作為醫(yī)院的核心部門，潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)水平與手術(shù)室的溫度、濕度、空氣潔凈度等環(huán)境參數(shù)及節(jié)能、高效運(yùn)行有著莫大關(guān)系。新基建時代，隨著各項(xiàng)技術(shù)的更新迭代，潔凈手術(shù)室凈化空調(diào)的設(shè)計與配置都有哪些要點(diǎn)？綠色節(jié)能又如何在其中得以實(shí)踐？

  壹

  手術(shù)部項(xiàng)目概況

  該醫(yī)院新建的門急診病房綜合樓內(nèi)（簡稱“新大樓”）設(shè)有53間潔凈手術(shù)室（Ⅰ級6間、Ⅲ級47間），正在改造的外科樓設(shè)置20間手術(shù)室（Ⅲ級17間、普通手術(shù)室3間）。新大樓手術(shù)部建設(shè)面積約12350㎡。

  表1 新門急診病房綜合樓手術(shù)室分布

   序號 樓層 區(qū)域 數(shù)量（間） 備注 01 負(fù)一層 一體化復(fù)合手術(shù)室 1 Ⅰ級手術(shù)室1間,鉛防護(hù)。 02 五層 日間及門急診手術(shù)部 14 急診及日間手術(shù)室8間，眼科手術(shù)室6間，全部為Ⅲ級，4間鉛防護(hù)。 03 七層 中心手術(shù)部 38 胸外手術(shù)室8間（包含Ⅰ級手術(shù)室5間，其中2間為DSA復(fù)合手術(shù)室），腦外科手術(shù)室7間，骨科手術(shù)室8間，泌尿科手術(shù)室7間，整傷、耳鼻喉手術(shù)室8間。16間鉛防護(hù)。

  貳

  凈化空調(diào)系統(tǒng)總體概況

  江蘇省人民醫(yī)院凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置使?jié)崈羰中g(shù)部始終處于受控狀態(tài)，既能保證潔凈手術(shù)部整體控制，又能使各潔凈手術(shù)室靈活使用。各潔凈手術(shù)室與配套輔助用房分開設(shè)置相應(yīng)的凈化空調(diào)系統(tǒng)。

  一

  氣流組織設(shè)計

  潔凈手術(shù)室采用高效送風(fēng)天花送風(fēng)，送風(fēng)天花集中布置于各手術(shù)室手術(shù)臺上方，使手術(shù)臺及周邊組成的手術(shù)核心區(qū)位于潔凈氣流形成的主流區(qū)內(nèi)。Ⅰ級手術(shù)室5級潔凈區(qū)內(nèi)的氣流流型確保為單向流，核心區(qū)手術(shù)臺工作面截面平均風(fēng)速為0.2~0.25m/s，Ⅲ級手術(shù)室換氣次數(shù)設(shè)計為24次/h，配置高于現(xiàn)行《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》GB50333-2013的相關(guān)規(guī)定。

  各潔凈手術(shù)室均采用雙側(cè)墻下部回風(fēng)，回風(fēng)口連續(xù)設(shè)置，洞口頂部邊緣高度距地面為0.5m，洞口下邊距地面為0.1m，既避免引起地面二次揚(yáng)塵，又保證了工作區(qū)潔凈氣流的穩(wěn)定。

  二

  空氣過濾器設(shè)置

  每個凈化空調(diào)系統(tǒng)均設(shè)置三級過濾裝置：

  一級過濾裝置設(shè)置在新風(fēng)端，新風(fēng)過濾裝置由三道過濾器串聯(lián)組成，第一道設(shè)在新風(fēng)口，采用人工塵計重效率大于30%的預(yù)過濾器；第二道設(shè)在凈化新風(fēng)機(jī)組進(jìn)風(fēng)口，采用G4+F7組合過濾器；第三道設(shè)在凈化新風(fēng)機(jī)組出風(fēng)段，采用過濾級別為F9的中高效過濾器。

  二級過濾器設(shè)在各凈化空調(diào)機(jī)組內(nèi)，為負(fù)壓段F5初效過濾器與正壓段F8中效過濾器的組合。

  三級過濾器設(shè)在各凈化空調(diào)系統(tǒng)末端高效送風(fēng)天花或高效送風(fēng)口，高效送風(fēng)天花采用過濾效率為99.9995%的H14高效過濾器，高效送風(fēng)口采用過濾效率為99.995%的H13高效過濾器。

  各級空氣過濾器均采用效率梯度遞增的組合形式，形成逐級保護(hù)，確保手術(shù)室及相關(guān)醫(yī)療用房潔凈度的同時，延長高級別過濾器的使用壽命，整體配置高于國家現(xiàn)行規(guī)范GB 50333-2013的相關(guān)規(guī)定。

  此外在所有潔凈手術(shù)室回風(fēng)口設(shè)置中效F5回風(fēng)過濾器，排風(fēng)口設(shè)置中效F5排風(fēng)過濾器。其他區(qū)域回、排風(fēng)口按潔凈度級別設(shè)置相應(yīng)級別的過濾器。

  三

  凈化空調(diào)系統(tǒng)劃分

  中心手術(shù)室全部配備各自獨(dú)立的凈化空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)，即“一拖一”的機(jī)組配置，高于現(xiàn)行國家規(guī)范的要求，保證各手術(shù)室實(shí)現(xiàn)個性化控制的同時，按需啟用實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。手術(shù)室凈化系統(tǒng)前瞻性的配置在新冠疫情期間發(fā)揮了極大的效用。

  ▲ 圖1 江蘇省人民醫(yī)院凈化空調(diào)系統(tǒng)原理圖

  根據(jù)手術(shù)室團(tuán)組式的布局模式，潔凈區(qū)輔房及清潔區(qū)輔房分別按所在團(tuán)組分區(qū)配置集中的凈化空調(diào)系統(tǒng)，其中潔凈區(qū)配置5個集中的凈化空調(diào)系統(tǒng)，清潔區(qū)配置5個集中的凈化空調(diào)系統(tǒng)。

  手術(shù)室新風(fēng)采用集中處理的形式,新風(fēng)凈化空調(diào)機(jī)組同樣按照團(tuán)組式布局形式分區(qū)配置，手術(shù)部共設(shè)置5套凈化新風(fēng)空調(diào)機(jī)組分別對新風(fēng)分區(qū)進(jìn)行集中處理，處理后的新風(fēng)送入所在團(tuán)組的各手術(shù)室凈化空調(diào)循環(huán)機(jī)組，接入循環(huán)機(jī)組的新風(fēng)支管上設(shè)置定風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置對新風(fēng)量進(jìn)行控制。

  各手術(shù)室設(shè)置獨(dú)立的排風(fēng)系統(tǒng)；預(yù)麻室、蘇醒室內(nèi)設(shè)置排風(fēng)口，納入所在團(tuán)組集中排風(fēng)系統(tǒng)；所有衛(wèi)、浴間均設(shè)置獨(dú)立的排氣扇；污物打包間設(shè)置排風(fēng)口，納入所在系統(tǒng)的集中排風(fēng)；科學(xué)合理的排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計既達(dá)到保證各區(qū)域有序的梯度壓力控制，同時平衡的系統(tǒng)風(fēng)量分配使室內(nèi)溫、濕度、潔凈度等參數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定范圍，房間空氣保持適宜的清新度。

  手術(shù)室辦公生活區(qū)采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)的系統(tǒng)形式，共設(shè)置2套組合式新風(fēng)空調(diào)機(jī)組，分別為手術(shù)室生活區(qū)和辦公區(qū)供應(yīng)新風(fēng)。

  四

  冷熱源及空調(diào)水系統(tǒng)

  手術(shù)室空調(diào)冷熱源由大樓集中供應(yīng)，大樓空調(diào)水系統(tǒng)采用分區(qū)兩管制形式，手術(shù)室空調(diào)水系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置。大樓冷源由三臺1650RT離心式冷水機(jī)組和兩臺550RT離心式變頻冷水機(jī)組組成，熱源由四臺燃?xì)鉄崴仩t組成，冬、夏季集中供應(yīng)，利于冷熱源機(jī)組設(shè)備高效節(jié)能運(yùn)行。手術(shù)室制冷工況延長期間，運(yùn)行兩臺變頻離心機(jī)組承擔(dān)手術(shù)室負(fù)荷。另外手術(shù)室集中新風(fēng)處理機(jī)組設(shè)置直膨式深度除濕裝置，獨(dú)立運(yùn)行，除了滿足深度除濕的需要，過渡季節(jié)兼作手術(shù)室備用冷熱源，彌補(bǔ)兩管制空調(diào)水系統(tǒng)的不足。

  手術(shù)室辦公生活區(qū)空調(diào)水系統(tǒng)納入大樓集中系統(tǒng)，與手術(shù)室分區(qū)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)雙工況運(yùn)行，確保滿足各自區(qū)域的不同需求。

  五

  系統(tǒng)加濕形式

  手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)加濕采用干蒸汽加濕形式，一次蒸汽源取醫(yī)院蒸汽鍋爐房。

  叁

  手術(shù)部綠色節(jié)能措施

  江蘇省人民醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)形式、配置及設(shè)備選型，充分考慮了節(jié)能高效，安全運(yùn)行、衛(wèi)生潔凈、低耗長效。

  一

  綜合全面的節(jié)能措施

  1

  節(jié)能設(shè)計

  Tips

  科學(xué)全面的節(jié)能設(shè)計，是凈化系統(tǒng)綠色節(jié)能運(yùn)行的前提條件。

  凈化空調(diào)自動控制設(shè)計最先進(jìn)的手術(shù)室智能化運(yùn)行信息綜合管理系統(tǒng)。

  空調(diào)水系統(tǒng)采用分區(qū)兩管制，冷熱源設(shè)備始終保持在綜合能效最高的狀態(tài)下運(yùn)行。

  凈化空氣處理過程采用熱濕分離的處理方式，減少系統(tǒng)再熱的能源損失。

  2

  節(jié)能設(shè)備

  Tips

  核心設(shè)備的高效低耗選型，是凈化系統(tǒng)綠色節(jié)能運(yùn)行的硬件基礎(chǔ)。

  手術(shù)室核心設(shè)備凈化空調(diào)機(jī)組采用德國原裝進(jìn)口定制型號的醫(yī)用衛(wèi)生型機(jī)組，三大核心部件--風(fēng)機(jī)、電機(jī)、換熱器，特別配置了當(dāng)前世界最先進(jìn)的高效節(jié)能產(chǎn)品。

  3

  節(jié)能管理

  Tips

  高質(zhì)量的運(yùn)維管理是節(jié)能技術(shù)措施得以發(fā)揮效果的實(shí)施保障。

  凈化系統(tǒng)采用主動式常態(tài)化運(yùn)行維護(hù)替代常規(guī)的被動式故障維修，保持凈化系統(tǒng)在全壽命周期內(nèi)的能量匹配最佳化運(yùn)行。

  康凈凈化廠家上海風(fēng)神派駐工程師常駐醫(yī)院現(xiàn)場，全年無休、每日巡檢，確保設(shè)備一直保持最佳狀態(tài)運(yùn)行，避免設(shè)備能效降低，發(fā)揮管理節(jié)能效用。

  二

  節(jié)能措施的核心技術(shù)

  1

  手術(shù)室智能化運(yùn)行信息綜合管理系統(tǒng)

  凈化空調(diào)系統(tǒng)采用上海風(fēng)神自主開發(fā)的手術(shù)室智能化運(yùn)行信息綜合管理系統(tǒng)，對整個凈化系統(tǒng)運(yùn)行過程中的耗能設(shè)備進(jìn)行集中管理、監(jiān)測，記錄、分析、保存能源數(shù)據(jù)，并不斷提出改進(jìn)措施。

  該管理平臺基于空調(diào)自動控制系統(tǒng)，從電力系統(tǒng)中將空調(diào)設(shè)備的用電數(shù)據(jù)通過通訊的方式采集到信息綜合管理系統(tǒng)平臺中，對于所有的控制設(shè)備的用電量結(jié)合使用時間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲和歸檔，再通過數(shù)據(jù)的有效分析得到系統(tǒng)能耗的使用情況，將分析結(jié)果通過圖表等形式反映出來，進(jìn)行能源使用策略的制定和調(diào)整。對于整個設(shè)備的用能進(jìn)行合理的管理，從而降低系統(tǒng)能耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

  ▲ 圖3 江蘇省人民醫(yī)院手術(shù)室能源管理平臺

  1

  控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

  系統(tǒng)采用就近設(shè)置控制器，遠(yuǎn)程組網(wǎng)的形式。就近設(shè)置的控制器靠近現(xiàn)場設(shè)備，控制器與控制器之間采用工業(yè)級的專業(yè)通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的精密通信，即快速又穩(wěn)定。

  上位系統(tǒng)利用工業(yè)控制的WEB專業(yè)技術(shù)，將上位機(jī)的操作通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，在可以連接互聯(lián)網(wǎng)的地方都可輕松實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場自控系統(tǒng)的操作，大大提高了操作員的工作效率和現(xiàn)場運(yùn)行效率。

  2

  節(jié)能效率優(yōu)化

  常規(guī)系統(tǒng)中，自控系統(tǒng)的啟動和停止是需要操作人員進(jìn)行控制的，操作人員通過人機(jī)界面輸入系統(tǒng)啟動和停止的指令來使整個系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)作。該方式對于操作人員要求很高，如果出現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行時間和實(shí)際需要使用時間脫離的情況，就會造成能源的浪費(fèi)。

  江蘇省人民醫(yī)院手術(shù)室智能化運(yùn)行信息綜合管理系統(tǒng)中加入了控制時間表功能，系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的時間點(diǎn)運(yùn)行，可以配合手術(shù)室的實(shí)際使用時間進(jìn)行自由靈活的調(diào)節(jié)，在手術(shù)開始前提前啟動，手術(shù)正式開始時已經(jīng)具備了符合要求的溫濕度、潔凈度的手術(shù)環(huán)境，同時可以在一天的手術(shù)結(jié)束后自動關(guān)閉，避免了能源的浪費(fèi)。

  3

  手術(shù)室智能化運(yùn)行信息綜合管理硬件設(shè)備

  采用42吋一體化高端平板多點(diǎn)電容式LED智能觸摸屏，分辨率為1920×1080，色彩度最大1677萬色，亮度≥400cd/㎡，對比度≥4000：1，視角178°，整機(jī)壽命＞60000小時。一體化智能觸摸屏CPU配置INTEL I7處理器，內(nèi)存為8G，硬盤為1T。

  觸摸屏采用windows操作系統(tǒng),系統(tǒng)具有編程控制功能，可直接和手術(shù)室各系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)手術(shù)室集中控制及信息管理，并可通過pad、手機(jī)等移動設(shè)備上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時控制。

  手術(shù)室智能化運(yùn)行信息綜合管理終端軟件及友好的人自行開發(fā)，具有相關(guān)專利等知識產(chǎn)權(quán)?？蓪?shí)現(xiàn)如下功能：

   ? 時間信息管理：可顯示北京時間，進(jìn)行麻醉計時、手術(shù)計時。待機(jī)狀態(tài)下時間系統(tǒng)作為屏保，全屏顯示手術(shù)計時、麻醉計時、北京時間。

   ? 環(huán)境信息管理：可調(diào)節(jié)與顯示房間溫、濕度參數(shù)，可顯示房間壓差值、房間內(nèi)TVOC及CO2濃度； ? 供電照明信息管理：可實(shí)現(xiàn)手術(shù)室照明開關(guān)控制，照明燈具調(diào)光管理等功能，還可顯示UPS及IT系統(tǒng)的工作狀況及故障報警。

   ? 醫(yī)氣信息管理：可顯示醫(yī)用氣體壓力，實(shí)現(xiàn)高、低壓報警功能； ? 通訊信息管理：具有對講呼叫，視頻通話等功能； ? 空調(diào)系統(tǒng)控制：機(jī)組啟、?？刂萍盃顟B(tài)指示；值班運(yùn)行/全風(fēng)量運(yùn)行轉(zhuǎn)換及狀態(tài)指示；房間溫、濕度的設(shè)定；機(jī)組運(yùn)行及故障指示；過濾器堵塞報警及指示；正負(fù)壓切換控制及指示；空調(diào)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)查詢； ? 能源信息管理：可與手術(shù)室能源管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，在手術(shù)室可直接查詢實(shí)時能耗統(tǒng)計及分類顯示等數(shù)據(jù)。

  2

  衛(wèi)生型凈化空調(diào)機(jī)組

  空調(diào)系統(tǒng)是建筑能耗第一大戶，尤其是手術(shù)室凈化空調(diào)，其能耗占手術(shù)室總能耗的50%以上，因此空調(diào)系統(tǒng)的核心設(shè)備凈化空調(diào)機(jī)組的節(jié)能配置對整個系統(tǒng)的節(jié)能效果起決定作用。

  江蘇省人民醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)機(jī)組采用德國某著名品牌原裝進(jìn)口的衛(wèi)生型專用機(jī)組。所配置的系列型號機(jī)組是經(jīng)過德國ILH專業(yè)機(jī)構(gòu)認(rèn)證的醫(yī)用衛(wèi)生型機(jī)組。

  凈化空調(diào)機(jī)組功能段配置為：回風(fēng)段過濾段F5+表冷段+風(fēng)機(jī)（混風(fēng)）段+再熱段+加濕段+活性炭過濾段+中效過濾段F8+出風(fēng)段。

  凈化機(jī)組具有良好的絕熱性能，采用46mm厚度的雙層可拆卸箱體面板，內(nèi)置A1級玻璃巖棉夾心材料保溫層，絕熱材料玻璃巖棉密度為55kg/m3，絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)為0.035w/(mk)，箱體壁板傳熱系數(shù)為0.9w/(㎡k)。

  凈化機(jī)組具有良好的密封性能，優(yōu)于歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1886 2007的最高標(biāo)準(zhǔn)L1(R)級，保持機(jī)組內(nèi)靜壓700P時，泄漏率僅為0.1 l/(s㎡)。

  凈化機(jī)組采取良好的防冷橋措施，冷橋因子達(dá)到0.69。

  1

  核心部件

  冷熱水盤管：配置了最新技術(shù)的橢圓管高效翅片式換熱器，翅片式換熱器采用橢圓形紫銅管套防腐親水鋁翅片，具有強(qiáng)化換熱的功能,比常規(guī)圓管換熱器換熱效率高1.8%；并具有較低的空氣阻力，比常規(guī)圓管換熱器空氣阻力低28.6%，橢圓管翅片式換熱器阻力在制冷（濕）工況僅為17.5Pa/單排(即換熱器排數(shù)為4排時空氣側(cè)總阻力僅為70pa)。

  ▲ 圖9 橢圓管換熱器

  風(fēng)機(jī)、電機(jī)：配置了高效率無渦殼直聯(lián)風(fēng)機(jī)，及EC直流電動機(jī)，所選用的風(fēng)機(jī)風(fēng)量—全壓曲線比較平緩，EC直流電動機(jī)具有無級調(diào)速功能，適合變負(fù)荷調(diào)節(jié)，電動機(jī)效率達(dá)到歐洲最高能效等級IE4，相當(dāng)于國標(biāo)一級。

  2

  節(jié)能效果

   ◆ 風(fēng)機(jī)配置了德國知名品牌無蝸殼風(fēng)機(jī)

  無蝸殼風(fēng)機(jī)采用直聯(lián)式的連接方式，與常規(guī)的皮帶傳動連接相比，由于取消了風(fēng)機(jī)與電機(jī)之間的皮帶傳動機(jī)構(gòu)，消除了中間機(jī)構(gòu)的效率損失，風(fēng)機(jī)效率提高5%以上。

  由于取消了皮帶，避免了皮帶傳動過程中磨損產(chǎn)生的塵粒造成的二次污染，降低了中效及高效過濾器的負(fù)荷，系統(tǒng)阻力降低，過濾器使用壽命延長，節(jié)能減耗。

  常規(guī)風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，皮帶在應(yīng)力作用下會伸長變形俗稱“打滑”，從而造成風(fēng)機(jī)風(fēng)量降低，為了維持手術(shù)室各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速必須提高，運(yùn)行能耗相應(yīng)增加。而無蝸殼風(fēng)機(jī)直聯(lián)式結(jié)構(gòu)，不存在皮帶打滑現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)一直保持高效運(yùn)行。

   ◆ 采用EC電機(jī)可節(jié)約能耗對比

  表2 普通AC電機(jī)VS.高效EC電機(jī)能耗

   ◆ 換熱器配置當(dāng)前最先進(jìn)的橢圓管換熱器

  該換熱器在傳統(tǒng)圓形紫銅管套鋁翅片換熱器基礎(chǔ)上，采用與圓管周長相同的橢圓形紫銅管套鋁翅片，換熱面積不變（也就是所消耗的有色金屬材料數(shù)量不變），而空氣阻力相比減小28.6%；同時換熱效率提高1.8%。其原理如圖所示：

  橢圓管換熱器空氣阻力大大降低，當(dāng)空氣流經(jīng)換熱器時，由于采用橢圓管，與周長相同的圓管相比，空氣與換熱器迎面接觸面積變小，氣流流型順暢，氣流渦流減少，空氣所受到的阻力減小，從而減小空調(diào)箱內(nèi)部阻力，空調(diào)機(jī)組配置的風(fēng)機(jī)壓頭相應(yīng)降低，從而節(jié)約能耗。

  由國家空調(diào)設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對這兩種換熱器在同等條件下進(jìn)行，結(jié)果得出：常規(guī)4排管圓管換熱器空氣阻力為98Pa，而同等條件下，4排管橢圓管換熱器空氣阻力僅為70Pa,空氣阻力減小了28.6%。

  橢圓管換熱器換熱效率提高，與周長相同的圓管相比，空氣與換熱器接觸時，氣流流型更順暢，渦流減少，與換熱器表面接觸更充分，換熱效率因此得以提高。換熱效率提高，在相同制冷量要求下，換熱器需要的冷熱水量就相應(yīng)減少，從而空調(diào)冷熱源機(jī)組及配套的水泵容量都可以相應(yīng)減少，既節(jié)約了運(yùn)行能耗，又可減少初投資。

  由國家空調(diào)設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對這兩種換熱器在同等條件下進(jìn)行，結(jié)果得出，常規(guī)4排管圓管換熱器平均供冷量為18127W，而同等條件下，4排管橢圓管換熱器平均供冷量為18446W,供冷量提高了1.8%。