我国地域覆广,南北气候条件相差大,洁净手术室空调系统处理方案,一直是设计人员关注的重点。手术室空调系统温湿度独立控制,新风湿度优先控制方案。目前大多数洁净手术室空调系统处理方案:新风空调系统集中处理,手术室空调系统采用一次回风或二次回风再加热,温湿度实行冗余控制。由于医院手术室有各种不同级别手术室组成,洁净度等级高低送风量相差很大,而且不同级别手术室的送风状态不同,难以组成一个空调系统,或者说找不到空调系统的共同点。不同洁净手术室送风口最小面积如下:
I、II、III级手术室的送风量分别为9000、3400、2300,单位:m³/h,I、III级洁净手术室在使用面积相差1.7倍情况下,最小送风流要求相差接近4倍。各手术室送风量计算 (GB50333-2013)
典型手术室一次回风方案:
新风空调系统集中处理后,新风与手术室回风混合后,送入循环空调箱内进行冷却、加热、加湿处理。这是一种所需风量与温湿度相关的处理方案,其最大的缺陷是没有将温度和湿度分开独立控制,是一种冗余控制模式。也是Z传统、*、Z成熟,但是最耗能的方案。当室内外温湿度变化时,或者不同级别的手术室温湿度变化时,各手术室温湿度很难实现《规范》中技术指标的要求,实际应用实例可证明这一点。
典型冗余控制洁净手术室空调系统图
一、洁净手术室空调系统方案确定
为了有效控制洁净手术室环境,我们要查阅相关标准、规范、指南规定,根据要求结合手术室使用特点来确定洁净手术室的空调系统方案:
1、相关洁净手术室规定:
《规范》8.1.1条条文规定,“洁净空调系统应使洁净手术部整体处于受控状态,并应使各洁净手术室灵活运行"。
《规范》8.1.3条条文规定,“I、II级洁净手术室与负压手术室应每间采用独立净化空调系统,III、IV级洁净手术室可2间~3间合用一个系统"。
《规范》8.1.6条条文规定,“有条件时,宜采用新风湿度优先控制模式"。
2、根据《规范》要求和洁净手术室使用特点,洁净手术室空调系统模式应该是:集中新风空调系统(新风空调机组)和手术室空调系统(循环空调机组)二个独立系统组成。新风空调系统消除余湿,循环空调系统进行温度调节,二个独立系统分别进行湿度和温度独立控制。
3、《规范》还强调了新风湿度优先控制的模式与手术室灵活使用的要求。二个独立空调系统便于手术室温湿度调节和设计参数稳定,并且能使各手术室灵活使用。
二、洁净手术室基本参数
I级洁净手术室面积50平方米,高度3m,装备有麻醉机,呼吸机,电刀等医疗设备。
洁净手术室设计要求,室内温度T=24±1℃,相对湿度φ=50±5%,手术室人员14人。根据《医院洁净手术部建筑技术规范》技术指标要求,I级洁净手术室控制区2.6×2.4㎡,工作区平均风速0.2~0.25m/s。
计算结果:手术室内冷负荷7.4Kw,湿负荷2.3Kg/h。热湿比11000KJ/Kg,控制区送风量9000m3/h。最小新风量为1000m3/h,正压风量500m3/h,排风量500m3/h。
三、手术室空调系统温湿度独立控制方案介绍
新风集中处理,处理后空气送入各手术室循环机组,且各手术室循环空调系统独立送风。
分析新风空调系统二种接入各手术室循环机组的不同方案。
(1)新风空调系统送风接入循环机组出风端(正压)
(2)新风空调系统送风接入循环机组进风端(负压)
方案一:新风空调系统送风接入循环机组出风端(正压)
该空调系统的特点是:洁净手术部内各手术室新风处理状态点是共同的、并且是恒定的。各手术室空调系统自成系统,而且各手术室可以灵活使用。
空调风系统:新风空调系统集中控制有利于各手术室正压要求,保证各手术室压力梯度。循环空调系统保证手术室洁净度,避免空气交叉感染。排风采用独立系统,并且与手术室自动门连锁,当手术室门关闭时排风系统自动开启,使手术室始终处于正压受控状态。
空调水系统:新风空调系统带走手术室内全部余湿,新风空调箱在湿工况状态下工作,盘管去湿能力加大,空调冷冻水温度要求更低。当新风空调箱盘管处理能力达不到新风去湿处理要求时,增加直接蒸发器进行二级冷却处理。循环空调系统控制手术室温度,循环空调箱在干工况状态下工作。二个空调系统共同保证手术室温湿度,使各手术室温湿度控制在一个需要的控制范围内。这是一个应用于洁净手术部净化空调系统温湿度独立控制、新风湿度优先控制新节能方案。
(3)空调送风状态点确定
洁净手术部(室)基本没有外围护结构,属于建筑物内区,其室内热、湿负荷几乎不受外界气候条件等因素的影响,因此手术室内人员数量、照明强度、医疗设备的变化是影响手术室热、湿负荷变化的主要因素。这也反应了手术室冷热负荷的特点,即湿负荷相对稳定,而冷热负荷瞬间变化较大。
计算I级洁净手术室送风状态点Io:
送风量L=3600*2.6*2.4*0.40=8986m3/h
热湿比ε=Q/W=11000KJ/kg
送风状态点Io=In-Q/1.2L=45.76Kj/Kg
洁净手术部新风集中处理,手术室循环空调系统采用一次回风系统。
新风处理到大于各手术室Z低热湿比作为公共状态点,各级别手术室循环空调系统分别独立处理。
新风接入正压端:
夏季空调处理过程:
新风冷却到各手术室Z低含湿量状态点L1(公共点),并根据各手术室控制调节需要,将新风L1点加热至T点,新风承担手术室内全部湿负荷。
循环风冷却处理到K点,与加热后的新风T点混合至O点后送入手术室内,循环空调箱承担手术室内全部热负荷。夏季(制冷)
冬季空调处理过程(制热)
新风加热到H点,同时加湿到与夏季公共状态点L1,并根据各手术室控制调节需要,将新风L1点加热至T点。循环风加热到M点,与加热后的新风T点混合至O点后送入手术室内。
冬季(制热)
冬季空调处理过程(先制热,后制冷)
手术室基本处于建筑物内区,冬季手术室长时间使用后,手术室内人员变化、照明设备、医疗设备发热量大,往往在手术过程中需要制冷,特别在连续使用手术室时尤为特出。
新风接入负压端,露点温度10℃。
夏季(制冷)
冬季(制热)
冬季(先制热后制冷)
方案特点(夏季):
新风空调箱承担了降温除湿功能,新风空调箱在湿工况下工作,当新风空调箱冷冻水除湿能力不够时,可增加二级直接蒸发空调器除湿。循环空调箱作为控制手术室温度专用,这对控制手术室内无菌环境十分有利(干工况),而且简化了空调系统控制。当手术室内显热瞬间变化时,控制循环空调箱进行升温或降温处理,循环空调箱控制温度反映速度快,控制灵活方便。
方案特点(冬季):
冬季新风空调箱承担了升温加湿功能,新风空调箱在湿工况下工作,循环空调箱调节手术室温度,空调系统控制简单方便。当冬季手术室制热或制冷功能进行转换时,新风机器“露点"不变,而且升温加湿功能不变,此时循环空调箱进行降温或升温处理。
方案二:新风空调系统送风接入循环机组回风端(负压)
新风接入负压端,露点温度12℃
夏季(制冷)
冬季(制热)
冬季(先制热后制冷)
总结,手术室空调系统温湿度独立控制,新风湿度优先控制模式:夏冬季新风空调系统采用了一个共同露点,当冬季内区手术室需要制冷时或冷热转换时,空调温湿度独立控制系统,系统互相之间不干扰,控制系统始终稳定可靠。通过以上分析,温湿度独立控制空调系统方案,可在医院手术部 空调系统中推广使用。温湿度独立控制方案在洁净手术部推广使用必须满足三个条件:手术室温湿度有一个允许偏差范围;各手术室均有一个合适的新风处理状态点(公共点);新风系统能带走系统内所有湿负荷。