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上海某医院SPF动物洁净手术室的设计和施工
日期：2010-03-05 14:02来源：中国卫生工程网:唐强根 徐桓:
本文以解放军上海某医院科研楼“十五层SPF动物手术室及观察室”洁净系统工程为例，论述了SPF‘动物洁净手术室及观察室空气环境工程设计和施工的最新发展。

 

上海某医院SPF动物洁净手术室的设计和施工
上海开纯净化工程公司 唐强根
同济大学    徐桓
摘要：本文以解放军上海某医院科研楼“十五层SPF动物手术室及观察室”洁净系统工程为例，论述了SPF‘动物洁净手术室及观察室空气环境工程设计和施工的最新发展。
Abstract：Diseusses that the new developing 0f design and consUuction in animal clean rooms．
   一、引言
   解放军上海某医院科研楼“五层实验手术室、十五层SPF’动物手术室及观察室”洁净系统工程的设计和施工总承包商是上海开纯净化工程公司，该公司曾顺利完成了多项生物洁净室和工业洁净室工程的设计和施工总承包，其中包括解放军上海某医院新病房大楼“五层血液病房(100级)、十二层手术部(1300m²)”洁净系统工程、解放军上海某医院手术部洁净系统工程等，在积累了丰富的生物洁净室工程经验的基础上，才能得以圆满完成解放军上海某医院科研楼“十五层SPF、动物手术室及观察室”的洁净系统工程。由于这一领域刚刚兴起，在此有必要将该工程总结一下，发现共性和有规律的东西，与同行进行探讨，共同把这一领域的发展向前推进。
   二、动物洁净手术室的特点和设计要求
   1．特点
   实验动物手术室既具有“实验动物设施”和“动物饲养房”的特点，又具有人类医疗手术室的某些特征；既要满足洁净室内操作人员的需要，又要满足实验动物的需要。实验动物手术室也是一种生物洁净室，需要采用生物洁净系统工程将室内空气中的微生物作为最主要的控制对象，以满足实验动物手术室操作工艺的要求。
    当代生物洁净室虽然是追随于工业洁净室之后发展而来的，但仍有很大的不同，对实验动物手术室而言，主要是不仅需要采用对空气进行初效、中效和高效三级过滤的方法来严格控制进入室内空气中的微粒数量，还需要对室内的人员、动物、器具和内壁面进行灭菌消毒工作，这是因为细菌和病毒等悬浮微生物是附着在尘埃上并能得到营养源才可以生存下去的，而其内部材料要能不起尘、不积尘、易清洁、耐腐蚀等，如能具有一定的抗菌性能则更好。
   2．设计要求
   实验动物手术室的室内环境设计采用生物洁净技术，由建筑围护结构和功能设施、洁净空调系统、工艺布局、人流和物流、人员和物品自我净化等各个方面的密切配合，才能严格防止微生物的污染。
    实验动物按微生物学控制方法分类，可划分为无菌动物、带巳知菌动物、无特殊病原体动物(SPF、)和普通动物。“科研楼十五层SPF动物手术室及观察室”所用之动物为“无特定病源体(SPF)”级实验动物，设计环境要求为“屏障环境”，并需要严格控制人员和物品的进出。设计中要关注的室内空气环境和空气品质的内容有一干球温度、相对湿度、日温差值、洁净度标准、新风量标准、换气次数、气流速度、压差值、菌落数和浮菌数、氨浓度、噪声、光照度等，设计参数列表1所示。
表1实验动物室内空气环境的主要指标

温度
℃
相对湿度
%RH
换气次数
次/时
气流速度
m/s
压差值
Pa
氨浓度
mg/m³
噪声
dB(A)
照度
lx
18-29
40~70
10~15
0.18
20~50
≤14
≤60
150~300

 
    根据我国卫生部《医学实验动物管理实施细则》、国家医药管理局《实验动物管理实施细则》和美国食品和药物管理局(FDA)颁布的《良好实验实施细则》(GLP)的有关内容，对无特殊病原体动物(SPF)(屏障系统)环境设施的条件具有如下规定：
    (1)应避开自然疫源地，与最近的居民区保持必要的卫生防护距离，应选择在无污染、无噪音的僻静处，并处于空气品质和自然环境较好的地区；建筑整齐清洁，定期进行消毒；在条件允许下有一定的绿化面积；设有专用的垃圾、动物尸体的存放处，设有尸体焚烧和处理设施；做到清洁区与污染区分开；有缓冲间和更衣室；天花板和内壁光洁，地面平坦，均能刷洗消毒；门、窗具有很好密闭性；具有封闭式下水道；附近不得饲养非实验用的家禽、家畜。
    (2)对送人室内的空气要充分除菌；要采取防止和减少室内产生的尘埃和微生物的有效措施；对室内巳产生的微生物要及时、彻底地予以清除或排至室外；要避免在洁净空调系统中微生物的滋生和繁殖，清除室内异味，选用能经得住各种消毒灭菌液腐蚀的室内材料和设施。
    (3)设有通风换气装置及防野鼠的设备；室内空气环境设计的要求为一宜采用全新风空调系统，并根据不同种类动物的需要保证充足的新风量；既要满足工艺要求，又要节约能源，应在实验动物观察室(短期饲养)采用全新风的空调系统，并设有活性炭吸气味过滤器和设有排风能量全热回收装置；实验动物手术室应采用新风和循环风混合的空调系统(实验手术的连续时间并不太长)，设有活性炭吸气味过滤器；合理安排气流组织和风口位置，通风空调系统保持正压操作，避免死角、短路和断路等。
    (4)各类环境保障设施要便于平时运行操作和定期检修；空调通风设施均应位于技术夹层或吊顶内并便于安装和检修处；必须设有应急电源，选用不易积尘的配电设备并予以暗装；电气、给排水和医用气体管线均应暗敷；各类管线进出洁净区时应采取密封措施。
    三．SPF动物洁净手术室工艺流程和建筑布局的设计
    十五层动物手术室及观察室平向布置说明见以下每条线路的工艺流程图，并已根据相关的规范作了调整，使各个流程更加符合规范的要求，减少交叉路线，结构更加紧凑和流畅。在功能上区分为全新风系统的平面布置和混风系统的平面布置二种。
    1．操作人员的工艺流程图120页
注：还有器械室等辅助房间。
2．动物和器械的工艺流程图120页
 
四、SPF动物洁净手术室净化空调系统的设计
1．设计依据和引用的规范
(1)业主的委托设计任务书、方案及扩初设计说明书和土建设计图纸。
(2)卫生部1989年颁布实施的《医学实验动物管理实施细则》。
(3)国家医药管理局1992年颁布实施的《实验动物管理实施细则》。
(4)《洁净室施工及验收规范》(JGJ 71—90)。
(5)《综合医院建筑设计规范》(JGJ 49—88)。
(6)《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ 19—87)。
(7)《通风与空调工程施工及验收规范》(GB 50243—97)。
(8)《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045—95)。
(9)参考《军队医院洁净手术部建筑技术规范》(YFB 001一1995)。
(10)参考《洁净厂房设计规范》(GBJ 73—84)。    。
2．选用的设计计算参数
(1)室外设计参数：夏季空调计算干球温度34℃，湿球温度28．2℃。
(2)本工程室内设计参数：
a)干球温度和相对湿度：夏季24℃(主要房间)或26％：(次要房间)，60％RH；冬季20℃，50％RH。
      b)空气洁净度：用于SPF’动物观察室和手术室的10，000级(每升空气中粒径大于等于O．5微米的尘埃粒子数小于等于350个)；用于SPF动物辅助用房100，000级(每升空气中粒径大于等于0．5微米的尘埃粒数小于等于3500个)。
      e)平均换气次数：10，000级为35次／时；100，000级为25次／时。
      d)新鲜空气量：大于等于40立方米／人·时或总送风量的15～20％；
        动物的新风量标准按不同的种类选用，参见表2。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
表2几种动物所需的新风量标准
┏━━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━┓
┃            ┃    所需空间 ┃ 除臭所需新风量 ┃ 代谢所需新风量    ┃
┃ 动物种类 ┃              ┃                  ┃                    ┃
┃            ┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫
┃            ┃    m³/只     ┃    m³／h·只     ┃    m³／h·只       ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫
┃    小 鼠 ┃    0．035    ┃    0．35         ┃    0．25          ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫
┃    大鼠    ┃    0．113    ┃    1．27         ┃    1．39           ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫
┃    鸡      ┃    0．230    ┃    3．42         ┃    11．30～22．50 ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫
┃    兔      ┃    0．283    ┃    3．20         ┃    20．38          ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫
┃    猫      ┃    1．00     ┃    17．00        ┃    20．38          ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫
┃    狗      ┃    2．83     ┃    33．90        ┃    30．60          ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━┫
┃    猴      ┃    4．25     ┃    84．90        ┃    92．00～127．50 ┃
┗━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━┛
    e)室内氨浓度：小于15rag／m。或20ppm,，
    f)正压控制：洁净区与非洁净区之间为7．5pa，洁净区与室外之间为15pa。
    g)室内活动区空气流速：小于等于0．18M／s(动物活动区)。
    h)洁净室内动态噪音：不超过50～60dB(A)。
    i)洁净室内光照度：不小于300～3501x且设杀菌灯。
    3．动物洁净室工程的设计内容
    该工程设计的范围是：(1)室内中央净化空调系统、室内局部排风系统、净化空调机房的净化空调箱系统(注：空调冷暖源由设在屋面上的一台30万kcal／h的风冷热泵冷暖水机组提供，该主机系统已由土建设计阶段完成)。(2)建筑室内装饰工程。(3)空调机房内的空调和通风设备配电；室内医疗设备配电、室内插座配电及照明工程、室内消防烟感报警系统。(4)室内给排水工程。
    (1)净化空调和通风系统
    根据采用空调负荷计算软件(Easy—HVAC和House一97)运算的结果，该医院科研楼五层洁净实验手术室、十五层动物洁净和非洁净手术室及观察室工程合计夏季空调总冷负荷约为185，000Kcal／h，冬季空调总暖负荷约为129，500Kcal／h。土建空调设计方在屋面上设置了一台“大金”风冷热泵冷暖水机组，名义制冷量为300，000Keal／h(100RT)，独立于全大楼的中央空调主机(位于地下室)系统，专门供给五层和十五层的空调箱等空气末端装置冷(暖)量，可实现这些区域提前空调和延迟空调并独立运行的目的。
 
 
 
表3室内中央净化空调系统计算汇总表

序号
房间名称
面积m²
洁净度
（级）
温，湿度
℃，%
换气次数
（次/时）
送风量
m³/H
净高M
1
大观察室
21
10，000
20~24，50~60
35
2060
2.8
2
小观察室
9
10，000
20~24，50~60
35
885
2.8
3
动物检疫室
8
10，000
20~24，50~60
35
785
2.8
4
缓冲室
3
10，000
20~26，50~60
35
295
2.8
5
外出更衣室
3
10，000
20~26，50~60
35
295
2.8
6
消毒间
3．5
10，000
20~26，50~60
35
345
2.8
7
手术室A
14
10，000
20~24，50~60
35
1570
3.2
8
手术室B
13
10，000
20~24，50~60
35
1460
3.2
9
手术室C
13
10，000
20~24，50~60
35
1460
3.2
10
手术室D
9
10，000
20~24，50~60
35
1010
3.2
11
洁净内走廊
73
100，000
20~24，50~60
25
4745
2.6
12
男二更衣室
10
100，000
20~26，50~60
25
650
2.6
13
女二更衣室
5
100，000
20~26，50~60
25
325
2.6

 注：上表中1—6为全新风系统，7—13为新回风混风系统。
    十五层SPF动物洁净手术室及观察室净化空调送(回)风系统的布置，是依据SPF动物观察室具有类似于饲养室的特征而应为全新风系统、SPF动物手术室具有类似于人类手术室的特征而可以设计为新回风混风系统。有关净化风系统的设计计算可参见表3所列内容。在十五层SPF动物洁净区域内，设置了卫生型净化组装式空调箱二台，形成以下二个系统：
    a)SPF动物观察室、检疫室等为全新风工况，设置了净化空箱AHU--06(6000m³/h)一台，内置空气过滤器和活性炭去味空气过滤器低噪声双风机(送风机、回风机各一台)能量回收器、十排表冷器、中效过滤器、消声器等。由于本系统为全新风工况，其所需要的空调供冷(暖)量很大，从考虑节能和降低日常运行成本的目的出发，故在净化空调箱内装置了一台静止型空气全热交换器作为能量回收器，当由空调箱排除室内带有一定冷(暖)量的污浊空气时，可将能量传递给引入的室外新鲜空气，作预冷或预热之用。排风至屋面室外高空处。最初设计采用的“空气全热交换器”是美国SEMCO公司生产的最先进的医用级“分子筛式转轮型空气全热交换器”，可有效严密地防止新风和排风之间在作能量回收时的交叉污染和串味，并且不会堵灰和繁衍病菌；后来由于资金问题，采用了国产的“静止型空气全热交换器”。
    b)SPF动物手术室、更衣室等为新回风混风工况，设置了净化空调箱AHU一12(12000m3／h)一台，内置空气过滤器和活性炭去味空气过滤器、低噪声送风机、六排表冷器、中效过滤器、消声器等。另在屋面上设有低噪声排风风机(2500m³／h)。
    通过净化风管将经过净化空调箱热湿处理及经过初、中效过滤器过滤的空气送至室内未端装有高效过滤器的天花层流送风罩或吊顶送风口，送回风形式和气流组织均为顶送、二侧下回的方式。吊顶天花层流送风罩的送风形成了垂直单向“活塞”气流，而吊顶高效送风口风的送风则形成了紊流“稀释”气流。
    室内回风口处，设置了规范要求的初效过滤器。独立设置的排风风机(用以排除手术室内的各种废气)系统带有中效过滤装置和与风机连锁启停的电动密闭风阀。采用了“霍尼威尔”自动温控装置，能自动调节室内温度。风管采用镀锌钢板，空调冷(暖)水输送管道采用镀锌钢管；风管保温采用带铝泊玻璃纤维容重为48kg／m。的棉板，水管采用容重为64kgm。的管壳。参见图2“手术室及观察室空调通风剖面图”。
图2动物洁净手术室及观察室空调通风剖面图124页
(2)建筑室内装饰工程
a)室内四壁和吊顶均采用企口装配式彩钢保温夹心板，其外形美观，密闭性能较好，在内角处装有圆弧型顶角线条和阴，阳角线条，壁面下端设有专用踢脚板。
    b)内门均采用形钢夹芯密闭推开门，内窗均采用密封固定观察窗。
    c)室内地坪采用自流平环氧耐磨地坪，厚度1．5mm，地坪排水口采用JHD净化专用地漏。
    d)风淋室，净化挂衣柜和跨坐式鞋柜等设施。
    e)全部材料均选用不燃、难燃或阻燃型的，以确保消防安全。
    (3)室内电气工程
    a)净化空调用电，照明，室内插座用电。医疗设备用电，工艺用电的内线施工。温控装置。
    b)照明采用隐藏式净化荧光灯，室内两端墙面处各设有一个配有漏电保护器的组合式专用插座箱。室内照明系统，紫外线(或电于)灭菌灯，组合式插座箱及配电。
    c)走廊设置有停电应急照明灯和方向指示诱导灯。
    d)有关地点敷设有电话和电脑，电气配管并与走廊配线糟连接。
    e)消防烟感报警系统(按规范要求，本工程洁净室内不设自动喷淋装置，但走廊吊顶上有)。
    (4)室内给排水工程
    在十五层本工程区域设有卫生间一间。另有多个工艺要求设置的排水地漏，全部采用JHD净化专用地漏。
   五、室内参数实测和运行情况
  下面要列举本科研楼十五层SPF动物洁净手术室及洁净观察室为例，归纳了SPF动物洁净手术室建成后的实测项目和方法，介绍室内空气环境测定所需的测点布置情况，说明实测结果和结论。
    1．室内空气环境的测定原则
    (1)测定的条件：SPF实验动物手术室及观察室的建筑内装饰、洁净空调系统、电气工程、医用气体工程、给排水工程等都已竣工，供电、供气、供水、空调冷暖源主机系统和洁净空调系统均已正常运转数小时后，在系统运转过程中对室内空气环境进行测定。
    (2)测定的内容：
    参照国家卫生部1989年颁布实施的《医学实验动物管理实施细则》 国家医药管理局1992年颁布实施的《实验动物管理实施细则》，国标《实验动物环境及设施》(GB／T14925—94)和卫生部《医学实验动物环境及设施标准》，解放军的《军队医院洁净手术部建筑技术规范》(YFB 001一1995)和国标《洁净室施工及验收规范》(JGJ 71—90)中的有关规定，一般需要作如下一些项目的测定：
    a)系统风量(m3／h)的测定、调整和平衡；通风机风量和转速(rpm)的测定和调整；室内送风、新风、回风、排风量的的测定和调整；高效过滤器的检漏。
    b)室内气流组织、气流流型、流线的平行性和换气次数(次／时)；室内断面平均风速(m／s)、室内断面风速不均匀度。
    c)室内空气的干球温度和相对湿度(℃，％RH)；室温波动范围和区域温差。
    d)空气洁净度(Class，悬浮尘埃粒子数个／m³)；室内自净时间。
   e)室内空气中的沉降菌数和浮游菌数(个／m³)。
    f)空气静压差(Pa)的测定和调整。
    g)室内的噪声值(dB(A))和室内倍频声压级(dB)。
    h)室内的光照度(1X)和照度的均匀性。
    i)室内的氨气浓度(ppm)。
    i)自动控制或BA系统的联动和运行调整。
    2．具体测定和验收的方法
    按照以上所列的“实施细则”和“规范”中的有关规定，确定好测定洁净度、沉降菌和浮游菌数的最少布点数以及测定洁净度、沉降菌和浮游菌数的采样要求后，就可以按部就班地开始操作测定和记录数据了。
    (1)工程的概况：
    a)动物洁净手术部的面积为502 m²，室内净高为3．0m。
    b)手术室集中送风罩处的气流组织为平行流；洁净走廊及辅助房间为非平行流。
    (2)测定用仪器：
    a)Y09—1型尘埃粒子计数器；
    b)EM8数字式风速仪；
    c)HS5633型声级仪；
    d)JD一3型光照度计。   
    (3)测定现场的条件：室内人员共2人，室内设备还未安装(空态)，空调运转情况正常。
    (4)按规范的测定要求：
    a)洁净度等级，详见测定结果的数据表。
b)送风口风速O．3～0．8m／s，但lO，000级和100，000级集中送风罩不计截面送风风速，回风风速≤2．5rn／s。
    c)动物洁净手术室噪声≤50dB(A)，其它辅助房间或区域≤60dB(A)。
    (5)测点布置和仪器位置：
    a)手术室集中送风罩范围内：10，000级测试位置7点，小的集中送风罩测试位置5点；其余房间或区域平均每10平方米测试位置1点，≤15平方米的房间测试位置4点。
    b)每一测点同时测量3次，取算数平均值为该测点的测定数据。
    c)系统开启l小时后开始测试(按规范应在4小时后测试)。
    d)尘埃粒子计数测点位置：高度距地面1．2米。
    e)风速测点位置：高度距地面1．2米。
    f)照明测定位置：在室内中心，距地面1．2米。
    g)噪声测定位置：在室内中心，距地面1．2米。
    3．实测结果和运行结论
表4实测数据表(部分)

测定地点
洁净度
级 别
各个测点尘埃粒子数的测定值
风速测定
噪声
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
平 均
洁净度级 别
平均
送风
风速
平均
回风
风速
手术室1
10，000
46
26
8
5
3
3
12
 
 
 
 
 
146
0.28
1.50
48.0
手术室2
10，000
127
101
108
72
4
34
6
 
 
 
 
 
645
0.20
2.10
48.7
手术室3
10，000
3
17
23
8
9
10
26
48
5
 
 
 
166
0.27
1.90
48.0
手术室4
10，000
31
36
25
29
16
24
34
 
 
 
 
 
277
0.22
1.70
49.8
大观察室
10，000
20
33
12
6
9
17
5
3
7
 
 
 
124
0.35
2.30
49.5
小观察室
10，000
132
61
43
25
41
34
21
 
 
 
 
 
510
0.25
2.30
49.2
检疫室
10，000
76
57
69
26
67
17
11
 
 
 
 
 
460
0.20
1.50
48.5
缓冲室
10，000
207
261
263
446
359
 
 
 
 
 
 
 
3072
0.75
 
47.0
外出更衣
10，000
42
59
40
46
36
 
 
 
 
 
 
 
446
0.70
 
45.0
消毒室
100，000
231
454
318
248
420
 
 
 
 
 
 
 
3341
0.68
 
47.2
洁净走廊
100，000
280
336
274
231
199
 
 
 
 
 
 
 
2639
0.75
 
48.0
男二更
100，000
383
340
258
209
150
 
 
 
 
 
 
 
2680
0.71
 
48.1
女二更
100，000
279
234
260
106
64
 
 
 
 
 
 
 
1886
0.75
1.15
48.0

    本工程完工以后的详细实测数据(以上仅列了部分)表明，施工完全达到了设计的要求，工程质量优良，可满足业主的使用要求。
参考文献：
1．电子工业部第十设计研究院主编，《空气调节设计手册》(第二版)，中国建筑工业出版社，1995．11。
2．梅自力，《医疗建筑空调设计》，中国建筑工业出版社，1991．12。
3．李子麟等，“一个实验动物空调系统的改造”，《上海市制冷学会一九九五年学术年会论文集》，1995．12。
4．沈晋明等，“医院洁净手术部检测与验收”，《上海市制冷学会一九九五年学术年会论文集》，1995．12。
5．沈晋明等，“医院节能与暖通空调设计”，《上海市制冷学会一九九七年学术年会论文集》，1997．12。
 
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