4.3.1 Ảnh hưởng của tốc độ trao đổi không khí

Để đạt được cấp độ sạch và mức độ vô trùng nhất định trong phòng sạch, nhất thiết phải có lưu lượng không khí cấp nhất định, đi kèm với tốc độ trao đổi không khí và thời gian tự thanh lọc tương ứng. Tốc độ trao đổi không khí là chỉ số mà các phòng mổ sạch và phòng phụ trợ sạch — ngoại trừ phòng mổ Loại Ⅰ và phòng phụ trợ sạch Loại Ⅰ — phải đáp ứng để đảm bảo độ sạch theo yêu cầu và không vượt quá thời gian tự thanh lọc quy định. Ba chỉ số kỹ thuật này đều có mối liên hệ với nhau. Tuy nhiên, trong thực tế triển khai kỹ thuật, để đạt được cấp độ sạch cao hơn (đáp ứng quy chuẩn), người ta thường tăng lưu lượng không khí cấp, điều này vô hình làm tăng chi phí đầu tư ban đầu và nâng cao chi phí vận hành hàng ngày; do đó, điều khoản này quy định giới hạn trên và giới hạn dưới của tốc độ trao đổi không khí. Tổng lưu lượng không khí cấp (tức tốc độ trao đổi không khí) liên quan đến thể tích phòng, tổng tải trong nhà, số lượng người tham gia phẫu thuật trong phòng, lượng bụi phát sinh từ trang phục, v.v. Các giá trị tốc độ trao đổi không khí trong Quy chuẩn đã xem xét phạm vi biến đổi nhất định của các yếu tố này; trừ khi điều kiện thay đổi quá nhiều, nhìn chúng đều có thể đáp ứng yêu cầu.

Tốc độ trao đổi không khí là chỉ số quan trọng nhất quyết định cấp độ sạch trong các phòng sạch luồng rối, bao gồm phòng mổ sạch Loại Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ và phòng phụ trợ sạch thuộc mọi loại.

Trong phạm vi thực tế, độ sạch được cải thiện khi tốc độ trao đổi không khí tăng lên. Hình 4.4 thể hiện mối quan hệ giữa tốc độ trao đổi không khí và nồng độ bụi trong nhà dưới dạng đường thẳng trên giấy tọa độ logarit kép (giả định các hạt bụi phân bố đồng đều trong phòng) và dưới dạng đường gãy (trong thực tế, các hạt bụi phân bố không đồng đều trong phòng).

Hình 4.4 So sánh nồng độ tính toán theo hai mô hình phân bố với nồng độ đo được thực tế

Trong Hình 4.4, đường thẳng A là kết quả tính toán trạng thái tĩnh dựa trên lý thuyết phân bố đồng đều; đường gãy B là kết quả đo trạng thái tĩnh. Đường gãy C là kết quả tính toán trạng thái tĩnh dựa trên lý thuyết phân bố không đồng đều. Đường gãy D là kết quả tính toán trạng thái tĩnh dựa trên phân bố không đồng đều đối với tốc độ trao đổi không khí vượt quá 100 lần/giờ.

Hình 4.5 thể hiện các đường cong mối quan hệ giữa tốc độ trao đổi không khí và cấp độ sạch trong phòng sạch luồng rối ở trạng thái tĩnh (không tiến hành phẫu thuật) và trạng thái động (đang tiến hành phẫu thuật) được công bố ở nước ngoài. Như có thể thấy từ hình, tốc độ trao đổi không khí càng lớn, cấp độ sạch càng cao.

Tốc độ trao đổi không khí có thể được xác định thông qua các công thức dựa trên cấp độ sạch không khí yêu cầu, số lượng người trong phòng, diện tích phòng, các nguồn phát sinh bụi khác trong nhà và tỷ lệ không khí tươi; đặc biệt ở trạng thái động, phải thực hiện tính toán cho các điều kiện cụ thể.

Bây giờ cấp độ sạch được yêu cầu phải đạt được ở trạng thái tĩnh, làm thế nào để xác định tốc độ trao đổi không khí tối thiểu? Như có thể thấy từ đường C trong Hình 4-4, ở tốc độ trao đổi không khí 20 lần/giờ, nồng độ bụi trong nhà là 40 hạt/L, tức đạt Loại 10 000; ngay cả với tốc độ trao đổi không khí dưới 10 lần/giờ, nó cũng có thể Hình 4.5 Mối quan hệ giữa tốc độ trao đổi không khí và cấp độ trong phòng sạch luồng rối

đạt được Loại 100 000.

Kết quả trên Hình 4.4 và Hình 4.5 về cơ bản là nhất quán. Từ đường cong trạng thái tĩnh, có thể thấy rằng ở mức 20 lần trao đổi không khí, độ sạch chỉ kém hơn một chút so với Loại 1 000.

Do đó có thể thấy, ở trạng thái tĩnh, tốc độ trao đổi không khí yêu cầu để đạt được các cấp độ khác nhau có thể chênh lệch rất lớn, giá trị tuyệt đối có thể khá thấp. Hơn nữa, tốc độ trao đổi không khí thực tế được áp dụng thường được nâng lên đáng kể so với giá trị quy định trong quy chuẩn. Vì vậy, với tư cách là một tiêu chuẩn, cần đưa ra giá trị hợp lý, có mức dự phòng an toàn nhất định cho thông số quan trọng nhất đảm bảo độ sạch — tốc độ trao đổi không khí — sao cho khi tuân thủ giá trị này về cơ bản sẽ đáp ứng được yêu cầu.

[Tài liệu tham khảo] Vì phương pháp luận kỹ thuật biên soạn Quy chuẩn đã thay đổi đáng kể — thứ nhất, quy chuẩn áp dụng các mô hình kỹ thuật tiên tiến quốc tế, thứ hai, trích dẫn nhiều thành tựu nghiên cứu trong nước, tất cả đều đã được kiểm chứng thành công qua nhiều năm áp dụng trong các công trình thực tế — nên lưu lượng không khí cấp hay tốc độ trao đổi không khí có khác biệt so với trước đây. Tuy nhiên, kết quả cuối cùng rất gần với tiêu chuẩn của các nước phát triển như Anh, Mỹ và Đức, đồng thời có một số khác biệt so với các quy chuẩn liên quan khác của Trung Quốc, như được thể hiện trong Bảng 4.3.

Bảng 4.3　So sánh tốc độ trao đổi không khí phòng sạch theo các tiêu chuẩn khác nhau

Loại Tên phòng mổ Cấp độ sạch của khu vực phẫu thuật Tiêu chuẩn xây dựng và Quy chuẩn kỹ thuật kiến trúc cho khoa phẫu thuật sạch bệnh viện Quy chuẩn kỹ thuật kiến trúc cho khoa phẫu thuật sạch bệnh viện quân y Quy chuẩn thiết kế phòng sạch
Ⅰ Phòng mổ sạch đặc biệt 100 0,25～0,3m/s 0,3～0,35m/s 0,2～0,5m/s
Ⅱ Phòng mổ sạch tiêu chuẩn 1 000 30～36h⁻¹ ≥55h⁻¹ 50～60h⁻¹
Ⅲ Phòng mổ sạch thông thường 10 000 18～22h⁻¹ ≥30h⁻¹ 20～25h⁻¹
Ⅲ Phòng mổ sạch thông thường 100 000 ≥20h⁻¹ 15h⁻¹
Ⅳ Phòng mổ bán sạch 300 000 12～15h⁻¹

Ghi chú: Phòng sạch Loại 100 được biểu thị bằng vận tốc không khí mặt cắt ngang luồng, trong khi phòng sạch của các loại khác được biểu thị bằng tốc độ trao đổi không khí.

4.3.2 Giá trị tốc độ trao đổi không khí

Về tốc độ trao đổi không khí, tất cả các tiêu chuẩn trước đây chỉ quy định giá trị giới hạn dưới, ví dụ 25 lần thay không khí/giờ đối với Cấp 10.000 và 15 lần thay không khí/giờ đối với Cấp 100.000, v.v. Trong thực tế công trình, để đảm bảo tuân thủ quy định, các giá trị này đã bị tăng lên gấp nhiều lần, gây lãng phí khổng lồ. Thực tế, ngay cả các tốc độ trao đổi không khí mức 25 và 15 lần/giờ vốn được thiết kế cho điều kiện động, trong khi hiện nay mọi hoạt động kiểm tra đều được thực hiện ở điều kiện trống hay điều kiện tĩnh, do đó độ sạch thực tế cao hơn từ một đến hai cấp; nói cách khác, các giá trị 25 và 15 lần/giờ là đã đủ. Xét đến yếu tố tốc độ trao đổi không khí tự thanh lọc (sẽ trình bày chi tiết ở phần sau), Quy chuẩn tăng nhẹ giá trị quy định đối với phòng phẫu thuật, đồng thời giảm nhẹ giá trị đối với các phòng phụ trợ sạch do xét đến đặc điểm điều kiện tĩnh của các phòng này, và đặt giới hạn trên ở mức khoảng 1,2 lần.

Đối với cùng một yêu cầu độ sạch, có thể có các tốc độ trao đổi không khí khác nhau. Theo kết quả tính toán lý luận kết hợp tham khảo số liệu đo đạc thực tế, trong điều kiện tĩnh, tốc độ trao đổi không khí của Cấp 100.000 có thể thấp dưới 10 lần/giờ, và của Cấp 10.000 có thể dưới 15 lần/giờ. Mặc dù tiêu chuẩn này dựa trên điều kiện tĩnh hoặc điều kiện hoàn thành xây dựng (trống), tốc độ trao đổi không khí không thể chỉ được xem xét dựa trên độ sạch tĩnh. Điều này là do tốc độ trao đổi không khí phải đảm bảo hai chức năng: một là đảm bảo độ sạch, hai là đảm bảo thời gian tự thanh lọc, yếu tố thứ hai thường bị bỏ qua. Thời gian tự thanh lọc có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định thời gian phải khởi động hệ thống sớm bao nhiêu vào buổi sáng đối với các hệ thống không lắp đặt quạt dự phòng; tuy nhiên, nếu thời gian tự thanh lọc dài, thời gian khởi động phải được đẩy sớm rất nhiều, gây lãng phí không cần thiết. Đối với phòng phẫu thuật, tốc độ trao đổi không khí còn có một chức năng khác: xác định thời điểm có thể tiến hành ca phẫu thuật thứ hai sau khi ca đầu tiên kết thúc. Nếu phải chờ thời gian tự thanh lọc dài mới có thể bắt đầu ca phẫu thuật, rõ ràng điều này vừa làm trì hoãn lịch trình phẫu thuật vừa giảm hiệu suất luân chuyển sử dụng phòng phẫu thuật, do đó thời gian tự thanh lọc càng ngắn càng tốt; tuy nhiên nếu thời gian này quá ngắn, tốc độ trao đổi không khí chắc chắn phải tăng lên rất lớn, điều này cũng không khả thi trong thực tế. Sau khi tiến hành khảo sát, quy chuẩn đã quy định: đối với phòng phẫu thuật Cấp Ⅰ có khu vực sạch cục bộ Cấp 100, vì chủ yếu phục vụ các ca phẫu thuật có yếu tố quyết định đến tính mạng bệnh nhân, thời gian tự thanh lọc không quá 15 phút là tối ưu; đối với phòng phẫu thuật Cấp 10.000, thời gian tự thanh lọc không quá 25 phút; đối với Cấp 100.000, không quá 30 phút; và đối với phòng phẫu thuật bán sạch Cấp 300.000, thời gian không quá 40 phút là có thể chấp nhận. Xét trên phương diện khởi động hệ thống vào buổi sáng, việc khởi động sớm 40 phút là không quá nhiều. Nếu vượt quá 1 giờ thì Quá dài.

Dựa trên các nguyên tắc nêu trên, tốc độ trao đổi không khí có thể được tính toán theo giá trị liệt kê trong bảng điều khoản quy định; đây chính là “tốc độ trao đổi không khí tự thanh lọc” được tính toán có xét đến yêu cầu về thời gian tự thanh lọc, và đây cũng là phương pháp được áp dụng trong tiêu chuẩn quân đội Trung Quốc về các khoa phẫu thuật sạch. Tuy nhiên trong thực tế, các đơn vị thường liên tục tăng thêm biên an toàn, thậm chí có trường hợp tăng tốc độ trao đổi không khí lên từ một đến gấp nhiều lần, thực sự gây lãng phí rất lớn; do đó, “Quy chuẩn” đã quy định một khoảng giá trị, giữ cho chênh lệch giữa giới hạn trên và giới hạn dưới nằm trong mức 1,2 lần.

【Tài liệu tham khảo】 “Quy chuẩn” quy định sức chứa theo thiết kế của các phòng phẫu thuật như sau: phòng quy mô siêu lớn 12 người, phòng quy mô lớn 10 người, phòng quy mô trung bình 8 người và phòng quy mô nhỏ 6 người. Đồng thời, để hạn chế tình trạng theo đuổi kích thước phòng lớn một cách không cần thiết, quy chuẩn đã đưa ra giới hạn trên và giới hạn dưới về diện tích sàn; đối với các trường hợp cần mở rộng do nhu cầu đặc biệt, sẽ được phép tăng diện tích lên 1,25 lần so với giới hạn trên. Mức quy định này gần với tiêu chuẩn Nhật Bản và cao hơn tiêu chuẩn quân đội.