层流净化手术室空调系统的能源管理

周渊

嘉兴市第二医院 （浙江嘉兴 314000）

能源管理是医院后勤管理的重要组成部分，不仅影响医院服务环境和患者体验，而且影响医院的支出和成本。嘉兴市第二医院作为重点能耗单位，做好节能工作不仅体现了医院的社会责任，而且对于降低医疗成本、促进医院可持续发展具有重要意义。在我院所有耗能设备中，层流净化手术室空调系统的电力消耗约占医院总电耗的35%。本研究从层流净化手术室空调系统的设备运行、末端使用以及维护保养现状3个方面进行分析，以最大程度地降低该系统的电耗。

1 层流净化手术室空调系统概述

层流净化手术室使用空气过滤的物理方法清除空气中的细菌和病毒，依靠空气的梯度压力使各级手术间均达到手术要求[1]。我院层流净化手术室于2002年建成使用，共设百级手术间2间，千级手术间4间，万级手术室8间，以及辅助用房等。

手术室的空调系统是集中式全空气系统，根据各手术室的级别计算送风量，各室不能单独调节。空调系统的冷源是冷水机组提供的冷冻水，热源是热泵机组提供的热水以及空调机组自带的电辅热。为了控制空气洁净度、遏制室内微生物繁殖，要求手术间室内温度控制在22～25 ℃、湿度控制在50%～60%。

2 层流净化手术室空调系统存在的问题

2.1 空调系统的设备运行现状

硬件设备：由于建设时间早，手术室空调系统的水泵、风机均非变频，设备负荷适应性差，比如冷冻水泵在季节交替时间段启停频繁、空调风机未能根据室内冷负荷改变送风量，以致系统能耗高且不利于温湿度控制。

冷却水侧：在日常运行过程中，时常发生冷水机组冷却水进口滤网被生物黏泥堵塞的现象，这是由于空气中的尘埃、水分、细菌氧气及某些有害酸性气体不断地由冷却塔进入冷却水系统中，而冷却水系统的水温长期维持在28～32 ℃，极利于微生物繁殖，由此产生了生物黏泥[2]。冷却水中存在大量的生物黏泥，会堵塞管道、降低制冷量、浪费电能。

运行配置：为确保手术室内温湿度恒定，在4—11月均需开启冷水机组，而医院病房仅在5—10月使用冷空调，这意味着1年中有2个月的时间冷水机组专供手术室，能源浪费严重。

2.2 手术室空调末端使用现状

手术室温度长期控制在22 ℃，处于室内温度控制的下限边缘，特别在夏季制冷模式下冷量需求大，增加了冷水机组电耗。另外，为了保证急诊手术的需要以及手术室内消毒物品的安全性，手术室实行空调24 h开放[3]。

2.3 空调系统维护保养现状

目前将手术室空调系统的冷水机组委外保养，而空调末端以及泵与风机均由本院维修人员负责维护保养。

为保证手术室内的洁净度，设有初效、中效及高效过滤器，其中初效2个月更换1次，中效3个月更换1次，高效3年更换1次。这虽然符合层流手术室维护保养要求，但由于我院设立在马路边，扬尘相对较大，过滤器更换时往往已存在脏、堵现象，增大了空调能耗也成为影响手术室清洁度的重要因素。

此外，对空调送风管道、冷冻水管以及表冷器等进行全面检查，发现空调送风管道保温层略薄且部分区域出现保温层剥落的现象，造成了冷量浪费。

3 空调系统的节能降耗措施

手术室是医院的关键科室，必须在确保层流净化效果的前提下，进行节能改造。考虑到在空调末端使用不良的现状下对设备进行改造，无法达到最佳的系统节能效果，所以，我们决定先对手术室空调进行节能控制，再对空调系统进行节能改进。

3.1 提高手术室空调控制水平

人员意识：组织手术室全体护士和麻醉医师进行理论学习，明确层流净化手术室工作原理和环境要求，熟悉各级手术间手术适用情况[4]。对手术医师进行层流净化手术间基本知识和操作要求的培训。

手术环境的调节与维持：由夜班护士于每日患者入室前30 min打开空调；执行同一温湿度控制模式，各室不能单独调节温湿度；强调空气洁净度是必要保障条件，严格禁止在手术间抖动衣物布类，防止微粒在室间飞扬。

3.2 改进手术室温度参数要求

将室内温度控制要求根据不同模式细分：在制冷时间段，室内温度要求为（24±1）℃；在制热时间段，室内温度要求为（23±1）℃。这样，既可以保证手术室全年温度均控制在22～25 ℃，又可以根据不同模式节约能源。

3.3 优化空调系统运行配置

从优化运行配置方面考虑，在病房不使用冷空调的时间段，即在4月、11月，将空调系统的冷源由冷水机组改为热泵机组提供的冷冻水，这一措施可减少28 kW的运行功率。此后，手术室空调系统的冷源在5～10月份是冷水机组供应的冷冻水，在4月、11月是热泵机组供应的冷冻水。此外，为手术室配置专用的加湿器与除湿器，以更快捷、有效地控制室内湿度。

3.4 强化维保

有效的监测手段，是保证维保质量的关键。我们在空调过滤器前后加装了压差表。当初效和中效过滤器前后压差首次大于150 kPa时，取下过滤器并用溶有中性洗涤剂的温水清洗，再次大于150 kPa时，则进行更换；由于高效过滤器不能清洗、重复使用，当高效过滤器前后压差大于100 kPa时，则直接进行更换。同时由专人负责每周检查送风口、过滤网、通风罩及手术间回风过滤网，保证过滤网完好、清洁、无积尘。

同时，我们在空调的表冷器、蒸汽盘管前后安装了流量计，在冷水机组以及变制冷剂流量（varied refrigerant volume，VRV）机组冷冻水出口安装了冷量表，以指导空调换热模块以及冷水机组的蒸发器、冷凝器等部件的清洗维保工作。

做好设备及管道的保温，可以减少能量过多地耗费在空调设备和管道上。因此，我们不但修复了已损坏的保温层，还对空调送风管道保温层进行了加厚处理，特别是出风口的保温层，以尽可能减少冷量流失。

3.5 采用变频器对空调系统中的水泵和风机进行控制

安装变频器控制空调系统的水泵和风机，通过对冷冻水供、回水温差的采集，对冷冻水泵进行PID调节；通过对送、回风温差的采集，对空调风机进行PID调节，以达到节能效果。

3.6 优化冷却水处理

考虑到夏季冷却水蒸发量大，既往的定时加入杀菌除藻剂的方法并不能有效抑制水中微生物的繁殖。通过比较，我们决定安装埃思波“E净保”，其工作原理为通过紫外线照射破坏水中微生物的细胞或核酸结构，从而达到杀菌的效果。使用“E净保”杀菌除藻，有效地抑制了冷却水中微生物的繁殖，生物黏泥量明显减少。

4 节能效果

4.1 直接节能效果

通过一系列的节能措施，层流净化手术室空调系统的能耗明显下降，日均用电量由3 490千瓦小时降低至2 560千瓦小时，降幅达26.65%，年经济效益达28.8万元。本次节能改进项目共投入资金17.2万元，预计节能改进后7个月即可回收成本，经济效益显著。

4.2 其他节能效果

4.2.1 系统稳定性提高

通过一系列的节能措施，提高了系统的负荷适应性，减少了冷水机组低负荷运行的时间，同时避免了水泵与风机的频繁启停，有利于提高系统的稳定性。

4.2.2 稳定手术室内温湿度

由于配置了手术室专用的加湿器与除湿器，加之管理水平的提升，手术室内温湿度相较之前更为稳定：温度在制冷时间段维持在24 ℃，在制热时间段维持在23 ℃；湿度稳定在60%左右。

4.2.3 提高手术室清洁度

由于维保效率提高，手术室的清洁度有了更进一步的提升。根据最新监测数据，手术室内≥0.5 μm尘埃粒子数，百级手术间平均1粒/2.83 L，千级手术间平均30粒/2.83 L，万级手术间平均312粒/2.83 L；于各级别手术间均未检测到5 μm尘埃粒子数，极大地优于原有洁净度。

5 结论

（1）层流净化手术室空调系统的能耗与产生、使用、维护保养阶段均密切相关，所以对层流空调系统进行全面的诊断分析是寻找节能机会的基础。（2）合理的运行配置可极大地减少能量浪费。对于全年运行的手术室层流空调系统，将工频风机、水泵改为变频控制，可降低系统用电量，稳定手术室内的温湿度，一举多得。（3）提高工作人员的意识是提高手术室空调控制水平的关键。（4）安装流量计、冷量表等可使维保效果可视化，从而提高维保效率，有利于空调系统在最佳状态下运行。