医院层流手术室设计案例

文章来源:http://www.iwuchen.com/  2012年08月15日  点击数:4260

医院层流手术室设计案例

根据M医院层流手术部净化空调的要求,设计时采用了独立净化空调机组和集中新排风机组、小型热泵,冬夏用大楼冷热源的设计方案。手术室使用静压箱孔板送风、下侧回风,洁净走廊和辅房上送上回。概要介绍了所采用的空气处理方式、空调自控内容、对象,工程竣工后进行的调试与运行情况。测试与运行结果表明:工作区的气流速度场和温度场分布均匀,噪声、洁净度、新风量、菌落数超过军队YFB001-1995标准,其它指标达到标准,符合医院使用要求。


1.概况

M医院层流手术部由手术一室(Ⅲ级)、手术三室(Ⅲ级)、手术二室(Ⅱ级)和十万级的器械室、敷料室、洁净走廊组成,位于医院新建的综合病房楼七层,净化空调面积138m2。大楼八层为技术层,布置净化机组、设备;热泵机组置于四楼屋面上。根据医院需要, 手术一室用于普外手术,手术二室用于胸外手术, 手术三室用于眼科手术。为满足医院的使用要求,设计时采用了独立净化空调机组和集中新排风机组、小型热泵,冬夏用大楼冷热源的设计方案。手术室使用静压箱孔板送风、下侧回风,洁净走廊和辅房上送上回。测试与运行结果表明:工作区的气流速度场和温度场分布均匀,噪声、洁净度、新风量、菌落数超过军队YFB001-1995标准,并超过了2002年《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002。其它指标达到设计要求。净化空调系统运行四年来,效果较好。

2.室内设计参数的确定

本工程采用的设计参数是根据《洁净室施工及验收规范》JGJ71-90和《军队医院洁净手术部建筑技术规范》YFB001-1995以及院方的要求,参照有关技术措施和医院手术部的设计经验综合考虑后确定的。根据医院手术的类型和数量、院方划给的手术部总面积、手术部的楼层位置,确定了手术部的平面布置,各个房间的室内设计参数YFB001-1995规定见表1。

由于医用净化空调系统空气处理工艺的特殊要求,其初投资一般较高,在符合规范的前提下,院方常常会提出更高的要求,系统的经济性也越来越受到关注。因此在确定室内参数时,必需考虑医院水、电、汽和土建的现状,医院的环境、资金和需要,有所侧重。

2.1室内温、湿度

室内温、湿度主要是为医护人员创造出最有利于工作的舒适环境,满足手术过程的严格要求。适宜的温度对保持病人的体温是必须的;湿度低会产生静电和切口软组织失水,湿度高使人不适、影响精细操作。因为院方长时间的大型手术很少,南京常年空气湿度较高,本工程对温度严格控制、对湿度的上限严格控制、湿度的下限要求降到次要位置。温、湿度参数确定同表1。

2.2室内空气洁净度

考虑到医院的手术对象多为老年人,控制感染的要求特别强烈,提高洁净度有利于增强自净的能力,抵抗干扰;同时本工程采用的德国医用卫生型机组风量大,压头高,确定除手术室按表1选择洁净度外,洁净走廊和辅房均为十万级,同时提高换气次数:手术一室、三室为38次/h ,手术二室为65次/h,辅房和洁净走廊为22次/h。

2.3室内正压

为防止外部的污染空气进入手术室和洁净区,保持室内洁净度要求,各房间设计为正压。由于手术室采用医用气密门,换气次数较高,故取表1的正压值。

2.4室内噪声

对手术部而言,噪声控制的要求较为严格。设计指标按表1,从严掌握。

2.5新风量

新风量对维持室内正压、稀释并排除手术室内有害气体,保证医患人员的舒适性起着至关重要的作用。

保证室内正压要求的新风量为:

新风量对维持室内正压、稀释并排除手术室内有害气体,保证医患人员的舒适性起着至关重要的作用。

保证室内正压要求的新风量为:

Q1 =a?∑(q?l)式中Q1 ——保持洁净室正压所需的新风量(m3/h);a ——根据维护结构气密性确定的安全系数,一般可取1.1~1.2;q ——当洁净室为某一正压时,其维护结构单位长度缝隙的渗漏风量(m3 /h? m)可根据正压值查表得到;l ——维护结构的缝隙长度。

以手术二室房间体积73.5m3、房间高3m计,保持5Pa的正压需158 m3 /h;室内人员所需的最小新风量按表1取用,按10人计,需600 m3 /h;按表1的最小新风量6次/h计,需441 m3 /h;设计确定的新风量为700 m3 /h。同样,确定手术一室、二室各为500 m3 /h,辅房、走廊为500 m3 /h。

2.6室内风速

为保证医护人员的舒适感,工作区风速应<0.5m/s,当温度低于22oC, 应≤0.3m/s。设计允许工作区平均风速V=0.3~0.1m/s。

3 调方式及特点

3.1用手术室独立空调机组、洁净走廊和辅房共用空调机组

为了尽量降低感染率,隔离是手术部净化空调设计的重要原则。根据手术室的净化级别和手术部的使用特点,手术室采用独立的德国医用卫生型净化机组,好钢用在刀刃上;走廊和辅房共用国产卫生型机组,节约投资。

每个手术室都是一个独立的小循环空调系统,由净化空调机组抽取室内的空气,排出一部分后补充一定的新风,经机组处理后送入手术室,避免了其它手术室带菌空气的混入引起的交叉感染。

手术室气流组织为上送下侧回。在手术室的正中、手术床的正上方设置不锈钢送风静压箱, 其中千级手术室采用德国原产静压箱。 进口的高效过滤器侧布于静压箱四周,静压箱内设有匀流孔板,具有很好的静压效果;以孔板方式送风,使手术床及医护人员所在的第一工作区直接笼罩在经高效过滤器、孔板送出的洁净气流中。

手术室的四角下方均设有阻尼回风口,能顺灰尘沉降方向迅速排除污染空气,抑制二次扬尘,回风均匀,尽量减少涡流区。

洁净走廊和辅房采用高效送风口送风,阻尼回风口,上送上回。    

3.2采用集中新风排风机组

这样可以保证避开污染、选取干净的室外新风,足量送到各净化系统内;同时排除室内多余的气体。设计采用在回风管上开设新排风的方法,可节约资金;排风机压头需仔细计算,否则易发生“倒吸”。新风口、新风机分设初、中效过滤器,以减轻净化主机及高效过滤器负担;排风系统上设初、中效过滤器,以防系统停机时,由于自然循环,使室内受到室外空气的污染。

3.3采用德国定风量阀、风管电加热器

净化空调是一个定风量系统,室内的洁净度主要靠换气次数即风量来保证。系统采用三级过滤,在系统运行过程中,会因过滤器的积灰而产生系统阻力变化,改变系统风量,进而影响净化效果。由此进行的风量调试和阻力配平将非常繁琐,医院缺乏相应的技术力量。定风量阀采用机械原理,在阻力变化时能够自动保持风量的恒定,不需外部支持,使得设计、调试、运行管理大为简化。

风管电加热器作为辅助加热,能使手术室在系统开机后迅速升温,缩短手术准备时间,又可与表冷器联合,进行湿度处理。

3.4采用低速风管系统和卫生型宽频片式消声器

主风管风速≤5m/s,支管风速约3~4m/s,回风口面风速约1m/s,送风管、回风管均设置卫生型宽频片式消声器,努力降低室内噪声。

3.5采用一次泵和双通电动阀、旁通管,进行变水量调节

系统采用开式循环系统,配风冷热泵,对空调机组进行变水量调节,对整个系统进行变水温调节。设管道接口至大楼空调水系统,当冬夏季节使用中央冷热源时,关闭与热泵、小膨胀水箱的连接管。

3.6净化机组设于管道层,节省基建投资

空调机组、消声器、水系统管道、控制系统全部利用八楼原有管道层,在各种管道的夹缝中腾挪布置,热泵设于四楼屋面,预留了维修空间。由于设备距手术部近,减少了风管长度,节约了资金。

4 空气处理

手术部设有四套组合式医用卫生型净化空调机组,机组内和静压箱内有电子消毒器,具有对混合风进行过滤、消毒、冷却、去湿、加热、加压的功能。

系统设集中过滤新排风机组,对新风进行过滤、加压处理,排除室内多余废气。

空气的冷却、加热、去湿:热泵机组或大楼冷热源集中供应冷热水,由水泵送到空调机组的表冷器中实现;手术室送风管有电加热,对空气辅助加热。

空气的过滤、消毒:在新风口、回风口设初效过滤器,在新风机、净化主机的表冷段前设中效过滤段,在净化房的送风末端设高效过滤器,对空气进行三级过滤;在净化主机和送风静压箱内设电子消毒器对空气消毒;在排风系统设初中效过滤,防止室外空气回流污染。

5 冷热源

过渡季节使用两台制冷量各为38.2kw的风冷热泵机组,冬夏使用大楼冷热源。

热泵根据负荷变化,自动调节。

6 自动控制

采用德国西门子公司的DDC控制器和温湿度传感器、压差传感器、电动两通阀实现自动控制和显示功能。

6.1湿度控制

根据空气处理的方式的不同,全年按两个季节、两种工况对净化机组进行控制,各执行机构动作情况如表2所示。

表中:to——室内温度的反向调节,室内温度升高,阀门开度减少(电加热器档数减少);t——室内温度的正向调节,室内温度升高,阀门开度增加;ф——室内相对湿度的正向调节,相对湿度升高,阀门开度增加(电加热器档数增加)。

  6.2两档风速及消毒

在手术室情报面盘上设手动开关,使用时开高速档,值班时用低速;主机风机低速或停机后,自动打开消毒器工作1小时。

  6.3 检测和显示

  检测净化手术室和辅房的温度和相对湿度、冷热供回水温度。

  显示室内温湿度、空调高低速运行、故障。

  6.4联锁与报警

    6.4.1新排风机与空调主机联锁:

净化系统启动时,控制启动顺序为空调机组→新风机→排风机。当四个系统中有一个系统启动时,就必须启动共用新排风机。

净化系统关闭时,控制关闭顺序为排风机→新风机→空调机组。当四个系统中最后一个系统关闭时,才关闭共用新排风机。

6.4.2 电加热器与空调主机联锁:当主机风机停机时,电加热器自动断电。

6.4.3空调器风机皮带断裂、空调房间温湿度超限、冷热供回水温超限和空调器内中效过滤器压差超限、电加热器高温保护时,风机过载保护时报警。

当自动系统出现故障时,能手动调节。空调器起停由手动进行。

  7 工况调试与运行

调试于1999年4月进行。首先开机24小时后安装高效过滤器,接着测量各风口风速并进行调整,然后用倾斜式微压计、QDF-2A 风速仪测量各系统的送、回、新、排风量,各房间相对于走廊、室外的正压,用ND2精密声级仪测量各房间噪声并作调整。调整后,噪声、正压、新风、风速均达到设计标准;唯总风量偏大,因此项指标有利于洁净度,故不调整。

接着进行模拟夏季工况36小时运行,设定室温17oC,热泵及自动控制投入运行。选择房间对角线测点在0.8,1.0,1.3,1.8共4种高度,用HM34C温湿度测量仪测得各点温度,用热球风速仪测得各点在静压箱下3.0*3.0范围内风速,在1米面测得湿度。发现在0.8~1.8m高度内速度场、温度场分布均匀,其温差在0.9 oC以内。

随后进行模拟冬季工况36小时运行,设定室温30oC,系统工作正常;设定室温为23 oC, 湿度50%,运行10分钟后达到设计的温湿度要求。

8 结语

从测试和运行的情况看,采用上送下回、孔板送风的方式易在手术床周围形成均匀的温度、速度场,洁净度容易达到标准。医院对新风的要求比较高,规范只是最低指标,一些医院系统的失败含有新风不足的因素。噪声达标较难, 为此付出较大的代价。建议加紧研究消声性能好、能满足净化要求的新型消声器。医用净化空调作为要求严格的系统,洁净度不能仅仅靠高效过滤器,它要求风管、空调机组、消声器、加湿器都要尽量保持洁净,自控系统可靠、调节灵活、精度高。

洁净系统的换气次数、送回风方式、室内的正压和新风量的确定、过滤方式的选择是互为关联的,不能单独确定。对空气品质的处理也不能追求完美,要考虑经济性。医院的技术通常较弱,净化系统必须有高的可靠性,手术室关系到人的生命,由系统的故障引发的手术室的停用有可能造成很大的经济损失。所有这些,都要求设计人员,应根据工程的实际,充分考虑空气品质和投资,结合医院的特点,有所取舍和侧重。

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