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正负压转换手术室净化空调系统设计探讨(附实例)

发布时间:2021-10-14      点击次数:3166

一、工程建设现状
国内已建正负压转换手术室多为Ⅲ级洁净手术室,设置一套独立的净化空调系统,下图为此类手术室净化空调系统的流程图。
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从上图可以看出,正负压转换手术室的气流组织为上送下回、顶部排风。手术室内空气经回风口(内设粗效或中效过滤器)流向循环机组,回风与新风混合,进入循环风机箱,净化处理后送入手术室;手术室内另一部分空气经室内排风口,由排风机箱(内设中效过滤器)过滤处理后排至室外。手术室设置一个排风口,配有两个排风机,一个正压工况运行(低排风量),一个负压工况运行(高排风量),通过两个排风机的转换实现手术室的正压或负压状态。
由于此类手术室净化空调系统使用回风,且室内回风口和排风机箱内设置的是中效过滤器,仅适用于为普通患者进行手术,可通过空气传播感染的患者在此类手术室内进行手术时,病原微生物传播、交叉感染风险较大。一方面是因为室内空气中悬浮的病原微生物可能通过排风排至周围环境,另一方面病原微生物也可能随着回风进入空气处理机组,在表冷器处随冷凝水流出,引起污染物外泄。
二、工程设计探讨
1、净化空调系统设计
负压状态下室内含有可通过空气传播的病原微生物,为防止污染物扩散传播,正负压转换手术室应设置一套独立的净化空调系统,避免与其它区域共用空调系统而引起交叉感染。
文献对隔离病房回风高效过滤器的滤菌效率进行了实验研究,结果如下表所示。从表中可以看出B类高效过滤器的平均滤菌效率达到99.99997%,C类高效过滤器的平均滤菌效率达到99.999997%。国产高效过滤器滤菌效率:见下表:
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负压手术室在生物安全要求上并不比负压隔离病房、生物安全实验室严格,可采用循环风,但应在其顶棚排风口入口处及室内回风口入口处设高效过滤器。正负压转换手术室可以考虑在对烈性传染病患者进行手术时采用全新风工况运行的余地,全新风净化空调系统能耗较大,运行成本高,应考虑最大限度的节约能源;在对一般传染病患者,尤其是非呼吸道传播的传染病患者进行手术时,应采用带部分回风的负压工况运行;在对非传染病患者即普通患者进行手术时,应采用带部分自循环回风的正压工况运行。
由于正负压转换手术室是正压手术室与负压手术室的集成,所以在考虑其净化空调系统时,应综合考虑正压、负压两种工况。负压状态下为保护室外周围环境,避免污染物外泄引起院内外感染,应在室内排风入口处设高效过滤器;另外,为避免因室内空气循环引起污染物浓度升高,应在室内回风入口处设高效过滤器。由于高效过滤器阻力较大,当在室内回风入口处设高效过滤器时,会加大风系统阻力,为保持室内送风量不变,净化空调系统的风机能耗增大。
正负压转换手术室仅在传染病流行期间或对有空气传播感染可能的患者进行手术时才需负压运行,更多时间是处于正压运行状态。正压运行状态时,室内并无传染性病原微生物。为降低能耗,无需在室内排风、回风入口处设置高效过滤器。由于正负压手术时设置一套净化空调系统,共用一套排风口、回风口,在正负压状态切换时不可能人为去拆除、安装回风和排风入口处的高效过滤器,故应考虑将回风口分为两部分,一部分不装高效过滤器,在正压状态下使用,此时室内下侧排风口(不是顶棚上排废气的排风口)关闭;另一部分回风口加装高效过滤器,在负压状态下使用。
综上所述,正负压转换手术室净化空调系统的设计原则为:
(1)正负压转换手术室必须采用一套独立的净化空调系统,避免与其它区域共用空调系统而引起交叉污染;
(2)正负压转换手术室的净化空调系统应能在正压手术室与负压手术室之间自由转换,两种运行工况下均应满足污染控制要求,即正压工况运行时保护手术室内环境不受周围环境的污染,负压工况运行时保护手术室外环境,避免传染性气溶胶外泄;
(3)新风口与排风口之间要有一定的距离,严防排风口空气泄漏导致新风口的空气污染;
(4)回风应选用下回风方式,对烈性传染病患者进行手术室时也可以考虑转换到全排风、全新风工况运行;
(5)排风口应远离人群和通风窗口,排风入口需安装高效过滤器,并且采用零泄漏动态气流密封的排风装置或可以扫描检漏的风口,确保环境不受污染;
(6)应在部分回风口上加装高效过滤器,另一部分未设高效过滤器的回风口供正压状态使用,与这两部分回风口相连的回风支管上均设密闭阀,可在正负压状态下进行相应切换控制。
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上图为符合上述设计原则要求的某医院正负压转换手术室净化空调系统原理图。需要指出的是,上图为净化空调系统原理图,加装高效过滤器、未装高效过滤器的回风口分别布置在平行于手术床布置方向的两面侧墙上,实际工程中Ⅲ级手术室一般设四个侧下回风口,布置在平行于手术床布置方向的两面侧墙上,每面墙各两个回风口。正负压转换手术室在回风口的划分上(即加装高效过滤器还是中效过滤器)应考虑气流组织情况,建议在平行于手术床布置方向的每面侧墙上各设一个加装高效过滤器的回风口和一个未安装高效过滤器的回风口。

正负压转换手术室净化空调系统工作原理如下:
(1)正压状态下,净化空调系统为一次回风运行工况,密闭阀M1,M5关闭,M2,M3,M4打开,排风机P2不运行,排风机P1运行,新风管上的风量调节阀T2为低风量状态,回风总管上的风量调节阀T3为高风量状态。
(2)负压状态下,对普通传染病患者进行手术时,净化空调系统为一次回风运行工况,密闭阀M5关闭,M1,M2,M3,M4打开,排风机P1,P2均运行,新风管上的风量调节阀T2为中风量状态,回风总管上的风量调节阀T3为低风量状态,排风总管上的风量调节阀T1为低风量状态。
(3)负压状态下,对烈性传染病患者进行手术时,净化空调系统如设为全新风运行工况,密闭阀M1, M2, M5打开,M3,M4关闭,排风机P1,P2均运行,排风总管上的风量调节阀T1为高风量状态,新风管上的风量调节阀T2为高风量状态。
(4)系统停止运行时,新风管上的密闭阀M2关闭。
2、负压手术室回排风无害化处理
《传染病医院建筑施工及验收规范》GB 50686-2011对负压隔离病房的排风高效过滤处理进行了规定,指出:排风高效过滤器的效率不宜低于B类,排风高效过滤器的安装应具备现场检漏的条件;否则,应采用经预先检漏的专用排风高效过滤器装置。排风口应高出屋面不小于2m,排风口处应安装防护网和防雨罩。正负压转换手术室的排风过滤处理可参照执行。
国产高效过滤器滤菌效率表格是在过滤器及其边框无泄漏的基础上得出的,过滤器可以现场扫描检漏,确定无漏时再安装,但无法对边框进行检漏。现有一种动态密封负压高效无泄漏排(回)风装置,广泛应用于传染病医院负压隔离病房建设中。该高效过滤器和外壳之间形成正压腔,将空气从送风管引入正压腔,只要腔内有1Pa的正压,缝隙很大也不会造成室内空气泄漏,但《洁净室施工及验收规范》GB 50591-2010规定验收时应达到10Pa的正压。
3、空调自控系统
正负压转换手术室存在多种运行工况,通过风机变频与电动密闭阀的联合作用,可实现不同工况的自由转换。正负压转换手术室的负压控制是该类手术室安全的核心,有序的压力梯度、合理的压差值是污染不致扩散的前提。为了保证正负压转换手术室的负压和压力梯度,一般要对手术室的送排风系统进行变风量控制,这种变风量运行的控制策略也可实现节能,降低运行费用。
下图为正负压转换手术室的空调自控系统原理图,控制策略如下:
(1)正负压转换手术室的净化空调机组采用四管制,冷热源均可全年供给。其中冷源为7℃/12℃冷水,热源为电加热器(非供暖期)或60℃/50℃热水(供暖期)。根据系统热湿负荷变化进行全年运行工况连续调节,不同控制策略自动转换,同时预留人工控制手段,可进行人工转换。
(2)正压工况运行时,排风机P2不运行,排风机P1运行,根据手术室内压力传感器的信号调节新风管的变风量阀,对室内静压差进行控制,同时确保手术室内新风量满足要求。
(3)负压工况运行时,排风机P1,P2均运行,根据手术室内压力传感器的信号调节排机P2所连接的排风管的变风量阀,对室内静压差进行控制;根据设置在排风机P2的排风主管的压力传感器的信号调节排风机变频器,以适应排风高效过滤器阻力的变化。全新风工况运行时,关闭回风主管的密闭阀。
(4)正负压转换手术室净化空调系统的排风机与送风机联锁,负压工况运行时,排风机先于送风机开启,后于送风机关闭;正压工况运行时联锁顺序与负压工况相反。
(5)对净化空调系统的各级空气过滤器设置压差报警,送风高效过滤器、排风高效过滤器可各取一个过滤器作为代表,设置压差报警。
(6)空调系统的电加热器应与送风机连锁,并设无风断电、超温断电保护装置,并具备超温报警功能。

 




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