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凈化手術室送風量的確定

凈化手術室送風量與手術室大小及送風形式有關。目前國內設計人員通常根據標準或規范的規定計算凈化空調系統的設計風量。

1、根據《醫院潔凈手術部建設標準》計算設計送風量

2、根據《軍隊醫院手術部建筑技術規范》計算設計送風量

局部百級手術室(環境1000級)送風量為20412~6415m3/h;1000級手術室換氣次數為(55h-1,送風量為6273~3119m3/h;萬級手術室換氣次數為30h-1送風量為3402~1701m3/h;10萬級手術室換氣次數為20h-1,送風量為2268~1134m3/h。

3、根據《綜合醫院建筑設計規范》并參照《潔凈廠房設計規范》計算送風量

局部百級手術室送風量與1.2節相同;1000級手術室送風量為6816~2614m3/h ;萬級手術室送風量為3718~1426m3/h;10萬級手術室送風量為2479~950 m3/h。

 

凈化手術室空調系統風機

醫院凈化手術室空調系統中一般設三級空氣過濾裝置,第一級設置在新風口處,為新風空氣過濾器;第二級設置在空調機組的正壓段內,屬中效過濾器,是末級高效過濾器的預過濾器;末級設置在系統末端的送風口處,為高效過濾器 (規定“送風機可按凈化空氣調節系統的總風量和總阻力值進行選擇。中效-高效空氣過濾器的阻力宜按其初阻力的兩倍計算。

這條規定與空氣過濾器的使用期限的定義是一致的,當空氣過濾器積塵量達到標準容塵量時,其阻力即為終阻力。通常定義為初阻力的2倍。文獻指出:“在標準容塵量之下時,或者阻力增值不超過初阻力1倍時,近似把這種增值關系看成直線關系,產生誤差不大。”

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間成正比。因此為保證各級空氣過濾器正常的使用期限不變,確保凈化空調系統不因頻繁地更換空氣過濾器而影響正常運行,在確定送風機風壓時,考慮空氣過濾器因積塵而產生的附加阻力是十分必要的。

一般手術室凈化空調系統中,系統阻力應包括以下主要部分

  1. 空調機組機內阻力,1臺10000m3/h送風量的機組機內空氣阻力可達420-450Pa
  2. 空調機組余壓,其大小為末級高效過濾器終阻力(高效B類為500Pa)加上送風系統管路和各部件的阻力約(200-250 Pa)
  3. 由此可見采用單風機的組合式空調機組,所配風機的全壓應為1150-1200Pa

 

凈化空調系統運行風量的變化及對策

為了保證手術室內的潔凈環境,系統恒定風量送風非常重要。在凈化空調系統中,空氣過濾器積塵量的變化會引起阻力的變化,在常規系統中其變化量可達330Pa,約占送風機風壓的28%,以系統管路阻力與風量呈二次冪關系變化計算#如果機組按文獻的規定留有足夠的余壓,在各過濾器初始運行時系統風量會產生13%的增量。

這會產生一些負面影響:首先,對于垂直單向流送風Ⅰ級手術室來講,空氣流經多孔口送風天花板時雷諾數Re可能超過1500有可能引起此處的層流工況發生變化,從而影響單向流的平行度并增加送風的擾動。再則,送風量的增加也會縮短高效空氣過濾器的使用期限。文獻指出,當通過高效空氣過濾器的風量為額定風量的1.25倍時,其使用期限縮短為額定使用期限的0.59倍。并且風量過大也會造成不必要的能量消耗及增加運行費用。

相反如果機組不按文獻的規定留有足夠的余壓,隨著各級過濾器的積塵增加,管路系統阻力不斷增加,其結果是系統風量降低而無法保證潔凈室內必需的送風量,也就無法保證室內潔凈度。

在凈化系統中,風壓風量變化很大,單純靠風閥調節是很難奏效的。而且用風閥調節風量會產生較大的再生噪聲,影響系統的正常運行。

對此,可以采用變頻控制技術使風機的運行工況與系統管路的運行特性相匹配,以確保系統恒定風量送風。

 

凈化系統的機組配置

文獻第25條中要求“各潔凈手術室宜采用獨立設置的凈化空調機組,Ⅲ、Ⅳ級潔凈手術室允許2~3間合用一個系統,下面對各凈化等級手術室的機組配置作具體分析。

對于Ⅰ級手術室(手術區1000級,周邊區1000級),其送風量一般均在6000m3/h以上,機組余壓約700-750Pa凈化空調機組內阻力約420Pa,所配風機全壓應為1120-1170Pa。

對于中,?、蚣壥中g室(手術區1000級,周邊區10000級,其送風量在2800-2177 m3/h之間,要求所配風機全壓在1100Pa左右,此時,風機的比轉數(SI制)為9.23-8.14。

當前我國各廠家生產的組合式空調機組大多以10000 m3/h,風量為起點,少數有以6000m3/h風量為起點的,小于6000m3/h風量的組合機組需非標生產。其主要原因是機組風量在6000m3/h以上時才容易配到風壓滿足要求的風機。對于送風量在3000m3/h以下的手術室,要做到一機一室的配置#即使組合式空調機組非標制作,也難以配到風量,風壓都符合要求的風機。只有通過采用雙風機串聯來提高系統送風壓頭,才能滿足需求?,F在有些工程盲目追求一對一配置,降低了對風機風壓的要求:中效,高效空氣過濾器阻力也不按2倍初阻力計算,這樣在各級過濾器積塵后系統送風量很快就會降低,以致無法保證室內潔凈度,必然導致過濾器的過早更換。

基于上述原因筆者認為對于低凈化等級手術室以2-3間手術室合用1臺空調機組為宜#控制機組的送風量在6000-10000m3/h之間。

 

一機多個手術室的配置方法

1、相同凈化等級的手術室

對于相同凈化等級的手術室,其換氣次數相差不多,而且單位面積的熱,濕負荷也相差不多,多個手術室可以采用同一送風參數,按凈化要求規定的換氣次數決定送風量基本上就能滿足各室的溫,濕度要求。

2、不同凈化等級的手術室

對于不同凈化等級的手術室,其換氣次數差異較大,而單位面積的熱,濕負荷卻相差不多#若采用相同的送風參數送風,則部分手術室滿足了室內潔凈度要求就會產生室內溫,濕度偏移或者滿足了室內溫,濕度要求就會產生室內潔凈度偏移。因此,一般情況下,不同等級的手術室不宜合用機組和系統#若遇到特殊情況需要合用系統時,有以下解決辦法:

(1)采用再熱式空氣調節系統

這是一種常規處理辦法,即用裝在各手術室送風管段的加熱器對空氣進行再熱處理以滿足室內溫度要求。

采用這種方法會造成冷熱抵消的現象,系統的能耗增加。此外,風管式再熱電加熱器的容量有限,限制了送風參數的調整幅度,而且這種方法只能單向調節。因此,不同凈化要求的手術室合用系統時其凈化等級不宜相差過大,以一級為好。

(2)采用表冷器后置機組

將表冷器置于機組中效過濾器后的正壓段內,中效過濾器送出的混合空氣一部分進入表冷器,熱濕交換后達到機器露點狀態,另一部分旁通,系統組成如圖1所示。

用不同的風量混合比來調節各手術室的送風參數#不

加再熱器也能用滿足凈化要求的送風量去除各手術室的熱,濕負荷,滿足室內溫、濕度要求。

機組的配置要根據系統要求的風量,風壓,控制要求以及業主投資能力和運行管理能力等因素綜合考慮。

不同凈化等級的手術室

 

文獻中有關空調機組配置的要求有:

  1. 新風可采用集中的送風系統
  2. 各潔凈手術室宜采用獨立設置的凈化空調機組Ⅲ,Ⅳ級潔凈手術室允許2-3間合用一個系統,均應采用自循環式回風

除了目前最常用的組合式空調機組(機內布置二級過濾)可以配置在手術室凈化空調系統中外,筆者推薦以下幾種新的配置方式。

手術室專用空調機組-新風機與循環風機組合在一個機組內:

這種專用機組系統所需風壓由其內新風機和循環風機分擔,新風機的風量為新風量和一次回風量之和,在風機的風量和風壓匹配上余地較大,可擴大到一機一室的使用范圍。用亞高效過濾器或中效過濾器作為新風過濾器,還可深化新風的凈化處理程度。但在配置時要對這兩個風機作認真的串聯匹配分析,避免發生串振現象。

 

單設的新風機組與多個循環組合機組合

對于一機多室的系統按下圖組合更為合理。

 

該系統有如下特點:

  1. 新風集中處理有利于新風凈化,這對保證手術室的潔凈度和改善末級高效過濾器的運行工況均有利。
  2. 新風機組可作為系統的值班機組運行,維持凈化手術室的常年正壓工況,縮短手術室啟用時的自凈時間。
  3. 由新風機克服用于新風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,新風機風量為新風量和一次回風量之和,風壓范圍為400-600Pa新風機選用變頻風機,確保了新風量的恒定和系統的一次回風量。
  4. 循環風機采用變頻風機按手術室一對一配置可做到恒定風量運行,克服機組正壓段中效過濾器和末端高效過濾器及系統送、回風管路的阻力,只需風壓850Pa左右有效地緩解了風機配置時風量與風壓難匹配的矛盾。
  5. 各手術室的送風溫度由二次回風量來調節,濕度由各機組的加濕器微調,無需設置再加熱裝置,達到了節能的目的。

這類系統有很大的優越性,但對控制的要求較高。系統的自控系統應能完成如下工作:

  1. 匯總反饋信息和各手術室啟用狀態,計算出表冷器處理風量,機器露點參數、各管路流通風量等,交付執行機構實施。
  2. 控制變頻風機在設定風量下定風量變風壓運行。
  3. 控制各手術室循環機組管路電動調節閥使各管路通過的風量為設定風量。
  4. 控制表冷器空調水管路電動水閥使運行中機組機器露點參數滿足要求。
  5. 控制干蒸汽電動氣閥(或其他加設裝置)使送風參數滿足要求。

較高的自控要求使系統的初投資增加,也使空調系統的管理變得復雜,是否采用這種空調及自動控制系統要考慮醫院的承受能力。

 

結論

根據我國組合機組及風機的生產現狀,手術室凈化空調系統機組的風量宜在6000-15000m3/h之間。Ⅰ級手術室應采用一機一室系統;Ⅱ級手術室中的特大型、大型手術室也可一機一室對應配置,中型、小型手術室在一機一室配置時應采用雙風機配置;Ⅲ、Ⅳ級手術室應按一機多室配置機組。

合用機組時,相同潔凈等級的手術室容易實現,對于不同等級的手術室,要配備較復雜的配套裝置并在較高水平的自控保障下,系統才能平穩正常運行,但從投資分析來看得不償失。

單獨處理新風,可提高新風的品質,對保證室內潔凈度有較大的好處,但在多系統工程中自控要求較高。

對一般醫院來講,使用專用機組分別處理新風,在增設新風風機后新風的處理質量同樣可以提高,并可緩解循環風機小風量、大風壓匹配的矛盾,系統運行控制也比較簡單。
 

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