Distribusi Udara

7.3.1 Suplai Udara Terpusat

(1) Di ruang operasi bersih Kelas Ⅰ–Ⅲ, lubang suplai udara harus ditempatkan secara terpusat di atas meja operasi, agar meja operasi dan zona sekitarnya berada di zona aliran utama yang dibentuk oleh aliran udara bersih. Zona Kelas 100 pada ruang bantu bersih Kelas Ⅰ juga harus memiliki lubang suplai udara yang ditempatkan secara terpusat di atasnya. Luas lubang suplai udara harus dipilih berdasarkan nilai yang tercantum dalam Tabel 7.15, dan tidak boleh melebihi 1,2 kali nilai tersebut. Untuk ruang operasi bersih Kelas Ⅳ dan ruang bantu dari semua kelas, lubang suplai udara dapat menggunakan penempatan tersebar konvensional.

Tabel 7.15 Luas lubang suplai udara yang ditempatkan secara terpusat di ruang operasi bersih

[Referensi] ① Meskipun ada banyak bentuk terminal suplai udara, metode penempatan, dan luas suplai udara untuk ruang operasi Kelas Ⅰ–Ⅲ, seperti suplai samping, suplai miring, dan suplai atas, saat ini, demi pertimbangan perlindungan area kritis, ruang operasi bersih tidak mengharuskan aliran udara berada dalam keadaan aliran searah di seluruh ruangan, juga tidak menginginkan lubang udara tersebar secara sembarangan. Dalam kebanyakan kasus, lubang ditempatkan secara terpusat di atas area operasi, dan penempatan suplai atas-kembalian bawah ini dianggap memberikan perlindungan terbaik bagi area kritis. Ini mewujudkan pendekatan khas yang berbeda dari aliran laminar atau aliran turbulen sebelumnya: tidak menekankan efek ekstrusi atau efek pengenceran khas aliran udara, melainkan mengisi area operasi dengan aliran udara bersih dan steril, sehingga menurunkan konsentrasi bakteri di area kritis.

② Berdasarkan teori zona aliran utama, setelah lubang suplai udara ditempatkan secara terpusat, di bawah volume udara asli dari kelas kebersihan udara asli, kelas area operasi dapat ditingkatkan satu tingkat lebih tinggi, sementara area lain di ruangan tetap pada tingkat asli, dan konsentrasi bakteri di zona operasi juga berkurang setengahnya. Karena ruang operasi Kelas Ⅳ memiliki persyaratan lebih rendah, ketentuan ini tidak dibuat.

Diagram skema zona aliran utama ditunjukkan pada Gambar 7.6.

Gambar 7.6　Zona aliran utama ketika ketiga zona tidak seragam

1. Terminal suplai udara　2. Zona aliran utama　3. Zona eddy　4. Zona lubang udara kembalian　5. Sumber debu

③ Karena insisi bedah berbeda, persyaratan penyembuhan berbeda, dan tingkat perlindungan bervariasi, karakteristik aliran udara suplai yang dibutuhkan juga berbeda. Ruang operasi bersih khusus Kelas Ⅰ mengadopsi mode aliran udara searah, yang bekerja berdasarkan prinsip ekstrusi dan perpindahan. Ruang operasi bersih Kelas Ⅱ dan Kelas Ⅲ, karena kecepatan udara buang yang lebih rendah, tidak dapat memperoleh momentum cukup untuk mempertahankan aliran searah; mereka mengadopsi aliran udara perpindahan turbulensi rendah, yang bekerja berdasarkan prinsip pengisian dan memiliki sifat aliran kuasi-searah. Ruang operasi kuasi-bersih Kelas Ⅳ menggunakan aliran udara suplai campuran, yang bekerja berdasarkan prinsip pengenceran. Hanya mode suplai udara atas yang diwajibkan, dan tidak ada persyaratan atau ketentuan khusus yang dikenakan pada penempatan lubang suplai udara.

(2) Di ruang operasi bersih Kelas Ⅰ, aliran udara di zona (ruang) operasi Kelas 100 harus berupa aliran searah.

① Zona operasi ruang operasi Kelas Ⅰ harus mempertahankan pola aliran searah, dan ada persyaratan ketat untuk kecepatan penampang serta keseragamannya pada permukaan kerja; secara umum, lubang suplai udara diwajibkan dilengkapi lapisan penyama aliran tertentu. Pola aliran searah dapat dibagi menjadi aliran searah vertikal dan aliran searah horizontal. Melalui perbandingan teknis dan ekonomi jangka panjang serta praktik operasional jangka panjang, pendapat di luar negeri cenderung seragam: ruang operasi bersih harus mengadopsi aliran searah vertikal. Saat ini, aliran searah horizontal tidak lagi digunakan di ruang operasi kelas tinggi yang baru dibangun di Tiongkok, dan aliran searah lokal telah banyak menggantikan aliran searah seluruh ruangan.

② Untuk ruang operasi bersih Kelas Ⅰ yang harus mempertahankan pola aliran searah, laju aliran udara suplai dapat dihitung dari kecepatan penampang yang dibutuhkan dan luas suplai udara. Namun, kecepatan 0,25～0,3m/s yang diwajibkan Kode adalah kecepatan penampang rata-rata pada ketinggian permukaan kerja zona operasi, dan juga merupakan kecepatan batas bawah yang harus dipertahankan selama operasi; tidak dapat diadopsi secara langsung dalam perhitungan desain. Hal ini karena aliran udara suplai aliran laminar lokal akan mengalami pertukaran momentum dengan aliran udara zona sekitar, sehingga kecepatan aliran udara suplai akan meredup secara bertahap, dan tingkat redamannya lebih besar daripada aliran searah penuh. Oleh karena itu, kecepatan buang di lubang suplai udara harus lebih besar daripada kecepatan penampang zona operasi. Hasil penelitian eksperimental menunjukkan kecepatan buang harus berada dalam kisaran 0,40～0,42m/s, dan dalam desain kecepatan buang dapat diambil sekitar 0,44～0,48m/s.

③ Verifikasi zona (ruang) bersih Kelas 100 bukan sekadar hasil pengukuran; pola aliran udaranya juga harus berupa aliran searah. Karena selama pengujian statis, hasil kurang dari 3,5 partikel/L juga dapat diperoleh pada laju perubahan udara tinggi, tetapi ini bukan Kelas 100 dalam arti sebenarnya, karena aliran udaranya tidak searah, kinerja anti-gangguannya sangat buruk, dan waktu pembersihan mandirinya juga lama, yang tidak memenuhi persyaratan ruang operasi bersih. Untuk mencapai aliran udara searah yang bersih, seragam, satu arah, dan paralel, rasio cakupan filter HEPA, kecepatan udara penampang rata-rata, dan keseragaman kecepatan semuanya merupakan kondisi penting.

[Referensi] Standar relevan yang mewajibkan aliran searah untuk Kelas 100.

Standar-standar berikut secara tegas menetapkan bahwa pola aliran udara searah harus diadopsi untuk menjamin kelas kebersihan udara Kelas 100.

① Standar Nasional Republik Rakyat Tiongkok, Kode Desain Ruang Bersih (GB50073), Klausul 6.3.3.

② Standar Internasional Ruang Bersih dan Lingkungan Terkendali Terkait (ISO-14644-1), Bagian 4 Desain, Konstruksi, dan Operasional Fasilitas Ruang Bersih, Klausul A2.

7.3.2 Persyaratan Penempatan Filter HEPA Tahap Akhir

(1) Ketika filter HEPA tahap akhir di area bersih Kelas 100 ditempatkan secara terkonsentrasi, harus memenuhi persyaratan berikut:

1. Ketika ditempatkan pada permukaan suplai udara di bagian bawah kotak pleno, atau pada permukaan atas kotak pleno yang sejajar dengan lapisan dekoratif atau lapisan penyama aliran, rasio cakupan tidak boleh kurang dari 0,75.

$$\text{Rasio cakupan} = \frac{\text{Luas penampang bersih filter HEPA}}{\text{Luas total penampang tempat filter HEPA ditempatkan}}$$

2. Ketika ditempatkan di sisi kotak pleno, harus ditempatkan di satu sisi atau sisi berlawanan; rasio cakupan pada sisi juga tidak boleh kurang dari 0,75, dan diperlukan langkah pencampuran menyeluruh aliran udara di dalam kotak pleno.

3. Ketika dibatasi tinggi lantai dan aturan larangan pemeliharaan di dalam ruangan, permukaan suplai udara dengan fungsi pencegahan kebocoran dapat digunakan dan filter ditempatkan di luar kotak pleno, tetapi sedekat mungkin dengan kotak pleno; aliran udara di dalam kotak pleno harus dilengkapi langkah pencampuran menyeluruh, dan rasio luas yang dilewati aliran udara bersih pada permukaan lubang keluar terhadap luas total permukaan lubang keluar tidak boleh kurang dari 0,85.

4. Filter HEPA tahap akhir zona operasi bersih Kelas 100 harus ditempatkan secara terkonsentrasi; tidak ditekankan keharusan penempatan di ujung kotak pleno. Untuk dua bentuk penempatan 1) dan 3), selama rasio cakupan memenuhi persyaratan, efektivitasnya telah diverifikasi secara praktik. Bentuk 2) memiliki karakteristik aliran searah yang relatif lebih buruk.

[Referensi] Praktik umum zona operasi bersih Kelas 100 adalah menempatkan filter HEPA di ujung kotak pleno, dan efektivitasnya diwujudkan dengan menjadikan filter terminal sebagai penghalang terakhir. Namun perangkat terminal tradisional ini memiliki kekurangan, yaitu sangat sulit memasang filter HEPA dalam jumlah banyak di area pemasangan luas dan menghasilkan aliran udara yang bersih (terfilter sepenuhnya tanpa kebocoran), seragam (distribusi aliran udara yang berkembang baik), searah dan paralel (tegak lurus permukaan filter). Ini setara dengan mewajibkan setiap filter HEPA di seluruh permukaan suplai udara tidak hanya menjalankan fungsi filtrasi, tetapi juga berfungsi sebagai perangkat penyama aliran dan pembagi aliran udara seperti pelat lubang, serta bebas kebocoran seperti pelat buta; “penggabungan” ketiga fungsi ini membuat persyaratan pendekatan filter HEPA cakupan penuh menjadi sangat tinggi — baik badan kotak pleno, filter, maupun permukaan sambungannya, kebocoran sekecil apa pun akan menyebabkan seluruh perangkat gagal. Oleh karena itu, perangkat terminal tradisional tidak hanya sulit dibuat, konstruksinya rumit, dan pengujian kebocorannya merepotkan, tetapi juga mahal.

[Referensi] Jika pendekatan ketiga diadopsi, yaitu kotak filter yang terdiri dari filter HEPA dan selubung dipasang di luar perangkat terminal, dan perangkat terminal berisi perangkat pencampuran aliran udara serta lapisan pencegahan kebocoran, “kebocoran” lokal yang asli menjadi “tidak bocor” secara keseluruhan, sehingga berperan menghambat kebocoran. Karena aliran udara bersih yang terfilter masuk ke kotak pleno, persyaratan untuk badan kotak pleno dan permukaan sambungannya sangat berkurang, dan proses fabrikasi, konstruksi, serta pengujian kebocoran juga disederhanakan.

[Referensi] Saat ini, langit-langit suplai udara ruang operasi dengan lapisan pencegahan kebocoran telah dikembangkan menjadi produk; spesifikasinya ditunjukkan dalam Tabel 7.16. Dibandingkan perangkat terminal tradisional, keunggulannya ditunjukkan dalam Tabel 7.17: Tabel 7.16 Spesifikasi Langit-Langit Suplai Udara Bersih Anti-Kebocoran

Tabel 7.17 Perbandingan Perangkat Distribusi Udara Terminal Khusus Ruang Operasi Tradisional dan Baru

[Referensi] Kinerja langit-langit suplai udara bersih anti-kebocoran ditunjukkan dalam Tabel 7.18 dan 7.19.

Tabel 7.18 Kinerja Langit-Langit Bersih Kelas Ⅰ

Tabel 7.19 Kinerja Langit-Langit Bersih Kelas II dan Kelas III

(2) Untuk zona bersih di bawah Kelas 100, penempatan filter HEPA akhir harus memenuhi persyaratan berikut:

1. Di zona bersih di bawah Kelas 100, ketika lubang suplai udara ditempatkan secara terkonsentrasi, filter HEPA akhir di dalam lubang dapat ditempatkan baik secara terkonsentrasi maupun tersebar;

2. Agar pembuangan udara dari permukaan suplai udara relatif seragam, lapisan penyama aliran (termasuk pelat berlubang) harus disediakan pada permukaan pembuangan udara.

7.3.3 Persyaratan Penempatan Lubang Udara Kembalian

(1) Semua ruang bersih di departemen operasi bersih harus mengadopsi udara kembalian bawah di kedua sisi; ketika jarak antara kedua sisi tidak melebihi 3m, udara kembalian bawah di salah satu sisi dapat digunakan. Ruang bersih dengan lubang suplai udara terkonsentrasi dan ruang bantu bersih dengan area Kelas 100 lokal tidak boleh mengadopsi udara kembalian di empat sudut atau empat sisi. Keempat sudut tidak dapat mengurangi zona eddy; seperti yang terlihat pada Gambar 7-6, zona eddy di sepanjang empat sisi lubang keluar udara selalu ada.

Mengadopsi udara kembalian bawah di kedua sisi bertujuan menjamin, sejauh mungkin, pergerakan dua dimensi aliran udara suplai, dan hal ini bahkan lebih penting untuk zona Kelas 100; menurut eksperimen, dengan udara kembalian empat sisi, intensitas turbulensi rata-rata ruangan lebih dari 13％ lebih tinggi dibandingkan udara kembalian dua sisi. Oleh karena itu, udara kembalian bawah di kedua sisi harus diadopsi untuk semua ruang bersih, dan udara kembalian empat sudut atau empat sisi tidak boleh digunakan. Selain itu, luas lubang udara kembalian empat sudut terlalu kecil; di ruangan dengan area Kelas 100 lokal, kecepatan udara kembalian tidak dapat dikendalikan di bawah 1,6m/s, sehingga tinggi lubang udara kembalian harus ditingkatkan. Di beberapa proyek, tepi atas lubang udara kembalian setinggi sekitar 1,2m, yang sangat tidak masuk akal. Keempat sudut itu sendiri juga mengurangi ruang dan luas efektif ruang operasi.

Ruang yang lebih lebar dari 3m umumnya membutuhkan udara kembalian di dua sisi; jika lubang udara kembalian hanya disediakan di satu sisi, polusi yang dihasilkan saat bekerja di sisi lain akan mengalir melintasi zona kerja sisi ini, sehingga menyebabkan kontaminasi silang.

(2) Tepi atas bukaan lubang udara kembalian tidak boleh lebih dari 0,5m di atas lantai, dan tepi bawah bukaan tidak boleh kurang dari 0,1m di atas lantai. Kecepatan udara di lubang udara kembalian dalam ruangan tidak boleh melebihi 1,5m/s, dan lubang udara kembalian ruang operasi bersih Kelas I sebaiknya ditempatkan secara kontinu. Kecepatan udara di lubang udara kembalian koridor tidak boleh melebihi 3,5m/s.

Langkah ini terutama bertujuan agar aliran udara suplai yang bersih dan steril menutupi meja operasi dan menghindari hubungan arus pendek aliran udara. Menurut hasil penelitian dalam negeri, udara kembalian bawah dinding samping di kedua sisi ruang operasi menghasilkan aliran udara yang lebih ideal daripada udara kembalian empat sudut atau empat sisi, dengan hasil lebih baik, dan tidak akan muncul zona eddy di tengah aliran udara suplai.

Ketika lebar departemen operasi tidak melebihi 3m, udara kembalian bawah satu sisi dapat digunakan; ruang operasi bersih yang lebih lebar dari 3m harus mengadopsi udara kembalian bawah di kedua sisi. Lubang udara kembalian berbentuk strip di kedua sisi ruang operasi bersih Kelas I sebaiknya ditempatkan secara kontinu, yang dapat meningkatkan efek sterilisasi di zona operasi.

[Referensi] Tinggi lubang udara kembalian harus didesain agar aliran udara melengkung berada di bawah bidang kerja (0,7～0,8m); sementara itu, lubang udara kembalian ruang bersih aliran searah harus ditempatkan secara kontinu untuk mengurangi zona turbulen; selanjutnya, untuk mengurangi kebisingan akibat getaran bilah lubang, kecepatan udara kembalian harus dibatasi, dan nilai ini telah terbukti dapat digunakan melalui pengukuran lapangan yang luas di berbagai proyek. Agar tidak memengaruhi sudut higienis dan alas dinding, serta mempertimbangkan lebar tepi flensa lubang udara kembalian, oleh karena itu tepi bawah bukaan udara kembalian tidak boleh terlalu rendah; untuk alasan ini diwajibkan bahwa tepi atas bukaan udara kembalian tidak lebih tinggi dari 0,5m di atas lantai, dan tepi bawah tidak kurang dari 0,1m dari lantai.

(3) Semua ruang operasi bersih harus mengadopsi udara kembalian sirkulasi mandiri di dalam ruangan itu sendiri. Hal ini untuk memenuhi persyaratan bahwa setiap ruang operasi dilengkapi unit independen sejauh mungkin, agar memudahkan pengendalian; selain itu, tidak ada katup tekanan berlebih yang dipasang untuk mengembalikan udara ke koridor, guna mengurangi kontaminasi silang antar ruang operasi melalui koridor. Singkatnya, udara kembalian setiap ruangan diwajibkan dikelola melalui sistem sirkulasi milik ruangan itu sendiri.

[Referensi] Meskipun katup tekanan berlebih mudah dipasang dan memiliki sensitivitas kontrol relatif tinggi, ketika katup tertutup sepenuhnya dan tekanan positif dalam ruangan masih di bawah nilai prasetel, ia tidak dapat lagi dikendalikan; setelah penggunaan jangka panjang, beberapa katup tekanan berlebih gagal menutup rapat sehingga menyebabkan kebocoran serius. Katup tekanan berlebih cukup banyak digunakan di ruang bersih industri, tetapi hampir tidak pernah digunakan di ruang bersih biologis. Untuk mencegah kontaminasi silang, ruang bersih biologis tidak mengadopsi udara kembalian koridor, dan juga menghindari rembesan volume udara berlebih ke koridor yang dapat menyebabkan fluktuasi tekanan koridor. Ruang bersih biologis sering mengandung bau, sehingga pembuangan terorganisir lebih disukai daripada pembuangan tidak terorganisir. Selain itu, katup tekanan berlebih merusak permukaan interior ruangan yang datar dan halus, menambah permukaan penumpuk debu; untuk ruang operasi yang mengendalikan kontaminasi silang secara ketat, katup ini sebenarnya menambah saluran lain ke luar ruangan. Oleh karena itu, tidak ada katup tekanan berlebih yang dipasang untuk membuang udara ke koridor. Jika lubang pembuangan independen yang dilengkapi katup tekanan berlebih digunakan untuk membuang gas secara mandiri ke luar ketika tekanan positif dalam ruangan tinggi, hal ini diizinkan.

7.3.4 Persyaratan Tata Letak Lubang Pembuangan Udara Dalam Ruangan

Ruang operasi bersih harus dilengkapi lubang pembuangan udara atas, yang posisinya sebaiknya berada di langit-langit sisi kepala pasien. Kecepatan udara masuk di lubang pembuangan tidak boleh lebih besar dari 2m/s.

Karena peralatan anestri sering dipasang di sisi kanan kepala pasien di ruang operasi, ketentuan ini dapat secara efektif mengeluarkan gas berbahaya dari ruangan. Personil terkonsentrasi di ruang operasi, dan ditambah panas dari pencahayaan intensitas tinggi serta peralatan medis, gas berbahaya menumpuk di bagian atas di bawah pengaruh panas; oleh karena itu pembuangan atas adalah metode paling efektif. Meskipun medan kecepatan pembuangan meredup cukup cepat, jika kecepatan pembuangan di lubang keluar dikendalikan lebih lanjut, gangguan aliran pembuangan terhadap udara suplai dapat dihilangkan sepenuhnya.

7.3.5 Tidak Boleh Memasang Unit Pemurnian Udara Tambahan di Ruang Operasi Bersih

Telah ditekankan bahwa tidak boleh memasang unit pemurnian udara tambahan di ruang operasi bersih, seperti yang juga dijelaskan sebelumnya. Namun penambahan unit ke dalam sistem sebagai unit sirkulasi mandiri diizinkan. Umumnya peralatan non-medis tidak boleh dipasang di ruang operasi bersih karena juga memengaruhi kinerja aliran udara. Memasang pendingin udara biasa bersama pemurni mandiri di ruang operasi tidak diizinkan. Pendekatan semacam ini murni ditujukan untuk mencapai target kebersihan, bukan membangun sistem perlindungan, karena bahaya kontaminasi pada permukaan koil dan bak pembuangan di dalam pendingin udara belum dihilangkan. Saat ini ada banyak jenis pemurni mandiri di pasar, termasuk pemurni mandiri filtrasi udara, pemurni mandiri ultraviolet terlindung, dan lain sebagainya. Meskipun perangkat pemurnian mandiri ini memiliki efek penghilangan bakteri tertentu, mereka memiliki keterbatasan yang jelas dan tidak dapat menggantikan sistem pendingin udara bersih.

7.3.6 Perangkat Pemurnian Elektrostatik Tidak Diizinkan

Kode menetapkan bahwa perangkat pemurnian elektrostatik tidak boleh digunakan sebagai fasilitas pemurnian udara suplai terminal sistem pendingin udara bersih, juga tidak boleh dipasang secara langsung di ruang operasi bersih dan ruang bantu bersih sebagai unit independen.

Perangkat pemurnian elektrostatik (atau presipitator elektrostatik) dapat digunakan di lingkungan biasa, tetapi tidak boleh digunakan di ruang bersih sebagai perangkat terminal, karena efisiensi pemurniannya hanya di bawah 0,99, jauh lebih rendah daripada filter HEPA; selain itu, baik pemadaman listrik maupun pelepasan muatan listrik dapat menyebabkan timbulnya debu sekunder, dan volume udara nominalnya relatif kecil. Seperti yang disebutkan di atas, ruang operasi bersih bertujuan membangun sistem perlindungan; untuk menjamin tidak ada kegagalan, diwajibkan bahwa filter HEPA atau filter sub-HEPA dipasang setelah presipitator elektrostatik.

[Referensi] Kinerja perangkat pemurnian elektrostatik seringkali tidak terlihat pada pengujian awal, tetapi pada operasi jangka panjang. Selama presipitator elektrostatik memiliki pelepasan titik korona tegangan tinggi, pembentukan ozon dan nitrogen oksida tidak dapat dihindari. Selama operasi, jumlah debu, ozon, dan nitrogen oksida yang dihasilkan seringkali jauh lebih tinggi daripada pada pengujian awal; terutama ketika terjadi pencampuran balik, debu dan bakteri dapat masuk ke area steril tanpa hambatan, yang sama sekali tidak dapat diterima dari sudut pandang sistem perlindungan. Bahkan jika presipitator elektrostatik memiliki efek sterilisasi, efisiensi sterilisasinya tidak 100%, dan sisa bakteri itu sendiri merupakan pirogen. Bahkan jika beberapa presipitator elektrostatik dilengkapi generator ion negatif, umur ion negatif sangat singkat: mereka bertahan paling lama 4～5 menit di udara bersih dan kurang dari 1 menit di udara tercemar, sementara … yang dihasilkan pada saat yang sama Ozon memiliki umur jauh lebih panjang, dan penggunaan jangka panjang akan meningkatkan konsentrasi ozon dalam ruangan. Jelas bahwa penggunaan presipitator elektrostatik di ruang operasi tidak mengurangi risiko infeksi, melainkan menambah bahaya tersembunyi.

[Referensi] Perangkat pemurnian elektrostatik pernah digunakan di ruang operasi pada tahun 1960-an dan 1970-an. Seiring kemajuan teknologi filtrasi, terutama munculnya filter antibakteri, ditambah berbagai kekurangan perangkat pemurnian elektrostatik yang terungkap selama penggunaan, perangkat ini tidak lagi digunakan.

Jika perangkat pemurnian elektrostatik memang masih akan digunakan saat ini, filter HEPA atau filter efisiensi sub-tinggi juga harus dipasang di lubang udara keluarnya sebagai terminal udara suplai, sebagai langkah perlindungan. Saat ini perangkat ini sering digunakan di luar negeri sebagai fasilitas pemurnian udara luar (udara segar), yang lebih masuk akal.