医院层流手术室设计案例

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。