深圳市华阳国际工程设计股份有限公司
摘要：结合具体工程实例,阐述了医院洁净手术部空调设计基本理念与方 法。强调应该以全过程控制的概念和手术室细菌控制的综合措施来真正有效的减少手术后感染率。分析了手术室洁净空调系统的热湿处理过程，指出应以经济有效的手段来实施手术室洁净送风系统，避免过高的初投资和运行成本。
关键词：医院 洁净空调 手术室 细菌控制 热湿处理
1 概述
近几年，随着国内医疗制度改革不断发展和人民生活水平的提高，医院医疗条件不断得到改善，同时各医学科系手术技术愈加高难、复杂，对手术室洁净条件、功能要求也越来越高，国家有关部门也相应出台了新的医院手术部设计标准，其目的在于以合理的布局和设施保证手术后患者的感染率，减少抗生素的用量。手术部洁净用房的等级在突出生物洁净室特点的原则下，以控制有生命微粒为主要目标，故应以细菌浓度来进行分级，而空气洁净度只是必要保障条件，空调系统的设计也应在此原则基础上进行，避免单纯靠提高空气洁净度标准的方法造成不必要的额外投资和昂贵的运行费用。
2 项目简介
天津泰达心血管医院总建筑面积7.6万平米,为心血管专科医院,无论从建筑面积还是设备设施标准都均处于国内较高水平，空调系统的设计，也是以高标准、高要求为设计原则，同时要求尽量节省工程造价。
3 设计标准及参数
3.1 设计依据
洁净手术部的设计依据主要根据规范[1]-[3]的规定，同时参照了国外医院洁净手术部的设计标准和方法以及部分国内外专用空调厂商的设计手册，在此基础上结合我国具体国情，制定切实、可行的系统方案。
3.2 手术部洁净房间设置和分级
手术部洁净房间包括洁净手术室和洁净辅助用房，结合院方对使用功能的要求并参照标准[1]中的规定,对洁净手术室和洁净辅助用房进行了设置和分级。其中，洁净手术室共十六间：I级洁净手术室2间， III级洁净手术室14间。洁净手术部建筑面积3000m2，手术部建筑平面见图1。
3.3 手术部洁净房间主要设计参数
手术部洁净房间主要设计参数包括温度、湿度、换气次数和新风量等，本设计所采用的主要设计参数见表1、2。
值得说明的是虽然室内相对湿度的设计参数为一范围,但在设计中计算时选用的数值均为50%,系统控制的目标参数也设定为50%,原因是据研究表明,相对湿度50%时,空气中细菌浮游10min后即死亡, 相对湿度更高或更低时,即使经过24h后,大部分细菌还存活，也就是说空气相对湿度50%最为理想。
4 设计思路和方法
4.1 设计思路
洁净手术室的空调系统设计不同于工业洁净技术，主要控制对象是细菌（医院中细菌等价直径在1-5μm之间）浓度，而不应过分强调洁净度的概念。因此空调系统设计的重点应体现在以下几个方面：①将关键区域（手术室和器械桌）的悬浮菌浓度维持在限定的范围内；②维持各房间之间的正压气流流量和流向；③使麻醉气体和其他有害气体浓度维持在限定范围内；④维持室内各项所需的参数（如温度、湿度、噪声、照度等）［4］。
4.2 平面布局
合理的建筑布局是做好洁净手术室空调设计的前提和保障,本工程手术部平面功能的划分为典型的中心供应型布置方式，主要强调以下四条流线:①将与手术切口直接接触的无菌物品优先考虑，其他人流、物流不得干扰；②手术后污物就地处理，以最短的路线运出，尽可能缩小污染范围，避免交叉感染；③医护人员洗手消毒后直接进入手术室，避免二次污染；④相近洁净等级的手术室划分在相同区域，便于形成空调系统合理的压差分布，形成合理的气流流向。
但建筑布局也应重视医务人员的活动习惯和行走路线，人流、物流不能搞得过于复杂繁琐，否则医护人员会弃之不用反而更容易造成污染［5］。
4.3 系统设计
目前国际上洁净手术室空调净化系统采用的设计方法较多，且标准和侧重点也不十分相同，经分析比较，本设计采用文献[6]所建议的带独立新风系统的洁净手术部空调系统，并在此基础上做了适当调整，分设正压新风机组和正常新风机组,增加了二次回风，以利于节能。
新风系统独立法是将手术部的新风系统集中设置，与手术 部空气循环系统分开；
新风系统不承担手术部内的湿负荷，洁净手室和辅助区则由各自独立的空调机组来实现各区域内的温湿度和洁净度。带独立新风系统的洁净手术部空调系统的特点是可以使整个手术部始终处于受控状态,不会因某个洁净手术室的停开而影响整个手术部的压力梯度分布,破坏各房间之间气流的定向流动,原理示意图见图2。
4.4 空调设计要点
4.4.1 负荷计算
经计算本工程各洁净室夏季总冷负荷为250-300 W/m2 ，总湿负荷为95-110g/ m2•h。由于采用双走廊的布局，且手术室侧墙又均设有技术夹层，维护结构传热负荷所占比例很小，经计算为25W/m2，人体散热显热为75W/p，潜热为95W/p，照明散热为30W/m2，设备散热为70W/m2，人体散湿量为175g/p•h。
4.4.2 热湿处理
由于手术室使用情况不同冷负荷变化较大，而室内湿负荷相对稳定，从而引起室内热湿比变动较大，因此设备选择虽应考虑峰值负荷，但设计时也应充分考虑热湿比变动较大的特点，使空气热湿处理过程能随负荷变化及时调整。传统的一次回风冷却再热系统，虽然可以满足温湿度的控制要求，但部分冷热量相互抵消，能源浪费较大，本设计经分析比较采用了二次回风来代替再热过程。二次回风系统详细的热湿过程和负荷偏移时的控制反应分析 可参见文献[7]中的有关内容。值得指出的是本设计由于采用独立新风系统，为避免手术室非工作期间，新风热湿负荷造成手术室内湿度过高，新风机组送风状态设定在室内空气等含湿量线上。空气热湿处理过程焓湿图见图3。
4.4.3 气流组织和送风温差
良好的气流组织也是保证手术室洁净效果的重要措施之一，室内气流组织的理想状况应具备以下几个特征：①明显的置换流流型；②室内关键区域处于有效的气流控制之中；③满足人员的热舒适要求；④送风量在可能的情况下尽量减小；⑤对室内设备、人员的影响小；⑥有效的排出有害气体。在设计中I级手术室集中送风口送风速度控制在0.45-0.5m/s，保证手术工作区内风速0.25-0.3m/s，保持单向流流态； III级手术室集中送风口送风速度控制在0.15m/s以上。手术室回风采用侧墙下部回风，回风口下边离地面0.15m，上边离地0.45m，回风口百叶片选用竖向可调叶片。手术室排风口设置在顶板上靠近病人头部侧。
送风温差应结合室内空气循环次数和热湿负荷确定，送风温差越大，送风射流导引周围空气越多，到达工作面的气流二次污染度越大，从而影响净化效果。本设计送风温差控制在0.5-2℃。
4.4.4 空气品质保障系统
由于手术室使用情况不同冷负荷变化较大，而室内湿负荷相对稳定，从而引起室内热湿比变动较大，因此设备选择虽应考虑峰值负荷，但设计时也应充分考虑热湿比变动较大的特点，使空气热湿处理过程能随负荷变化及时调整。传统的一次回风冷却再热系统，虽然可以满足温湿度的控制要求，但部分冷热量相互抵消，能源浪费较大，本设计经分析比较采用了二次回风来代替再热过程。二次回风系统详细的热湿过程和负荷偏移时的控制反应分析 可参见文献[7]中的有关内容。值得指出的是本设计由于采用独立新风系统，为避免手术室非工作期间，新风热湿负荷造成手术室内湿度过高，新风机组送风状态设定在室内空气等含湿量线上。空气热湿处理过程焓湿图见图3。
4.4.3 气流组织和送风温差
良好的气流组织也是保证手术室洁净效果的重要措施之一，室内气流组织的理想状况应具备以下几个特征：①明显的置换流流型；②室内关键区域处于有效的气流控制之中；③满足人员的热舒适要求；④送风量在可能的情况下尽量减小；⑤对室内设备、人员的影响小；⑥有效的排出有害气体。在设计中I级手术室集中送风口送风速度控制在0.45-0.5m/s，保证手术工作区内风速0.25-0.3m/s，保持单向流流态；II，III级手术室集中送风口送风速度控制在0.15m/s以上；IV级手术室可采用乱流流态。手术室回风采用侧墙下部回风，回风口下边离地面0.15m，上边离地0.45m，回风口百叶片选用竖向可调叶片。手术室排风口设置在顶板上靠近病人头部侧。
送风温差应结合室内空气循环次数和热湿负荷确定，送风温差越大，送风射流导引周围空气越多，到达工作面的气流二次污染度越大，从而影响净化效果。本设计送风温差控制在0.5-2℃。
4.4.4 空气品质保障系统
空气品质保障系统在本设计中主要体现在两个方面：一是在手术室各进出风管道上设置电动密闭阀，某个手术室空调系统停止运行时，相应的电动密闭阀也及时关闭，防止手术室受到污染；二是设置合理的空气过滤系统。空气过滤是最有效、安全、经济、和方便的除菌手段，合理的配置过滤系统，不仅可以提高综合过滤效率，而且可以大大延长过滤器的使用寿命，从而降低运行成本。本设计对循环系统设置了四级过滤，即回风口的粗效、中效过滤，空调机组内的中效过滤以及集中送风口处的高效过滤(高效过滤器满布率不小于0.75)；对新风机组设置了粗效、中效和亚高效三级过滤；另外值得注意的是，在排风系统也应设置过滤系统防止空气污染。
4.5 系统运行和控制要点
①手术部正常工作期间空调机组和新风系统两套系统同时运行；当手术部中只有部分手术室工作时，只需要运行部分手术室的独立空调机组和新风系统，既保证部分手术室正常工作，又保证整个手术部正常压力分布和定向流动。I，II级手术室与相邻低级别洁净室最小静压差控制在+8Pa，其他洁净室与相邻低级别洁净室最小静压差控制在+5Pa，负压洁净室与相邻洁净室最小静压差控制在-8Pa。
②由于保证室内正压所需要的新风量和手术部正常工作期间所需要的新风量不相等，前者小于后者，因此分设正压新风机组和正常新风机组。当手术室工作时，手术室内的开启信号要求空调机组和排风机组启动，同时又要求正压新风机组和正常新风机组同时处于运行状态,两路新风支管上的定风量装置开启；当某手术室不使用时，其接正常新风机组的新风支管上定风量装置关闭，接正压新风机组的新风支管上定风量装置仍然开启,新风按维持正压的风量进入，排风机组关闭，维持正压的新风通过渗透，排到室外维持室内所需要的正压。由于只有一个系统送入，因此可以保证洁净手术部内有序的梯度压力分布基本不变，有效地实施保障体系。
③各室的循环送风、回风、排风管路上都需要安装密闭阀，在非工作期间各室内空调机组和排风机关闭时，密闭阀关闭，只有正压新风机组送风，以防止正压送风倒入回风或排风系统，难以保证原有的正压梯度。
④各手术室安装带独立排风管的排风机组，排风机与手术室自动门联锁，并设有变频器和延时装置。瞬间开门，排风机立即停机；关门后经过延时，建立正压后，再开排风机，这样既保证开门时的正压保持，也避免了因门开、闭而使排风机频繁启停；正常运行时排风机的风量可由变频器控制，维持室内压力在正常水平。
⑤独立新风机组的控制，采用定静压方式来控制风机变频，调节风量，以达到节能的目的。新风机组与空调机组联锁，只有先启动新风机组才能启动各手术室空调机组。只要有一间手术室在工作，新风系统就继续运行。只有在整个手术部关闭，新风机组才停机。
⑥新风机组及循环空调机组分别采用一套DDC现场控制器对温度、湿度、一二次回风量、水阀开度等进行控制，并对过滤器前后压差等参数进行监控、报警。手术室内设总控制器，并与空调机组、排风机组新风机组等设备连锁，可对室内空气控制参数进行现场设定。
5 设备选用
由于手术室的特殊要求，手术室应该采用医院手术室专用空调机组,并应注意以下几个问题: ① I级洁净手术室采用独立设置的净化空调机组；III级洁净手术室可根据情况２～３间合用一个系统(本项目２间合用一个系统)；辅助用房与洁净手术室分开设置净化空调系统(本项目为模块手术室概念)；②净化空调机组的空气过滤器材料应是无机憎水型，且应一次抛弃，空气过滤器应该定期更换（一般１～２年），空气阻力不应达到终阻力值；③当表冷器进行除湿降温处理时，空气中的灰尘和细菌会随冷凝水一起落入冷凝水盘中，潮湿的环境会形成微生物大量的繁殖的场所，并可能被再次带入室内。当冷凝水盘内无冷凝水时，如果无水封，由于机组内的负压，机组外的污染空气也可能进入机组内，所以对空调机组来说，一是需要在冷凝水管外安装水封；二是应定期清洗冷凝水盘；三是机组内应安装电子灭菌装置；④净化空调机组表冷器的迎面风速不应超过2m/s，否则应该设置档水板；⑤加湿器用水应达到饮用水标准；⑥洁净度等于或高于1000级的系统，当机组内静压达到1000Pa时，箱体漏风率不应大于1%，洁净度低于1000级的系统，箱体漏风率不应大于2%。
本设计空调机组采用原装进口医院手术室专用空调机组，机组采用机电一体化设计，自带自动控制系统,接线接管即可运行；机组面板、框架表冷器等组件均经过特殊处理，具有耐腐蚀和抑菌杀菌功能；机组内装有紫外线消毒器，可对机组定期消毒处理；另外机组风机采用导流叶片控制风量，解决了过滤器初期阻力小系统风量过大的问题，也有利于节能。
另外基于全过程控制的概念，手术室内的设施设备也应注意满足杀菌、抑菌措施，如本设计手术室内吊顶、墙板均采用了进口0.8mm厚GH抗菌彩涂钢板和防霉、抗菌SILICONE填缝。
6 结论
该工程2004年施工完毕并通过竣工验收，静态测试温度、湿度及洁净度均达到设计使用要求，经过多年实际运行表明,手术动态过程也达到了设计标准。应该指出的是，洁净手术部设计是一个系统工程，需要几个专业紧密配合进行，仅一项细菌或洁净达标不能说明它能提供使用，必须综合性能全面达标才可以安全使用；手术环境的控制也不仅仅是始于切口,终于缝合，而应以全过程的质量控制来达到使用要求；同时应注意空调系统的节能运行，避免盲目提高设计标准，造成不必要的浪费。
参考文献
[1]医院洁净手术部建设标准
[2]医院洁净手术部建筑技术规范GB50333-2013
[3]综合医院建筑设计规范GB50139-2014
[4]沈晋明.德国的医院标准和手术室设计.暖通空调,2000,30(2):33-37
[5]沈晋明.美国的医院标准和手术室设计.暖通空调,2000,30(3):21-24
[6]沈晋明.洁净手术部的净化空调系统设计理念与方法.暖通空调,2001,31(5):7-12
[7]胡吉士.手术室洁净空调系统热湿处理过程探讨.暖通空调,2001,31(5):73-75
论文作者:胡勇
论文发表刊物:《基层建设》2016年31期
论文发表时间:2017/1/21
标签：手术室论文; 机组论文; 洁净论文; 新风论文; 手术论文; 系统论文; 正压论文; 《基层建设》2016年31期论文;