在心脏类手术时,需要将室内温度从正常的24℃迅速降到18℃,甚至是16℃。一段时间后,需要从低温状态迅速回复到正常温度。这里的迅速往往要求为5~10分钟,以求达到医疗方面的最佳效果。
在笔者主持设计的医院洁净手术部工程中部分需低温需求,在检测和使用的效果来看,基本是成功的,其中也有不足处,现总结出来,供大家参考。
笔者认为,低温手术室在设计时应注意以下三方面:①空调处理系统的选择;②温湿度测点的选择;③房间穿衣服的必要性。
一、空调处理系统的选择
俗话说:“条条大路通罗马”。对于空调处理模式也可说是多种多样,但一个好的处理方案不但应注重它的实效性,还应关注的节能性、可控性。由于冬季情况大体相同这里不在分析,只分析夏季情况。对于一间40m2的I级来讲,总风量约在9000m3/h左右。
1.新风处理方面:对于I级低温手术室来讲,新风经过冷湿处理的意义并不大。为了系统的独立性,建议每间低温手术室新风独立提供,只经三级过滤处理和加压后送入循环净化机组。新风上配备双位定风量装置,新风风机、新风定风量阀与净化机组的高低速和启停联锁。
2.系统的冷湿处理:由于低温的要求,经过冷盘的露点温度可能低于10℃,用通常7℃水是不能满足要求的.可采用氟直冷盘管解决全部系统所需冷量,还可通过水盘管进行一级冷处理,后由氟盘接力达到露点温度.笔者认为后者方案更合理一些,原因有三:
①系统在多数时还是在正常温度24℃工作,利用大楼的冷水,冷水盘管在此时可以达到设计和使用要求;如全部配备氟冷,此时将会出现很大一部分设备“闲置”,是一种浪费,尤其在过渡季节负荷很小时。且氟冷较水冷投资大了很多。如采用水冷加氟冷,即节省投资源,也更节能。
②对于目前的氟冷通常通过节梯分段启停调节温度,这种调节温度波动较大,对于手术环境要求较高的I级手术室难度较大。如通过水冷加氟冷,调节时是通过水冷比例积分调节,可实现无极调节,温湿度控制精度相当高,更适合手术室使用。
③氟冷是对水冷的补充和继续,它与水冷配合使用,更有取长补短,相得益彰的妙处。氟冷随时待命,如水冷不足(分低温时不足和故障时不足),氟冷马上启动运行,达到设定的工艺要求,确保了使用的全天侯需要。
④二冷回风的设计:如果所有10000m3/h风量都经过冷盘,降温至低温露点,后被加热至送风状态点,期间的能量抵消浪费很大,是不可取的方案。二次回方案大家应该都能认可,但二次回风量多少将关系统到以后的使用效果。如二次回风量越大,无疑越节能;二次回风量越小,室内迅速降温升温将更容易。对于通常标准的I级手术室,通过实测,新风与一次回风的混合风(即经过冷盘的风量)应不小于4000m3/h风量,方能使室内温度调节明显,达到迅速之目的。
二、温湿度测点的选择
一般情况下,室内温湿度点的采集点在系统回风上,系统根据这一点来调节冷热湿部件来达到设定值。对于一般级别手术室这种方案可行,也足够了。但对于I级手术室尤其是低温手术室这一方法将会产生较大的偏差,分析如下:
1.对于I级手术室,手术核心区为垂直单向流,是活塞推压式的,使患者和术者都笼罩在层流 气流中。洁净气流从送风天花出来后,途中经过无影灯,由于现在无影灯都为冷光源设计,只有光,发热量很小,对气流的影响可考虑,这样当气流到达手术台时, 与送风天花出来时的状况几乎相同。我们要求低温状态也应该为到达手术核心区的温度和湿度,由于核心术者都在手术床的四周,彼此都不为其的下游,可以认为送 风面的温度就是I级手术室内所需的温度和湿度。这与将温度测点放在总回风上相差好几度相比,精确了许多,也更反映了实际状况,也更科学。
2.由于I级手术室人多、仪器多,加之低温时,围护结构的冷负荷加大,使得送风与回风温差相差很大,如再采用回风作为室内状态点,与实际需要偏差很大。
3.由于低温时需的露点很低,对于相对湿度可将其设定在40-60%的上限处,以减轻机组制冷的负荷,也更节能。
三、房间“穿衣服”的必要性
目前建造的手术室装饰用材很广泛,其中不乏有面层为金属材料表面喷涂,内衬10mm石膏板或硅酸钙板等材料。这两种材料的复合传热系数约为27W/m2 ℃;地面多为80~120mm砼,面层铺2~3mm橡胶或PVC地材,这两种材料的复合传热系数约为2W/m2 ℃。
如采用以上用材,吊顶内温度约为25℃,手术室内温度为24℃,对于一间40m2的手术室来讲,房间六面冷负荷为3.2KW;如手术室温度为18℃时,冷负荷为22KW.相当大的冷负荷,如不给低温需求的手术室“穿上衣服”,仅靠加机组制冷功率,即加大了投资,又浪费了能量,是不可取的。
根据传热公式计算,要使传热系统降低至2 W/m2 ℃,需要在墙面和顶面增加导热系统很小的橡塑类保温材料,厚度建议不小于13mm。另外,除了手术室围护结构需要特殊处理外,送回排风管也需要注意保温层需要加厚。手术层应不小于20mm,设备层应不小于25mm为宜。循环净化机组的壁板和结构也应注意加厚处理,建议不小于40mm厚。
小结 在净化技术突飞猛进的今天,净化空调自身发展完善的同时,更应紧跟使用条件的变化和工艺要求的不同。低温手术室的出现和运用就是一个事实,它推动了净化空调的发展,净化空调也为特殊环境需求的手术提供的保障,只有将两者紧密联系在一起,才能产生更大的经济效益和社会效益。
参考文献:
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沈晋明,洁净手术部的净化空调系统设计,CIFEC2003论文集,2003,上海