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心血管病洁净手术部的通风空调系统

 

心脏治疗中心,因其手术数量巨大,造成洁净手术部的空调系统超负荷运行、运行不间断、维护时间不确定,因此对洁净手术部的空调系统有着特殊的要求。我们需要对手术的环境进行严格的把控,借助净化空调系统,通过对风量、压力的调节,将室外的空气经过几次过滤后送入室内,使整个洁净手术部整体都处于受控状态,尽可能地降低外感染风险。

心脏外科手术对快速升降温的特殊要求

大多数心脏外科手术需要在术中为患者建立体外循环,以便施行心脏手术时,利用体外循环泵临时代替心脏功能。在建立体外循环之初,要对患者施行低温麻醉,并需要手术室尽快降温,以尽可能降低患者基础代谢和对组织的损伤;撤销体外循环之后,又需要手术室能够快速升温。这就要求洁净手术部必须依据手术实时需要,做到灵活控制、有效控温,在规定时间范围内快速升温或快速降温,并且不间断地维持整个手术部的有序压力梯度分布,维持各室间的正压气流的定向流动,避免交叉感染。

心脏外科手术对空调机组供热制冷的特殊要求

因为心脏手术往往需要快速制冷降温,手术部用能特点是全年能耗高、供冷需求量大、几乎需要全年供冷。为保证手术室温湿度控制,在夏季需要采用一次回风再加热;在冬季,手术室工作前,需要进行供热,随着手术的进行,热负荷加大,空调系统又需要切换到供冷工况。由于洁净手术室一年四季处于这种需要不断切换的特殊情况,风冷热泵机组很难满足同时供冷供热的要求;空调循环机组采用冷却除湿再加热的方式,造成了冷热量互相抵消,产生了明显而又不合理的能耗,使整个洁净手术部成为医院高能耗区域。

合理选择冷热源是进行空气调节的必要条件

在洁净手术部的设计初期,不仅需考虑冬夏设计工况,还同时考虑到春秋过渡季节系统运行对冷热源的需求,将医院的整个大系统与手术部的小系统结合起来。夏季,应由地下冷水机组供给冷水;冬季,大多采用锅炉房供给热水;手术室病房楼屋面应设置风冷机组和热泵机组,以满足在过渡季节和应急情况下的洁净室冷热源供应。

新风系统主要承担除湿任务,不仅消除新风自身的高湿量,还要消除室内的余湿量。新风机组还有另外一个功能,就是用来维持整个手术部内的正压分布。而循环机组则负担室内的热负荷、满足洁净度要求。这种设置,可以使手术部处于受控状态,并且运行起来十分稳定、可靠。

此外,这样设置的好处还在于能够实现湿度优先控制。做好湿度控制,就能够将空气中细菌和病毒的存活时间控制在一个较短范围内。大量针对有潜在感染性的细菌和病毒的研究表明,当室内相对湿度控制在30%~60%时,可以降低室内人员感染的可能。为了医护人员的舒适度以及避免二次污染,我们要尽可能地过滤掉送风中的细菌,控制好“水分”,切断细菌的营养源,减少人体的发菌量。因为新风中很少有致病菌,因此整个系统的除湿任务由新风机组完成,而循环机组起到调节室内温度的作用。由于手术室的热湿比小,系统处理的机器露点低,手术环境控制具有一定的精度,同时,温度调节范围比较大,同时设置了急速升降温,二次回风系统无法胜任。因此,整个系统采用一次回风。

洁净手术部机房运作图

快速升降温是心血管病手术环境温度调节的最佳手段

心血管搭桥手术需要经历五个阶段,在开胸并建立体外循环阶段,需要降低手术室内温度,降低患者基础代谢,以保护心、脑等重要器官,同时减少人体血液与EBO机器循环;当进行心脏搭桥手术时,要将室内温度迅速恢复到正常温度,如22~26°C,以便医生可以在适宜的温度下正常做手术;当搭桥手术过程结束后恢复人体血液循环时,需要急速升高室内温度;在进行关胸手术时,要将温度恢复到室内正常温度。

根据手术特点,每间手术室应配备具备使温度速升速降功能的直接膨胀机(以下简称“直膨机”)。在手术过程中,手术医生可以根据需求调节温度,当需求温度小于21°C时,自控系统会开启直膨机,在8分钟内将温度降低到要求的温度;同样,当进入到胸口缝合阶段,需要在8分钟内将温度升至所需要的温度,如29°C,手术医生调节温度数值后,自控系统开启直膨机,在8分钟内将温度升至所需要的温度;当胸口缝合完成后,手术医生再将温度调回正常范围值。

合理安排气流组织,降低造价和运行成本

通过高效过滤器的洁净气流自上而下流动,在手术区域形成一个局部保护区,把洁净要求高的手术区利用气流屏障与周围环境隔离,形成洁净度最高的主流区,周围为涡流区,回风口附近形成回流区。同时,可采用两侧下回风方式,并在回风口处设置对粒径≥1μm的大气尘的计数效率不低于80%的中效过滤器,安装位置方便拆卸更换,同时也保证了送风气流在手术区的二维运动。与全室垂直单向流相比,局部单向流的应用减少了洁净空调系统的造价和运行成本。

自控成为空气调节的捷径

在空气调节过程中,自控必不可少。整个空调系统采用湿度优先控制,在夏季工况下,室外空气经过新风机组过滤后与回风混合,通过循环机组进行降温除湿至机器露点,再通过热盘管加热至送风状态点;在冬季工况下,新风先与回风混合,通过循环机组加热、加湿器等温加湿等过程,通过静压箱送入洁净区域。循环机组与排风机实现联锁控制,每台净化机组均配置电动调节阀、进口温湿度探头,二者分别位于机组供回水总管上以及回风管上,探头将采集到的信号传递给自动控制器,再通过设定的温度来控制调节阀的开启度。

合理设置装机处理室的空调设备

在设置手术室空调系统的同时,也要考虑手术室装机处理室的温度和湿度要求。普通手术室装机处理机房要求恒温恒湿,温度为21~27°C,湿度为50%;杂交手术室装机处理机房要求温度不超过35°C,湿度为50%。

考虑到VRV空调运行平稳且维修率小,可以对机房进行恒温恒湿处理,可选用VRV恒温恒湿空调对机房进行降温处理,设定温度为23°C。在设计初期应与手术室设备商询问机器设备参数,以选择与之匹配的VRV空调。

综上所述,适合心血管病洁净手术室部的通风空调系统应满足以下几个方面:手术过程中快速升降温要求;手术部在过渡季节的冷热源供应;装机处理室的温度要求;洁净手术室正负压要求;洁净手术室新风量要求;洁净手术室内气流分布要求;洁净手术室的通风空调系统自动调节要求。

在洁净手术部空调机组参数方面,在遵守规范的同时,要结合院内实际运行特点做到冷、热的合理配比,实现机组设备的经济、稳定运行。


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