摘要：本文根據(jù)轉(zhuǎn)化醫(yī)學層流病房的建設特點，并結(jié)合實際工程案例，對層流病房的凈化空調(diào)系統(tǒng)設計及其節(jié)能技術(shù)進行分析。為以后此類項目提供設計參考。

Abstract: According to the construction characteristics of the laminar flow ward of translational medicine, and combined with the actual engineering case, this paper analyzes the design of the purification air conditioning system and its energy-saving technology of the laminar flow ward. It provides design reference for such projects in the future.

01 潔凈層流病房特點
潔凈層流病房是指空氣都按一定的速率向同一方向流動的病房[1]，并通過空氣凈化設備保持室內(nèi)處于無菌狀態(tài)。

建筑布局特點
層流病房的建筑平面可大致分為四個部分：層流病房、層流治療室、醫(yī)護人員用房、凈化及空調(diào)系統(tǒng)機房。建筑通道亦可分為四個通道：工作人員通道、患者通道、清潔物品通道、污物通道[2]。

患者群體及其特點
層流病房主要收治的患者群體為：骨髓移植病人、血液病人、器官移植病人、化療病人、重度燒傷病人等等。此類患者的自身免疫力缺乏，心理負面情緒較重。為防止感染，并能積極配合醫(yī)生治療，所以需要提供一個無菌場所為其治療。

02 工程案例分析
工程概況
本工程為上海交通大學醫(yī)學附屬瑞金轉(zhuǎn)化醫(yī)學大樓及平臺建設項目（如圖1），總建筑面積約3.3萬平方米。地上13層。I級血液病房位于大樓的11~13層，共有I級潔凈層流病房50間；凈化機房設在同層及屋頂。

空調(diào)系統(tǒng)設計方案
冷熱源系統(tǒng)概述
層流病房對于溫濕度有嚴格的要求，空調(diào)箱夏季會有再熱的過程，冬季建筑內(nèi)區(qū)會存在制冷的情況。故需要設置全年同時供冷與供熱的四管制空調(diào)系統(tǒng)。
本工程轉(zhuǎn)化醫(yī)學樓空調(diào)冷熱源采用冷水機組+熱水鍋爐系統(tǒng)。層流病房、凈化輔助用房等設置四管制空調(diào)系統(tǒng)。凈化空調(diào)冷水由冷凍機房提供，熱水由鍋爐房內(nèi)設水-水換熱器獲得。

空調(diào)機組配置方式
層流病房的空調(diào)凈化空調(diào)設計主要有兩種方案[3]：（1）每間層流病房都對應獨立的一套凈化空調(diào)機組、新風機組、排風機組。（2）數(shù)間層流病房共用一套新風機組，新風經(jīng)處理后再分別送至各層流病房的獨立循環(huán)機組內(nèi)。為保證房間的新風量和房間的壓力梯度，可在每個新風支管上安裝定風量閥。
本項目的層流病房凈化空調(diào)系統(tǒng)采用方案（2），每間層流病房采用一臺自循環(huán)凈化空調(diào)機組，新風經(jīng)過集中處理后送至循環(huán)機組；每層的潔凈輔房區(qū)域共用一臺凈化空調(diào)機組，直接通過百葉同層取新風。
層流病房的空調(diào)凈化空調(diào)設計主要有兩種方案[3]：（1）每間層流病房都對應獨立的一套凈化空調(diào)機組、新風機組、排風機組。（2）數(shù)間層流病房共用一套新風機組，新風經(jīng)處理后再分別送至各層流病房的獨立循環(huán)機組內(nèi)。為保證房間的新風量和房間的壓力梯度，可在每個新風支管上安裝定風量閥。
本項目的層流病房凈化空調(diào)系統(tǒng)采用方案（2），每間層流病房采用一臺自循環(huán)凈化空調(diào)機組，新風經(jīng)過集中處理后送至循環(huán)機組；每層的潔凈輔房區(qū)域共用一臺凈化空調(diào)機組，直接通過百葉同層取新風。

過濾與噪聲
為保證病房的潔凈度，自循環(huán)凈化空調(diào)機組內(nèi)設置中效過濾段；新房機組設置初、中、亞高效過濾段，共三級過濾。I級血液病房送風末端采用不銹鋼天花板層流送風裝置，內(nèi)含高效過濾器；衛(wèi)生間、 走道等其他潔凈輔房均采用高效風口。高效過濾器對Ф=0.3μm微粒的過濾精度達到99.99%，可滿足室內(nèi)潔凈度的要求。
為保證病房噪聲指標，在空調(diào)處理機組送回風管上都設置了消聲裝置。

氣流組織與送風量確定
根據(jù)不同的患者特點，層流病房選用的空調(diào)氣流方式也不一樣。治療化療或者骨髓移植病人的病房，可采用垂直或水平的氣流組織；重度燒傷病房為避免病人細菌感染，多采用垂直層流的方式，而且送風口集中布置在病人上方；器官移植病房采用垂直層流的方式[4]。
本項目為I級血液病房（如圖2），主要醫(yī)治骨髓移植病人，考慮到水平層流會占用更多的病房建筑面積，為能夠給病人提供更寬敞的生活環(huán)境，所以采用垂直層流的方式。同時為了保證房間氣流的均勻性，宜采用雙下側(cè)回[5]。故氣流組織采用上頂送雙下側(cè)回的方式。

層流病房工作區(qū)的面風速及其潔凈輔房的換氣次數(shù)嚴格按照《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設技術(shù)規(guī)范》中的標準計算。房間新風量可根據(jù)：（1）人員新風需求、（2）室內(nèi)衛(wèi)生要求、（3）保證室內(nèi)正壓需求、（4）滿足《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)要求；這四者中選最大值。
本項目每間的I級血液病房送風口面積為6m2，工作區(qū)截面風速取0.27m/s,通過計算總送風量為6000 m3/h；新風量根據(jù)規(guī)范選用15次/h的換氣次數(shù)確定，經(jīng)計算新風量為600 m3/h。

控制系統(tǒng)
1）溫度控制
溫度是主要的控制指標之一，直接影響房間的舒適程度。根據(jù)規(guī)范要求I級潔凈病房溫度全年控制在21℃~25℃之間。
本工程的凈化空調(diào)系統(tǒng)溫度控制方式采用控制回風管溫度的方式?；仫L管上設置溫度傳感器，與設定值進行比對，當無法滿足室內(nèi)要求的溫度時，調(diào)節(jié)冷盤管和熱盤管管路上的電動閥開度，實現(xiàn)冷熱水的流量控制，通過精確的比例積分控制，從而達到控制室內(nèi)溫度的要求。

2）濕度控制
濕度是凈化指標中重要的控制指標之一，根據(jù)規(guī)范要求I級潔凈病房度度全年控制在30%~60%之間。當房間濕度大于60%的時候，會加快細菌的繁殖。因此，濕度控制顯得相當重要，濕度控制可分為加濕工況和除濕工況。
一般冬季室外空氣相對室內(nèi)比較干燥，需要進行加濕處理，常見的加濕方式有等溫加濕（電極、電熱加濕，干蒸汽加濕）和等焓加濕（濕膜加濕、高壓噴霧加濕），因為等焓加濕容易滋生細菌，造成空氣的二次污染。所以在層流病房的凈化空調(diào)系統(tǒng)中不應使用等焓加濕的方式，本項目設計中凈化空調(diào)箱上的加濕段均選用電極加濕。
夏季由于室外空氣含濕量較大，需要對新風進行除濕，常見的除濕方式有冷卻除濕、轉(zhuǎn)輪除濕等。轉(zhuǎn)輪除濕適用于相對濕度要求比較低的房間，而且會占用更多的機房面積。故本項目采用冷卻除濕的方式，將新風集中除濕至15度，然后與室內(nèi)回風混合，再通過循環(huán)機組將空氣處理到送風狀態(tài)點，這樣使的循環(huán)機組冷盤管趨向于干工況運行，有效防止細菌滋生。
本工程在回風管上設置濕度傳感器，根據(jù)傳感器反饋的信號，調(diào)節(jié)冷熱盤管管路上的電動閥的開度和加濕器的加濕量，來滿足室內(nèi)濕度的要求。

3）壓差控制
根據(jù)《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建設技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：相互連通不同潔凈級別的房間之間，潔凈度高的房間相對潔凈度級別低的房間保持相對正壓。靜壓差值在5Pa~20Pa之間。維持正壓潔凈室的正壓需要補充的新風量大于排風量與漏風量之和，通過設置壓差傳感器對房間進行壓力監(jiān)測。當小于與設定值時，降低排風機組運行頻率；當大于設定值時，調(diào)節(jié)新風機組的運行頻率；來實現(xiàn)層流病房和相對應房間之間的壓差。

節(jié)能分析
1）變頻運行
空調(diào)系統(tǒng)采用變頻送風調(diào)節(jié)裝置以達到節(jié)能、安全的目的。1、根據(jù)規(guī)范要求及經(jīng)驗數(shù)據(jù)，I級血液病房的病人在夜間休息時可減少房間的送風量，通過變頻調(diào)速不僅能節(jié)省電量，還能降低房間噪聲。2、考慮到空調(diào)箱選型的時候是根據(jù)過濾器終阻力來選擇風機靜壓，設備運行初期過濾器阻力較小，可以通過調(diào)節(jié)變頻裝置，使風機處于低頻運行狀態(tài)，既可以滿足房間潔凈度的要求，又可以節(jié)省耗電量。
2）二次回風設計
層流病房為滿足潔凈度的要求，通常其空調(diào)箱的送風量偏大，導致送風溫差偏小。如果使用傳統(tǒng)的一次回風系統(tǒng)會造成冷熱能耗相抵的浪費，故采用二次回風系統(tǒng)，利用二次回風進行加熱，在保證潔凈度的同時節(jié)約了再熱量，減小能耗。
以本項目夏季工況為例，室內(nèi)設計參數(shù)：溫度24℃，相對濕度50%。每間層流病房總送風量為6000m3/h,其中新風量為600m3/h,送風溫度23℃，露點Ln（13℃，90%）。對應處理狀態(tài)詳見下圖3所示：

先將新風預處理到Lw(15℃，90%)的狀態(tài)點，根據(jù)焓濕圖可查得此點焓值hLw=39.8kJ/kg,再與部分室內(nèi)回風混合，混合狀態(tài)點為C1，冷卻除濕后處理至狀態(tài)點L1,由于二次回風的機器露點要低于一次回風系統(tǒng)，在不降低常規(guī)冷凍水溫度的情況下，二次回風的機器露點設置為L1（12℃，90%），此時的焓值hL1=32.3kJ/kg。然后與剩余的二次回風混合至狀態(tài)點C2,最后通過再熱盤管處理到送風狀態(tài)點送入室內(nèi)。
二次回風系統(tǒng):
循環(huán)空調(diào)箱所需的制冷量G1=ρ*Q1*(hC1- hL1)/3600=22.4kW
循環(huán)空調(diào)箱所需的再熱量G2=ρ*Q2*(tO- TC2)/3600=13.4kW
一次回風系統(tǒng)：
循環(huán)空調(diào)箱所需的制冷量G3=ρ*Q2*(hC3- hL1)/3600=25.6kW
循環(huán)空調(diào)箱所需的再熱量G4=ρ*Q2*(tO- TLn)/3600=20kW
式中Q1——新風量與一次回風量的和，m3/h；Q2——房間總的送風量，m3/h。
通過計算可以發(fā)現(xiàn)雖然二次回風系統(tǒng)在控制和管路上比一次回風系統(tǒng)要復雜一點，但是在機組冷熱量的選取上有明顯的減少?？梢杂行У慕档涂照{(diào)運行能耗。

03
結(jié)語

本文分析了層流病房空調(diào)設計中涉及的冷熱源配置、空調(diào)機組系統(tǒng)配置、房間氣流組織、控制系統(tǒng)以及節(jié)能措施,結(jié)合案例提出了可行的設計方案，希望為以后同類項目提供設計參考。

參考文獻：
[1] 黃小民，劉志強.無菌層流病房凈化空調(diào)通風系統(tǒng)設計及測試研究[J].醫(yī)療裝備，2010，12：5-8
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[4] 黃中.潔凈病房及其空調(diào)系統(tǒng)方案探討[J].暖通空調(diào).2009，4：40-44
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