负压手术室的负压控制

-22-负压洁净空间的负压设计探讨江苏环亚医用科技集团总工任建庆摘要综合医院的正负压切换手术室、隔离ICU、各类隔离病房、生物实验室、病理实验室、检验科、抗生素类配置室等洁净空间的净化设计中，恒定的负压值、与邻室的压力梯度或气流方向是保证医护人员及患者安全、避免交叉感染（或污染）的关键。本文针对以往工程实践在设计、调试及使用中出现的问题，探求负压设计中的一些新思路，以求在现有负压洁净室的设计方面有所突破。关键词负压洁净室保护对象压差压力梯度气闸室缓冲间核心区置换送风1.引言在医疗洁净空间的设计、施工、工程设备选型、调试等过程中，经常遇到负压或正负压切换的手术室、隔离ICU单间、隔离病房、生物实验室、病理实验室、检验科的HIV检测、抗生素类配液制剂室等因保护对象转换而需要做正负压转换或恒负压设计的洁净室，对于这类空间，与邻室之间恒定的负压、稳定的压力梯度或气流渗透方向是保证医患安全、避免交叉感染（或污染）的关键，对设计及调试人员而言，此类空间的设计难度大，调试复杂，且调试结果往往不很理想，以下就此类空间的设计、设备选型等问题展开探讨：2.新风及隔离缓冲关于正负压切换的手术室、正负压切换的ICU或病房，这些洁净空间在正压时仍按常规设计不再赘述；负压设计时新风量的计算及选取应注意以下几点：1）关于负压运行状态的新风，新风量取值建议取以下几个数据中的昀大值：（a）按《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002表4.0.1“昀小新风量”选取的新风量。（b）按该区域净化级别要求的送风量或换气次数，计算相应的送风量、新风量和排风量（有部分循环风量时）。举例：普通十万级负压房间，面积20m2，部分回风，负压运行。按房间洁净等级III级，根据送风换气次数n=13、新风换气次数nx=4次，计算房间送风量、新风量：L=n*F*H=13*20*2.6=676m3/h，LX=n*F*H=4*20*2.6=208m3/h，考虑一定的2013年全国净化学术年会Internationalsymposiumoncleaningtechnology-23-余量，送风量取700m3/h、新风量取250m3/h；以压差-5Pa，并考虑漏风率因素；昀终确定房间排风量为400m3/h，回风量450m3/h，压差风量150m3/h。（c）按照该区域的净化等级要求的送风量或换气次数，计算新风量和排风量（采用全新风直流系统时）举例：普通十万级隔离病房，面积20m2，全新风运行，按房间洁净等级III级，根据n=4次，计算房间新风量：LX=n*F*H=4*20*2.6=208m3/h，房间送风量：L=n*F*H=13*20*2.6=676m3/h；考虑房间全新风运行，新风量等于房间送风量，所以新风量的实际取值选较大者为676m3/h，考虑一定余量取新风量（送风量）为：700m3/h,。同时以压差-5pa，并考虑漏风率因素，昀终确定房间排风量为850m3/h，压差风量150m3/h。（d）按照工艺要求的排风量，各区域之间的压差要求计算的新风量。举例：化疗、抗生素配液室面积18m2，摆放两台全排行生物安全柜，按房间洁净等级II级，根据n=20次，计算房间新风量：Lx=n*F*H=20*18*2.6=936m3/h。而根据设备技术参数要求，每台生物安全柜的排风量1450m3/h，则总排风量2900m3/h，以压差-20pa，并考虑漏风率因-24-素，取压差风量400m3/h，昀终确定房间新风量为2500m3/h。在此需要说明的是，正压状态下，手术室的新风量取值表7.1.6是综合考虑了每人60m3/h.人新风量及手术室自动门开启时保证手术室有0.08~0.1m/s的气流速度向外渗透这两个因素。而在负压状态时，需维持的是反向渗透的补风气流；另外，负压运行时，不用考虑规范7.1.7.2所述“补偿室内的排风并能维持室内正压值的新风量”这一情况，所以，对于相同洁净级别正负压切换手术室，其负压运行时的手术室新风可比正压运行时略低。1）关于负压运行状态下缓冲间、前室及气闸室的设计（a）负压洁净空间的核心区净化级别高于相邻的外室。为保证洁净度不受干扰，应在负压洁净室与邻室之间设立“气闸室”，见图：b）负压洁净空间的核心区净化级别低于或等于相邻的外室。可以参照（a）的布局设气闸室、一更、二更，设气闸室更有益，但气闸室占用一定的空间，且洁净度必须与高级别侧同级（同上图）；当然，也可以只设一更、二更，但邻室的新风量应考虑对负压区的渗透（见下图）气流组织应注意以下几点：1）负压设计或正负切换设计不允许在一个洁净空间出现两种气流组织。如正压时为上送侧下回，负压时应仍为上送侧下回或侧下排风。2013年全国净化学术年会Internationalsymposiumoncleaningtechnology252）负压洁净室与缓冲间（前室、后室）应分别设置单独的排风支管或回风支管，每个支管上设手动调节阀或电动密闭阀，以有效防止洁净室与缓冲间因支管合用形成“连通器”，造成压差或压力梯度无法满足设计要求；另外，负压洁净室的回风或排风口安装高中效或亚高效、高效过滤器也是既保证排风洁净安全，又保证不出现“连通器”效应的有效手段。3）负压洁净室的气流组织的保护原则负压洁净室因污染或有毒物的控制及工作时的保护对象不同，应注意气流组织的特殊设计，例如：负压隔离病房气流上风侧是医护人员、下风侧是患者；抗生素配液尽管安全柜内净化级别高，但气流组织仍由操作者流向柜体的玻璃罩的槽口等。3.负压的维持和稳定设计1）在风系统中，必须采取新风定量供给的设计，一般在新风管段应设计电动或手动双位定风量阀，以免出现当排风量增大时，新风供给量因管内负压的增大而不断补充，以致不能形成足够的负压。2）用于负压洁净区的新风及排风设备。如有条件昀好单独设置，新风及排风采用变速调节，以昀大限度减少干扰。4.排风机组的选型设计1）排风机应选用优质高效低噪音产品，其转速/效率曲线应比较平缓，静压在全压中所占的比例宜大于85%。2）排风机组的全压或机外静压（余压）以及风量的选择计算，如图所示，排风系统的阻力主要为：因室内绝对压力低于外部产生的排风阻力P0；排风口形成抽吸气流所需初始负压P1，排风口内安装的高效过滤器阻力P2，排风机箱内或风机出风口高中效过滤器阻力P3、排风机出风口止回阀阀板升启所需克服阻力P4，管道系统风阻P5、P6（包括沿程阻力P5、-26-局部阻力P6，局部阻力P6是消声器、风阀、百叶风口、静压箱等风管部件所有局部阻力的统称）。排风机的全压应为上述各阻力值之总和除以静压在全压中的占比（假设88%）。即即Pz=/88%。其中沿程主力理论计算式λ———摩擦阻力系数Rs———风管水力半径，对圆形风管Rs=；对矩形风管（A、B为矩形风管长短边）。ν———管道内气流速度m/sρ———管内空气重度kg/m320℃时为1.2kg/m3l———风管长度实际计算一般根据风管沿程阻力线算图由风量、风管尺寸以及风管材质，查找每米比摩阻进而计算阻力。其他阻力P6指百叶风口、弯头、消声器、风阀、静压箱局部扩大或缩小等引起的阻力表达式为P6=Psi=ξiPsi为某一风管部件的局部阻力ξi为该种部件的局部阻力系数，可由设计手册查找ν、ρ分别为风管内的气流速度和空气的重度，同上。工程实际中常根据管道系统的大小和部件的多少，采用沿程阻力P5乘以某一倍率系数K而使计算简化。即P6=KP5，K值选取见下表：小系统（50米以下）或拐弯多的大系统K=1.0~1.5大系统K=0.7~1.0有消声器时K=1.5~2.5一般排风系统相对而言K值取1.5足够；止回阀阀板升启阻力一般取30~40pa；高效过滤器阻力P2、高中效过滤器P3的阻力分别根据产品参数选取；P1为排风口形成足够的抽吸气流所需负压，这往往容易被忽略，相当于送风口也需有一定余压才能保证送风气流有一定的“射程”，这是保证吸风气流的“吸程”所必须的。P1一般取50~60Pa为宜；相对于排风机出口外的大气压而言，洁净室的绝对负压值P0也是排风机必须克服的阻力。排风机风量的选择应根据计算风量乘以一定的安全系数，该系数必须考虑排风机的效率、风管及室内门窗等渗漏风等因素。一般建议取1.2~1.25的系数，排风机必须采用变速控制。3）排风机的台数选定由于目前风机类产品的风量调节形式均为风机叶轮的转速调节，而风机的风量L、风压P与转速的函数因次关系为：L=f1（n）P=f2（n2）f1、f2分别为各自的函数代号，n、n2表示转速的一次方、二次方。即当风机按满足低速运行时选定风压，那么高速运行时风压成平方比上升，造成风机高速运行时噪音严重超标。所以，一般建议单台排风机的调速范围不宜过大。这也是解决类似多台设备（如生物安全柜）分别投运时，采用单台排风机通过调节风机转速控制压力时，房间的负压调节波动大、且难度大的针对性技术措施之一。此外，重要场合排风设备应留有备用排风机。5.关于自控系统的保障针对负压洁净室的自控设计首先是保证送风机、排风机的启停顺序，即启动时先启动排风后启动送风，停机时先停送风，再停排风；此外，对于管道系统的电动双位定风量阀或电动密闭阀的控制程序也应满足“负压”要求，确保不出现气流逆转。对于有多台生物安全柜的洁净室，要保证当所有生物安全柜停止使用时，室内仍有能保证洁净度的送风量以及维持负压的排风量。6.关于负压洁净室净化空调机组的段位配置1）对全新风直流系统，新风冷却除湿宜采用两级表冷：一级水冷，二级氟冷。并适当再热或采取部分仅作一级冷却的新风混合减少再热的方式。保证送风的相对湿度不致过高，从而避免末端高效过滤器受潮。2）尽量将风机段至于所有的过滤段、冷却段之后，合理利用风机电机的发热量对处于低温的空气再热，这是减少再热、降低送风相对湿度的有效措施；同时也是减少风机叶轮污染的有效措施。3）优先选用无蜗壳直联风机，避免有蜗壳、皮带传动风机的皮带粉末污染、风机叶轮及壳体内壁污染。4）不同热湿负荷，不同洁净等级的负压洁净室应采用各自独立的机组。相对区域面积小、功能辅房少的区域也可考虑共用机组，但应在净化机组出风口即分设各区域的支风管，采用在各个支风管内设置风管电热方式微调，然后再分别送至不同分区，风管电再热的启停受控于各自的房间内的温度2013年全国净化学术年会Internationalsymposiumoncleaningtechnology-27-传感器。结束语：负压洁净室的洁净设计及调试是难度相对较大的工作，需要详细了解设备的技术参数，充分考虑各种干扰因素。以确保医患安全为基础准则，针对不同的情况做深入细致的设计，保证运行效果。尽可能采用变频等技术措施，在确保安全的前提下，尽量实现节能。