医用净化空调机组主要是通过空气的循环来过滤空气中的尘埃、微生物等,实现对空气中非生物粒子和生物粒子的控制,达到洁净的标准。因此需要有足够的风量来保证室内的洁净度。洁净室的风量一般按照室内换气次数来计算,洁净度要求越高,换气次数越大。
医用空调机组一般采用粗、中、高三级过滤器过滤,而这三级过滤器的阻力加起来就有700~800帕,一般均采用集中送、回风的方式,以保证维持室内的正负压调节的要求,所以通风管道的阻力比普通空调的要高很多。需要克服这些阻力,就要求空气处理机组的送风机有足够的压头,所以洁净室的空气处理机组的送风机组一般采用后倾型的风机。
医用净化空调机组除了满足温度和洁净度要求外,对湿度控制也有一定要求。为了实现恒温恒湿,要求空气处理机组中至少要具备制冷、制热、加湿、除湿等功能段。
医院是自身免疫力弱、同时又是病原菌发生源的病患者聚集之处,防止院内交叉感染必然是医院空调的重要职责。净化室内空气,以及维持各个不同房间的合理压差,以控制空气的流向,是降低院内交叉感染的重要手段。
此外,医院因X光诊断、放射治疗、核医学检查、生化检验、传染病治疗等部门产生多种放射性尘埃、有害气体、臭气及细菌,防止其向外扩散也是医院空调的重要职责。
医用净化空调机组要满足室内无尘、无菌的要求,必须依靠良好的空气过滤系统来完成。送入室内的空气一般要经过三级过滤,空气处理机组配备粗、中效过滤器,送风末端配高效过滤器。还可设置紫外线、等离子空气净化器或高压静电除尘杀菌过滤装置对空气进行杀菌处理。
医院空调是能耗大户,其年度一次能耗量,一般是办公建筑的 1.6~2.0 倍。因此,科学的设计与运行管理,以确保空调系统适用与节能是至关重要的。
洁净空调系统大风量的特点带来了高能耗,各种节能技术在洁净空调系统中得到广泛的应用。其中变频技术在洁净空调系统中被广泛的选用。由于洁净空调系统一般要设置粗效过滤器、中效过滤器(亚高效过滤器)、高效过滤器,而过滤器都是随着使用的时间越来越久,其阻力也越来越大,和普通空气处理机组的送风机是按过滤器的计算阻力来选型的不同,在洁净室中选用空气处理机组的送风机电机功率都是按过滤器的终阻力来选型的,在空调系统运行初期,风机的压力是绝对足够克服系统的阻力来满足使用要求的,这时候采用变频器,可以将风机的转速降低,减少功耗,起到良好的节能目的;随着系统的运行,过滤器不断积尘的阻力越来越大,空调系统的风量将会减少,通过风管里风量或者是静压变化提供变化的数据给变频器,由变频器将风机的转速变大,就可以满足系统风量的要求,同时也可以通过对风机转速进行调节,对房间的正负压保持有良好的调节作用。另外选用变频风机,也可以在洁净室不使用时,将机组的转速变低,送风机的风量减少,适应值班状态。
医院的一些重要部门如手术室、血液病房、分娩室、重症监护室(ICU,Intensive Case Unit)、早产婴儿室等,如果其空调系统突然发生故障,后果严重甚至会危及患者生命安全。对于地震灾害多发地区,这类医院的设备还要考虑具有耐震、防灾的性能。能源应考虑多元化,双电源、备用能源是必须的。空调系统机组要有保障安全的备用机制。如前所述的重要场所,空调系统宜有独立运行的可能性,在特殊情况下仍能保证这些部位正常运行。
由于医院各部门的使用时间,所要求的温湿度、洁净度以及负荷条件各不相同,因此空调系统分区必然要细化,而且空调方式也要求多样以适应不同区域的要求,需要格外重视各个房间独立控制与调节的可能性。
随着医疗技术不断更新,医疗服务范围扩大以及百姓对健康的日益关注,医院建筑各室的用途随之不时变更,医疗设备不时增设或更新。如果设计时未充分考虑此因素,空调系统没有相应变更的余地和灵活性,则面临被动的局面,因此,宜适当考虑预留设备位置及机器设备的进出通道、管井内增设管路的空间等,以降低设备、系统更新时所需时间与费用。
医院内除去健康的医护人员、陪伴人员外,各种疾患的病人不同程度上是精神、心理和生理方面的弱势群体,他们的承受力、适应力差,较差的环境条件对他们的健康和舒适影响更明显。需要格外注意防止空调系统的噪声、设备的震动,及较大的风速等刺激患者。
根据医用洁净用房空调机组的冷热介质,目前常用的有以下2类:
净化空调机组是空气处理的最主要设备之一,其自身不带冷、热源,是以冷、热水或蒸汽为媒介,用以完成对空气的过滤、净化、加热、冷却、加湿、除湿、消声、新风处理等功能的箱体组合式机组。新风进入空调机组,与室内来的回风在混合段中混合。混合空气经过粗效过滤段,滤去尘埃和杂物,再经过中效过滤段进行二次过滤,滤去更小的尘埃和杂物。然后,通过表冷段或加热段进行降温或加热后使空气达到所需的温度点,然后再通过加湿段加湿到系统所需要的湿度要求即达到指定的送风状态点,最后通过风机段把处理好的空气送入室内。
用于医疗科室的空调机组的功能段排序设置应符合《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2013中相关规定;
夏季空调除湿再热:为了保证手术室内的相对湿度,宜采用湿度优先控制模式,夏季洁净空调需要除湿再热,需要设置再热热源。
洁净空调加热的热源宜优先选用冷冻机的冷凝热。
加湿器:洁净空调应采用干蒸汽加湿器。蒸汽加湿分为直接蒸汽加湿和间接蒸汽加湿,在条件允许时,优先采用间接蒸汽加湿器。否则,采用电加湿方式。
自带直接蒸发冷(热)媒的净化空调机组,就是机组本身具有制冷、制热的功能。大多为风冷型。机组自带冷热源,可实现制冷、制热、加湿、除湿、净化等多种功能。
可根据环境要求和室内使用要求,可分为
1.热泵型净化恒温恒湿,夏季采用电再热,一般用于温湿度精度要求不高,除湿负荷小,冬季加热负荷大的地区;
2.单冷电加热型恒温恒湿净化空调机组,夏季采用冷凝废热再热,一般用于温湿度精度要求高,夏季除湿负荷大,冬季加热负荷小的地区;
3.全新风机型可采用热泵热回收新风机机组,用室内的回(排)风给室外侧散热,通过冷媒进行热回收,效率不衰减,空气不接触,不存在二次污染的可能。节能效果明显;
4.过渡季节可采用自然冷源对空气进行处理。
本章参考文献
[1] 中国建筑科学研究院等. 《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2013.北京:中国计划出版社
[2] 许钟麟 沈晋明主编. 医院洁净手术部建筑技术规范实施指南技术基础. 北京:中国建筑工业出版社. 2014
[3] 沈晋明 刘燕敏著. 21世纪手术环境控制技术的进展与创新. 上海:同济大学出版社. 2021
[4] 中国机械工业联合会.《洁净手术室用空气调节机组》GB/T19569-2004.北京:中国标准出版社
[5] 中国建筑科学研究院等.《组合式空调机组》 GB/T14294-2008 .北京:中国标准出版社
本章作者:
同济大学|刘燕敏
重庆明环科技发展有限公司|李勇
中国建筑西北设计研究院有限公司|何亚男 张世涛
维克(天津)有限公司|黄海
德州大商净化空调设备有限公司|商丽萍
南通华信中央空调有限公司|曾海贤