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层流手术室净化空调系统的几种模式

本文提出了层流手术室空气净化系统的特点和重要性, 概括了国内外手术室空调系统的基本型式、气流组织、正压控制等, 指出我国应从国情出发, 结合国外的经验, 发展高质量、合理、易于推广的手术室净化空调系统。

引言

手术室的空调系统要求控制室内温度、湿度、尘埃、细菌、有害气体浓度以及气流分布, 保证室内人员所需的新风量, 并维持室内外合理的气流流向。其中最为重要的是控制室内菌的浓度, 以防止在手术过程中对手术伤口感染, 提高手术成功率。

与一般建筑物的空调要求相比, 系统应该具有以下特点:

1、空气的净化和除菌;

2、控制各区域的气流和风速;

3、保证不同区域之间合理的气流流向和压力分布:

4、保证医疗上必要的温度及湿度;

5、排出废气和有害气体, 保证室内空气新鲜。

净化空调系统能够切断手术感染的空气传播途径,有效地防止和减少术后感染, 这一观点己逐渐为人们所接受。从60 年代起,手术室的建设一直呈上升的趋势, 其发展和相关科学研究的进展与各国不同的标准规范、设计思路和技术措施密不可分。手术室的空调系统型式有很多种, 下面分别介绍一下各国手术室采用的空调系统模式。

国外手术室常见的空调系统

1、手术室空调系统模式国外基本采用全空气系统。

在美国大多是集中式大系统, 大致有两种类型。一类设计并建于60 年代初期, 遵循1 9 59 年ASHRA指南规定, 全新风系统, 每小时的换气次数为8一12 次, 室温25.6℃, 相对湿度为5 %, 室内排风汇集到排风总管, 利用全热交换器作热回收后再排出。

法国手术室系统在欧洲具有代表性, 早期与美国类似, 采用全新风系统或全室单向流流型。邱伯特(Joubert) 等人在70 年代末结合普通的净化空调系统和单向流系统的优点, 开发出一套新系统, 经过几次改进之后, 形成了现在的邱伯特手术室空调系统。系统中采用三级风机加大室内空气自循环, 以增大换气次数, 达到降低室内细菌浓度的效果。

日本洁净手术室的数量仅次于美国, 远远大于欧洲, 其系统发展过程深受西方国家的影响, 现已逐步形成自己的特色, 即所谓的混合型手术部, 它把整个手术部和每间手术室同时作为控制对象。

德国的手术部布局强调手术室单元, 它包括手术室和前室。一个手术部门包括多个手术单元及其它辅助房间, 这种布局方式保证了各手术的独立进行, 互不干扰, 但整个手术部要求很大的送风量, 而且因部门分隔太多, 气流流向难以控制。因此, 德国采用了局部和整体控制相结合的方式, 即各个洁净手术单元采用独立的空调系统, 另设一个统一的正压送风系统。手术部工作期间两个系统同时运行; 部分手术室工作期间,只需运行这些手术室的独立空调系统及正压送风系统; 非工作期间, 只需运行正压系统。这样能够十分简易、有效地保证了手术室正常工作, 又使整个手术部的梯度压差分布得以始终维持。

2、合理的气流组织合理的室内气流能防止细菌粒子的积聚并将其迅速排除, 有效地保护关键区域。室内气流组织有乱流和层流之分, 乱流均为上送下回式, 上部送风口位置布置不一, 有侧送、斜送和顶送, 后来大都集中于手术区域上方送出, 下部两恻回。认为这种上送下回的效果最好。层流的洁净效果得到一致的公认,但其造价偏高。欧洲偏向发展局部层流, 开发出如空气浴系统、带空气幕的项棚送风单元、带围档或帘幕的层流罩等装置。日本强调全面层流技术, 要求送风面不能小于天棚面的75 %。

3、正压控制一般采用控制新风量或新风和回风的关系来实现, 并结合自控手段。英国采用余压阀控制: 德国为了强调整个手术部是一个保障体系, 开发出独立的正压送风系统, 并应用机械式风量调节器恒定风量,提高了稳定性, 此举值得借鉴。

国内手术室常见的空调系统

1988 年10 月颁布的行业标准JGJ 4 9一88《综合医院建筑设计规范》是我国医院唯一的国家标准, 仅针对采用常规消毒灭菌方法和舒适性空调的医院, 只是原则性地规定了手术室空气净化方式, 我国目前还没有相应的国家标准。军队在这方面领先一步,95 年颁布了《军队医院洁净手术部建筑技术规范》。由于手术室没有国家规范和技术标准, 在设计等具体工作时大多参照工业厂房的洁净技术标准或日本的做法。

1、国内手术室空调系统的型式国内手术室过去主要是改建, 系统型式很多, 现多是新建。

(1)集中式全空气系统。过去常采用中央空调系统, 根据各室的级别计算送风量, 各室不能单独进行调节。这种方式在提供温度、湿度、空气净化、去除臭味等方面都可以达到满意的效果; 由于机房和房间分开, 噪声可以较好地处理。所以适用于恒温、恒湿、无尘、无噪声等要求的手术室场合。其缺点是风道占用空间大。有的也是全新风系统, 国内常因为全热交换器投资较高、维护不易而不愿采用, 系统能耗较大。

(2)分散式系统。在每间手术室附近就近设空调机房, 通过独立的净化空调机组送风, 室内空气可以循环。这种方法运行费用较低, 系统的维护、管理简单易行, 适用于手术室改造, 门、急诊科室里新增的手术室,但由于机房分散布置, 占用面积较大, 不宜用于规模较大的手术部门, 而且难以保证区域内合理的压力分布。

(3)一次新风机组与风机盘管系统。这种系统广泛地应用于医院内级别较低的手术室, 由集中处理并提供满足正压和卫生要求的新风, 风机盘管处理室内热、湿负荷。该系统易于分别控制, 初投资和运行费用也低,其风道比全空气方式占用的空间小, 但风机盘管内置的空气过滤器性能低下, 无法达到除尘和除菌的要求。新风量常不足, 室内不良空气无法排除; 风机盘管表面及集水盘就是一个污染源, 容易积聚灰尘, 滋生细菌,特别在夏季, 有污染室内空气的危险。又必须在室内进行清扫过滤器和盘管以及检修设备, 影响手术室的正常使用。

(4)直接在手术室内设置普通空调器, 如窗式空调器和柜式空调器, 不仅新风无法保证, 卫生、噪声等方面也远远不能达到要求。室内空气污染的风险很大, 不能采用。

(5)手术室内直接安装普通空调器和自挣器, 目前市场上的自净器品种很多, 包括过滤自净器、紫外线自净器、静电自净器等。尽管这些自净设备都具备一定的除菌效果, 但各有各的局限性, 而且, 空气洁净技术的作用决不是几台净化设备能取代的。机组内盘管表面及集水盘的污染源还是存在。

2、送风方式一般百级洁净手术室采用层流( 包括局部层流) , 风量很大。百级以下级别大多为乱流顶送, 新建的医院也有采用国外生产的顶棚送风装置。有的是置换流装置, 但由于没有注意到送风温差的问题, 使用效果不甚理想。

3、正压控制 正压值通过送入一定量的新风来控制 , 在系统调试时常常可以达到。但是系统在运行中, 由于门的开启、过滤器积尘或室外风速的影响, 正压值经常变化。为使室内保持稳定的正压, 应采用简易、有效的控制方式。常见的正压控制方式有以下几种:

(1)安装余压阀。余压阀的安装简单, 灵敏度高, 应用较为广泛, 但它存在着许多缺点: 如长期使用后关闭不严; 全闭时室内正压值仍然低于预定值, 就无法控制; 而且对于严格控制微生物污染的手术室而言, 无形中又增加了一条室外通道, 不宜提倡使用。

(2)通过差压变送器检测室内压力, 然后调节新风、回风或排风量, 控制较为复杂。常常会引起系统的不稳定性, 在国内实际运行中控制效果不佳。

(3)在手术室吊顶上单独设一个小型的排风系统, 通过室内和走道间的压差信号控制排风机的启停。当压差超过设定值时, 排风机开, 否则停。这种作法控制灵敏, 但也存在着明显的缺陷, 即在手术过程中有人员进出时, 由于“ 开门效应” , 房间和走道间的压差在瞬间会降为零, 此时排风机与门联锁, 应当关, 但由于叶轮的惯性效应, 排风机不会停转, 还具有一定的抽力, 有可能造成房间负压。此外, 排风机频繁启停, 也易出现故障。

(4)在手术室的送、排风口设置机械式定风量装置, 不管系统阻力如何变化, 送、排风量是恒定的, 保证正压的恒定。排风与自动门连锁, 并设有延时装置, 避免了因门开闭而使排风机频繁停开。

综观以上这些作法, 较为复杂, 维持室内正压和洁净度不很理想。考虑单独用一个系统控制正压, 维持整个手术部的正常压力分布和气流流向较为合适。

结论

近10 年来, 国内手术室建设发展很快, 在空调方式、净化方式、气流组织、压力控制等方面出现了不同的类型, 但尚未形成一套适合于我国国情、经济有效的手术室净化空调系统。国外经过长期发展所形成的完善的系统型式、先进的装备和设施以及丰富的实践经验值得我们借鉴, 尤其是将系统作为“ 综合保障体系”的思想,更是有利于我们跳出工业洁净的模式, 使我国洁净手术室的建设和改造合理、顺利地进行。

参考文献

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New ConcePt In French Hospital Operating Room HVAC Systems.ASHRAE JOUNRAL Feb 1984

沈晋明。联邦德国的医院标准和手术室设计( 《医院洁净手术部建设标准》调研报告之一).

沈晋明。日本的医院标准和手术室设计( 《医院洁净手术部建设标准》调研报告之二).

沈晋明。 美国的医院标准和手术室设计( 《医院洁净手术部建设标准》调研报告之三).

沈晋明。英国的医院标准和手术室设计( 《医院洁净手术部建设标准》调研报告之四)

陈惠华, 肖正辉。 医院建筑与设备。中国建筑工业出版社,1991

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