潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組的設(shè)計要點分析

牛維樂， 孫 寧， 曹國慶

（中國建筑科學(xué)研究院，北京 100013）

0 引言

潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組是一種向潔凈手術(shù)室和為其服務(wù)的區(qū)域或其他類似的有生物控制要求場所直接提供處理空氣的專用設(shè)備[1]，這種專用設(shè)備是具有對空氣進(jìn)行幾種處理功能的單元體。它通常包括空氣混合段或進(jìn)風(fēng)段、均流段、過濾段（粗效段、中效段、高中效段、亞高效段）、表冷段、再熱段、加熱段、風(fēng)機段、消聲段等功能子單元。潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組在醫(yī)院領(lǐng)域主要用于潔凈手術(shù)部及附屬用房、潔凈重癥監(jiān)護(hù)單元（ICU）、中心供應(yīng)室、血庫、PET中心、配液中心等有微生物控制要求和潔凈要求的場所；在實驗室領(lǐng)域主要用于無菌實驗室、生物安全實驗室等有微生物控制要求和潔凈要求的場所；在藥廠領(lǐng)域主要用于潔凈生產(chǎn)車間、無菌檢驗室、醫(yī)療器械等有潔凈要求的區(qū)域。

2 相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)介紹

潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組的相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)主要有兩個：潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組（GB/T 19569-2004）[1]和組合式空調(diào)機組（GB/T 14294-2008）[2]；相關(guān)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)有醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范（GB50333）報批稿[3]和潔凈廠房設(shè)計規(guī)范（GB 50073-2001）[4]；相關(guān)的驗收標(biāo)準(zhǔn)有醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范（GB 50333-2002）[3]和潔凈室施工及驗收規(guī)范（GB50591-2010）[5]。

3 潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組的設(shè)計要點

潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組和普通的組合式空調(diào)機組之間最大的區(qū)別在于更加注重空調(diào)機組內(nèi)部的二次污染，空調(diào)機組的二次污染主要指由于空調(diào)機組局部積塵與存水（或高濕度）誘發(fā)的細(xì)菌等微生物的滋生。為了減少二次污染，潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組在設(shè)計時特別需注意其箱體、過濾器、冷熱水盤管段、電再熱器、加濕器、風(fēng)機的設(shè)計。

3.1 箱體的設(shè)計要點

潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組的所有空氣處理過程均是在箱體內(nèi)完成的，箱體可以接觸到各個處理階段的空氣，為了盡量減少箱體對所處理空氣的影響，減少二次污染，箱體的材質(zhì)、密封性、耐壓性都是非常重要的。材料通常采用不易滋菌材料制作，內(nèi)壁應(yīng)光潔，盡量減少凹凸不平，以減少細(xì)菌等微生物滋生的空間，防止機組內(nèi)部積塵滋菌，保證輸送空氣的質(zhì)量滿足衛(wèi)生要求。各零部件應(yīng)采取防銹措施、并且能夠耐消毒物品腐蝕。箱體通常采用雙面板結(jié)構(gòu)，外表面為噴涂各種顏色的鋼板，內(nèi)表面為熱鍍鋅板，內(nèi)外板之間為阻燃型聚氨酯保溫材料，聚氨酯發(fā)泡通常在工廠進(jìn)行并與鋼板牢固結(jié)合，不能有間隙。面板盡量采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化的面板直接拼接。檢修門材料和面板材料一致，檢修門的門框及門框與門體之間均要考慮可靠的密封措施。

箱體的強度要滿足箱體變形率和漏風(fēng)率的要求：當(dāng)機組風(fēng)量大于等于30 000m3/h時，機組要作變形率檢測，要求機組內(nèi)保持靜壓1000Pa條件下，箱體的變形率不超過4mm/m；風(fēng)量小于30 000m3/h時，變形率檢測可不作，漏風(fēng)的檢測適用于所有潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組，要求機組內(nèi)保持靜壓1000Pa條件下，機組的漏風(fēng)率不大于1%。機組變形率和漏風(fēng)率的檢測方法參照潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組（GB/T19569-2004）[1]和組合式空調(diào)機組（GB/T14294-2008）[2]。

潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組要有良好的防冷橋措施，冷橋的產(chǎn)生表現(xiàn)為空調(diào)機組表面結(jié)露、滴水，會造成能量的損耗、運行費的增加、同時會造成箱體的銹蝕，影響機組的外觀和使用壽命。保溫板邊角、框架（空調(diào)骨架）、檢修門邊框、連接螺栓等位置是最容易產(chǎn)生冷橋的地方。

3.2 過濾器的設(shè)計要求

空氣過濾器是潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組的重要組成部分，機組的服務(wù)區(qū)域均有一定的潔凈要求，空氣的預(yù)過濾通常是在機組內(nèi)完成的，機組內(nèi)的空氣過濾器有：粗效過濾器、中效過濾器、高中效過濾器、亞高效過濾器。過濾材料應(yīng)有良好的過濾性能，并應(yīng)該無毒、無異味、不吸水、抗菌，同時要有足夠的強度。潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組（GB/T19569-2004）[1]所規(guī)定的空氣過濾器的選型是參照空氣過濾器（GB/T14295-1993）制定的，由于新的空氣過濾器標(biāo)準(zhǔn)空氣過濾器（GB/T14295-2008）已經(jīng)頒布執(zhí)行，因此在設(shè)計潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組時應(yīng)該參照。為了更好的控制空氣的潔凈度，降低細(xì)菌等微生物滋生的概率，設(shè)計人員應(yīng)采用粗效1或者粗效2、中效1或者中效2。粗效過濾器應(yīng)設(shè)置在新風(fēng)口，中效過濾器應(yīng)盡量設(shè)置在正壓段，新風(fēng)機組應(yīng)該在出風(fēng)段設(shè)置亞高效過濾器。各種空氣過濾器應(yīng)采用一次拋棄型。空氣過濾器的框架或者支撐體應(yīng)有一定的強度和剛度不得采用木制品，濾芯和框架或者支撐體之間壓接緊密，如果采用膠封，則粘接應(yīng)該牢固、無漏孔及裂縫，所用密封膠要有彈性并且耐溫和耐濕性要和濾料相同，并且不能對空氣產(chǎn)生二次污染。空氣過濾器的安裝方式為框架式，空氣過濾器和框架連接處應(yīng)密封良好。

3.3 冷熱水盤管段的設(shè)計要點

冷熱水盤管通常為銅管鋁翅片、不銹鋼盤管鋁翅片、不銹鋼盤管不銹鋼翅片，翅片應(yīng)采用平翅片或其它不易積塵的翅片形式。管壁厚要保證承壓能力及耐用，翅片要平，不采用帶波紋和天窗形式，可抗一定刮擦，翅片間距宜大于2mm。為了使空氣均勻通過冷熱水盤管，達(dá)到較佳的冷卻和加熱處理，盤管迎面風(fēng)速不應(yīng)大于2m/s，斷面風(fēng)速均勻度不小于80%。機組水側(cè)壓降宜相近，最好小于50 kPa。夏季高濕地區(qū)盤管制冷量應(yīng)考慮足夠的裕度。嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的新風(fēng)機組加熱盤管宜考慮防凍措施。在冷熱盤管下部設(shè)集水盤，集水盤的設(shè)計應(yīng)該有利于迅速排除凝結(jié)水，停機時積水盤內(nèi)既沒有存水，也不至于漏氣倒灌，集水盤的材質(zhì)應(yīng)該耐腐蝕。

3.4 電再熱器的設(shè)計要點

夏季，所處理的空氣經(jīng)過表冷器冷卻除濕后，通常需要進(jìn)行再熱處理到送風(fēng)狀態(tài)點送入所服務(wù)區(qū)域，夏季有熱水供應(yīng)的場所可以采用熱水再熱，沒有熱水供應(yīng)的場合可采用電再熱，再熱量的大小根據(jù)服務(wù)區(qū)域室內(nèi)負(fù)荷的變化進(jìn)行調(diào)整，電再熱的設(shè)計可以根據(jù)加熱量的大小及服務(wù)區(qū)域負(fù)荷的特性進(jìn)行分組，也可以采用可控硅無極控制，再熱量設(shè)計應(yīng)考慮最低負(fù)荷時滿足室內(nèi)環(huán)境要求。采用二次回風(fēng)形式，可以降低表冷器制冷量和再熱器熱量。電再熱器必須與風(fēng)機聯(lián)鎖啟停，電加熱器應(yīng)采用不積塵、不生銹、不脫塵的加熱器或者其它形式。

3.5 加濕器的設(shè)計要點

潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組不宜采用濕膜加濕、高壓噴霧加濕等產(chǎn)生二次污染的加濕器，宜采用蒸汽加濕，蒸汽加濕為等溫加濕。根據(jù)蒸汽的來源可以分為：一次蒸汽加濕和二次蒸汽加濕。一次蒸汽加濕的蒸汽來源是鍋爐房或者蒸汽發(fā)生器（電極式蒸汽發(fā)生器、電熱式蒸汽發(fā)生器）產(chǎn)生的蒸汽。二次蒸汽加濕器的蒸汽來源是由一次蒸汽作為熱源加熱純水產(chǎn)生的二次蒸汽，避免了一次蒸汽所帶的氣味或者雜質(zhì)對所處理的空氣造成影響。蒸汽加濕器的噴管布置要能夠使蒸汽快速、均勻地和所處理的空氣混合，獲得最好的加濕效果，盡量減少因蒸汽凝結(jié)產(chǎn)生的滴水現(xiàn)象。加濕器后的空氣濕度不宜高于75%；加濕器的材質(zhì)最好選用不銹鋼材質(zhì)。

3.6 風(fēng)機的設(shè)計要點

根據(jù)風(fēng)量和靜壓值的要求，風(fēng)機段可以選配一臺或者多臺離心風(fēng)機，風(fēng)機為離心葉片前傾式、后傾式或機翼式，蝸殼及加固件可以是鍍鋅鋼制成，風(fēng)輪需要做動、靜平衡實驗。風(fēng)機可以采用無蝸殼、直連或者單進(jìn)風(fēng)風(fēng)機。由于潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組所服務(wù)的區(qū)域通常為潔凈區(qū)，需要維持送風(fēng)量的恒定，為了補償由于過濾器阻力的增大，風(fēng)機一般都設(shè)計成變頻風(fēng)機。電機一般為全封閉結(jié)構(gòu)，風(fēng)機和電機安裝于共同的底座上，并應(yīng)配置減震架，彈簧減震裝置需要設(shè)置消聲墊及調(diào)平螺栓。離心風(fēng)機出口設(shè)置雙面光滑的柔性接頭。醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范（GB 50333）[3]送審稿提出了對于風(fēng)機的單位風(fēng)量耗功率的要求并給出了具體的計算方法和限定值，按下式計算，數(shù)值不應(yīng)大于表1中的規(guī)定。

式中 P—風(fēng)機全壓，Pa；

ηt—風(fēng)機的全效率，包含風(fēng)機效率、電機效率和傳動效率。

表1 風(fēng)機設(shè)計單位風(fēng)量耗功率限值

4 潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組各功能段的組合方式

潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組是由各功能段按照工程實際情況組合而成的設(shè)備，在進(jìn)行功能段組合時需要考慮下列因素：新風(fēng)是否經(jīng)過集中處理后再送入各潔凈手術(shù)用空調(diào)機組；區(qū)分全新風(fēng)機組、一次回風(fēng)潔凈手術(shù)用空調(diào)機組、二次回風(fēng)潔凈手術(shù)用空調(diào)機組；潔凈手術(shù)用空調(diào)機組送風(fēng)之前至少要經(jīng)過粗、中效過濾，全新風(fēng)機組表冷器前的空氣至少要經(jīng)過粗、中、亞高效三級過濾；正壓段是否有中效以上的空氣過濾器。現(xiàn)推薦以下幾種功能段的組合。

圖6～圖10中的表冷段和加熱段分開設(shè)置，適用于四管制的空調(diào)水系統(tǒng)，如果采用兩管制的空調(diào)水系統(tǒng)，表冷段和加熱段可以合二為一；回風(fēng)、一次回風(fēng)、二次回風(fēng)均經(jīng)過粗效過濾，粗效過濾器安裝在機組所服務(wù)區(qū)域的回風(fēng)口上。圖9和圖10混合段之前的新風(fēng)粗、中效過濾如果受制于安裝空間限制，可以設(shè)置到新風(fēng)管上易于檢修更換的位置。圖9中的高中效過濾段也可以設(shè)計成亞高效過濾段。

5 結(jié)語

潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組是其所服務(wù)區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，筆者通過設(shè)計實踐的總結(jié)，歸納出了潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組在設(shè)計時需要注意的減少二次污染的措施，并提出了幾種潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組各功能段的組合方式，希望對于工程設(shè)計人員在潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組設(shè)計時提供參考。

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[1]GB/T19569-2004，潔凈手術(shù)室用空氣調(diào)節(jié)機組[S].中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

[2]GB/T 14294-2008，組合式空調(diào)機組[S].中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

[3]GB 50333-2012，醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)報批稿[S].中華人民共和國衛(wèi)生部.2012.

[4]GB/T14295-2008，空氣過濾器[S].中國建筑科學(xué)研究院.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.