層流手術室凈化空調風系統設計思路與方法

　　目前，很多醫院的潔凈手術室在設計過程中片面強調凈化級別，而忽略了系統在運行保養過程的節能因素，造成潔凈手術部投資和運行費用高昂。在保證手術室污染控制的基礎上，如何使手術室凈化系統設計既合理又節能？筆者就這個問題進行分析探討，供同行參考。 

　　一、送風量的確定 
　　在國家出版《醫院潔凈手術部建筑技術規范》（以下簡稱《規范》）之前，國內已有的醫院手術室潔凈空調系統設計基本上都按照工業潔凈室設計標準如《潔凈廠房設計規范》來進行。 
　　此類設計采用“全室稀釋和凈化”概念（如圖1所示），雖然可獲得均勻向下的氣流，自凈能力強，可簡化人身凈化設置，但存在兩方面問題：一是功耗大、占用面積大、風系統噪音控制困難；二是造價和維護費用高，燈具布置困難，高效過濾器堵漏困難。例如：一間36m2的百級手術室，所需送風量為32400m3/h～45360m3/h（斷面風速為0.25m/s～0.35m/s）；在千級以下手術室，該“全室稀釋和凈化”概念的亂流形式氣流組織下的細菌濃度不理想。針對以上問題，參考德國WEISS手術室潔凈空調系統概念，在手術室風量計算和氣流組織兩方面，突破工業潔凈室設計思路，引入降低總風量、強化局部送風、送風方式采用垂直單向流、重點放在手術床區域的設計概念，這種方式具有安裝維護方便、投入費用大幅減低、功耗降低、占用面積少等特點。例如：一間36m2的百級手術室，送風口面積為2.4m×2.4m，送風量為11340m3/h，僅為前述工業潔凈室的40%。 
　　二、新風段的設置 
　　一些手術室的凈化空調系統通常設有三級過濾：第一級過濾設在回風口，第二級設在系統正壓段，第三級設在系統末端。 
　　筆者認為，在百級手術室里，這種三級過濾的過濾效果是不穩定的，因為在我國，中效過濾器存在濾料、品種偏少，性能偏低的情況，不能有效保護高效過濾器，在這種設計中，如果某一級設置不匹配，會使三級過濾器更換期不合理，造成整體過濾效果欠佳。 
　　因此，新風的過濾問題應該引起充分的重視，新風常常不經過獨立的過濾處理而直接與空調回風混合，其結果導致初效、中效、高效過濾器壽命縮短，更換頻繁，系統的運行維護成本加大，甚至影響手術室的正常使用。這是因為新風與回風混合前，兩者的空氣含塵濃度相差過大，新風即便經過初效處理，其含塵濃度也比十萬級空調回風在同粒徑范圍內的含塵濃度大70倍左右，是百級空調回風同粒徑范圍內的含塵濃度的幾萬倍，從而使中效乃至高效過濾器沒有足夠的保護。為解決此問題，通過在新風通路上安裝獨立的初效加中效過濾網，使新風經過兩級過濾后再與回風混合，此時混合的新風與回風在同粒徑范圍的含塵濃度比較接近，真正起到了保護中效、高效過濾器的作用，而且新風過濾機組初、中效過濾器的清洗、更換更方便，與更換高效過濾器相比投資少、維護簡便。此法經投入使用已獲得理想效果。 
　　三、排風過濾器的設置 
　　在潔凈手術室，手術臺患者頭部上方應設置排風口，按《規范》規定，每間手術室排風量不小于200m3/h。每間手術室單獨設置排風機，而且排風機前應設置初、中、亞高效過濾器，這點往往被忽略，筆者接觸到的醫院潔凈手術室工程，只有少數配置了初效過濾器，其后果與新風機組未設過濾器一樣，手術室在停用期間，室外空氣會通過排風口直接污染潔凈手術室，使室內的溫、濕度很快改變，塵埃粒子增加，致使手術室下一次使用前的自凈時間延長，過濾網壽命縮短，浪費能源。 
　　四、回風口的設置 
　　回風口的設置對保證潔凈手術室合理的氣流起決定作用，為使送風氣流能覆蓋手術臺，不使潔凈氣流短路，要求回風口不超過地面0.5m且下端離地面不低于0.1m，回風口氣流風速不應大于2m/s。根據國內科研成果，手術室寬度小于3m時采用單側下回風，大于3m時采用兩側下回風。在室內壓力允許狀態下，回風口應增設初效乃至中效過濾網，否則在室內人員操作以及術前、術后的清理工作中，回風中可能含有較多的毛發和紡織纖維等，這些纖維通過回風管路被吸入，一方面很容易使管道積塵滋菌，另一方面機組內初效過濾器受污染會加快過濾網的更換頻率，從而增加了維護費用。 
　　五、壓力控制 
　　潔凈手術部相對周邊區域應維持正壓，和部內潔凈級別不同區域之間維持合理的氣流流向及有序的壓力分布，以避免室外對室內、低級別對高級別環境的影響。只有保證在任何情況下（非手術期間）都能保持這種梯度壓力分布不變，才能真正有效地減少手術區交叉感染的風險。 
　　正壓控制一般通過調節送風與回風、排風量之間的差值，并結合控制手段來實現，這個風量差值稱為正壓滲透風量，它是由系統新風量承擔的，正壓本質就是正壓滲透風量透過房間縫隙的阻力。正壓風量是無組織氣流，到處滲透，因此正壓滲透風量越多、房間縫隙越小，所建立的正壓就越大。 
　　由于手術部中設置的系統較多，正壓控制要求高，在系統運行中，由于門的開啟、三級過濾器積塵或室外風速的影響，正壓值會出現變化。只要送風、回風、排風中任一風量發生變化，就有可能破壞有序的梯度壓力分布。 
　　盡管正壓控制的手段有許多，大多措施都是針對單個室間的，難以從整體上控制整個手術部的有序壓力分布，而且穩定性較差。為使室內保持穩定的正壓，國外常常在送風、回風、排風口均設置機械式定風量裝置，效果明顯但增加了造價。我們自行開發了潔凈室送排風和正壓控制系統，采用了更為簡易、有效的控制方式。該系統采用雙位控制的定風量裝置，將新風與正壓兩套系統結合成一套新風系統，既承擔了各潔凈手術室的正壓風量又承擔了正常新風量，每個手術室的各自獨立的空調機組變成了循環風機組，它的風量變化已與手術部正壓分布無關。由于只在新風系統支管上設置定風量裝置（定風量裝置流量遠遠小于送、回風管），從而降低了工程造價。 
　　整個系統在不同工況下運行如下：當某個手術室正常使用時，空調機開，使得新風支管上的雙位控制的定風量裝置調到高位檔，高檔新風量（正常新風量）進入，排風機組排走的風量為新風量與正壓風量的差值，多余的正壓風量滲透到室外，建立正壓。當某手術室不使用時，空調機關，新風支管上的雙位控制的定風量裝置調到低位檔，低檔新風量（正壓風量）進入，排風機組關閉，正壓風量滲透室外仍可建立正壓。由于通過一個系統送入，而且可以保證潔凈手術部內有序的梯度壓力分布不變，這樣有效地保證了潔凈手術部合理的壓力分布和氣流的定向流向，這套系統經實踐證明是非常節能及有效的。 
　　六、改造實例 
　　這里以百級手術室為例，改造前的系統在投入使用后，每兩個月出現壓力報警，經檢查發現，初效過濾器表面粘了很多灰塵和棉絮等雜物，風阻力增大，產生壓差報警，進而影響風量、手術室的正壓壓力，所以不得不提早更換初、中效過濾器。針對這種情況，依據本文思路進行了改造，在保證原設計風量、壓力、級別的基礎上，在回風口加裝了初效過濾器，在新風段加裝初、中效過濾器，在排風段排風機之前加裝亞高效過濾器，改造前后的變化如表1、表2所示。 
　　從以上對照表可以看出，該系統經改造后無論在風速、噪聲、懸浮粒子數等參數上都比之前得到改進，級別提高，運行費用降低。 
　　七、結束語 
　　綜上所述，跳出工業潔凈手術室技術思路，在回風段、新風段、排風段，加裝初、中效過濾器，通過經濟有效的方法控制壓力，可大大減少設備的投資，節省運行保養費用，方便維修。經實踐證明，這些思路與方法是正確、可行的。