手术室空调系统机组配置① 1 净化手术室送风量的确定净化手术室送风量与手术室大小及送风形式有关 , 目前国内设计人员通常根据标准或规范的规定计算净化空调系统的设计风量。
1. 1 根据《医院洁净手术部建设标准》 [ 1 ]计算设计送风量（见表 1）表 1 根据《医院洁净手术部建设标准》计算的送风量特大手术室大手术室中手术室小手术室手术室参考长度 / m 7.5 5.7 5.4 4. 80手术室参考宽度 / m 5. 70 5. 40 4. 80 4. 20手术室净面积/ m2 40〜45 30〜35 25〜30 20〜25按参考尺寸计算面积 / m2 42. 75 30. 78 25. 92 20. 16高 3 m 时手术室体积 / m3 128. 25 92. 34 77. 67 60. 48送风量/ （m3/ h）I级手术室 6740 6740 6740 6740n 级手术室（换气次数36 h - 1） 4 617 3 324 2 800 2 177川级手术室（换气次数24 h - 1） 3 078 2 216 1 864 1 452IV级手术室（换气次数15 h - 1） 1 924 1 385 1 167 9051. 2 根据《军队医院手术部建筑技术规范》 [ 2 ] 计算设计送风量局部百级手术室（环境 1 000 级）送风量为 20 412 〜6 415 m3/ h ;1 000级手术室换气次数为55 h - 1,送风量为6237〜3 119 m3/ h ;万级手术室换气次数为30 h - 1,送风量为3 402〜1 701 m3/ h ;1 0万级手术室换气次数为 20 h - 1, 送风量为2 268 〜1 134 m3/ h 。
1. 3 根据《综合医院建筑设计规范》 [ 3 ] 并参照《洁净厂房设计规范》 [ 4 ]计算送风量局部百级手术室送风量与 1. 2 节相同;1 000 级手术室送风量为 6 816 〜2 614 m3/ h ;万级手术室送风量为 3 718 〜1 426 m3/ h ;10万级手术室送风量为 2 479 〜950 m3/ h 。
2 净化手术室空调系统设计2. 1 净化手术室空调系统风机医院净化手术室空调系统中一般设三级空气过滤装置 ,第一级设置在新风口处 , 为新风空气过滤器 ;第二级设置在空调机组的正压段内 , 属中效过滤器 , 是末级高效过滤器的预过滤器;末级设置在系统末端的送风口处 , 为高效过滤器。
文献[4 ] 第 5. 4. 6 条规定: “送风机可按净化空气调节系统的总风量和总阻力值进行选择。
中效、高效空气过滤器的阻力宜按其初阻力的两倍计算。
”这条规定与空气过滤器的使用期限的定义是一致的, 当空气过滤器积尘量达到标准容尘量时, 其阻力即为终阻力 , 通常定义为初阻力的 2 倍。
文献[5 ] 指出: “在标准容尘量之下时 , 或者阻力增值不超过初阻力 1 倍时 , 近似把这种增值关系看成直线关系 , 产生误差不大。
”因此将终阻力减小必将缩短空气过滤器的使用期限。
终阻力减小的幅度与初阻力的比值与使用期限缩短时间成正比。
因此为保证各级空气过滤器正常的使用期限不变 , 确保净化空调系统不因频繁地更换空气过滤器而影响正常运行 , 在确定送风机风压时 , 考虑空气过滤器因积尘而产生的附加阻力是十分必要的。
一般手术室净化空调系统中 , 系统阻力应包括以下主要部分 :a）空调机组机内阻力 ,1 台 10 000 m3/ h 送风量的机组机内空气阻力可达420〜450 Pa[ 6 ];b）空调机组余压,其大小为末级高效过滤器终阻力（高效B类为500 Pa）加上送风系统管路和各部件的阻力（约 200 〜 250 Pa）。
由此可见采用单风机的组合式空调机组 , 所配风机的全压应为 1 150 〜1 200Pa。
2. 2 净化空调系统运行风量的变化及对策为了保证手术室内的洁净环境 , 系统恒定风量送风非常重要。
在净化空调系统中 , 空气过滤器积尘量的变化会引起阻力的变化 , 在常规系统中其变化量可达330 Pa , 约占送风机风压的 28 , 以系统管路阻力与风量呈二次幂关系变化计算如果机组按文献 [ 4 ] 的规定留有足够的余压 , 在各过滤器初始运行时系统风量会产生 13 的增量。
这会产生一些负面影响 :首先，对于垂直单向流送风I级手术室来讲，空气流经多孔口送风天花板时雷诺数 Re 可能超过 1 500[ 7 ], 有可能引起此处的层流工况发生变化 , 从而影响单向流的平行度并增加送风的扰动。
再则 , 送风量的增加也会缩短高效空气过滤器的使用期限。
文献[5 ]指出 , 当通过高效空气过滤器的风量为额定风量的 1. 25 倍时 , 其使用期限缩短为额定使用期限的 0. 59 倍。
并且风量过大也会造成不必要的能量消耗及增加运行费用。
相反如果机组不按文献 [4 ] 的规定留有足够的余压 , 随着各级过滤器的积尘增加 , 管路系统阻力不断增加 , 其结果是系统风量降低而无法保证洁净室内必需的送风量 , 也就无法保证室内洁净度。
在净化系统中 , 风压风量变化很大 , 单纯靠风阀调节是很难奏效的。
而且用风阀调节风量会产生较大的再生噪声 , 影响系统的正常运行。
对此, 可以采用变频控制技术使风机的运行工况与系统管路的运行特性相匹配以确保系统恒定风量送风。
2. 3 净化系统的机组配置文献［1 ］第25条中要求“各洁净手术室宜采用独立设置的净化空调机组,川、W级洁净手术室允许2〜3间合用一个系统”，下面对各净化等级手术室的机组配置作具体分析。
对于I级手术室（手术区100级,周边区1 000级），其送风量一般均在6 000 m3/ h 以上 , 机组余压约 700〜750Pa ,净化空调机组内阻力约 420 Pa , 所配风机全压应为 1 120 〜 1 170 Pa 。
对于中、小U级手术室（手术区1 000级,周边区10 000级），其送风量在2 800〜2 177 m3/ h 之间 , 要求所配风机全压在 1 100 Pa 左右 , 此时 , 风机的比转数（SI制）为9. 23〜8. 14 。
当前我国各厂家生产的组合式空调机组大多以10 000m3/h风量为起点，少数有以 6 000 m3/ h 风量为起点的 , 小于 6 000 m3/ h 风量的组合机组需非标生产。
其主要原因是机组风量在 6 000 m3/ h 以上时才容易配到风压满足要求的风机。
对于送风量在 3 000 m3/ h 以下的手术室要做到一机一室的配置 , 即使组合式空调机组非标制作 , 也难以配到风量、风压都符合要求的风机。
只有通过采用双风机串联来提高系统送风压头 , 才能满足需求。
现在有些工程盲目追求一对一配置 , 降低了对风机风压的要求 , 中效、高效空气过滤器阻力也不按 2 倍初阻力计算 , 这样在各级过滤器积尘后系统送风量很快就会降低 , 以致无法保证室内洁净度 , 必然导致过滤器的过早更换。
基于上述原因笔者认为对于低净化等级手术室以 2〜3 间手术室合用 1 台空调机组为2. 4 一机多个手术室的配置方法宜 , 控制机组的送风量在 6 000〜10 000 m3/ h 之间。
2. 4. 1 相同净化等级的手术室对于相同净化等级的手术室 , 其换气次数相差不多 , 而且单位面积的热、湿负荷也相差不多 , 多个手术室可以采用同一送风参数 , 按净化要求规定的换气次数决定送风量基本上就能满足各室的温、湿度要求。
2. 4. 2 不同净化等级的手术室对于不同净化等级的手术室 , 其换气次数差异较大 , 而单位面积的热、湿负荷却相差不多 , 若采用相同的送风参数送风 , 则部分手术室满足了室内洁净度要求就会产生室内温、湿度偏移或者满足了室内温、湿度要求就会产生室内洁净度偏移。
因此 , 一般情况下 , 不同等级的手术室不宜合用机组和系统 , 若遇到特殊情况需要合用系统时 , 有以下解决办法 :a) 采用再热式空气调节系统这是一种常规处理办法, 即用装在各手术室送风管段的加热器对空气进行再热处理以满足室内温度要求。
采用这种方法会造成冷热抵消的现象, 系统的能耗增加。
此外, 风管式再热电加热器的容量有限 , 限制了送风参数的调整幅度 , 而且这种方法只能单向调节。
因此 , 不同净化要求的手术室合用系统时其净化等级不宜相差过大 , 以一级为好。
b) 采用表冷器后置机组将表冷器置于机组中效过滤器后的正压段内, 中效过滤器送出的混合空气一部分进入表冷器 , 热湿交换后达到机器露点状态 , 另一部分旁通 , 系统组成如图 1 所示。
用不同的风量混合比来调节各手术室的送风参数, 不加再热器也能用满足净化要求的送风量去除各手术室的热、湿负荷 , 满足室内温、湿度要求 [ 7 ]3 手术室空调机组机组的配置要根据系统要求的风量、风压、控制要求以及业主投资能力和运行管理能力等因素综合考虑。
文献[1 ] 中有关空调机组配置的要求有a) 新风可采用集中的送风系统b)各洁净手术室宜采用独立设置的净化空调机组，川,W级洁净手术室允许2〜3间合用一个系统，均应采用自循环式回风。
除了目前最常用的组合式空调机组(机内布置二级过滤 )可以配置在手术室净化空调系统中外 , 笔者推荐以下几种新的配置方式。
3. 1 手术室专用空调机组———新风机与循环风机组合在一个机组内这种专用机组系统所需风压由其内新风机和循环风机分担 , 新风机的风量为新风量和一次回风量之和 , 在风机的风量和风压匹配上余地较大 , 可扩大到一机一室的使用范围。
用亚高效过滤器或中效过滤器作为新风过滤器 , 还可深化新风的净化处理程度。
但在配置时要对这两个风机作认真的串联匹配分析 , 避免发生串振现象。
3. 2 单设的新风机组与多个循环组合机组合对于一机多室的系统按图 2 组合更为合理。
图 2 单设的新风机组与多个循环机组合系统示意图该系统有如下特点 :a) 新风集中处理有利于新风净化 , 这对保证手术室的洁净度和改善末级高效过滤器的运行工况均有利。
b) 新风机组可作为系统的值班机组运行 , 维持净化手术室的常年正压工况 , 缩短手术室启用时的自净时间。
c) 由新风机克服用于新风处理的空气过滤器阻力和用于空气热湿处理的表冷器阻力, 新风机风量为新风量和一次回风量之和 , 风压范围为 400 〜600 Pa ,新风机选用变频风机 , 确保了新风量的恒定和系统的一次回风量。
d) 循环风机采用变频风机按手术室一对一配置可做到恒定风量运行 , 克服机组正压段中效过滤器和末端高效过滤器及系统送、回风管路的阻力, 只需风压850 Pa左右。