我國地域覆廣,南北氣候條件相差大,潔凈手術室空調系統處理方案,一直是設計人員關注的重點。手術室空調系統溫濕度獨立控制,新風濕度優先控制方案。目前大多數潔凈手術室空調系統處理方案:新風空調系統集中處理,手術室空調系統采用一次回風或二次回風再加熱,溫濕度實行冗余控制。由于醫院手術室有各種不同級別手術室組成,潔凈度等級高低送風量相差很大,而且不同級別手術室的送風狀態不同,難以組成一個空調系統,或者說找不到空調系統的共同點。不同潔凈手術室送風口最小面積如下:
I、II、III級手術室的送風量分別為9000、3400、2300,單位:m3/h,I、III級潔凈手術室在使用面積相差1.7倍情況下,最小送風流要求相差接近4倍。各手術室送風量計算 (GB50333-2013)
典型手術室一次回風方案:
新風空調系統集中處理后,新風與手術室回風混合后,送入循環空調箱內進行冷卻、加熱、加濕處理。這是一種所需風量與溫濕度相關的處理方案,其最大的缺陷是沒有將溫度和濕度分開獨立控制,是一種冗余控制模式。也是Z傳統、*、Z成熟,但是最耗能的方案。當室內外溫濕度變化時,或者不同級別的手術室溫濕度變化時,各手術室溫濕度很難實現《規范》中技術指標的要求,實際應用實例可證明這一點。
典型冗余控制潔凈手術室空調系統圖
一、潔凈手術室空調系統方案確定
為了有效控制潔凈手術室環境,我們要查閱相關標準、規范、指南規定,根據要求結合手術室使用特點來確定潔凈手術室的空調系統方案:
1、相關潔凈手術室規定:
《規范》8.1.1條條文規定,“潔凈空調系統應使潔凈手術部整體處于受控狀態,并應使各潔凈手術室靈活運行"。
《規范》8.1.3條條文規定,“I、II級潔凈手術室與負壓手術室應每間采用獨立凈化空調系統,III、IV級潔凈手術室可2間~3間合用一個系統"。
《規范》8.1.6條條文規定,“有條件時,宜采用新風濕度優先控制模式"。
2、根據《規范》要求和潔凈手術室使用特點,潔凈手術室空調系統模式應該是:集中新風空調系統(新風空調機組)和手術室空調系統(循環空調機組)二個獨立系統組成。新風空調系統消除余濕,循環空調系統進行溫度調節,二個獨立系統分別進行濕度和溫度獨立控制。
3、《規范》還強調了新風濕度優先控制的模式與手術室靈活使用的要求。二個獨立空調系統便于手術室溫濕度調節和設計參數穩定,并且能使各手術室靈活使用。
二、潔凈手術室基本參數
I級潔凈手術室面積50平方米,高度3m,裝備有麻醉機,呼吸機,電刀等醫療設備。
潔凈手術室設計要求,室內溫度T=24±1℃,相對濕度φ=50±5%,手術室人員14人。根據《醫院潔凈手術部建筑技術規范》技術指標要求,I級潔凈手術室控制區2.6×2.4㎡,工作區平均風速0.2~0.25m/s。
計算結果:手術室內冷負荷7.4Kw,濕負荷2.3Kg/h。熱濕比11000KJ/Kg,控制區送風量9000m3/h。最小新風量為1000m3/h,正壓風量500m3/h,排風量500m3/h。
三、手術室空調系統溫濕度獨立控制方案介紹
新風集中處理,處理后空氣送入各手術室循環機組,且各手術室循環空調系統獨立送風。
分析新風空調系統二種接入各手術室循環機組的不同方案。
(1)新風空調系統送風接入循環機組出風端(正壓)
(2)新風空調系統送風接入循環機組進風端(負壓)
方案一:新風空調系統送風接入循環機組出風端(正壓)
該空調系統的特點是:潔凈手術部內各手術室新風處理狀態點是共同的、并且是恒定的。各手術室空調系統自成系統,而且各手術室可以靈活使用。
空調風系統:新風空調系統集中控制有利于各手術室正壓要求,保證各手術室壓力梯度。循環空調系統保證手術室潔凈度,避免空氣交叉感染。排風采用獨立系統,并且與手術室自動門連鎖,當手術室門關閉時排風系統自動開啟,使手術室始終處于正壓受控狀態。
空調水系統:新風空調系統帶走手術室內全部余濕,新風空調箱在濕工況狀態下工作,盤管去濕能力加大,空調冷凍水溫度要求更低。當新風空調箱盤管處理能力達不到新風去濕處理要求時,增加直接蒸發器進行二級冷卻處理。循環空調系統控制手術室溫度,循環空調箱在干工況狀態下工作。二個空調系統共同保證手術室溫濕度,使各手術室溫濕度控制在一個需要的控制范圍內。這是一個應用于潔凈手術部凈化空調系統溫濕度獨立控制、新風濕度優先控制新節能方案。
(3)空調送風狀態點確定
潔凈手術部(室)基本沒有外圍護結構,屬于建筑物內區,其室內熱、濕負荷幾乎不受外界氣候條件等因素的影響,因此手術室內人員數量、照明強度、醫療設備的變化是影響手術室熱、濕負荷變化的主要因素。這也反應了手術室冷熱負荷的特點,即濕負荷相對穩定,而冷熱負荷瞬間變化較大。
計算I級潔凈手術室送風狀態點Io:
送風量L=3600*2.6*2.4*0.40=8986m3/h
熱濕比ε=Q/W=11000KJ/kg
送風狀態點Io=In-Q/1.2L=45.76Kj/Kg
潔凈手術部新風集中處理,手術室循環空調系統采用一次回風系統。
新風處理到大于各手術室Z低熱濕比作為公共狀態點,各級別手術室循環空調系統分別獨立處理。
新風接入正壓端:
夏季空調處理過程:
新風冷卻到各手術室Z低含濕量狀態點L1(公共點),并根據各手術室控制調節需要,將新風L1點加熱至T點,新風承擔手術室內全部濕負荷。
循環風冷卻處理到K點,與加熱后的新風T點混合至O點后送入手術室內,循環空調箱承擔手術室內全部熱負荷。夏季(制冷)
冬季空調處理過程(制熱)
新風加熱到H點,同時加濕到與夏季公共狀態點L1,并根據各手術室控制調節需要,將新風L1點加熱至T點。循環風加熱到M點,與加熱后的新風T點混合至O點后送入手術室內。
冬季(制熱)
冬季空調處理過程(先制熱,后制冷)
手術室基本處于建筑物內區,冬季手術室長時間使用后,手術室內人員變化、照明設備、醫療設備發熱量大,往往在手術過程中需要制冷,特別在連續使用手術室時尤為特出。
新風接入負壓端,露點溫度10℃。
夏季(制冷)
冬季(制熱)
冬季(先制熱后制冷)
方案特點(夏季):
新風空調箱承擔了降溫除濕功能,新風空調箱在濕工況下工作,當新風空調箱冷凍水除濕能力不夠時,可增加二級直接蒸發空調器除濕。循環空調箱作為控制手術室溫度專用,這對控制手術室內無菌環境十分有利(干工況),而且簡化了空調系統控制。當手術室內顯熱瞬間變化時,控制循環空調箱進行升溫或降溫處理,循環空調箱控制溫度反映速度快,控制靈活方便。
方案特點(冬季):
冬季新風空調箱承擔了升溫加濕功能,新風空調箱在濕工況下工作,循環空調箱調節手術室溫度,空調系統控制簡單方便。當冬季手術室制熱或制冷功能進行轉換時,新風機器“露點"不變,而且升溫加濕功能不變,此時循環空調箱進行降溫或升溫處理。
方案二:新風空調系統送風接入循環機組回風端(負壓)
新風接入負壓端,露點溫度12℃
夏季(制冷)
冬季(制熱)
冬季(先制熱后制冷)
總結,手術室空調系統溫濕度獨立控制,新風濕度優先控制模式:夏冬季新風空調系統采用了一個共同露點,當冬季內區手術室需要制冷時或冷熱轉換時,空調溫濕度獨立控制系統,系統互相之間不干擾,控制系統始終穩定可靠。通過以上分析,溫濕度獨立控制空調系統方案,可在醫院手術部 空調系統中推廣使用。溫濕度獨立控制方案在潔凈手術部推廣使用必須滿足三個條件:手術室溫濕度有一個允許偏差范圍;各手術室均有一個合適的新風處理狀態點(公共點);新風系統能帶走系統內所有濕負荷。