李宏
北京康伟兴业医疗科技有限公司 101500
摘 要：
在整体建筑能耗中，空调系统的能耗占主导地位，尤其是医院的洁净手术部空调系统。目前洁净手术部空调系统的特点是系统风量大，运行时间长，能耗及运行成本高，节能已成为医院方面对净化空调系统要求的共识。北京康复医院手术部净化空调系统采用一种新型的空气处理方式，降低了能耗同时保证手术室的净化等级和手术室内的温湿度要求，为洁净手术部项目的正建、筹建、已建过程提供一些参考意见。
关键词：洁净手术部;?净化空调系统;?节能措施;
前言：
GB 50333—2002《医院洁净手术部建筑技术规范》明确规定了医院洁净手术部用房的空气洁净度、温湿度和新风量等主要技术指标, 对净化空调系统的设计提出了严格的要求。GB 50189—2005《公共建筑节能设计标准》对全国新建、改扩建的公共建筑提出了节能要求, 目的是提高暖通空调系统的能源利用率。因此, 针对医院洁净手术部净化空调系统能耗特别高的特点, 设计既能满足医院洁净手术部建筑技术规范要求又节能的净化空调系统具有非常重要的意义。
1.洁净手术部的基本要求
洁净手术部由洁净手术室、洁净辅助用房和非洁净辅助用房组成的自成体系的功能区域。洁净手术室采用空气净化技术，把环境空气中的尘埃和微生物粒子降到允许的水平，以保障医疗、降低感染风险的手术室[1]。洁净手术部用房的分级标准和主要技术指标参见《医院洁净手术部建筑技术规范》(GB50333-2013)，例如：Ⅰ级手术台面的风速要求0.2～0.25m/s，最小新风量要求15～20m3/h·m2，Ⅱ级最小换气次数为24次/h，Ⅲ级的最小换气次数为18次/h,Ⅳ级12次/h；手术室的压力均保持正压，以确保外通道的空气不能进入手术间；手术室空气洁度和细菌浓度均有不同的标准要求。
2.净化空调系统原理
大气含有各种各样的尘埃，浮粒，细菌和有害气体。为将新鲜空气引入手术室，采用空气净化空调系统控制进入手术室的空气流量，以消毒为主。在进入手术室前，过滤稀释室内细菌浓度，即采用高效过滤器对空气进行三级过滤，以合理的气流方向控制污染物的扩散。利用流体力学原理，通过特殊设计的出风口，将空气中悬浮的微粒、尘埃、污垢等各种空气污染物排出体外，使手术室内各区域的气流完全均匀分布，无涡流现象。因为空气中没有粉尘和其他污染物，所以手术室内的细菌传播介质基本消除。洁净手术室的最终目标是控制病菌浓度，使手术室更干净，不但能减少病人手术伤口感染的机会，也能保证医护人员的健康。
3.净化空调系统的节能措施
3.1优化手术部建筑平面布局
根据GB 50333—2002《医院洁净手术部建筑技术规范》, 将一次性物品、无菌敷料及器械存放室, 精密仪器存放室, 麻醉准备室, 刷手间, 治疗室, 检验室及洁净走廊等区域设计成洁净度为100 000级的洁净辅助用房。将恢复室、更衣室、手术部办公室及清洁走廊等区域设计成洁净度为300 000级的洁净辅助用房。
优化手术部建筑平面布局不但使手术部流程更加合理, 而且利于净化空调系统的整体设计, 并将一部分不必划入洁净区域的辅助用房设计为舒适性空调区域, 从而根据净化空调和舒适性空调的设计标准确定辅助用房的送风量或新风量, 以达到节能的目的。
3.2合理配置空调系统
① 净化空调系统
a.6间洁净度为100级的手术室和4间洁净度为1 000级的手术室采用一拖一形式, 分别设置净化循环空调机组, 空气处理过程采用二次回风方式。这10套净化空调系统设置1台新风机组集中处理新风, 各手术室独立设置排风系统。
b.正、负压切换级手术室单独设置1台净化循环空调机组, 空气处理过程采用二次回风方式。其他5间洁净度为10 000级手术室分别采用一拖二和一拖三的形式, 共设置2台净化空调机组, 空气处理过程采用二次回风方式。这3套净化空调系统设置1台新风机组集中处理新风, 各手术室独立设置排风系统。
c.13层东、西侧洁净度为100 000级的洁净辅助用房 (包括洁净走廊) 各设置1台净化循环空调机组, 空气处理过程均采用二次回风方式。这2套净化空调系统设置1台新风机组集中处理新风, 该新风机组同时负担13层东侧手术部办公室的新风, 只设置1套排风系统。
② 舒适性空调系统
13层东、西侧洁净度为300 000级洁净辅助用房 (包括清洁走廊) 各设置1套排风系统。洁净度为300 000级的洁净辅助用房及非洁净辅助用房全部均采用风机盘管加新风的舒适性空调系统, 所不同的是洁净度为300 000级的洁净辅助用房的送风末端采用亚高效空气过滤器, 非洁净辅助用房的送风口采用散流器。
这种配置方式不但便于管理, 而且避免了在同一净化空调系统内出现外区需要供热而内区需要供冷的情况 (即同时供热、供冷) , 从空气处理过程的角度出发避免了冷、热抵消的现象, 从而起到节能的效果。
3.3采用二次回风处理
净化空调系统采用二次回风处理, 对比一次回风与二次回风处理过程可以发现, 采用传统一次回风处理的净化空调系统设备体积大, 出现冷却、加热盘管冷热抵消的现象, 而使用二次回风处理可有效解决这些问题。下面以1间100级洁净手术室为例, 对比一次回风与二次回风处理过程的能耗。手术室面积为38.1 m2, 层高3.0 m, 室内温度为23 ℃, 相对湿度为50%, 设计人数为10 人, 房间冷负荷为4.5 kW。
室内净化循环机组选用美国麦克维尔空调公司生产的小型洁净室用净化循环空调机组, 根据机组的制冷量和制热量, 一次回风处理过程制冷输入功率和制热输入功率分别为17.2、17.8 kW, 二次回风处理过程制冷输入功率为8.6 kW。设定净化空调系统每天运行12 h/d, 电价按0.80元/ (kW·h) 计, 在天津夏季空调设计工况条件下, 采用二次回风处理比一次回风处理每天节约电费达253.44 元/d。因此, 采用二次回风处理可明显起到降低设备造价、运行费用及节能的效果。
3.4采用变频风机
保证手术室的送风量对于手术室空气的洁净效果影响很大, 因此要对送风量进行精确调节。为了保证洁净手术室正常的定风量运行状态并避免空气过滤器积尘对系统送风量的影响, 可在各手术室主送风管道上安装定风量阀。
另外, 可在新风机组和净化循环空调机组中采用变频风机。新风机组采用变频风机的目的是可根据手术室的运行情况对新风量进行调节, 保证各手术室在冬、夏季的工作模式下的设计新风量, 保证在非工作模式下保持正压状态所需的最小新风量, 保证在过渡季的工作模式下的最大新风量。将新风入口管分成2个支管, 新风主支管安装电动两态阀, 通过调节电动两态阀可实现冬、夏季工作模式与非工作模式的转换。另1个分支管安装电动密闭阀, 冬、夏季为关闭状态, 过渡季为开启状态, 通过调节电动密闭阀可保证过渡季工作模式的最大新风量。净化循环空调机组采用变频风机的目的是保证在送风末端过滤器阻力逐渐增加的过程中稳定送风量, 从而保持手术室的气流模式和空气洁净度。
3.5合理制定运行方式
净化空调系统采用净化循环空调机组与新风机组组合, 新风机组不仅承担正常新风量也承担各手术室的正压风量。每间手术室拥有各自独立的净化循环空调机组, 而且其送风量的变化不影响手术室的正压分布。当手术部中只有部分手术室处于工作模式时, 只需运行这些手术室的净化循环空调机组及相应新风机组, 对处于非工作模式的手术室只需维持室内正压状态。
对于处于过渡季工作模式的手术室, 利用春、秋两季新风比焓低于室内空气比焓的特点, 适当加大新风量可缩短制冷机组的运行时间, 从而达到节能的效果。虽然过渡季加大新风量会增加新风机组的电耗及过滤器的负荷, 但总体来讲仍节能, 是目前净化空调系统常用的节能措施。手术室的排风机采用双速风机, 过渡季按高速运行, 非过渡季按低速运行。具体运行方式为:
① 冬、夏季工作模式下, 启动净化循环空调机组, 开启电动两态阀高速送风, 关闭电动密闭阀1。开启电动密闭阀2、3, 排风机联锁启动并按低速运行。
② 冬、夏季非工作模式下, 关闭净化循环空调机组, 开启电动两态阀低速送风, 关闭电动密闭阀1。关闭电动密闭阀2、 3, 排风机联锁关闭。
③ 过渡季工作模式下, 启动净化循环空调机组风机, 关闭电动两态阀, 开启电动密闭阀1实现高速送风。关闭电动密闭阀2, 开启电动密闭阀3, 排风机联锁启动并按高速运行。
④ 对于正、负压手术室的压力控制, 采用2台排风机, 根据正、负压需要切换排风机。正压运行时, 启动小风量排风机;负压运行时, 启动大风量排风机。
因此, 冬、夏季非工作模式下, 只需提供少量的新风量维持手术室的正压状态, 可降低风机和制冷机组的电耗。过渡季工作模式下, 可充分利用新风作为天然冷源, 可推迟制冷机组的启动时间及降低制冷机的能耗。
结语：
在进行医院洁净手术部的净化空调系统设计时, 在满足医院洁净手术部保障体系要求的前提下, 通过采取一些有效的节能方法, 不仅可以提高医院手术部净化空调系统的运行管理水平, 而且可提高能源的综合利用率, 降低设备成本和运行费用, 节约能耗。
参考文献
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