Rezistența căilor respiratorii. Rezistenta pulmonara. Flux de aer. Flux laminar. Curgere turbulentă. Fluxul de aer laminar Calcule și fapte

Atunci când un fluid curge printr-un canal închis, cum ar fi o conductă sau între două plăci plate, poate apărea oricare dintre cele două tipuri de curgere, în funcție de viteza și vâscozitatea fluidului: flux laminar sau flux turbulent. Fluxul laminar tinde să apară la viteze mai mici, sub pragul la care devine turbulent. Curgerea turbulentă este un regim de curgere mai puțin ordonat, care se caracterizează prin turbulențe sau pachete mici de particule lichide care au ca rezultat amestecarea laterală. În termeni non-științifici, fluxul laminar este neted, în timp ce fluxul turbulent este nepoliticos .

Relația cu numărul Reynolds

Tipul de curgere care are loc într-un fluid într-un canal este important în problemele de dinamică a fluidelor și este apoi afectat de transferul de căldură și masă în sistemele de fluide. Numărul Reynolds adimensional este un parametru important în ecuațiile care descriu dacă condițiile de curgere complet dezvoltate au ca rezultat un flux laminar sau turbulent. Numărul Reynolds este raportul dintre forța de inerție și forța de forfecare a unui fluid: cât de repede se mișcă fluidul în raport cu cât de vâscos este, indiferent de scara sistemului de fluid. Fluxul laminar apare de obicei atunci când fluidul se mișcă lent sau fluidul este foarte vâscos. Prin creșterea numărului Reynolds, de exemplu prin creșterea debitului unui fluid, fluxul va trece de la un flux laminar la cel turbulent într-un anumit interval de numere Reynolds din intervalul de tranziție laminar-turbulent, în funcție de nivelurile mici de perturbare a fluidului sau imperfecțiuni ale sistemului de curgere. Dacă numărul Reynolds este foarte mic, mult mai mic decât 1, atunci fluidul va prezenta un flux Stokes, sau târâtor, unde forța vâscoasă a fluidului este dominată de forțele inerțiale.

Calculul specific al numărului Reynolds și valoarea în care are loc curgerea laminară vor depinde de geometria sistemului de curgere și de structura curgerii. Un exemplu general de curgere printr-o conductă, unde numărul Reynolds este dat de

Pentru astfel de sisteme, fluxul laminar are loc atunci când numărul Reynolds este sub o valoare critică de aproximativ 2040, deși intervalul de tranziție este de obicei între 1.800 și 2.100.

Pentru sistemele hidraulice care apar pe suprafețe exterioare, cum ar fi curgerile în jurul obiectelor suspendate într-un fluid, pot fi utilizate alte definiții pentru numerele Reynolds pentru a prezice tipul de curgere în jurul obiectului. Particula cu numărul Reynolds Re p va fi folosită pentru particulele suspendate într-un fluid fluid, de exemplu. Ca și în cazul curgerii în conducte, fluxul laminar are loc în mod obișnuit la numere Reynolds mai mici, în timp ce curgerea turbulentă și fenomene asociate, cum ar fi turbioare, apar la numere Reynolds mai mari.

Exemple

O aplicație comună a fluxului laminar este curgerea lină a unui fluid vâscos printr-un tub sau o țeavă. În acest caz, viteza curgerii se modifică de la zero pe pereții maximului de-a lungul centrului secțiunii transversale a vasului. Profilul de curgere al curgerii laminare într-o țeavă poate fi calculat prin împărțirea fluxului în elemente cilindrice subțiri și aplicarea unei forțe vâscoase.

Un alt exemplu ar fi fluxul de aer peste aripa unui avion. Stratul limită este o foaie foarte subțire de aer care se află pe suprafața aripii (și pe toate celelalte suprafețe ale aeronavei). Deoarece aerul are vâscozitate, acest strat de aer tinde să se lipească de aripă. Pe măsură ce aripa se deplasează înainte prin aer, stratul limită curge mai întâi lin peste forma aerodinamică a profilului aerodinamic. Aici fluxul este laminar, iar stratul limită este un strat laminar. Prandtl a aplicat conceptul de strat limită laminar suprafețelor aerodinamice în 1904.

bariere de flux laminar

Fluxul de aer laminar este utilizat pentru a separa volumele de aer sau pentru a preveni intrarea contaminanților din aer într-o zonă. Hotele cu flux laminar sunt folosite pentru a elimina contaminarea din procesele sensibile din știință, electronică și medicină. Perdelele de aer sunt adesea folosite în setările comerciale pentru a permite aerului încălzit sau răcit să curgă prin uși. Un reactor cu flux laminar (LFR) este un reactor care utilizează fluxul laminar pentru a studia reacțiile chimice și mecanismele de proces.

Pentru a reduce poluarea în camerele curate de înaltă clasă, se folosesc sisteme speciale de ventilație în care fluxul de aer se deplasează de sus în jos fără turbulențe, de exemplu. laminare. Cu un flux de aer laminar, particulele de murdărie de la oameni și echipamente nu sunt împrăștiate prin încăpere, ci sunt colectate într-un flux lângă podea.

Constructii

În general, camerele curate includ următoarele elemente de bază:

structuri de perete de inchidere (cadru, panouri de perete oarbe si vitrate, usi, ferestre);

tavane cu panouri sigilate și casete cu lămpi raster încorporate;

pardoseli antistatice;

Acoperire de podea cu zonă curată Clean-Zone este furnizat în role standard, pentru a fi instalat profesional ca podea de acoperire perete-perete, creând o capcană permanentă și inevitabil pentru murdărie.

sistem de preparare a aerului (unități de ventilație de alimentare, evacuare și recirculare, dispozitive de admisie a aerului, distribuitoare de aer cu filtre finale, dispozitive de control al aerului, echipamente cu senzori și elemente de automatizare etc.);

sistem de control pentru sistemele tehnice ale camerelor curate;

sase de aer;

ferestre de transfer;

module de filtru și ventilator pentru crearea de zone curate în camerele curate.

Industria electronică este unul dintre cei mai mari consumatori de camere curate din lume. Cerințele pentru nivelul de curățenie în această industrie sunt cele mai stricte. Tendința de creștere constantă a acestor cerințe a condus la noi abordări calitativ pentru crearea unor medii curate. Esența acestor abordări este crearea de tehnologii izolatoare, de ex. în separarea fizică a unui anumit volum de aer curat de mediu. Această separare, de obicei închisă ermetic, a eliminat influența uneia dintre cele mai intense surse de poluare - oamenii. Utilizarea tehnologiilor de izolare presupune introducerea pe scară largă a automatizării și robotizării. Utilizarea camerelor curate în microelectronică are propriile sale caracteristici: cerințele pentru curățenia mediului aerului pentru particulele de aerosoli vin în prim-plan. De asemenea, sunt impuse cerințe crescute pentru sistemul de împământare a camerei curate, în special în ceea ce privește asigurarea absenței electricității statice. Microelectronica necesită crearea de camere curate de cele mai înalte clase de curățenie cu instalarea de pardoseli înălțate perforate pentru îmbunătățirea liniilor de flux de aer, de ex. creşterea unidirecţionalităţii fluxului.

Instalațiile de producție curată trebuie să ofere condiții pentru o curățenie maximă a producției; asigura izolarea volumului interior; intrarea in camere curate printr-un vestibul special (poarta de acces).

Presiunea într-o cameră curată ar trebui să fie mai mare decât presiunea atmosferică, ceea ce ajută la împingerea prafului din ea. În ecluză, îmbrăcămintea personalului este suflată pentru a îndepărta particulele de praf.

În camerele curate, se creează fluxuri de aer laminare, iar fluxurile turbulente care sunt create de părțile rotative și în mișcare ale echipamentelor sunt inacceptabile. Este necesar să se asigure că nu există lucruri încălzite care să contribuie la formarea curenților de convecție.

În mod obișnuit, se utilizează o podea cu zăbrele și un tavan cu zăbrele.

Camerele curate conțin un minim de echipamente

Deoarece producția de camere curate este foarte costisitoare, se folosesc zone locale de îndepărtare a prafului.

Una dintre modalitățile eficiente de a reduce costurile atunci când se creează complexe de camere curate este zonarea camerei curate în zone locale, care pot diferi între ele atât în ​​clasa de curățare a aerului, cât și în scopul funcțional (numai protecția produsului sau protecția atât a produsului, cât și a mediului).

Astfel, in interiorul unei camere curate cu o clasa de curatenie scazuta, deasupra zonelor critice ale procesului tehnologic se pot crea zone curate cu o clasa de curatenie mai mare decat camera in care sunt amplasate.

Scopul principal al zonelor curate:

menținerea parametrilor de aer specificați în spațiul de lucru local;

protejarea produsului de influențele mediului.

În conformitate cu definiția dată în GOST R ISO 14644-1-2000, o zonă curată este un spațiu definit în care concentrația particulelor în aer este controlată, construită și operată pentru a minimiza intrarea, eliberarea și reținerea particulelor în zonă și permițând controlul altor parametri, cum ar fi temperatura, umiditatea și presiunea, după caz.

Zonele curate pot fi construite structural fie ca parte a sistemului general de ventilație a camerei curate, fie ca produse independente.

Prima metodă este aplicabilă atunci când locația zonelor curate este stabilită în faza de proiectare a creării unei camere curate și nu este supusă modificării pe toată perioada de funcționare a acesteia, precum și atunci când este necesar să se furnizeze aer de alimentare către spațiul de lucru al zonei curate.

A doua metodă implică posibilitatea de a schimba locația zonelor curate, ceea ce oferă oportunități mai mari de schimbare a procesului tehnologic și de modernizare a echipamentelor. În acest caz, zonele curate, concepute ca produse independente, pot fi fie atașate structurilor de putere ale camerei curate, fie produse mobile autonome care pot fi mutate în camera curată.

Cel mai adesea, condițiile de producție curate sunt folosite cu personal minim, folosind mașini semiautomate. Instalațiile locale sunt adesea folosite. Recent, au început să fie folosite instalațiile cluster.

Specificații:

1 Presiune maximă într-o cameră curată, goală și degazată, Pa 1,33x10-3

2 Timp de recuperare a presiunii 1,33x10-3 Pa, min 30

3 Dimensiunile camerei de lucru, mm Diametru Înălțime 900 1000

4 Număr de acceleratoare cu plasmă cu catozi metalici (SPU-M) cu separare a fluxului de plasmă, buc

5 Număr de acceleratoare cu plasmă pulsată cu catozi de grafit (IPU-S) cu separare a fluxului de plasmă, buc

6 Număr surse de ioni extinse pentru curățare și asistență (tip RIF), buc

7 Încălzirea substraturilor, 0С 250

8 Echipament tehnologic: Set planetar unic, buc. Planetar dublu, buc 1 1

9 Sistem de injecție a gazului de proces

10 Sistem de control și management al proceselor

11 Pompare în vid înalt: două pompe de difuzie care funcționează în paralel NVDM-400 cu o capacitate de 7000 l/s fiecare

12 Pompare prevacuum: unitate de prevacuum AVR-150 cu o capacitate de 150 l/s

13 Puterea electrică maximă consumată de o instalație de vid, kW, nu mai mult de 50

14 Suprafata ocupata de o instalatie de vid, m2 25

Descriere:

Salile de operatie sunt una dintre cele mai critice verigi din structura unei cladiri de spital in ceea ce priveste importanta procesului chirurgical, precum si asigurarea conditiilor speciale de microclimat necesare implementarii si finalizarii cu succes a acestuia. Aici, sursa eliberării particulelor bacteriene este în principal personalul medical, care este capabil să genereze particule și să elibereze microorganisme atunci când se deplasează prin cameră.

Săli de operație a spitalului
Controlul fluxului de aer

În ultimele decenii, în țara noastră și în străinătate, s-a înregistrat o creștere a bolilor purulent-inflamatorii cauzate de infecții, care, conform definiției Organizației Mondiale a Sănătății (OMS), sunt denumite în mod obișnuit infecții nosocomiale (HAI). O analiză a bolilor cauzate de infecțiile nosocomiale arată că frecvența și durata acestora depind direct de starea mediului aerian din incinta spitalului. Pentru a asigura parametrii de microclimat necesari în sălile de operație (și sălile curate industriale), se folosesc distribuitoare de aer cu debit unidirecțional. Rezultatele monitorizării mediului aerian și analizării mișcării fluxurilor de aer au arătat că funcționarea unor astfel de distribuitoare asigură parametrii de microclimat necesari, dar deseori înrăutățește puritatea bacteriologică a aerului. Pentru a proteja zona critică, este necesar ca fluxul de aer care părăsește dispozitivul să mențină dreptate și să nu-și piardă forma limitelor sale, adică fluxul să nu se extindă sau să se contracte peste zona protejată în care intervenția chirurgicală.

Salile de operatie sunt una dintre cele mai critice verigi din structura unei cladiri de spital in ceea ce priveste importanta procesului chirurgical, precum si asigurarea conditiilor speciale de microclimat necesare implementarii si finalizarii cu succes a acestuia. Aici, sursa eliberării particulelor bacteriene este în principal personalul medical, care este capabil să genereze particule și să elibereze microorganisme atunci când se deplasează prin cameră. Intensitatea particulelor care intră în aerul interior depinde de gradul de mobilitate al oamenilor, de temperatură și de viteza aerului din încăpere. Infecțiile nosocomiale tind să se deplaseze în sala de operație cu curenți de aer și există întotdeauna riscul pătrunderii acesteia în cavitatea neprotejată a plăgii pacientului operat. Din observații, este evident că funcționarea neorganizată a sistemelor de ventilație duce la acumularea intensivă a infecției la niveluri care depășesc nivelurile permise.

De câteva decenii, specialiști din diferite țări dezvoltă soluții de sistem pentru asigurarea condițiilor de aer în sălile de operație. Fluxul de aer furnizat încăperii nu trebuie doar să asimileze diverse substanțe nocive (căldură, umiditate, mirosuri, substanțe nocive) și să mențină parametrii microclimatici necesari, ci și să asigure protecția zonelor strict stabilite împotriva infecțiilor care pătrund în ele, adică necesarul. curățenia aerului din interior. Zona în care se efectuează intervențiile invazive (pătrunderea în corpul uman) poate fi numită zonă de operare sau „critică”. Standardul definește o astfel de zonă drept „zonă de protecție sanitară de funcționare” și înseamnă prin aceasta spațiul în care se află masa de operație, mesele auxiliare pentru instrumente și materiale, echipamente, precum și personalul medical în îmbrăcăminte sterilă. Există conceptul de „nucleu tehnologic”, care se referă la zona în care se desfășoară procesele de producție în condiții sterile, care în sensul sensului poate fi corelat cu zona de operare.

Pentru a preveni pătrunderea contaminanților bacterieni în zonele cele mai critice, metodele de screening au devenit utilizate pe scară largă prin utilizarea fluxului de aer deplasat. Au fost create diferite modele de distribuitoare de aer cu flux de aer laminar, iar termenul „laminar” a fost ulterior schimbat în flux „unidirecțional”. În prezent, puteți găsi o varietate de denumiri pentru dispozitivele de distribuție a aerului în camerele curate, cum ar fi „laminar”, „tavan laminar”, „tavan de funcționare”, „sistem de operare a aerului curat”, etc., care nu le schimbă esența. Distribuitorul de aer este încorporat în structura tavanului deasupra zonei de protecție a încăperii și poate avea dimensiuni diferite în funcție de fluxul de aer. Suprafața optimă recomandată a unui astfel de tavan ar trebui să fie de cel puțin 9 m2 pentru a acoperi complet zona de operare cu mese, echipamente și personal. Fluxul de aer deplasant la viteze mici vine de sus în jos, ca o perdea, tăind atât câmpul aseptic al zonei de intervenție chirurgicală, cât și zona de transfer al materialului steril din mediu. Aerul este eliminat simultan din zonele inferioare și superioare ale camerei. Filtrele HEPA (clasa H conform) sunt încorporate în structura tavanului, prin care trece aerul de alimentare. Filtrele captează, dar nu dezinfectează particulele vii.

În prezent, în întreaga lume se acordă multă atenție problemelor dezinfectării aerului în spitale și alte instituții în care există surse de contaminare bacteriană. Documentele au exprimat cerințe privind necesitatea dezinfectării aerului sălii de operație cu o eficiență de inactivare a particulelor de cel puțin 95%, precum și a conductelor de aer și a echipamentelor sistemului de climatizare. Particulele bacteriene eliberate de personalul chirurgical intră continuu în aerul camerei și se acumulează în acesta. Pentru a se asigura că concentrația de particule în aerul interior nu atinge nivelurile maxime admise, este necesar controlul aerului. O astfel de monitorizare trebuie efectuată după instalarea sistemelor de climatizare, întreținere sau reparare, adică în modul de funcționare al unei camere curate.

Utilizarea distribuitoarelor de aer cu debit unidirecțional cu filtre ultrafine de tip tavan încorporate în sălile de operație a devenit obișnuită printre designeri. Debitele de aer de volume mari coboară prin încăpere la viteze mici, tăind zona protejată de mediu. Cu toate acestea, mulți profesioniști nu știu că aceste soluții nu sunt suficiente pentru a menține niveluri adecvate de dezinfecție a aerului în timpul procedurilor chirurgicale.

Faptul este că există destul de multe modele de dispozitive de distribuție a aerului, fiecare dintre ele având propria sa zonă de aplicare. Camerele curate din sala de operatie din cadrul clasei lor „curate” sunt impartite in clase in functie de gradul de curatenie, in functie de scopul lor. De exemplu, săli de operație de chirurgie generală, săli de operație de chirurgie cardiacă sau ortopedie etc. Fiecare caz specific are propriile cerințe pentru asigurarea curățeniei.

Primele exemple de utilizare a distribuitoarelor de aer pentru camerele curate au apărut la mijlocul anilor 1950. De atunci, a devenit tradițională distribuirea aerului în încăperile curate de producție printr-un tavan perforat atunci când sunt necesare concentrații scăzute de particule sau microorganisme. Fluxul de aer se deplasează prin întregul volum al încăperii într-o direcție cu o viteză uniformă, de obicei 0,3–0,5 m/s. Aerul este furnizat printr-un banc de filtre de aer de înaltă eficiență situate pe tavanul camerei curate. Alimentarea cu aer este organizată pe principiul unui piston de aer care se deplasează în jos prin întreaga încăpere, eliminând contaminanții. Eliminarea aerului are loc prin podea. Acest tip de mișcare a aerului contribuie la îndepărtarea contaminanților de aerosoli, ale căror surse sunt personalul și procesele. Acest aranjament de ventilație are ca scop asigurarea unui aer curat în încăpere, dar necesită debite mari de aer și, prin urmare, este neeconomic. Pentru camerele curate din clasa 1000 sau ISO clasa 6 (clasificare ISO), rata de schimb a aerului poate varia de la 70 la 160 de ori pe oră.

Ulterior, au apărut dispozitive modulare mai raționale, cu dimensiuni semnificativ mai mici și costuri reduse, care au făcut posibilă selectarea unui dispozitiv de alimentare cu aer în funcție de dimensiunea zonei protejate și de ratele de schimb de aer necesare ale încăperii, în funcție de scopul cameră.

Analiza funcționării distribuitoarelor de aer laminar

Unitățile cu flux laminar sunt utilizate în încăperile curate de producție și servesc la distribuirea unor volume mari de aer, oferind tavane special concepute, hote de podea și reglarea presiunii în încăperi. În aceste condiții, funcționarea distribuitoarelor de flux laminar este garantată pentru a asigura fluxul unidirecțional necesar cu linii de curgere paralele. O rată ridicată de schimb de aer ajută la menținerea unor condiții apropiate de izotermă în fluxul de aer de alimentare. Plafoanele concepute pentru distribuția aerului cu schimburi mari de aer, datorită suprafeței lor mari, asigură o viteză inițială scăzută a fluxului de aer. Funcționarea dispozitivelor de evacuare situate la nivelul podelei și controlul presiunii aerului în cameră minimizează dimensiunea zonelor de curgere de recirculare, iar principiul „o trecere și o ieșire” este ușor de implementat. Particulele în suspensie sunt presate pe podea și îndepărtate, astfel încât există riscuri reduse ca acestea să fie recirculate.

Cu toate acestea, atunci când astfel de distribuitoare de aer funcționează într-o sală de operație, situația se schimbă semnificativ. Pentru a menține niveluri acceptabile de puritate bacteriologică a aerului în sălile de operație, valorile calculate ale schimbului de aer sunt în medie de 25 de ori pe oră sau chiar mai puțin, adică nu sunt comparabile cu valorile pentru spațiile industriale. Pentru a menține un flux de aer stabil între sala de operație și încăperile adiacente, în ea se menține de obicei o presiune în exces. Aerul este eliminat prin dispozitivele de evacuare instalate simetric în pereții zonei inferioare a încăperii. Pentru a distribui volume mai mici de aer, de regulă, se folosesc dispozitive cu flux laminar de suprafață mică, care sunt instalate numai deasupra zonei critice a încăperii sub forma unei insule în mijlocul camerei, în loc de folosind întregul tavan.

Observațiile arată că astfel de dispozitive laminare nu vor asigura întotdeauna un flux unidirecțional. Deoarece există aproape întotdeauna o diferență între temperatura din fluxul de alimentare și temperatura aerului ambiant (5-7 ° C), aerul rece care părăsește dispozitivul de alimentare coboară mult mai repede decât un flux izotermic unidirecțional. Aceasta este o întâmplare comună pentru difuzoarele de tavan utilizate în clădiri publice. Există o concepție greșită că podelele laminare oferă un flux de aer stabil, unidirecțional, indiferent de locație sau metoda de aplicare. De fapt, în condiții reale, viteza fluxului laminar vertical la temperatură joasă va crește pe măsură ce se apropie de podea. Cu cât volumul de aer de alimentare este mai mare și cu cât temperatura acestuia este mai scăzută în raport cu aerul din încăpere, cu atât accelerația curgerii acestuia este mai mare. Tabelul arată că utilizarea unui sistem laminar cu o suprafață de 3 m 2 cu o diferență de temperatură de 9 ° C oferă o creștere de trei ori a vitezei aerului deja la o distanță de 1,8 m de la începutul traseului. Viteza aerului la ieșirea dispozitivului de alimentare este de 0,15 m/s, iar la nivelul mesei de operație ajunge la 0,46 m/s. Această valoare depășește nivelul acceptabil. S-a dovedit mult timp prin multe studii că, cu debite excesive de flux, este imposibil să-și mențină „unidirecționalitatea”. Analiza controlului aerului în sălile de operație, efectuată, în special, de Salvati (1982) și Lewis (Lewis, 1993), a arătat că în unele cazuri utilizarea unităților cu flux laminar cu viteze mari ale aerului duce la creșterea nivelului de contaminarea aerului în zona inciziei chirurgicale cu risc ulterior de infecție.

Când fluxul se deplasează, în punctul inițial liniile de curgere a aerului vor fi paralele, apoi limitele fluxului se vor modifica, îngustându-se spre podea, și nu va mai putea proteja zona determinată de dimensiunile fluxului laminar. unitate. La viteze ale aerului de 0,46 m/s, debitul va capta aerul cu mișcare scăzută din cameră. Deoarece particulele bacteriene sunt eliberate constant în cameră, particulele infectate vor fi amestecate în fluxul de aer care vine de la unitatea de alimentare, deoarece sursele de eliberare a acestora funcționează în mod constant în cameră. Acest lucru este facilitat de recircularea aerului rezultată din aerul presurizat din încăpere. Pentru a menține curățenia sălilor de operație, conform standardelor, este necesar să se asigure un dezechilibru al aerului din cauza excesului debitului de intrare peste evacuare cu 10%. Aerul în exces se deplasează în camerele adiacente mai puțin curate. În condițiile moderne, ușile culisante ermetice sunt adesea folosite în sălile de operație; . Aerul care circulă colectează toate particulele contaminate din aerul din încăpere și, deplasându-se în apropierea fluxului de alimentare, îl poate polua. Datorită încălcării limitelor fluxului, aerul din spațiul înconjurător este amestecat în el și particulele patogene pătrund în zona sterilă, care este considerată protejată.

Mobilitatea ridicată promovează detașarea intensivă a particulelor de piele moartă din zonele neprotejate ale pielii personalului medical și intrarea lor direct în incizia chirurgicală. Pe de altă parte, trebuie remarcat faptul că dezvoltarea bolilor infecțioase în perioada postoperatorie este cauzată de starea hipotermică a pacientului, care se intensifică atunci când este expus la fluxuri de aer rece de mobilitate crescută.

Astfel, un difuzor de aer cu flux laminar, utilizat în mod tradițional și eficient într-un mediu de cameră curată, poate fi dăunător operațiunilor într-o sală de operație convențională.

Această conversație este valabilă pentru dispozitivele cu flux laminar, care au o suprafață medie de aproximativ 3 m 2 - optimă pentru protejarea zonei de operare. Conform cerințelor americane, viteza fluxului de aer la ieșirea panourilor laminare nu trebuie să depășească 0,15 m/s, adică de la 1 ft 2 (0,09 m 2) din suprafața panoului ar trebui să intre 14 l/s de aer în încăpere. În cazul nostru, acesta va fi de 466 l / s (1677,6 m 3 / h) sau de aproximativ 17 ori / h. Conform valorii standard a schimbului de aer în sălile de operație, ar trebui să fie de 20 de ori pe oră, de 25 de ori pe oră, deci de 17 ori pe oră îndeplinește pe deplin cerințele. Se pare că valoarea de 20 de ori pe oră corespunde unei încăperi cu un volum de 64 m 3.

Conform standardelor de astăzi, suprafața unei săli de operație standard (chirurgie generală) ar trebui să fie de cel puțin 36 m2. Iar cerințele pentru sălile de operație pentru operații mai complexe (cardiologice, ortopedice etc.) sunt mult mai mari și adesea volumul unei astfel de săli de operație poate depăși 135–150 m 3 . Sistemul de distribuție a aerului pentru aceste cazuri va necesita o suprafață și o capacitate de aer semnificativ mai mare.

În cazul organizării fluxului de aer în sălile de operație mai mari, se pune problema menținerii laminarității fluxului de la planul de ieșire până la nivelul mesei de operație. Studiile de comportament ale fluxului de aer au fost efectuate în mai multe săli de operație. Panourile cu flux laminar au fost instalate în diferite încăperi, care au fost împărțite pe suprafață în două grupe: 1,5–3 m 2 și mai mult de 3 m 3 și au fost instalate unități experimentale de aer condiționat care au făcut posibilă modificarea temperaturii aerului de alimentare. Au fost efectuate măsurători repetate ale debitului aerului de intrare la diferite debite și schimbări de temperatură, ale căror rezultate pot fi văzute în tabel.

Criterii pentru curățenia camerei

Decizii corecte privind organizarea distribuției aerului în sălile de operație: alegerea dimensiunii raționale a panourilor de alimentare, asigurarea debitului standard și a temperaturii aerului de alimentare - nu garantează dezinfecția absolută a aerului din încăpere. Problema dezinfectării aerului în sălile de operație a fost pusă acută în urmă cu mai bine de 30 de ani, când s-au propus diverse măsuri antiepidemiologice. Și acum scopul cerințelor documentelor de reglementare moderne pentru proiectarea și funcționarea spitalelor este dezinfecția aerului, unde sistemele HVAC sunt prezentate ca principala modalitate de a preveni răspândirea și acumularea infecțiilor.

De exemplu, standardul consideră că dezinfecția este scopul principal al cerințelor sale, menționând: „un sistem HVAC proiectat corespunzător minimizează transmiterea prin aer a virușilor, bacteriilor, sporilor fungici și alți contaminanți biologici”, iar sistemele HVAC joacă un rol major în controlul infectii si alti factori nocivi. Se evidențiază cerința sistemelor de aer condiționat din sala de operație: „sistemul de alimentare cu aer trebuie să fie proiectat astfel încât să minimizeze introducerea bacteriilor în zonele sterile împreună cu aerul, menținând totodată nivelul maxim de curățenie în restul sălii de operație”.

Cu toate acestea, documentele de reglementare nu conțin cerințe directe pentru determinarea și monitorizarea eficacității dezinfectării pentru diferite metode de ventilație, iar designerii trebuie adesea să se angajeze în activități de căutare, ceea ce necesită mult timp și distrage atenția de la munca principală.

În țara noastră, există destul de multă literatură de reglementare diferită privind proiectarea sistemelor HVAC pentru clădirile spitalelor, iar cerințele pentru dezinfecția aerului sunt exprimate peste tot, ceea ce, din multe motive obiective, este practic dificil de implementat de către proiectanți. Acest lucru necesită nu numai cunoașterea echipamentelor moderne de dezinfecție și utilizarea corectă a acestora, ci, cel mai important, monitorizarea epidemiologică în timp ulterioară a mediului aerian din interior, care oferă o idee despre calitatea funcționării sistemelor HVAC, dar, din păcate, nu se realizează întotdeauna. Dacă curățenia spațiilor industriale curate este evaluată prin prezența particulelor (de exemplu, particule de praf), atunci indicatorul curățeniei aerului în camerele curate ale clădirilor medicale este particulele bacteriene vii sau care formează colonii, ale căror niveluri permise sunt date. în. Pentru a menține aceste niveluri, mediul aerian trebuie monitorizat în mod regulat pentru indicatorii microbiologici, pentru care este necesar să se poată număra. Metodologia de colectare și numărare a microorganismelor pentru evaluarea purității aerului nu a fost încă prezentată în niciunul dintre documentele de reglementare. Este important ca numărarea particulelor microbiene să fie efectuată în sala de operație, adică în timpul operației. Dar pentru aceasta, proiectarea și instalarea sistemului de distribuție a aerului trebuie să fie gata. Nivelul de dezinfecție sau eficiența sistemului nu poate fi determinată înainte de a începe să funcționeze în sala de operație, aceasta se poate face doar în condițiile a cel puțin mai multor procese de operare. Acest lucru pune mari dificultăți inginerilor, deoarece cercetarea, deși este necesară, este contrară disciplinei anti-epidemice a spitalului.

Cortina de aer

Pentru a asigura condițiile de aer necesare în sala de operație, este important să se organizeze corect activitatea comună de intrare și eliminare a aerului. Prin poziționarea rațională a dispozitivelor de alimentare și evacuare în sala de operație, natura fluxului de aer poate fi îmbunătățită.

În sălile de operație, este imposibil să folosiți atât întreaga zonă a tavanului pentru distribuția aerului, cât și zona podelei pentru eliminarea aerului. Hotele de podea sunt neigienice deoarece se murdăresc rapid și sunt greu de curățat. Sistemele voluminoase, complexe și costisitoare nu și-au găsit niciodată aplicația în sălile de operație mici. Din aceste motive, cea mai rațională este aranjarea „insulară” a panourilor laminare deasupra zonei critice cu instalarea unor orificii de evacuare în partea inferioară a pereților. Acest lucru face posibilă simularea fluxurilor de aer similare cu o cameră curată industrială într-un mod mai ieftin și mai puțin greoi. O metodă care s-a dovedit de succes este utilizarea perdelelor de aer care funcționează pe principiul unei bariere de protecție. Perdeaua de aer se combină bine cu fluxul de aer de alimentare sub forma unei „cochilii” înguste de aer la o viteză mai mare, special organizată în jurul perimetrului tavanului. Perdeaua de aer lucrează continuu pentru evacuare și previne intrarea aerului ambiental contaminat în fluxul laminar.

Pentru a înțelege funcționarea unei perdele de aer, ar trebui să vă imaginați o sală de operație cu o hotă de evacuare dispusă pe toate cele patru laturi ale camerei. Aerul de alimentare care vine de la „insula laminară” situată în centrul tavanului va cădea doar în jos, extinzându-se spre părțile laterale ale pereților pe măsură ce coboară. Această soluție reduce zonele de recirculare, dimensiunea zonelor stagnante în care se adună microorganismele patogene și, de asemenea, previne amestecarea fluxului laminar cu aerul din cameră, reduce accelerația acestuia și stabilizează viteza, ca urmare a fluxului descendent acoperă (blochează) întreaga zonă sterilă. Acest lucru ajută la îndepărtarea contaminanților biologici din zona protejată și la izolarea acesteia de mediu.

În fig. Figura 1 prezintă un design standard de perdele de aer cu fante în jurul perimetrului încăperii. Atunci când se organizează evacuarea de-a lungul perimetrului fluxului laminar, se întinde, se extinde și umple întreaga zonă din interiorul perdelei, drept urmare efectul de „îngustare” este împiedicat și viteza necesară a fluxului laminar este stabilizată.

Din fig. Figura 3 prezintă valorile vitezei reale (măsurate) care apare cu o perdea de aer proiectată corespunzător, care demonstrează clar interacțiunea fluxului laminar cu perdeaua de aer, iar fluxul laminar se mișcă uniform. Perdeaua de aer elimină necesitatea instalării unui sistem voluminos de evacuare în jurul întregului perimetru al încăperii, în loc de instalarea unei hote tradiționale în pereți, așa cum se obișnuiește în sălile de operație. Perdeaua de aer protejează zona direct din jurul personalului chirurgical și al mesei, împiedicând particulele contaminate să revină în fluxul de aer primar.

După proiectarea unei perdele de aer, se pune întrebarea ce nivel de dezinfecție poate fi atins în timpul funcționării acesteia. O perdea de aer prost proiectată nu va fi mai eficientă decât un sistem tradițional cu flux laminar. O greșeală de proiectare poate fi viteza mare a aerului, deoarece o astfel de perdea va „trage” fluxul laminar prea repede, adică chiar înainte de a ajunge la podeaua de operare. Este posibil ca comportamentul debitului să nu fie controlat și poate exista riscul ca particule contaminate să se scurgă în zona de operare de la nivelul podelei. De asemenea, o perdea de aer cu o viteză mică de aspirație nu poate bloca eficient fluxul laminar și poate fi atrasă în ea. În acest caz, starea de aer a încăperii va fi aceeași ca atunci când se utilizează numai un dispozitiv de alimentare cu aer laminar. La proiectare, este important să determinați corect intervalul de viteză și să selectați sistemul adecvat. Acest lucru afectează direct calculul caracteristicilor de dezinfecție.

În ciuda avantajelor evidente ale perdelelor de aer, acestea nu trebuie folosite orbește. Fluxul de aer steril creat de perdele de aer în timpul intervenției chirurgicale nu este întotdeauna necesar. Necesitatea asigurării nivelului de dezinfecție a aerului trebuie decisă împreună cu tehnologii, al căror rol în acest caz ar trebui să fie jucat de chirurgii implicați în operații specifice.

Concluzie

Fluxul laminar vertical se poate comporta imprevizibil în funcție de condițiile sale de funcționare. Panourile cu flux laminar utilizate în zonele de producție curate, în general, nu pot asigura nivelul necesar de dezinfecție în sălile de operație. Sistemele de perdele de aer ajută la corectarea modelului de mișcare a fluxurilor laminare verticale. Perdelele de aer reprezintă soluția optimă la problema controlului bacteriologic al mediului aerian din sălile de operație, în special în timpul operațiilor chirurgicale îndelungate și pacienților cu un sistem imunitar compromis, pentru care infecțiile aeropurtate prezintă un risc deosebit.

Articolul a fost pregătit de A. P. Borisoglebskaya folosind materiale din jurnalul ASHRAE.

În funcție de metoda de ventilație, camera se numește de obicei:

a) ventilate turbulent sau încăperi cuflux de aer neunidirecțional;

b) încăperi cu flux de aer laminar sau unidirecţional.

Notă. Vocabularul profesional este dominat de termeni

"turbulent flux de aer”, „flux de aer laminar”.

Moduri de conducere eu sunt aer

Există două moduri de conducere aer: laminar? și turbulent?. Laminar? Modul este caracterizat prin mișcarea ordonată a particulelor de aer de-a lungul traiectoriilor paralele. Amestecarea în flux are loc ca urmare a interpenetrării moleculelor. Într-un mod turbulent, mișcarea particulelor de aer este haotică, amestecarea este cauzată de întrepătrunderea volumelor individuale de aer și, prin urmare, are loc mult mai intens decât în ​​modul laminar.

Cu mișcarea laminară staționară, viteza fluxului de aer într-un punct este constantă ca mărime și direcție; în timpul mișcării turbulente, mărimea și direcția acesteia sunt variabile în timp.

Turbulența este o consecință a perturbărilor externe (transportate în flux) sau interne (generate în flux)?. Turbulenţă fluxurile de ventilație sunt de obicei de origine internă. Cauza sa este formarea de vortex atunci când fluxul curge în jurul neregulilor?pereți și obiecte.

Criteriul fundațiilor? regimul turbulent este numărul Rhea?Nolds:

R e = uD / h

Unde Și - viteza medie a aerului inîn interior;

D - hidraulic? diametrul camerei;

D= 4S/P

S - arie a secțiunii transversale sediul;

R - perimetrul transversalului secțiuni ale camerei;

v- cinematice?coeficientul de viscozitate a aerului.

Numărul Rhea? Nolds, deasupra cărora mișcarea turbulentă a bontului?în mod clar, se numește critic. Pentru sediul este egal cu 1000-1500, pentru țevi netede - 2300. V sediul circulația aerului este de obicei turbulentă; la filtrare(in camere curate)posibil ca laminar?, și turbulente? modul.

Unitățile cu flux laminar sunt utilizate în încăperile curate de producție și servesc la distribuirea unor volume mari de aer, oferind tavane special concepute, hote de podea și reglarea presiunii în încăperi. În aceste condiții, funcționarea distribuitoarelor de flux laminar este garantată pentru a asigura fluxul unidirecțional necesar cu linii de curgere paralele. O rată ridicată de schimb de aer ajută la menținerea unor condiții apropiate de izotermă în fluxul de aer de alimentare. Plafoanele concepute pentru distribuția aerului cu schimburi mari de aer, datorită suprafeței lor mari, asigură o viteză inițială scăzută a fluxului de aer. Funcționarea dispozitivelor de evacuare situate la nivelul podelei și controlul presiunii aerului în cameră minimizează dimensiunea zonelor de curgere de recirculare, iar principiul „o trecere și o ieșire” este ușor de implementat. Particulele în suspensie sunt presate pe podea și îndepărtate, astfel încât există riscuri reduse ca acestea să fie recirculate.

În ultimii zece ani, atât în ​​străinătate, cât și în țara noastră, numărul bolilor purulent-inflamatorii datorate infecțiilor care au dobândit denumirea de „infecții nosocomiale” (HAI) a crescut, așa cum este definit de Organizația Mondială a Sănătății (OMS). Pe baza analizei bolilor cauzate de infecțiile nosocomiale, putem spune că durata și frecvența acestora depind direct de starea mediului aerian al incintelor spitalului. Pentru asigurarea parametrilor de microclimat necesari in salile de operatie (si camerele curate industriale), se folosesc distribuitoare de aer cu debit unidirectional. După cum arată rezultatele monitorizării mediului și analizei fluxurilor de aer, funcționarea unor astfel de distribuitoare poate oferi parametrii microclimatici necesari, dar afectează negativ compoziția bacteriologică a aerului. Pentru a obține gradul de protecție necesar al zonei critice, este necesar ca fluxul de aer care părăsește dispozitivul să nu-și piardă forma limitelor sale și să mențină rectitudinea mișcării, cu alte cuvinte, fluxul de aer să nu se îngusteze sau să se extindă peste zona selectată pentru protecție în care se află masa chirurgicală.

În structura unei clădiri de spital, sălile de operație necesită cea mai mare responsabilitate datorită importanței procesului chirurgical și a asigurării condițiilor de microclimat necesare pentru ca acest proces să fie realizat și finalizat cu succes. Principala sursă de eliberare a diferitelor particule bacteriene este personalul medical însuși, care generează particule și eliberează microorganisme în timp ce se deplasează prin încăpere. Intensitatea apariției de noi particule în spațiul aerian al unei încăperi depinde de temperatură, de gradul de mobilitate al oamenilor și de viteza de mișcare a aerului. Infecția nosocomială, de regulă, se deplasează în sala de operație cu curenți de aer, iar probabilitatea pătrunderii acesteia în cavitatea vulnerabilă a plăgii pacientului operat nu scade niciodată. După cum au arătat observațiile, organizarea necorespunzătoare a sistemelor de ventilație duce de obicei la o acumulare atât de rapidă a infecției în cameră, încât nivelul acesteia poate depăși norma admisă.

De câteva decenii, experții străini încearcă să dezvolte soluții de sistem care să asigure condițiile necesare de aer în sălile de operație. Fluxul de aer care intră în încăpere nu trebuie doar să mențină parametrii de microclimat, să asimileze factori nocivi (căldură, miros, umiditate, substanțe nocive), dar și să mențină protecția zonelor selectate împotriva posibilității de infecție și, prin urmare, să asigure curățenia necesară de funcționare. aerul camerei. Zona în care se efectuează operațiile invazive (pătrunderea în corpul uman) se numește zona „critică” sau de operare. Standardul definește o astfel de zonă ca „zonă de protecție sanitară de funcționare” acest concept înseamnă spațiul în care se află masa de operație, echipamentele, mesele pentru instrumente și personalul medical. Există așa ceva ca un „nucleu tehnologic”. Se referă la zona în care se desfășoară procesele de producție în condiții sterile, această zonă poate fi corelată în mod semnificativ cu sala de operație.

Pentru a preveni pătrunderea contaminării bacteriene în zonele cele mai critice, metodele de screening bazate pe utilizarea deplasării fluxului de aer au devenit larg răspândite. În acest scop, au fost dezvoltate distribuitoare de aer cu flux de aer laminar de diferite modele. Mai târziu, „laminar” a devenit cunoscut ca flux „unidirecțional”. Astăzi puteți găsi o varietate de nume pentru dispozitivele de distribuție a aerului pentru camerele curate, de exemplu, „tavan laminar”, „laminar”, „sistem de operare cu aer curat”, „tavan de operare” și altele, dar acest lucru nu le schimbă esența. Distribuitorul de aer este încorporat în structura tavanului deasupra zonei protejate a încăperii. Poate fi de diferite dimensiuni, depinde de fluxul de aer. Suprafața optimă a unui astfel de tavan nu trebuie să fie mai mică de 9 m2, astfel încât să poată acoperi complet zona cu mese, personal și echipamente. Fluxul de aer deplasat în porțiuni mici curge lent de sus în jos, separând astfel câmpul aseptic al zonei de expunere chirurgicală, zona în care materialul steril este transferat din zona de mediu. Aerul este eliminat simultan din zonele inferioare și superioare ale încăperii protejate. Filtrele HEPA (clasa H conform) sunt încorporate în tavan, care permit fluxul de aer prin ele. Filtrele captează doar particule vii fără a le dezinfecta.

Recent, la nivel global, s-a sporit atenția asupra problemelor dezinfectării mediului aerian din spațiile spitalului și ale altor instituții în care sunt prezente surse de contaminanți bacterieni. Documentele stabilesc cerințele conform cărora este necesară dezinfectarea aerului din sălile de operație cu o eficiență de dezactivare a particulelor de 95% sau mai mare. Echipamentele sistemului de climatizare și conductele de aer sunt, de asemenea, supuse dezinfectării. Bacteriile și particulele eliberate de personalul chirurgical intră continuu în aerul camerei și se acumulează acolo. Pentru a preveni ca concentrația de substanțe nocive din cameră să atingă nivelul maxim admisibil, este necesar să se monitorizeze în mod constant mediul aerian. Acest control este obligatoriu după instalarea sistemului de climatizare, reparații sau întreținere, adică în timp ce camera curată este în funcțiune.

A devenit deja un lucru obișnuit pentru designeri să folosească distribuitoare de aer cu debit unidirecțional ultra-fine cu filtre de tip tavan încorporate în sălile de operație.

Fluxurile de aer cu volume mari se deplasează lent în jos în cameră, separând astfel zona protejată de aerul din jur. Cu toate acestea, mulți specialiști nu își fac griji că aceste soluții singure nu vor fi suficiente pentru a menține nivelul necesar de dezinfecție a aerului în timpul operațiilor chirurgicale.

Au fost propuse un număr mare de opțiuni de proiectare pentru dispozitivele de distribuție a aerului, fiecare dintre ele având propria sa aplicație într-o zonă specifică. Salile de operatii speciale din clasa lor sunt impartite in subclase in functie de scopul lor in functie de gradul de curatenie. De exemplu, chirurgie cardiacă, săli de operații generale, ortopedice etc. Fiecare clasă are propriile cerințe pentru asigurarea curățeniei.

Distribuitoarele de aer pentru camerele curate au fost folosite pentru prima dată la mijlocul anilor '50 ai secolului trecut. De atunci, distribuția aerului în spațiile industriale a devenit tradițională în cazurile în care este necesar să se asigure concentrații reduse de microorganisme sau particule, toate acestea fiind realizate printr-un tavan perforat. Fluxul de aer se deplasează într-o singură direcție prin întregul volum al încăperii, în timp ce viteza rămâne uniformă - aproximativ 0,3 - 0,5 m/s. Aerul este furnizat printr-un grup de filtre de aer de înaltă eficiență situate pe tavanul camerei curate. Fluxul de aer este furnizat conform principiului unui piston de aer, care se deplasează rapid în jos prin întreaga cameră, eliminând substanțele nocive și contaminanții. Aerul este eliminat prin podea. Această mișcare a aerului poate elimina contaminanții de aerosoli proveniți din procese și personal. Organizarea unei astfel de ventilații are ca scop asigurarea curățeniei necesare a aerului din sala de operație. Dezavantajul său este că necesită un debit mare de aer, ceea ce nu este economic. Pentru camerele curate din clasa ISO 6 (conform clasificării ISO) sau clasa 1000, este permisă o rată de schimb de aer de 70-160 de ori pe oră. Ulterior au venit să le înlocuiască aparate de tip modular mai eficiente, având dimensiuni mai mici și costuri reduse, ceea ce vă permite să alegeți un dispozitiv de alimentare cu aer în funcție de dimensiunea zonei de protecție și de ratele de schimb de aer necesare în încăpere, în funcție de acesta. scop.

Funcționarea difuzoarelor de aer laminar

Dispozitivele cu flux laminar sunt concepute pentru a fi utilizate în încăperi curate de producție pentru distribuirea unor volume mari de aer. Implementarea necesită tavane special proiectate, reglarea presiunii în încăpere și hote de podea. Dacă aceste condiții sunt îndeplinite, distribuitoarele de flux laminar vor crea cu siguranță fluxul unidirecțional necesar cu linii de curgere paralele. Datorită ratei ridicate de schimb de aer, în fluxul de aer de alimentare se mențin condiții apropiate de izotermă. Proiectate pentru distribuția aerului cu schimburi extinse de aer, plafoanele oferă debite de pornire scăzute datorită suprafeței lor mari. Controlul modificărilor presiunii aerului în cameră și rezultatul funcționării dispozitivelor de evacuare asigură dimensiunea minimă a zonelor de recirculare a aerului, principiul „o trecere și o ieșire” funcționează aici. Particulele în suspensie cad pe podea și sunt îndepărtate, făcând practic imposibilă reciclarea.

Cu toate acestea, într-o sală de operație, astfel de încălzitoare de aer funcționează oarecum diferit. Pentru a nu depăși nivelurile permise de puritate bacteriologică a aerului în sălile de operație, conform calculelor, valorile schimbului de aer sunt de aproximativ 25 de ori pe oră și uneori chiar mai puțin. Cu alte cuvinte, aceste valori nu sunt comparabile cu cele calculate pentru spațiile industriale. Pentru a menține un flux de aer stabil între sala de operație și încăperile adiacente, în sala de operație se menține o presiune pozitivă. Aerul este eliminat prin dispozitive de evacuare care sunt instalate simetric în pereții zonei inferioare. Pentru a distribui volume mai mici de aer, se folosesc dispozitive cu flux laminar de o suprafață mai mică, acestea sunt instalate direct deasupra zonei critice a camerei ca o insulă în mijlocul camerei, mai degrabă decât să ocupe întregul tavan.

Pe baza observațiilor, astfel de distribuitoare de aer laminar nu vor fi întotdeauna capabile să asigure un flux unidirecțional. Deoarece o diferență de 5-7 °C între temperatura din fluxul de aer de alimentare și temperatura aerului ambiental este inevitabilă, aerul mai rece care părăsește dispozitivul de alimentare va scădea mult mai repede decât un flux izoterm unidirecțional. Aceasta este o întâmplare comună pentru difuzoarele de tavan instalate în spațiile publice. Părerea că podelele laminare asigură un flux de aer unidirecțional, stabil în orice caz, indiferent de unde și cum sunt folosite, este eronată. Într-adevăr, în condiții reale, viteza unui flux laminar vertical la temperatură joasă va crește pe măsură ce acesta coboară spre podea.

Odată cu o creștere a volumului de aer de alimentare și o scădere a temperaturii acestuia în raport cu aerul din cameră, accelerația debitului său crește. După cum se arată în tabel, datorită utilizării unui sistem laminar cu o suprafață de 3 m 2 și o diferență de temperatură de 9 ° C, viteza aerului la o distanță de 1,8 m de la ieșire crește de trei ori. La ieșirea din dispozitivul laminar, viteza aerului este de 0,15 m/s, iar în zona mesei de operație - 0,46 m/s, ceea ce depășește nivelul admis. Multe studii au demonstrat de mult timp că, cu o viteză crescută a fluxului de intrare, „unidirecționalitatea” acestuia nu este menținută.

O analiză a controlului aerului în sălile de operație de către Lewis (1993) și Salvati (1982) a constatat că, în unele cazuri, utilizarea unităților de flux laminar cu viteze mari ale aerului crește nivelul de contaminare prin aer în zona inciziei chirurgicale, ceea ce poate duce la infectarea acestuia.

Dependența modificării vitezei debitului de aer de temperatura aerului de alimentare și de dimensiunea suprafeței panoului laminar este prezentată în tabel. Când aerul se deplasează de la punctul de plecare, liniile de curgere se vor derula paralel, apoi limitele fluxului se vor schimba, se va produce îngustarea către podea și, prin urmare, nu va mai putea proteja zona determinată de dimensiunile de unitatea de flux laminar. Având o viteză de 0,46 m/s, fluxul de aer va capta aerul cu mișcare redusă din încăpere. Și deoarece bacteriile intră continuu în cameră, particulele contaminate vor intra în fluxul de aer care iese din unitatea de alimentare. Acest lucru este facilitat de recircularea aerului, care are loc din cauza presiunii aerului din cameră.

Pentru a menține curățenia sălilor de operație, conform standardelor, este necesar să se asigure dezechilibrul aerului prin creșterea debitului de intrare cu 10% mai mult decât evacuarea. Excesul de aer pătrunde în încăperile adiacente, netratate. În sălile de operație moderne, se folosesc adesea uși glisante sigilate, apoi excesul de aer nu poate scăpa și circulă prin încăpere, după care este dus înapoi în unitatea de alimentare cu ajutorul ventilatoarelor încorporate, apoi este curățat în filtre și realimentat în camera. Fluxul de aer circulant colectează toate substanțele contaminate din aerul din încăpere (dacă se deplasează în apropierea fluxului de alimentare, îl poate polua). Deoarece limitele fluxului sunt încălcate, este inevitabil ca aerul din cameră să fie amestecat în ea și, în consecință, pătrunderea particulelor dăunătoare în zona sterilă protejată.

Mobilitatea crescută a aerului implică exfolierea intensivă a particulelor de piele moartă din zonele deschise ale pielii personalului medical, după care acestea intră în incizia chirurgicală. Cu toate acestea, pe de altă parte, dezvoltarea bolilor infecțioase în timpul perioadei de reabilitare după intervenție chirurgicală este o consecință a stării hipotermice a pacientului, care se agravează atunci când este expus la curenții în mișcare de aer rece. Așadar, un difuzor tradițional de aer cu flux laminar care funcționează bine într-o cameră curată poate fi la fel de benefic, pe cât poate fi dăunător în timpul unei operații efectuate într-o sală de operație convențională.

Această caracteristică este tipică pentru dispozitivele cu flux laminar cu o suprafață medie de aproximativ 3 m2 - optimă pentru protejarea zonei de operare. Conform cerințelor americane, debitul de aer la ieșirea unui dispozitiv cu flux laminar nu trebuie să fie mai mare de 0,15 m/s, adică 14 l/s de aer ar trebui să intre în cameră dintr-o suprafață de 0,09 m2. În acest caz, vor curge 466 l/s (1677,6 m 3 / h) sau aproximativ 17 ori pe oră. Deoarece, conform valorii standard a schimbului de aer în sălile de operație, ar trebui să fie de 20 de ori pe oră, conform - de 25 de ori pe oră, apoi de 17 ori pe oră corespunde pe deplin standardelor cerute. Se dovedește că valoarea de 20 de ori pe oră este potrivită pentru o cameră cu un volum de 64 m 3.

Conform standardelor actuale, zona de chirurgie generală (sala de operație standard) ar trebui să fie de cel puțin 36 m 2. Cu toate acestea, se impun cerințe mai mari sălilor de operație destinate operațiilor mai complexe (ortopedice, cardiologice etc.), adesea volumul unor astfel de săli de operație este de aproximativ 135 - 150 m 3. Pentru astfel de cazuri, va fi necesar un sistem de distribuție a aerului cu o suprafață mai mare și o capacitate de aer mai mare.

Dacă se asigură un flux de aer pentru sălile de operație mai mari, aceasta creează problema menținerii fluxului laminar de la nivelul de evacuare la masa de operație. Studiile fluxului de aer au fost efectuate în mai multe săli de operație. În fiecare dintre ele s-au montat panouri laminare, care pot fi împărțite în două grupe în funcție de suprafața ocupată: 1,5 - 3 m 2 și mai mult de 3 m 2, și au fost construite instalații experimentale de aer condiționat care permit modificarea valorii de temperatura aerului de alimentare. În timpul studiului s-au efectuat măsurători ale vitezei fluxului de aer de intrare la diferite debite și schimbări de temperatură; aceste măsurători pot fi văzute în tabel.

Criterii pentru curățenia sălilor de operație

Pentru a organiza corect circulația și distribuția aerului în cameră, este necesar să selectați o dimensiune rațională a panourilor de alimentare, să asigurați debitul standard și temperatura aerului de alimentare. Cu toate acestea, acești factori nu garantează dezinfecția absolută a aerului. De mai bine de 30 de ani, oamenii de știință rezolvă problema dezinfectării sălilor de operație și propun diverse măsuri antiepidemiologice. Astăzi, cerințele documentelor de reglementare moderne pentru funcționarea și proiectarea spațiilor spitalicești se confruntă cu obiectivul dezinfectării aerului, unde principala modalitate de a preveni acumularea și răspândirea infecțiilor sunt sistemele HVAC.

De exemplu, conform standardului, scopul principal al cerințelor sale este dezinfecția și se precizează că „un sistem HVAC proiectat corespunzător minimizează răspândirea prin aer a virușilor, sporilor fungici, bacteriilor și alți contaminanți biologici”, un rol major în control. de infecții și alți factori nocivi pe care îi joacă sistemul HVAC. Acesta definește cerințele pentru sistemele de aer condiționat de interior, care afirmă că proiectarea sistemului de alimentare cu aer ar trebui să minimizeze pătrunderea bacteriilor împreună cu aerul în zonele curate și să mențină cel mai înalt nivel posibil de curățenie în restul sălii de operație.

Cu toate acestea, documentele de reglementare nu conțin cerințe directe care să reflecte determinarea și controlul eficacității dezinfectării spațiilor cu diferite metode de ventilație. Prin urmare, atunci când proiectați, trebuie să vă implicați în căutări, care necesită mult timp și nu vă permit să vă faceți munca principală.

O cantitate mare de literatură de reglementare a fost produsă cu privire la proiectarea sistemelor HVAC pentru săli de operație, care descrie cerințe pentru dezinfecția aerului, care sunt destul de dificil de îndeplinit de către proiectant din mai multe motive. Pentru a face acest lucru, nu este suficient să cunoașteți echipamentele moderne de dezinfectare și regulile de lucru cu acestea, trebuie, de asemenea, să mențineți o monitorizare epidemiologică în timp utilă a aerului din interior, ceea ce creează o impresie a calității funcționării sistemelor HVAC. Acest lucru, din păcate, nu este întotdeauna observat. Dacă evaluarea curățeniei spațiilor industriale se bazează pe prezența particulelor (substanțe în suspensie), atunci indicatorul de curățenie în spațiile curate de spital este reprezentat de particule bacteriene vii sau care formează colonii, nivelurile lor admisibile sunt date în. Pentru a nu depăși aceste niveluri, monitorizarea regulată a aerului din interior este necesară pentru indicatorii microbiologici, aceasta necesită numărarea microorganismelor; Metodologia de colectare și calcul pentru evaluarea nivelului de curățenie a aerului nu a fost dată în niciun document de reglementare. Este foarte important ca numărarea microorganismelor să fie efectuată în zona de lucru în timpul operațiunii. Dar acest lucru necesită o proiectare gata făcută și instalarea unui sistem de distribuție a aerului. Gradul de dezinfecție sau eficacitatea sistemului nu poate fi determinat înainte de a începe lucrul în sala de operație, acesta se stabilește numai în timpul a cel puțin mai multor operații. Aici apar o serie de dificultăți pentru ingineri, deoarece cercetările necesare contrazic respectarea disciplinei anti-epidemice în incinta spitalului.

Metoda perdelei de aer

Munca comună organizată corespunzător de alimentare și îndepărtare a aerului asigură condițiile de aer necesare în sala de operație. Pentru a îmbunătăți natura fluxului de aer în sala de operație, este necesar să se asigure o poziție relativă rațională a dispozitivelor de evacuare și alimentare.

Orez. 1. Analiza functionarii perdelei de aer

Utilizarea atât a întregii zone a tavanului pentru distribuția aerului, cât și a întregii podele pentru evacuare nu este posibilă. Unitățile de evacuare de pe podea nu sunt igienice, deoarece devin repede murdare și greu de curățat. Sistemele complexe, voluminoase și costisitoare nu sunt utilizate pe scară largă în sălile de operație mici. Prin urmare, cea mai rațională este așezarea „insulă” a panourilor laminare deasupra zonei protejate și instalarea unor orificii de evacuare în partea inferioară a încăperii. Acest lucru face posibilă organizarea fluxurilor de aer prin analogie cu spațiile industriale curate. Această metodă este mai ieftină și mai compactă. Perdelele de aer sunt folosite cu succes pentru a acționa ca o barieră de protecție. Perdeaua de aer este conectată la fluxul de aer de alimentare, formând o „cochilie” îngustă de aer la o viteză mai mare, care este creat special de-a lungul perimetrului tavanului. O astfel de perdea funcționează în mod constant pentru evacuare și împiedică intrarea aerului ambiental poluat în fluxul laminar.

Pentru a înțelege mai bine cum funcționează o perdea de aer, vă puteți imagina o sală de operație cu o hotă instalată pe toate cele patru laturi ale camerei. Fluxul de aer, care provine de la „insula laminară” situată în centrul tavanului, poate doar să coboare, în timp ce se extinde spre părțile laterale ale pereților pe măsură ce se apropie de podea. Această soluție va reduce zonele de recirculare și dimensiunea zonelor de stagnare în care se acumulează microorganisme dăunătoare, va împiedica amestecarea aerului din cameră cu fluxul laminar, va reduce accelerația acestuia, va stabiliza viteza și va bloca întreaga zonă sterilă cu flux descendent. Acest lucru ajută la izolarea zonei protejate de aerul din jur și permite eliminarea contaminanților biologici din aceasta.

Orez. Figura 2 prezintă un design standard de perdele de aer cu fante în jurul perimetrului încăperii. Dacă organizați o evacuare de-a lungul perimetrului fluxului laminar, aceasta se va întinde, fluxul de aer se va extinde și umple întreaga zonă de sub perdea și, ca urmare, efectul de „îngustare” va fi prevenit și viteza necesară a fluxul laminar va fi stabilizat.

Orez. 2. Diagrama perdelei de aer

În fig. Figura 3 arată valorile reale ale vitezei aerului pentru o perdea de aer proiectată corespunzător. Ele arată clar interacțiunea perdelei de aer cu un flux laminar care se mișcă uniform. O perdea de aer vă permite să evitați instalarea unui sistem de evacuare voluminos de-a lungul întregului perimetru al încăperii. În schimb, așa cum se obișnuiește în sălile de operație, în pereți este instalată o hotă tradițională. Perdeaua de aer servește la protejarea zonei din jurul personalului chirurgical și a mesei, împiedicând particulele contaminate să revină la fluxul de aer inițial.

Orez. 3. Profilul de viteză real în secțiunea transversală a perdelei de aer

Ce nivel de dezinfecție poate fi atins folosind o perdea de aer? Dacă este proiectat prost, nu va oferi un efect mai mare decât un sistem laminar. Puteți face o greșeală la viteza mare a aerului, atunci o astfel de perdea poate „trage” fluxul de aer mai repede decât este necesar și nu va avea timp să ajungă la masa de operație. Comportamentul necontrolat al curgerii poate amenința pătrunderea particulelor contaminate în zona protejată de la nivelul podelei. De asemenea, o perdea cu viteză de aspirație insuficientă nu va putea bloca complet fluxul de aer și poate fi atrasă în ea. În acest caz, modul de aer al sălii de operație va fi același ca atunci când se utilizează numai un dispozitiv laminar. În timpul proiectării, intervalul de viteză trebuie identificat corect și trebuie selectat sistemul adecvat. Calculul caracteristicilor de dezinfecție depinde de aceasta.

Perdelele de aer au o serie de avantaje evidente, dar nu trebuie folosite peste tot, deoarece nu este întotdeauna necesar să se creeze un flux steril în timpul intervenției chirurgicale. Decizia privind nivelul necesar de dezinfecție a aerului se ia în comun cu chirurgii implicați în aceste operații.

Concluzie

Fluxul laminar vertical nu se comportă întotdeauna previzibil, ceea ce depinde de condițiile de utilizare. Panourile cu flux laminar, care sunt utilizate în sălile de producție curate, adesea nu asigură nivelul necesar de dezinfecție în sălile de operație. Instalarea sistemelor de perdele de aer ajută la controlul tiparelor de mișcare ale fluxurilor de aer laminare verticale. Perdelele de aer ajută la efectuarea controlului bacteriologic al aerului din sălile de operație, în special în timpul intervențiilor chirurgicale de lungă durată și a prezenței constante a pacienților cu sistem imunitar slab, pentru care infecțiile aeropurtate reprezintă un risc uriaș.

Articolul a fost pregătit de A. P. Borisoglebskaya folosind materiale din jurnalul ASHRAE.

Literatură

1. SNiP 2.08.02–89*. Clădiri și structuri publice.
2. SanPiN 2.1.3.1375–03. Cerințe igienice pentru amplasarea, proiectarea, echiparea și funcționarea spitalelor, maternităților și altor spitale medicale.
3. Orientări instrucționale și metodologice pentru organizarea schimburilor de aer în secțiile de secție și sălile de operație ale spitalelor.
4. Orientări instrucționale și metodologice privind problemele de igienă în proiectarea și funcționarea spitalelor și secțiilor de boli infecțioase.
5. Manual pentru SNiP 2.08.02–89* pentru proiectarea unităților de asistență medicală. GiproNIIZdrav al Ministerului Sănătății al URSS. M., 1990.
6. GOST ISO 14644-1–2002. Camere curate și medii controlate asociate. Partea 1. Clasificarea purității aerului.
7. GOST R ISO 14644-4–2002. Camere curate și medii controlate asociate. Partea 4. Proiectare, construcție și punere în funcțiune.
8. GOST R ISO 14644-5–2005. Camere curate și medii controlate asociate. Partea 5. Funcționare.
9. GOST 30494–96. Cladiri rezidentiale si publice. Parametrii microclimatului interior.
10. GOST R 51251–99. Filtre de purificare a aerului. Clasificare. Marcare.
11. GOST R 52539–2006. Puritatea aerului în instituțiile medicale. Cerințe generale.
12. GOST R IEC 61859–2001. Camere de radioterapie. Cerințe generale de siguranță.
13. GOST 12.1.005–88. Sistem de standarde.
14. GOST R 52249–2004. Reguli pentru producerea și controlul calității medicamentelor.
15. GOST 12.1.005–88. Sistemul standardelor de securitate a muncii. Cerințe generale sanitare și igienice pentru aerul din zona de lucru.
16. Scrisoare instrucțională și metodologică. Cerințe sanitare și igienice pentru instituțiile medicale și stomatologice preventive.
17. MGSN 4.12-97. Institutii de tratament si prevenire.
18. MGSN 2.01-99. Standarde pentru protecția termică și alimentarea cu energie termică și apă.
19. Instrucțiuni metodice. MU 4.2.1089-02. Metode de control. Factori biologici si microbiologici. Ministerul Sănătății al Rusiei. 2002.
20. Instrucțiuni metodice. MU 2.6.1.1892-04. Cerințe igienice pentru asigurarea siguranței radiațiilor atunci când se efectuează diagnosticarea radionuclizilor folosind radiofarmaceutice. Clasificarea spațiilor unităților de sănătate.