Первый столбец минимального статического давления в таблице 4.1 относится к величине минимального перепада статического давления между чистыми помещениями каждого класса и соседними чистыми помещениями более низкого класса во время работы системы кондиционирования и очистки воздуха. Требование положительного давления является одновременно требованием к чистому операционному отделению по отношению к внешним нечистым зонам и требованием относительного положительного давления между внутренними чистыми помещениями.

Установленные значения не менее 5 Па между различными чистыми помещениями в промышленных зданиях и не менее 10 Па по отношению к наружному воздуху являются слишком малыми, особенно когда разница классов между двумя помещениями составляет более одного шага; соответствующие значения приведены в таблице 4.2.

Поэтому в Своде правил для операционных помещений высокого класса, которые могут отличаться от соседних помещений более низкого класса на один или два класса, перепад давления …принимается равным 8 Па; для других помещений более низкого класса разница с соседним помещением более низкого класса в большинстве случаев составляет только один класс, поэтому по-прежнему принимается значение 5 Па. Поскольку чистая зона определенно более чем на один класс выше нечистой зоны, для нее установлено значение 10 Па, а по отношению к наружному воздуху принимается 15 Па. В этом заключается отличие от действующих стандартов других отраслей (например, «Свода правил по проектированию чистых помещений», GMP для лекарственных средств для человека, GMP для ветеринарных препаратов и т.д.).

Таблица 4.2　Рекомендуемые перепады давления

Назначение Турбулентное чистое помещение при сообщающемся соседнем помещении, отличающемся на один класс/Па Турбулентное чистое помещение при сообщающемся соседнем помещении, отличающемся более чем на один класс/Па Чистое помещение с однонаправленным потоком при любом сообщающемся соседнем помещении/Па Чистое помещение и наружный воздух (или помещения, сообщающиеся с наружным воздухом)/Па
Общее (предотвращение проникновения через зазоры) 5 5～10 5～10 15
Строгое (предотвращение попадания загрязнений через открытые двери) 5 40, или 5 для буферного помещения 10, или 5 для буферного помещения 10 для буферного помещения
Асептическое чистое помещение 5 5 для буферного помещения 5 для буферного помещения 10 для буферного помещения

Что касается величины положительного давления, должны выполняться следующие требования:

(1) Если два чистых помещения разных классов чистоты сообщаются между собой, помещение более высокого класса должно поддерживать относительное положительное давление; максимальный перепад статического давления должен быть менее 30 Па, при этом перепад давления не должен создавать шум.

(2) Если два чистых помещения имеют одинаковый класс чистоты и сообщаются между собой, должно поддерживаться направление потока воздуха изнутри наружу с перепадом давления между двумя помещениями, незначительно превышающим 0.

(3) Для предотвращения перелива вредных газов вспомогательные помещения, такие как преднаркозная комната, должны поддерживать отрицательное давление по отношению к соседним помещениям.

(4) Чистая зона должна поддерживать положительное давление более 10 Па по отношению к сообщающейся с ней нечистой зоне.

(5) Чистая зона должна поддерживать положительное давление не менее 15 Па по отношению к наружному воздуху или зонам, непосредственно сообщающимся с наружным воздухом.

[Справочный материал]

① Если рассматривать чистое хирургическое отделение как систему обеспечения, управление положительным давлением должно быть еще более важным элементом этой системы. Любые попытки поддерживать асептику в операционной за счет герметизации пространства не дают результата; только поддержание давления внутри асептической зоны выше внешнего позволяет предотвратить проникновение загрязнений. Более того, асептические пространства разных классов внутри асептической зоны требуют дифференцированного управления перепадом давления — это упорядоченный градиент давления, который обеспечивает направленное течение чистого воздушного потока. Воздух может перемещаться только из асептического пространства более высокого класса в асептическое пространство более низкого класса и из асептической зоны в неасептическую. Только при гарантии того, что при любых обстоятельствах (с особым акцентом на нерасчетные режимы или нештатные условия эксплуатации) упорядоченное распределение градиента давления внутри чистого хирургического отделения остается неизменным, можно действительно эффективно снизить риск инфицирования в хирургической зоне.

② Что касается методов управления положительным давлением. Величина положительного давления обеспечивается при первичной пусконаладке системы, но во время эксплуатации из-за открывания дверей, накопления пыли на трехступенчатых фильтрах или влияния наружных возмущающих воздушных потоков она может изменяться. Как только изменяется один из расходов приточного, обратного или вытяжного воздуха в системе, баланс положительного давления во всем хирургическом отделении нарушается. Наиболее распространенной причиной является накопление пыли на фильтрах системы: оно увеличивает сопротивление тракта и снижает расход приточного воздуха, вызывая дрейф величины положительного давления.

(i) Механический воздушный клапан (ручной). С помощью клапана регулируются расходы приточного, обратного и вытяжного воздуха; это самый примитивный и простой метод управления. При изменении величины положительного давления его своевременная регулировка затруднена.

(ii) Клапан сброса давления. Клапан сброса давления прост в монтаже и имеет высокую чувствительность регулирования; когда он полностью закрыт, а величина положительного давления в помещении все еще ниже заданного значения, он не может выполнять свою функцию. Клапаны сброса давления достаточно широко используются в промышленных чистых помещениях, но редко применяются в биологических чистых помещениях. Для предотвращения перекрестного загрязнения в биологических чистых помещениях не организуется рециркуляция воздуха через коридоры, поскольку такая схема легко вызывает колебания давления в коридорах. В биологических чистых помещениях часто присутствуют специфические запахи, поэтому предпочтение отдается организованной вытяжке, а не неорганизованному выбросу воздуха. Кроме того, клапан сброса давления нарушает плоскую гладкую внутреннюю поверхность помещения, и китайские нормативные документы не рекомендуют его применение. (iii) Метод электрического управления. Перепад давления между помещением и наружным воздухом измеряется дифференциальным преобразователем давления, после чего расход приточного, обратного или вытяжного воздуха корректируется электроприводными воздушными заслонками. Такое управление является относительно сложным и дорогостоящим, кроме того, часто возникают сбои в работе системы.

(iv) Частотное регулирование. Приточный вентилятор системы чистого кондиционирования операционной регулируется частотным преобразователем; при этом чувствительные элементы — датчики перепада давления или датчики скорости воздушного потока — управляют частотным преобразователем, корректируя расход воздуха приточного вентилятора. Этот метод отличается высокой чувствительностью регулирования, стабильностью работы и выраженным энергосберегающим эффектом, он широко применяется во вновь строящихся операционных.

При использовании частотного регулирования вентилятор описывается следующей зависимостью: $\dfrac{H_1}{H_2}=\left(\dfrac{n_1}{n_2}\right)^2$. При снижении частоты вращения полное давление вентилятора также снижается пропорционально квадрату отношения скоростей, в то время как расход воздуха через фильтр HEPA остается неизменным в соответствии с требованиями к классу чистоты либо изменяется в незначительных пределах; в этом случае сопротивление фильтра HEPA изменяется слабо. В этот момент по характеристической кривой вентилятора и кривой изменения давления необходимо проверять возможность выполнения требований рабочего режима.

(v) Механический регулятор постоянного расхода воздуха. Механический регулятор постоянного расхода воздуха предельно прост по конструкции и эффективен в работе. При установке на приточных, обратных и вытяжных воздушных отверстиях операционной он поддерживает постоянные расходы приточного, обратного и вытяжного воздуха независимо от изменения сопротивления системы, тем самым обеспечивая стабильность величины положительного давления в помещении. В настоящее время достаточно высокими эксплуатационными характеристиками обладают только немецкие механические регуляторы постоянного расхода воздуха.

При комплексной оценке все вышеперечисленные меры рассчитаны на отдельные помещения; большинство из них не позволяют управлять упорядоченным распределением давления во всем хирургическом отделении в целом, они отличаются низкой стабильностью и недостаточной надежностью. Для поддержания стабильного положительного давления в помещениях может быть использована принципиальная схема системы, рассмотренная в главе 7, ее функция предельно ясна и проста. Практика эксплуатации независимой системы приточной вентиляции для поддержания положительного давления доказала свою высокую эффективность, такая схема также полностью отражает особенности системы гарантированного обеспечения.

③ Что касается перепада давления во вспомогательных помещениях.

(i) Требуемый перепад давления между преднаркозной и соседним чистым помещением более низкого класса составляет −8 Па, это минимальное требование для предотвращения утечки наркозного газа. Анализ воздушного потока при отрицательном давлении полностью противоположен анализу для помещения с положительным давлением. Для входов и выходов обычно устанавливают одностворчатые распашные двери, что отличается от схемы возмущения воздушного потока, вызываемого раздвижными дверями операционных с положительным давлением.

(ii) Перепад давления в моечной для рук хирургов по отношению к соседнему помещению более низкого класса чистоты составляет >0. Существует два варианта размещения хирургических моечных раковин: первый — их размещение во внутреннем коридоре, в этом случае проблема соседнего помещения более низкого класса отсутствует; второй — размещение раковин непосредственно в моечной. При такой схеме между моечной и внутренним коридором нет перегородки. Для данного варианта размещения требуется установка приточного воздушного отверстия с внутренней стороны моечной, что позволяет снизить влажность в помещении. Поскольку приточный воздух направлен в сторону внутреннего коридора, это подтверждает, что давление в моечной выше давления во внутреннем коридоре. Требования к перепаду давления для других помещений — чистых коридоров, гардеробных, палат послеоперационного пробуждения — составляют 0–5 Па, что по сути задает направление воздушного потока; любое значение из этого диапазона, кроме 0, является допустимым. Здесь необходимо пояснить особый случай: в составе чистого хирургического отделения размещается операционная IV класса, а класс чистоты воздуха ее внутреннего коридора соответствует III классу (см. рисунок 4.3). В этом случае операционная относится к более низкому классу и должна находиться под положительным давлением, а внутренний коридор — к более высокому классу, при этом значительный перелив воздуха во внутренний коридор не допускается. Снаружи операционной IV класса может быть оборудовано буферное помещение на класс выше с ниспадающим градиентом давления, как показано стрелкой →, либо буферное помещение того же класса с ниспадающим градиентом давления, как показано стрелкой ⇢.

Рисунок 4.3　Пример перепада давления в моечной для рук хирургов