通倉交融手術(shù)室是多臺手術(shù)交匯融合在一個(gè)大空間內(nèi)的簡稱。通常指在一個(gè)開放的大空間內(nèi),有多臺手術(shù)可同時(shí)開展(一般為4臺手術(shù))的一個(gè)綜合性的手術(shù)平臺。4臺手術(shù)的團(tuán)隊(duì)在這平臺上有機(jī)組合在一起,在手術(shù)過程中相互交流、交匯、合作與融合。在這個(gè)綜合手術(shù)平臺上,建筑空間是需控制的,人員數(shù)量是受限制的,手術(shù)區(qū)域環(huán)境是可控的,潔凈等級是可變的,空調(diào)系統(tǒng)是變風(fēng)量的,氣流組織是變化的,運(yùn)行是多樣化的。在交融通倉手術(shù)室內(nèi),經(jīng)驗(yàn)較少的外科醫(yī)生和麻醉師能夠在專家指導(dǎo)下,能成功地完成手術(shù),使他們的能力得到了鍛煉,并且增加了手術(shù)數(shù)量,減少了人員配置,提高了手術(shù)運(yùn)營效率,又可隨時(shí)根據(jù)手術(shù)技術(shù)與裝備的發(fā)展而變化。
一、通倉交融手術(shù)室設(shè)計(jì)方案
1、手術(shù)室概要及平面布局
通倉交融手術(shù)室一般能同時(shí)開展1~4臺手術(shù),在手術(shù)進(jìn)行時(shí),僅需要一位高級麻醉師及一名資深手術(shù)醫(yī)生,其余均由麻醉師、主刀醫(yī)生及護(hù)士完成。一名巡回護(hù)士同時(shí)管理4臺手術(shù),醫(yī)護(hù)人員數(shù)量配置相比傳統(tǒng)模式縮減25%,大大提高了工作效率,而且手術(shù)空間、手術(shù)器具與設(shè)備、手術(shù)人員得以高效利用,發(fā)揮高級外科醫(yī)生與高級麻醉師的作用,手術(shù)團(tuán)隊(duì)分享臨床專業(yè)知識與手術(shù)技能,使醫(yī)院在有限優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下,更快、更省、更安全和更有效地服務(wù)治療更多的病人。
通倉交融手術(shù)室一般建筑面積控制在長23.4m×寬8.4m=196m2內(nèi),手術(shù)內(nèi)區(qū)與外區(qū)面積比1:5.5左右,手術(shù)室人員與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置見(表1、表2),手術(shù)室內(nèi)設(shè)備和人員布置見下圖。
手術(shù)室設(shè)備與人員布置圖
表1人員布置表
表2人員布置表
基于手術(shù)性質(zhì)及對不同手術(shù)凈化等級要求的區(qū)別,四臺手術(shù)均可在Ⅰ級潔凈手術(shù)室與Ⅲ級潔凈手術(shù)室之間任意變級切換,而不影響其它手術(shù)的開展。也就是說1#或3#手術(shù)區(qū)按I級潔凈手術(shù)室運(yùn)行,而其它2#、4#手術(shù)區(qū)可以是III級潔凈手術(shù)室運(yùn)行。理論上可以有24種運(yùn)行模式。但當(dāng)開展移植手術(shù)時(shí),通倉交融手術(shù)室只能按Ⅰ級潔凈手術(shù)室運(yùn)行。
2、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
通倉交融手術(shù)室,共有4個(gè)即獨(dú)立又關(guān)聯(lián)的手術(shù)區(qū)域,為使手術(shù)區(qū)處于受控狀態(tài),并且各手術(shù)區(qū)能夠靈活使用,每個(gè)手術(shù)區(qū)采用4套獨(dú)立空調(diào)系統(tǒng),而整個(gè)手術(shù)室采用1套新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),有利于通倉交融手術(shù)室整體壓力控制和正壓維持??照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的理念是,采用集中新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)消除手術(shù)室內(nèi)濕負(fù)荷,循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)手術(shù)室內(nèi)溫度,空調(diào)的2個(gè)系統(tǒng)分別對手術(shù)室內(nèi)溫度和濕度進(jìn)行獨(dú)立控制,使通倉交融手術(shù)室整體處于受控狀態(tài),各手術(shù)區(qū)可靈活使用。
(1)設(shè)計(jì)參數(shù)
手術(shù)室室外參數(shù)參考上海地區(qū),室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)依據(jù)《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》(GB 50333–2013)指標(biāo)確定:室內(nèi)溫度24℃,相對濕度50%,單個(gè)手術(shù)區(qū)平均室內(nèi)人數(shù)4.5人。通過計(jì)算通倉交融手術(shù)室(四個(gè)手術(shù)區(qū))總冷負(fù)荷Q=89.7kW,總濕負(fù)荷d =9.28Kg/h,室內(nèi)冷負(fù)荷Qn=31.3kW,新風(fēng)負(fù)荷Qw =58.4kw,每個(gè)手術(shù)室控制區(qū)為2.6m×2.4m,送風(fēng)量9000m3/h,新風(fēng)量1000m3/h,排風(fēng)量500m3/h,滲透風(fēng)量500m3/h。
(2)溫度濕度獨(dú)立控制
根據(jù)以上闡述,通倉交融手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)采用溫度濕度獨(dú)立控制,其特點(diǎn)是:潔凈手術(shù)部內(nèi)各手術(shù)室新風(fēng)處理后狀態(tài)點(diǎn)相同,并且是恒定的,各手術(shù)室循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)自成獨(dú)立系統(tǒng),而且各手術(shù)室也可以靈活使用。
潔凈手術(shù)室新風(fēng)集中設(shè)置有利于滿足各手術(shù)室的正壓要求,保證各手術(shù)室的壓力梯度。循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)保證手術(shù)室的潔凈度,避免空氣交叉感染。排風(fēng)采用獨(dú)立系統(tǒng),并且與手術(shù)室自動門連鎖,當(dāng)手術(shù)室門關(guān)閉時(shí)排風(fēng)系統(tǒng)自動開啟,使手術(shù)室始終處于正壓受控狀態(tài),各手術(shù)區(qū)也可以靈活使用。由于新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)承擔(dān)手術(shù)室內(nèi)全部濕負(fù)荷,新風(fēng)空調(diào)箱冷卻盤管的冷卻除濕能力加大,要求進(jìn)新風(fēng)空調(diào)箱表冷器的冷水溫度降低。當(dāng)表冷器冷水進(jìn)水溫度達(dá)不到要求時(shí),可采用直接蒸發(fā)冷卻器進(jìn)行二級冷卻處理。新風(fēng)空調(diào)箱濕工況運(yùn)行,循環(huán)空調(diào)箱在干工況狀態(tài)下工作,并且新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)控制室內(nèi)相對濕度,循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)控制手術(shù)室溫度,保證手術(shù)室在設(shè)定的溫濕度范圍內(nèi)運(yùn)行,特別是手術(shù)室相對濕度必須<60%。
(3)手術(shù)室的h-d圖分析
通倉交融手術(shù)室新風(fēng)集中處理,新風(fēng)處理到I級手術(shù)區(qū)和III級手術(shù)區(qū)公共狀態(tài)點(diǎn)(其含濕量小于手術(shù)室內(nèi)含濕量),循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)各手術(shù)區(qū)分別獨(dú)立處理,夏季處理過程h-d圖。
夏季,新風(fēng)處理到L1點(diǎn)(公共狀態(tài)點(diǎn)),新風(fēng)處理狀態(tài)點(diǎn)由do=dn—W/1.2L(其中do為送風(fēng)含濕量,dn為室內(nèi)含濕量,W為濕負(fù)荷)確定。由于手術(shù)室的濕負(fù)荷主要是人員散濕,在手術(shù)過程中,室內(nèi)人員是固定的,因此室內(nèi)濕負(fù)荷基本恒定,所以L1點(diǎn)基本是固定的。由于Ⅰ、Ⅲ級手術(shù)室濕負(fù)荷不同,因此含濕量差Δd也不同,確定的公共狀態(tài)點(diǎn)能保證不同級別手術(shù)室的室內(nèi)溫濕度在《規(guī)范》許可范圍內(nèi)既可。
新風(fēng)W先經(jīng)三維熱管預(yù)冷至W′,由于新風(fēng)需從W′點(diǎn)處理到L1點(diǎn),一級表冷器往往難以實(shí)現(xiàn),因此通常采用兩級表冷器來處理,第一級表冷器將新風(fēng)由W′點(diǎn)冷卻到L點(diǎn)(一般為室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)的等焓線與相對濕度95%線的交點(diǎn)),第二級表冷器將新風(fēng)由L點(diǎn)冷卻到L1點(diǎn)。由于兩個(gè)表冷器處理后的出風(fēng)溫度不同,所以其所需的冷水進(jìn)水溫度也不同(通常表冷器冷水進(jìn)水溫度比出風(fēng)溫度低4 ℃左右)。在一個(gè)集中空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)要提供兩種不同的冷水溫度,水系統(tǒng)比較復(fù)雜也不經(jīng)濟(jì),通常第一級表冷器采用集中空調(diào)系統(tǒng)提供冷源(或采用獨(dú)立冷源——多功能熱泵機(jī)組),第二級表冷器采用直接蒸發(fā)盤管。
根據(jù)各手術(shù)室的控制調(diào)節(jié)需要,將新風(fēng)從L1點(diǎn)經(jīng)三維熱管再熱至T點(diǎn),循環(huán)風(fēng)與處理到T點(diǎn)的新風(fēng)在手術(shù)室送風(fēng)靜壓箱(送風(fēng)天花)內(nèi)混合到C點(diǎn),考慮機(jī)器內(nèi)升溫至C′,再降溫至熱濕比線上O點(diǎn),送入手術(shù)室內(nèi)。此方案新風(fēng)空調(diào)箱承擔(dān)了降溫除濕功能,循環(huán)空調(diào)箱在干工況狀態(tài)下運(yùn)行,可減少細(xì)菌滋生繁殖,對控制手術(shù)室內(nèi)無菌環(huán)境十分有利,而且簡化了空調(diào)系統(tǒng)控制。當(dāng)手術(shù)室內(nèi)顯熱變化時(shí),控制循環(huán)空調(diào)箱進(jìn)行加熱或降溫處理,而且循環(huán)空調(diào)箱控制溫度反應(yīng)速度較快,控制精度也較高。
冬季,新風(fēng)從W點(diǎn)加熱到H點(diǎn)(在L1點(diǎn)的等溫線上),再等溫加濕到與公共狀態(tài)點(diǎn)L1,并根據(jù)各手術(shù)室的控制調(diào)節(jié)需要,將新風(fēng)從L1點(diǎn)加熱至T點(diǎn),與循環(huán)風(fēng)在手術(shù)室送風(fēng)靜壓箱內(nèi)混合到C點(diǎn),再降溫至熱濕比線上O點(diǎn),送入手術(shù)室內(nèi)。新風(fēng)空調(diào)箱承擔(dān)加熱、加濕功能。當(dāng)手術(shù)室進(jìn)行制熱或制冷功能轉(zhuǎn)換時(shí),新風(fēng)的共同送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)始終維持不變,空調(diào)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換簡單,使用靈活方便。
綜上所述,新風(fēng)空調(diào)箱對新風(fēng)進(jìn)行冷卻、再熱(夏季)或加熱、加濕(冬季)處理到一個(gè)共同的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn),循環(huán)空調(diào)箱對室內(nèi)回風(fēng)進(jìn)行冷卻(加熱)處理;集中新風(fēng)系統(tǒng)與室內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)互不干擾,控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
3、通倉交融手術(shù)室氣流組織
有序的氣流組織設(shè)計(jì)是保證通倉交融手術(shù)室的潔凈度,防止菌塵污染的重要措施,上部送風(fēng)下部回風(fēng)的氣流組織設(shè)計(jì),可以有效控制各手術(shù)區(qū)菌塵沉降污染。但受通倉交融手術(shù)室平面及各種條件限制,上部下回氣流組織有一定困難,按現(xiàn)有成熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),送風(fēng)形式設(shè)計(jì)成:I級手術(shù)區(qū)上部送風(fēng),1/3風(fēng)量下回,2/3風(fēng)量上回,而III級手術(shù)區(qū)上部送風(fēng),全部采用下回風(fēng),并且I級和III級手術(shù)室下部回風(fēng)不是平行于手術(shù)臺長邊兩側(cè),而是在手術(shù)臺短邊一側(cè)(見圖8),風(fēng)量平衡計(jì)算表見下表。
4、手術(shù)區(qū)I/III級別轉(zhuǎn)換
《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》第8.2.1條規(guī)定,“I級~III級潔凈手術(shù)室內(nèi)集中布置于手術(shù)臺上方的非誘導(dǎo)型送風(fēng)裝,應(yīng)使包括手術(shù)臺的一定區(qū)域即手術(shù)區(qū)處于潔凈氣流形成的主流區(qū)內(nèi)。從I級~III級潔凈手術(shù)室集中送風(fēng)裝置面積中發(fā)現(xiàn)不同級別的送風(fēng)面積長度是固定的,不同的是寬度。
將手術(shù)區(qū)集中送風(fēng)裝置分成三個(gè)送風(fēng)箱體,可很好解決I/III級轉(zhuǎn)換難題。將I級手術(shù)區(qū)送風(fēng)裝置(2600×2400)分成3個(gè)箱體,即中心箱體1個(gè)(2600×2400),在長邊二側(cè)各增加1個(gè)箱體(2600×500)。將3個(gè)箱體組合使用即可達(dá)到I/III級手術(shù)區(qū)轉(zhuǎn)換。當(dāng)使用中心箱體時(shí)為III級手術(shù)區(qū),當(dāng)中心箱體和二側(cè)箱體同時(shí)使用時(shí)為I級手術(shù)區(qū)。
以I級手術(shù)區(qū)為例進(jìn)行分析,送風(fēng)為中心箱體和二側(cè)箱體,送風(fēng)總箱體(2600×2400),送風(fēng)量9000m3/h,箱體面積2600×2400=6.24m2,截面風(fēng)速0.4m/s,送風(fēng)管分以送風(fēng)裝置長邊左右6路分支管,分別送入3個(gè)箱體。每路送風(fēng)管上安裝定風(fēng)量閥,并固定設(shè)計(jì)風(fēng)量,保證整個(gè)送風(fēng)裝置截面風(fēng)速的均勻。每個(gè)定風(fēng)量設(shè)雙位控制,實(shí)施送風(fēng)狀態(tài)與關(guān)閉狀態(tài)的切換。為維持各分支管路風(fēng)量平衡,必須選擇壓力無關(guān)型定風(fēng)量裝置,才會隨過濾器積塵而阻力增加等因數(shù)改變風(fēng)量,長期維持送風(fēng)裝置截面風(fēng)速的恒定。同樣III級手術(shù)區(qū)送風(fēng)時(shí),開啟中心箱體(2600×1400),送風(fēng)量3000m3/h,箱體面積260×1400=3.64m2,截面風(fēng)速0.22m/s。關(guān)閉二側(cè)箱體的定風(fēng)量閥,實(shí)現(xiàn)低級別運(yùn)行,大大減少了送風(fēng)量,可以降低運(yùn)行費(fèi)用與能耗。具體變級別方式見下表。
手術(shù)區(qū)變級別運(yùn)行
5、手術(shù)區(qū)I/III級轉(zhuǎn)換的空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施
通倉交融手術(shù)室I級手術(shù)區(qū)送風(fēng)量9000m3/h, III級手術(shù)區(qū)送風(fēng)量3000m3/h,送風(fēng)量比為3:1。根據(jù)風(fēng)量與風(fēng)壓平方 (L/L1=H/H11/2) 關(guān)系計(jì)算,當(dāng)循環(huán)空調(diào)箱送風(fēng)量9000m3/h,機(jī)外余壓600Pa時(shí)滿足I級手術(shù)區(qū)潔凈度要求,當(dāng)轉(zhuǎn)換III級手術(shù)區(qū)時(shí),風(fēng)量需減少到原送風(fēng)量的1/3,機(jī)外余壓降至66Pa左右,顯然不能滿足克服風(fēng)系統(tǒng)阻力的要求。按風(fēng)量-風(fēng)壓性能曲線,當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)完成后,管網(wǎng)性能曲線固定,而改變風(fēng)機(jī)性能曲線必然的,也是可行的。
將I級手術(shù)區(qū)9000m3/h的送風(fēng)機(jī),設(shè)計(jì)成二臺4500m3/h的相同性能曲線的風(fēng)機(jī),當(dāng)運(yùn)行I級手術(shù)時(shí),開二臺風(fēng)機(jī),而運(yùn)行III級手術(shù)時(shí),開一臺風(fēng)機(jī),這樣當(dāng)送風(fēng)機(jī)4500m3/h改變3000m3/h時(shí),機(jī)外余壓600Pa降為400Pa。按管網(wǎng)特性方程式H=KQ2計(jì)算,由于I/III級手術(shù)區(qū)合用一套管路,阻力系數(shù)確定,風(fēng)量減少使系統(tǒng)阻力減少2.25倍,循環(huán)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓能克服風(fēng)系統(tǒng)阻力。
一臺風(fēng)機(jī)單獨(dú)工作時(shí)的風(fēng)量大于并聯(lián)工作時(shí)每臺風(fēng)機(jī)的風(fēng)量,二臺風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作時(shí),其并聯(lián)工作時(shí)的風(fēng)量不可能比單臺泵工作時(shí)的風(fēng)量成倍數(shù)增加(L1+L2<2L1)。因此在選擇風(fēng)機(jī)時(shí),應(yīng)考慮相同型號風(fēng)機(jī)在并聯(lián)運(yùn)行時(shí),均處在風(fēng)量高效率工作點(diǎn)而且風(fēng)量大于單臺風(fēng)機(jī)風(fēng)量的因數(shù)。
6、四管制冷熱源
潔凈手術(shù)室一年四季處于制冷、再加熱、制熱這種特殊狀況,在以往的潔凈手術(shù)室設(shè)計(jì)中,冷熱源采用風(fēng)冷熱泵機(jī)組或冷水機(jī)組+熱水鍋爐,水系統(tǒng)采用二管制或四管制,潔凈空調(diào)箱再加熱采用電加熱或熱水盤管。風(fēng)冷熱泵機(jī)組難以滿足同時(shí)供冷供熱的要求,而潔凈空調(diào)箱采用冷卻去濕再加熱,形成冷熱量互相“抵消", 造成明顯不合理的能耗,使?jié)崈羰中g(shù)室成為醫(yī)院高能耗部門。采用多功能冷熱源一體機(jī),替代鍋爐+冷水機(jī)組制冷和制熱設(shè)備,是手術(shù)室一種比較合理的冷熱源選擇方案。
冷熱源采用四管制多功能空氣源熱泵,可實(shí)現(xiàn)同時(shí)解決潔凈手術(shù)部冷凍去濕、再加熱的要求,達(dá)到恒溫恒濕控制的目的。該方案取消空調(diào)箱內(nèi)電加熱,利用多功能空氣源熱泵余熱作為再加熱熱源,節(jié)約了大量冷熱量互相“抵消"的能耗。同時(shí)在過渡季節(jié)手術(shù)室可同時(shí)制冷制熱,各類手術(shù)室之間互相不干擾。通過近幾年在手術(shù)室的實(shí)際運(yùn)行,取得了較好的節(jié)能效果。
二、通倉交融手術(shù)室氣流模擬(CFD)實(shí)驗(yàn)
為驗(yàn)證通倉交融手術(shù)室采用上部回風(fēng)氣流組織的合理性,搭建了1:1實(shí)體模型(1/2型),目前正在做實(shí)體模型氣流模擬試驗(yàn), 主要檢驗(yàn):
(1)手術(shù)區(qū)內(nèi)上回風(fēng)是否影響在手術(shù)主流有效區(qū)域內(nèi)單向流氣流。
(2)條形上部回風(fēng)口和下部回風(fēng)口結(jié)合回風(fēng)是否合理。
(3)I/III級級別轉(zhuǎn)換在多少時(shí)間內(nèi)氣流達(dá)到相對平衡。
(4)手術(shù)室內(nèi)溫濕度場分布。
(5)各手術(shù)區(qū)按I/III級運(yùn)行時(shí)互相干擾問題。
模擬實(shí)驗(yàn)具體結(jié)果將在以后文章中討論。CFD模擬圖得出主要結(jié)論:
(1)手術(shù)燈對氣流的影響較大,導(dǎo)致手術(shù)燈下方出現(xiàn)渦旋。但在非手術(shù)燈下方,流線基本保持直線。
(2)在污物通道處設(shè)置下部回風(fēng)口,導(dǎo)致手術(shù)室潔凈通道側(cè)出現(xiàn)較大渦旋,但此渦旋并未影響手術(shù)關(guān)鍵區(qū)。
(3)上部回風(fēng)口回風(fēng)量大,能夠在各個(gè)手術(shù)區(qū)之間形成氣流方向向上的“空氣幕"。
三、通倉交融手術(shù)室防治氣流交叉感染
通倉交融手術(shù)室內(nèi)氣流組織是防止通倉交融手術(shù)室交叉感染的關(guān)鍵,也是通倉交融手術(shù)室潔凈技術(shù)的核心。從氣流組織和細(xì)菌控制三方面著手:
首先,各手術(shù)區(qū)采用各自獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng),為了使二臺手術(shù)區(qū)之間氣流盡量互不干擾,空調(diào)設(shè)計(jì)氣流組織為,I級手術(shù)區(qū)大風(fēng)量送風(fēng)時(shí),采用2/3風(fēng)量上回,送風(fēng)天花送風(fēng)氣流下降到手術(shù)床高度后成U型氣流上回至回風(fēng)口,使二臺手術(shù)區(qū)之間形成潔凈氣幕。當(dāng)III級手術(shù)區(qū)小風(fēng)量送風(fēng)時(shí),無法形成氣流幕,采用下回風(fēng)。手術(shù)室采用上回風(fēng)形式與國家有關(guān)規(guī)范相抵觸,正在實(shí)驗(yàn)室做氣流模擬和細(xì)菌檢測實(shí)驗(yàn),論證上回風(fēng)的合理性(國外手術(shù)室有上回風(fēng)工程實(shí)例),實(shí)驗(yàn)室初步檢測結(jié)果:潔凈度滿足潔凈手術(shù)室的級別要求。
其次在二臺手術(shù)區(qū)內(nèi)安裝DNA實(shí)時(shí)細(xì)菌檢測和分析設(shè)備,該設(shè)備采用DNA基因技術(shù)檢測細(xì)菌成份,當(dāng)手術(shù)區(qū)細(xì)菌濃度超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)報(bào)警,啟動潔凈空調(diào)箱加大細(xì)菌超標(biāo)手術(shù)區(qū)的送風(fēng)量,形成該手術(shù)區(qū)對二側(cè)手術(shù)區(qū)正壓,使手術(shù)區(qū)細(xì)菌濃度始終處于標(biāo)準(zhǔn)值。最后當(dāng)各手術(shù)區(qū)手術(shù)結(jié)束不同步時(shí),為防止各手術(shù)區(qū)術(shù)后打包交叉感染,采用密閉污物小車(圖11)替代術(shù)后打包,將術(shù)后各類器械、輔料等物品全部裝入密閉小車內(nèi),密閉運(yùn)出手術(shù)室送入醫(yī)院中心供應(yīng)室,消除各手術(shù)區(qū)交叉感染潛在風(fēng)險(xiǎn)。
四、通倉交融手術(shù)室空調(diào)節(jié)能性分析
1、U型三維熱管夏季預(yù)冷
目前手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)基本上有二種方案,傳統(tǒng)的一次回風(fēng)加再熱系統(tǒng),另外一種是溫度濕度獨(dú)立控制、新風(fēng)濕度優(yōu)先控制。二種空調(diào)系統(tǒng)方案從h-d圖上分析,從L1點(diǎn)加熱到T點(diǎn),可利用余熱、廢熱進(jìn)行加熱。新風(fēng)冷卻后再加熱有多種方案,如可采用多功能熱泵機(jī)組的廢熱再加熱,也可采用直接蒸發(fā)冷卻器的冷凝熱再加熱。本方案采用三維熱管技術(shù),在新風(fēng)空調(diào)箱表冷器前后側(cè)增加U型熱管,夏季新風(fēng)預(yù)冷卻,可節(jié)省冷量Q=4000×1.2×(90.6-85.2)/3600=7.2kW,經(jīng)新風(fēng)直膨機(jī)深度冷卻后,再將新風(fēng)再熱Q = 4000×1.2×(33-29.4)/3600=4.8kW,節(jié)省新風(fēng)能耗約12kW。采用三維熱管技術(shù),在夏季對提風(fēng)最終處理溫度,在冬季減少新風(fēng)相對濕度,使新風(fēng)控制系統(tǒng)內(nèi)出風(fēng)口空氣相對濕度不大于75%。
2、溫濕度獨(dú)立控制方案節(jié)能分析
通倉交融手術(shù)室空調(diào)方案放棄了一次回風(fēng)加再熱方案傳統(tǒng)方案,采用溫度濕度獨(dú)立控制、新風(fēng)濕度優(yōu)先控制方案,并在新風(fēng)空調(diào)箱內(nèi)采用三維熱管技術(shù)。經(jīng)計(jì)算比較,通倉交融手術(shù)室夏季總冷量94.4kW,其中:新風(fēng)機(jī)組中一級制冷段由冷水機(jī)組承擔(dān)48.8kW,二級制冷段由直膨機(jī)承擔(dān)20.4kW,循環(huán)機(jī)組冷量5.2kW(單臺冷量6.3kW),冬季總熱量34.4kW,新風(fēng)加熱量 21.6kW,循環(huán)機(jī)組加熱量12.8kW(單臺熱量3.2kW),加濕量25kg/h。
對比傳統(tǒng)的一次回風(fēng)加再熱方案,總冷量約為199.48kW,其中:新風(fēng)機(jī)組冷量46.68kW,循環(huán)機(jī)組冷量150.8kW。兩方案比較,采用溫濕度獨(dú)立控制方案,總冷量約為94.4kW,每年運(yùn)行1500h,年耗能14.16萬kW·h電。采用一次回風(fēng)再加熱方案,總冷量約為199.48kW,如每年運(yùn)行1500h,年耗能29.92萬kW·h電;前者比后者每年少用電15.76萬kW·h。按熱泵機(jī)組Z低COP=3.0估算,一間通倉交融手術(shù)室一年可節(jié)電315.24kW。
將通倉交融手術(shù)室空調(diào)方案,采用傳統(tǒng)的一次回風(fēng)加再熱方案和溫度濕度獨(dú)立控制方案進(jìn)行比較結(jié)果如下表所示。
五、結(jié)果
1、通倉交融手術(shù)室在國內(nèi)醫(yī)院建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中,如我國《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》(GB 50333–2013)尚未涉及,需要不斷努力從控制思路、設(shè)計(jì)計(jì)算、實(shí)體模型、數(shù)值模擬等方面在具體工程中驗(yàn)證后實(shí)施。
2、我國胸外科微創(chuàng)手術(shù)已經(jīng)不亞于國外,通倉交融手術(shù)室能在很大程度上提高手術(shù)室運(yùn)營效率,改善感染控制并降低運(yùn)行成本。對于我國大型??漆t(yī)院手術(shù)室來說,這是一個(gè)“減量增效"的新思路。
3、通倉交融手術(shù)室可減少醫(yī)護(hù)人員總數(shù)量約25%,高級麻醉師及資深護(hù)士約37.5%,人力成本降低9.38%,手術(shù)量可提高25%以上,經(jīng)濟(jì)效益增加顯著。
4、通艙交融手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)有四大特點(diǎn):
(1)手術(shù)室溫濕度獨(dú)立控制。
(2)空調(diào)冷熱源四管制系統(tǒng)。
(3)I/III潔凈等級可轉(zhuǎn)換。
(4)上回風(fēng)和下回風(fēng)形式有機(jī)組合。
5、通倉交融手術(shù)室潔凈I/III等級可轉(zhuǎn)換,使在切除不良結(jié)節(jié)的手術(shù)量過程中,需調(diào)正手術(shù)方案,擴(kuò)大手術(shù)視野而轉(zhuǎn)換潔凈度成為可能。