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既有医院洁净手术室最大可调新风量的研究

发布时间:2023-01-12      点击次数:147

既有医院洁净手术室大都处于建筑的内区(远离建筑外墙、没有外窗),并且室内热湿负荷很大,全年冷负荷的运行时间很长,甚至是全年都是冷负荷状态。目前使用最多的消除冷负荷的措施是制冷机制冷方式,制冷系统在温度低的过渡季和冬季的制冷效率很低,冬季停机状态下还会造成室外的制冷机、水管、阀门冻坏的问题,既不利于医院的节能,又影响这些医疗用房正常运行,同时给医院增了很大一部分的运行维护费用。
一、既有医院手术室最大新风量理论计算

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手术室通常处于清洁走廊的内侧,清洁走廊的正压通常为+10Pa,依 据 老 规 范 正 压 手 术 室 和 清 洁 走 廊 之 间 的 压 差 最 小 为+5Pa,最大为+30Pa。正压手术室的相对压力为+5Pa 时的状态为状态1,状态1 相对应的渗风量、新风量、排风量、绝对压力如式(三)中表示;正压手术室的相对压力为+30Pa时的状态为状态2,状态2相对应的渗风量、新风量、排风量、绝对压力如式(三)中表示。

 
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对于任何一间已有的手术室,在已知正常运行状态的绝对压力、最大允许压力、新风量和排风量时,均可以按照上述计算过程得到最大可新风量。
式(六)中的Qx1为正压手术室的绝对压力为 +5Pa 时的新风量,也就是手术室夏季和冬季低温状态正常运行时的新风量。Qx1的大小反映了手术室围护结构的密封程度,Qx1越大,手术室围护结构的密封性能越差,Qx1越小,手术室围护结构的密封性能越好。
式(六)中的Qx2为正压手术室的绝对压力为+30Pa 时的新风量,也就是手术室在过渡季和冬季非低温状态运行时的新风量,也就是不至于影响手术室声环境的手术室最大的新风量。Qx2的大小和Qx1是相关的,Qx1 越大,Qx2越大;Qx1越小,Qx2越小。Qx2反映了手术室围护结构的密封程度,手术室围护结构的密封性能越差,Qx1越大,手术室围护结构的密封性能越好,Qx1越小。对于一间排风量为200m³/h,满足老规范【3】最小新风量运行的手术室来说可依据式(六)得出其新风可调的最大值,见表 1:

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由表1可见,手术室最大可调新风量为最小新风量的1.97-2.16倍。

负压手术室的渗风量等排风量和新风量的差:Qp- Qx= Qs 式(七)


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从式(七)可以看出,维持一个比较稳定的负压值,需要排风量和新风量同向变化并且他们之间的差值变动不大,增大多少新风量就要增加多少排风量。因此,对于排风量不能增加的负压手术室不建议采取增大新风量来补偿过渡季和冬季的冷负荷。如果需要增大新风量来补偿过渡季和冬季的冷负荷,在进行设计时就要考虑排风量可以调节的措施并且和新风量的变化保持同步。
二、既有医院手术室最大新风量的实际测试
为了摸清实际建成的手术室的新风量的可调范围,我们对全国几十家医院已经建成的手术室进行了现场测试,从中选取了5家医院共计8间手术室的测试数据,归纳成表2。表2中的压力为手术室绝对压力,手术室和走廊之间的压力在5-10Pa之间。

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从表 2 可以看出:
1)医院2的1号手术室的压力在新风量增大时基本没有变化,说明该手术室的密封性能不好。医院5的1号手术室的新风量可调范围较小,压力变化也不是很明显,见图4所示。

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2)除医院2的1号手术室外的其他手术室随着新风量的增加,房间的压力逐渐增高,见图5和图6所示。图5为医院1的1号手术室压力随新风量的变化图,图6为医院3的2号手术室压力随新风量的变化图。医院1的2号手术室位Ⅲ级手术室,医院3的3号手术室为Ⅰ级手术室。图5的曲线斜率小于图6的曲线斜率,说明医院3的2号手术室的密闭性优于医院1的2号手术室,实际工程中由于I级手术室的洁净等级最高,通常其围护结构的密闭性也是较好的。

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3)表2中每个医院第一行蓝色黑体字的数据为符合老标准【3】的正常运行的的新风量和压力值,表2每个医院第二行红色黑体字的数据为符合老标准【3】的最大新风量时的新风量和压力值,我们把上述数据统计成表3。

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三、既有医院调大手术室新风量的可行性分析
已经建成的医院洁净手术室的新风系统主要有两种形式:集中设置的新风系统和分散设置的新风系统。集中设置的新风系统为若干个手术室空调系统供应新风,通常会在每个手术室空调系统的新风管上设置定风量风量控制阀门。分散设置的新风系统则每个手术室空调系统设置独立的新风入口。
分散设置的新风系统由于设置了独立的新风入口,加大新风量可以通过开大新风管上的阀门或者关小回风管上的阀门来实现。新风量的加大范围要视手术室的围护结构的密封性确定,新风量实际可调的最大值以手术室的压力升高不至于产生噪声、不至于影响手术室的声环境为前提条件。
集中设置的新风系统要想加大新风就必须对新风系统加以改造。首先要确定每个手术室的可以调整到的最大新风量(以手术室的压力升高不至于产生噪声、不至于影响手术室的声环境为前提条件),按照每个手术室可以调整到的最大新风量之和来确定集中设置的新风机组的风量,同时将设置在每个手术室空调系统新风管上的定风量风量控制阀门改成两态风量风量控制阀门,低限风量为手术室正常运行时的最小的新风量,高限风量为手术室可以调整到的最大新风量,新风机组设计成可以变风量运行的机组。
从理论计算和实际测试的数据分析来看,既有医院洁净手术室的围护结构的密封性是影响手术室最大可调新风量的重要因素。国内目前的医院洁净手术室受到设计水平、施工工艺、运行管理水平等因素的限制,围护结构的密封性能差异很大,密封性好的手术室在排风量不能调节的前提下,新风量可调范围小,密封性差的手术室在排风量不能调节的前提下,新风量可调范围较大,每间手术室的可调最大风量要依据手术室的现状确定,可以参照本文通过实际测试总结出来的结论:新风量调大的倍数在 1.5-2.4 之间。
四、既有医院手术室最大新风量的建议
通过上述理论的分析并结合对医院手术室实际测试结果的研究,可以得出如下结论:
1)对于已经建成的正压洁净手术室,在排风量不可调的条件下,新风量是也是可以适当调大的。已经建成的正压洁净手术室的新风量调大的倍数在 1.5-2.4 之间,当手术室的围护结密封性能比较好时,新风量调大的倍数可以取低值,当手术室的围护结密封性能比较差时,新风量调大的倍数可以取高值。
2)对于已经建成的正压洁净手术室,在排风量不可调的条件下,建议采用在主要的洁净操作区和走廊之间、走廊和室外大气之间、洁净区直接对外的房间和室外之间加装余压阀;在空调系统回风管上增设带排风机的支路,将部分回风排至室外,用来保持房间内的压力状况在可以接受的范围内。
3)对于已经建成的正压洁净手术室,分散设置的新风系统的空调系统新风量调节比较方便可行。集中设置的新风系统的空调系统新风量的调节受到新风系统性能的限制,需要对新风系统加以改造。
4)新建医院洁净手术室空调系统,应考虑为了在过渡季充分利用新风的冷量,新风量可以加大的补偿措施,如果新风量加大的范围会造成手术室声环境的破坏,则需要把手术室的排风系统设计成变风量可调的排风系统。










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