　　風(fēng)量之比，可按表9取值。
　　對于亂流潔凈手術(shù)室可由(2.4)式推導(dǎo)出換氣次數(shù)的計算公式：
　　Ns可由下式計算：
　　式中 M——大氣含塵濃度，粒/L，取106粒/L;
　　S——回風(fēng)量對于全風(fēng)量之比;
　　η——見前式。
　　室內(nèi)穩(wěn)定含塵濃度N此時可理解為設(shè)計含塵濃度，直取該潔凈度最高含塵濃度的1/2～1/3。再求出Na和Nb，就可從理論上推出在該手術(shù)室要控制的較潔凈的主流區(qū)和最不利的渦流區(qū)的含塵濃度，要求Nb不大于設(shè)計要求潔凈度的最高合塵濃度為合格，否則應(yīng)作調(diào)整。
　　最后還需計算該潔凈手術(shù)室的自凈時間：
　　式中No一一潔凈室原始合塵濃度，一般圍護結(jié)構(gòu)
　　可取0.8m;
　　t-一達到自凈時間，min;其余同前。
　　自凈時間對潔凈手術(shù)室來講也是一個重要指標，要求它與醫(yī)務(wù)人員的手術(shù)準備時間同步，若此項指項指標不滿足，仍需調(diào)整換氣次數(shù)，重新作設(shè)計計算。
　　3.4局部單向流潔凈手術(shù)室
　　局部單向流潔凈手術(shù)室目前應(yīng)用較廣，一般100級～1000級的潔凈手術(shù)室大都采用此種形式。其設(shè)計計算分兩步進行：
　　首先，確定單向流送風(fēng)區(qū)域，應(yīng)覆蓋手術(shù)臺區(qū)和手術(shù)操作區(qū)，部分覆蓋設(shè)備儀器區(qū)。其最小的區(qū)域建議為手術(shù)操作區(qū)每邊外擴150mm，有條件時可擴大到設(shè)備儀器區(qū)1/2到全部。以此單向流送風(fēng)面積按單向流下限風(fēng)速計算出系統(tǒng)的總送風(fēng)量。
　　再由總送風(fēng)量推出換氣次數(shù)用(2.4)、(2.5)、(2.6)式計算出Nb、N、Na，并用(2.9)式復(fù)核自凈時間，Na、Nb、t應(yīng)均能符合設(shè)計要求，否則再調(diào)整單向流送風(fēng)區(qū)域，重新計算直至符合要求為止。