層流凈化手術室空調系統的能源管理

周淵

嘉興市第二醫院 （浙江嘉興 314000）

能源管理是醫院后勤管理的重要組成部分，不僅影響醫院服務環境和患者體驗，而且影響醫院的支出和成本。嘉興市第二醫院作為重點能耗單位，做好節能工作不僅體現了醫院的社會責任，而且對于降低醫療成本、促進醫院可持續發展具有重要意義。在我院所有耗能設備中，層流凈化手術室空調系統的電力消耗約占醫院總電耗的35%。本研究從層流凈化手術室空調系統的設備運行、末端使用以及維護保養現狀3個方面進行分析，以最大程度地降低該系統的電耗。

1 層流凈化手術室空調系統概述

層流凈化手術室使用空氣過濾的物理方法清除空氣中的細菌和病毒，依靠空氣的梯度壓力使各級手術間均達到手術要求[1]。我院層流凈化手術室于2002年建成使用，共設百級手術間2間，千級手術間4間，萬級手術室8間，以及輔助用房等。

手術室的空調系統是集中式全空氣系統，根據各手術室的級別計算送風量，各室不能單獨調節。空調系統的冷源是冷水機組提供的冷凍水，熱源是熱泵機組提供的熱水以及空調機組自帶的電輔熱。為了控制空氣潔凈度、遏制室內微生物繁殖，要求手術間室內溫度控制在22～25 ℃、濕度控制在50%～60%。

2 層流凈化手術室空調系統存在的問題

2.1 空調系統的設備運行現狀

硬件設備：由于建設時間早，手術室空調系統的水泵、風機均非變頻，設備負荷適應性差，比如冷凍水泵在季節交替時間段啟停頻繁、空調風機未能根據室內冷負荷改變送風量，以致系統能耗高且不利于溫濕度控制。

冷卻水側：在日常運行過程中，時常發生冷水機組冷卻水進口濾網被生物黏泥堵塞的現象，這是由于空氣中的塵埃、水分、細菌氧氣及某些有害酸性氣體不斷地由冷卻塔進入冷卻水系統中，而冷卻水系統的水溫長期維持在28～32 ℃，極利于微生物繁殖，由此產生了生物黏泥[2]。冷卻水中存在大量的生物黏泥，會堵塞管道、降低制冷量、浪費電能。

運行配置：為確保手術室內溫濕度恒定，在4—11月均需開啟冷水機組，而醫院病房僅在5—10月使用冷空調，這意味著1年中有2個月的時間冷水機組專供手術室，能源浪費嚴重。

2.2 手術室空調末端使用現狀

手術室溫度長期控制在22 ℃，處于室內溫度控制的下限邊緣，特別在夏季制冷模式下冷量需求大，增加了冷水機組電耗。另外，為了保證急診手術的需要以及手術室內消毒物品的安全性，手術室實行空調24 h開放[3]。

2.3 空調系統維護保養現狀

目前將手術室空調系統的冷水機組委外保養，而空調末端以及泵與風機均由本院維修人員負責維護保養。

為保證手術室內的潔凈度，設有初效、中效及高效過濾器，其中初效2個月更換1次，中效3個月更換1次，高效3年更換1次。這雖然符合層流手術室維護保養要求，但由于我院設立在馬路邊，揚塵相對較大，過濾器更換時往往已存在臟、堵現象，增大了空調能耗也成為影響手術室清潔度的重要因素。

此外，對空調送風管道、冷凍水管以及表冷器等進行全面檢查，發現空調送風管道保溫層略薄且部分區域出現保溫層剝落的現象，造成了冷量浪費。

3 空調系統的節能降耗措施

手術室是醫院的關鍵科室，必須在確保層流凈化效果的前提下，進行節能改造。考慮到在空調末端使用不良的現狀下對設備進行改造，無法達到最佳的系統節能效果，所以，我們決定先對手術室空調進行節能控制，再對空調系統進行節能改進。

3.1 提高手術室空調控制水平

人員意識：組織手術室全體護士和麻醉醫師進行理論學習，明確層流凈化手術室工作原理和環境要求，熟悉各級手術間手術適用情況[4]。對手術醫師進行層流凈化手術間基本知識和操作要求的培訓。

手術環境的調節與維持：由夜班護士于每日患者入室前30 min打開空調；執行同一溫濕度控制模式，各室不能單獨調節溫濕度；強調空氣潔凈度是必要保障條件，嚴格禁止在手術間抖動衣物布類，防止微粒在室間飛揚。

3.2 改進手術室溫度參數要求

將室內溫度控制要求根據不同模式細分：在制冷時間段，室內溫度要求為（24±1）℃；在制熱時間段，室內溫度要求為（23±1）℃。這樣，既可以保證手術室全年溫度均控制在22～25 ℃，又可以根據不同模式節約能源。

3.3 優化空調系統運行配置

從優化運行配置方面考慮，在病房不使用冷空調的時間段，即在4月、11月，將空調系統的冷源由冷水機組改為熱泵機組提供的冷凍水，這一措施可減少28 kW的運行功率。此后，手術室空調系統的冷源在5～10月份是冷水機組供應的冷凍水，在4月、11月是熱泵機組供應的冷凍水。此外，為手術室配置專用的加濕器與除濕器，以更快捷、有效地控制室內濕度。

3.4 強化維保

有效的監測手段，是保證維保質量的關鍵。我們在空調過濾器前后加裝了壓差表。當初效和中效過濾器前后壓差首次大于150 kPa時，取下過濾器并用溶有中性洗滌劑的溫水清洗，再次大于150 kPa時，則進行更換；由于高效過濾器不能清洗、重復使用，當高效過濾器前后壓差大于100 kPa時，則直接進行更換。同時由專人負責每周檢查送風口、過濾網、通風罩及手術間回風過濾網，保證過濾網完好、清潔、無積塵。

同時，我們在空調的表冷器、蒸汽盤管前后安裝了流量計，在冷水機組以及變制冷劑流量（varied refrigerant volume，VRV）機組冷凍水出口安裝了冷量表，以指導空調換熱模塊以及冷水機組的蒸發器、冷凝器等部件的清洗維保工作。

做好設備及管道的保溫，可以減少能量過多地耗費在空調設備和管道上。因此，我們不但修復了已損壞的保溫層，還對空調送風管道保溫層進行了加厚處理，特別是出風口的保溫層，以盡可能減少冷量流失。

3.5 采用變頻器對空調系統中的水泵和風機進行控制

安裝變頻器控制空調系統的水泵和風機，通過對冷凍水供、回水溫差的采集，對冷凍水泵進行PID調節；通過對送、回風溫差的采集，對空調風機進行PID調節，以達到節能效果。

3.6 優化冷卻水處理

考慮到夏季冷卻水蒸發量大，既往的定時加入殺菌除藻劑的方法并不能有效抑制水中微生物的繁殖。通過比較，我們決定安裝埃思波“E凈保”，其工作原理為通過紫外線照射破壞水中微生物的細胞或核酸結構，從而達到殺菌的效果。使用“E凈保”殺菌除藻，有效地抑制了冷卻水中微生物的繁殖，生物黏泥量明顯減少。

4 節能效果

4.1 直接節能效果

通過一系列的節能措施，層流凈化手術室空調系統的能耗明顯下降，日均用電量由3 490千瓦小時降低至2 560千瓦小時，降幅達26.65%，年經濟效益達28.8萬元。本次節能改進項目共投入資金17.2萬元，預計節能改進后7個月即可回收成本，經濟效益顯著。

4.2 其他節能效果

4.2.1 系統穩定性提高

通過一系列的節能措施，提高了系統的負荷適應性，減少了冷水機組低負荷運行的時間，同時避免了水泵與風機的頻繁啟停，有利于提高系統的穩定性。

4.2.2 穩定手術室內溫濕度

由于配置了手術室專用的加濕器與除濕器，加之管理水平的提升，手術室內溫濕度相較之前更為穩定：溫度在制冷時間段維持在24 ℃，在制熱時間段維持在23 ℃；濕度穩定在60%左右。

4.2.3 提高手術室清潔度

由于維保效率提高，手術室的清潔度有了更進一步的提升。根據最新監測數據，手術室內≥0.5 μm塵埃粒子數，百級手術間平均1粒/2.83 L，千級手術間平均30粒/2.83 L，萬級手術間平均312粒/2.83 L；于各級別手術間均未檢測到5 μm塵埃粒子數，極大地優于原有潔凈度。

5 結論

（1）層流凈化手術室空調系統的能耗與產生、使用、維護保養階段均密切相關，所以對層流空調系統進行全面的診斷分析是尋找節能機會的基礎。（2）合理的運行配置可極大地減少能量浪費。對于全年運行的手術室層流空調系統，將工頻風機、水泵改為變頻控制，可降低系統用電量，穩定手術室內的溫濕度，一舉多得。（3）提高工作人員的意識是提高手術室空調控制水平的關鍵。（4）安裝流量計、冷量表等可使維保效果可視化，從而提高維保效率，有利于空調系統在最佳狀態下運行。