CN112515907B - 适用于手术室的异温异速宽口低速空气幕的层流送风方法 - Google Patents
适用于手术室的异温异速宽口低速空气幕的层流送风方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种适用于手术室的异温异速宽口低速空气幕的层流送风方法，其特征是，在手术室内，手术台正上方设置三个独立送风装置，包括位于中央的主层流送风装置及其两侧宽口低速空气幕送风装置，手术台的长边两侧下部设置若干回风口；所述三个送风装置末端设置以及回风口处均设置空气过滤器；中间的层流送风装置经循环机组(2)送入温度较高、速度较低的室内的循环风，而两侧的送风装置送入经空调机组(7)处理过的温度与湿度较低的送风；以上实现系统整个送风装置呈现空气幕与层流的异温、异速的送风状态。
Description
技术领域
本申请属于空气调节领域。
背景技术
手术室的局部层流送风广泛用于现代手术室，层流只是一种约定的俗称，医学界较为常用。不同的标准被分别称为单向流、低湍流度置换流或非诱导送风气流。
无论是我国还是其他发达国家的医院建设标准，高级别手术室常常要求在手术台正上方设置局部的层流送风装置。我国GB50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》规定的Ⅰ级洁净手术室的送风装置的送风面积为2.4m×2.6m，在工作面上的送风速度为0.2～0.25m/s，Ⅱ级洁净手术室的送风装置的送风面积为1.8m×2.6m。德国DIN1946–4《医疗建筑与用房通风》要求Ia手术室送风装置3.2m×3.2m，送风速度规定为不小于0.23m/s。美国ASHRAE170-2017标准《医疗设施通风》中规定手术室的送风口每边要比手术台面的每边大0.3m到0.45m(送风面积约为1.2m×2.4m～1.5m×2.7m)，送风速度为0.127～0.178m/s。
当送风气流送入室内时，由于速度较周围的空气快而带动周围的空气一起流动，送风气流周边压力的变化对周围的空气产生引流的作用。送风气流速度越高，引射量越大，干扰越强。在手术室传统的送风装置已被普遍使用，但是存在着2大缺点：
1.层流送风抗干扰差
由于手术室采用高洁净度的局部层流送风，送风装置的周边的较污染的空气会被不断地引射到层流气流中，使得洁净气流形成的洁净无菌区域缩小。局部层流断面风速不断减小，易受周围气流干扰，以及与室内空气的温度差的影响。有时难以到达工作面。无法保证手术区高度无菌无尘的要求。
2.送风温湿度无法同时满足医患
由于手术室的局部层流送风是以同一温湿度、统一风速送出，而送风温度是优先满足手术小组的舒适度为前提，以提高手术效率。手术小组人员穿着全套无菌服、工作强度较大，需要的温度与湿度较低，风速偏高。这样的送风温度往往会使得手术患者温度偏低，甚至出现低温症。处在患者头部的麻醉医生也会感到冷，有吹风感，不舒适。
发明内容
本申请从根本上改变了手术室同一送风装置的结构与同温同速的送风方式，提高了传统送风装置层流气流抗干扰性，强化了手术区与周边区的隔离效果，同时满足医患温湿度的要求，有效维持了室内最佳的无菌、洁净、医患舒适的手术环境。在主送风气流两侧配置宽口低速空气幕，由于空气幕流速低，引射量小，对中心的主层流气流干扰小；空气幕宽度大，使得洁净气流外较污染的气流难以穿透进入中心主层流气流。强化了隔离效果、提高了层流抗干扰力、保证了送风气流质量。
为此公开如下技术方案：
技术方案一
一种适用于手术室的异温异速送风方法，其特征是，在手术室内，手术台正上方设置三个独立送风装置，包括位于中央的主层流送风装置及其两侧宽口低速空气幕送风装置，手术台的长边两侧下部设置若干回风口；
所述三个送风装置末端设置以及回风口处均设置空气过滤器；
中间的层流送风装置经循环机组2送入温度较高、速度较低的室内的循环风，而两侧的送风装置送入经空调机组7处理过的温度与湿度较低的送风；
以上实现系统整个送风装置呈现空气幕与层流的异温、异速的送风状态。
进一步的，中间的主层流送风装置由循环机组2经中效与高效两级过滤，送入洁净无菌、温度较高、风速较低的室内的循环风，在患者的手术部位形成无菌无尘的局部环境，避免了手术患者可能出现的低温症，降低了患者手术风险，同时也满足了麻醉师的舒适度。
进一步的，两侧的空气幕的送风装置，由空调机组7处理，经粗效、中效、高效三级过滤，送入洁净无菌、温度与湿度较低的送风，保护了中心主送风气流，同时使手术人员笼罩在洁净无菌的空气幕气流，温湿度与风速又符合了手术人员操作需求。该空调机组承担手术室所有的热湿负荷。
以上洁净度、温度、湿度等技术参数应符合相应规范。参照标准以符合规范。
应用价值：除了常规的开放型手术外，现在微创手术越来越多，现有技术中空调的冷风常使腔镜的温度下降，腔镜起雾变混浊，有碍于微创手术顺利实施，延长了手术时间，增加手术部位感染的风险。
相比于手术室传统的同一箱体的送风装置结构以及其同温同速送风方式，本申请增强了隔离效果，提高了洁净送风气流抗干扰力，保证了洁净无菌区域，同时满足医患的温湿度需求,提高手术人员与麻醉医生工作效率，有利于微创手术实施。优先保证手术部位的无菌无尘的手术环境，避免患者出现低温症，有助于有效地降低手术部位感染。
基于上述送风方法技术方案，进一步公开：
技术方案二
一种手术室异温异速送风装置及空调系统，特征是，包括室内的送风装置、回风系统、室外两套独立工作的通风空调系统；
送风装置设计为三个独立送风单元，包括位于中央的主层流送风装置及其两侧宽口低速空气幕送风装置，主层流送风装置位于手术台正上方，为患者送风；两侧宽口低速空气幕送风装置位于手术台边侧上方，为外科医生及麻醉师送风；手术台的长边两侧下部设置若干回风口，构成回风系统，采用室内统一回风；
手术室外的空调系统包括循环机组2和空调机组7，所述循环机组2为中间的层流送风装置送入温度较高、速度较低的室内的循环风；所述空调机组7分支两条送风管，分别独立为两侧的送风装置提供处理过的温度与湿度较低的送风。
进一步的，所述三个送风装置互相分隔，独立送风，每根送风管上设置调节风阀，以保证三个送风面达到最佳的送风配置。这调节风阀可多叶调节阀，也可以采用定风量控制风阀，如文丘里定风量控制装置、气囊式定风量控制装置。
进一步的，所述三个互相独立的送风装置的送风末端设置高效率空气过滤器。可以是高效过滤器，亚高效过滤器也可以是高中效过滤器。三个送风装置可以采用相同级别的空气过滤器，也可以采用不同级别的空气过滤器。
进一步的，在宽口低速空气幕的异温异速的送风装置的出风口设置格栅，增强空气幕稳定性。作为实施例，出风口设置100mm×100mm的格栅，也可设置其他规格或尺寸的格栅，也可以不设置格栅。
所述宽口低速空气幕要求送风速度不高于1m/s，空气幕宽度不小于100mm。宽口低速空气幕的技术参数选定取决于实验测试与CFD气流模拟。如经实验测试与CFD气流模拟验所述宽口低速空气幕要求送风速度宜高于中间主送风气流速度的50％。宽口低速空气幕风速与中间主送风气流风速的选定取决于实验测试与CFD气流模拟。如经实验测试与CFD气流模拟验证，宽口低速空气幕的送风速度也可以与主送风气流相同，但其送风温度必须低于主送风气流。由于送风温差的作用，实际上宽口低速空气幕的送风速度仍会高于主送风气流。
所述空气幕送风的空调机组7承担手术室全部的热湿负荷，通过管路连接外界新风与室内回风，形成独立控制系统。作为实施例，举例而非限定，可以采用一次回风再加热方式；也可采用二次回风、新风独立处理等其他空气处理方式；皆为暖通送风领域常规技术。
所述中间主送风装置送风由循环空调机组2提供，该循环空调机组仅设置风机与空气过滤器。如控制需要，循环空调机组2内也可设置热湿处理装置，以适应不同的手术需要。
所述送风装置后侧、在麻醉医生正上方设置排风口，调节排风量以满足室内压力控制需求。
作为实施例，推荐：所述中间主送风装置的宽度不应小于1m，两侧空气幕宽度不应小于0.2m，长度与两侧空气幕送风装置一样应为2.6m，以使送风气流能笼罩手术台。如经实验测试与CFD气流模拟验证，也可采用其他尺寸。
空气幕的空调机组7的回风与主送风气流的循环空调机组7应采用室内统一回风。作为实施例，举例而非限定，空气幕的空调机组回风量与主送风气流的循环空调机组的回风量相差不多，也可两个机组各采用手术室的一侧回风。
附图说明
图1是手术室带围挡的送风装置的示意图；
图2是手术室带窄口高速送风装置的示意图；
图3是本申请的高级别手术室的带宽口低速空气幕的异温送风装置及空调系统示意图；
图4是本申请三个箱体的送风装置；
图5是手术室传统的一个箱体的送风装置。
数字标记：
1.回风口 2.循环机组 3.循环风 4.主层流送风装置 ；5.空气幕送风装置 6.送风 7.空调机组 8.回风 9.新风
具体实施方式
下面将结合附图对本申请作进一步说明。
首先，应用背景介绍
针对手术室传统的送风装置的缺点，目前采用如下对策：
1.为了提高层流抗干扰，保证送风质量，一般采用以下三种方式：
1.1在手术室送风装置四周添加较高的围挡(见附图1)，围挡甚至高达1m，保护送风气流能平稳送下来，这种围挡也被称为稳流器，但对手术小组操作过程有影响，给手术人员有压抑感。
1.2国外公司在送风装置四周设置窄口高速空气幕(见附图2)，以提高送风气流抗干扰性。为了避免空气幕的高速气流对手术人员的强烈的吹风感，一般需将高速空气幕向外移，避开手术人员，这样扩大了中间的主送风气流面积，不利于节能。本申请的发明人依据实验研究验证：高速气流由于其强烈的引射作用，不仅干扰了中心的层流气流，而且中心送风气流由于被大量引射，使得中心气流速度不断降低，同样会影响到送风气流质量。
1.3还有的要求送风装置采用等温送风，来保证洁净气流不收缩，但抗干扰性较差。手术室的热湿负荷需要采用其他手段消除，增加了造价与运行费用。
2.为了使送风同时满足手术小组人员、手术患者和麻醉医生，不得不给患者添加保温毯，避免手术患者出现低温症。至于麻醉医生，只能多穿些衣服。
这些对策虽然也起到一定的作用，但由于没有从根本上改变手术室送风装置的传统结构与送风方式，无法满足层流送风气流抗干扰力，以及同时满足医患温湿度需求这两大问题，为此本申请提出了实施例1带宽口低速空气幕的异温异速送风方法及系统。
接着，介绍本申请实施例1的结构与送风方式
实施例1
请参阅附图3，本申请的用于高级别手术室的带宽口低速空气幕的异温异速的送 风装置及其空调系统，包括：在手术台正上方设置的主层流送风装置4、两侧各配置宽口低速空气幕送风装置5、在空气幕送风装置出口设置出口处设置100mm×100mm的格栅10(见附图4)。手术台的长边两侧设置若干回风口1，构成采用室内统一回风。三个独立的送风装置(5、4、5)末端设置空气过滤器(空气过滤器的级别根据规范与手术要求而定)，回风口1处设置中效过滤器(洁净级别根据规范而定)。连接手术室主层流送风装置4的循环空调机组2，将室内空气经回风口1中过滤器的循环风3送入主层流送风装置4，如此不断循环。手术室外空调机组7将新风9经过滤器与室内空气经回风口1中过滤器的回风8混合后，再经空气热湿处理的送风6，分别送入两侧空气幕送风装置5。手术室中主层流送风装置4无菌无尘送风气流笼罩在手术台，保护手术部位免受污染。两侧的空气幕送风装置无菌无尘气流笼罩手术人员。
循环空调机组2和室外空调机组7两个系统是独立运行的。
本实施例为国标GB50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》规定的Ⅱ级洁净手术室，室内面积为38m2，作为标准洁净手术室。与WHO推荐的以及国外的手术室标准相符。手术床正上方设置主层流送风装置5的尺寸为1.0m×2.6m，送风量为2808m3/h，面风速为0.3m/s。两侧的空气幕送风装置的尺寸为0.4m×2.6m。新风量500m3/h，送风量为3744m3/h，面风速为0.5m/s。按《规范》要求在麻醉医生上方设置排风口，排风量为200m3/h，三个独立箱体合起来的整个送风装置尺寸为1.8m×2.6m。差值风量为300m3/h，室内维持正压5Pa。沿手术台的长边所对两侧墙下方设置四个回风口1回风。循环机组循环风量为2808m3/h。空调机组的回风量为3444m3/h。室内设定温度22℃～24℃，相对湿度30％～60％。温湿度也可由医生在现场自行设定。
本实施例可为集中式空气处理或回风自循环处理方式，作为净化空调系统其净化要求参照GB50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》，根据实际需求空调机组7中还往往加设冷盘管、热盘管、加湿装置等部件以满足必要的空气热湿处理，满足手术室内温湿度的热舒适环境要求。需要声明的是，都是本领域公知常识和常规技术手段。
本实施例从根本上改变了手术室传统的同一箱体的送风装置(见附图5)的结构与同温同速送风方式。
Claims (1)
1.一种适用于手术室的异温异速送风方法，其特征是，在手术室内，手术台正上方设置三个独立送风装置，包括位于中央的主层流送风装置及其两侧宽口低速空气幕送风装置，手术台的长边两侧下部设置若干回风口；所述三个送风装置末端设置以及回风口处均设置高效空气过滤器；中间的层流送风装置经循环机组(2)送入温度较高、速度较低的室内的循环风，而两侧的送风装置送入经空调机组(7)处理过的温度与湿度较低速度较高的送风；以实现系统整个送风装置呈现空气幕与层流的异温、异速的洁净无菌控制区域；
中间的主层流送风装置由循环机组(2)经中效与高效两级过滤，送入洁净无菌、温度较高、风速较低的室内的循环风，在患者的手术部位形成无菌无尘的局部环境，避免了手术患者可能出现的低温症，降低了患者手术风险，同时也满足了麻醉师的舒适度；
两侧的空气幕的送风装置，由空调机组(7)处理，经粗效、中效、高效三级过滤，送入洁净无菌、温度与湿度较低、风速较高的送风，保护了中心主送风气流，同时使手术人员笼罩在洁净无菌的空气幕气流，温湿度与风速又符合了手术人员操作需求。该空调机组承担手术室所有的热湿负荷。
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