II. Tổng quan về công trình Bệnh viện 354 (TCHC)
5.2. Tính toán hệ thống hút gió nhà vệ sinh
5.2.1.Giới thiệu chung
Đối với các buồng vệ sinh để đảm bảo chất lượng không khí và tránh trường hợp không khí từ trong các khu này tràn ra ngoài hành lang và lan vào phòng ta cần tiến hành hút không khí trong các buồng vệ sinh để thải ra ngoài.
Mặt khác trong các không gian phòng ngủ hệ thống hút gió thải nhà vệ sinh còn đóng vai trò hút một phần lượng không khí trong phòng ngủ để không khí được bổ sung bằng một lượng không khí tươi từ ngoài trời vào.
Từ tầng 3 đến tầng 12 sử dụng một hệ đường ống riêng biệt với tầng hầm tới tầng 2. Theo tiêu chuẩn CP13 – 1999 (Tiêu chuẩn Singapore) [17].Hệ số trao đổi không khí cho nhà vệ sinh là: n = 10 lần/h, Table 2 [17, tr.15].
Để tính toán lưu lượng không khí thải của toilet ta có thể tính theo công thức: Lt = V× ACH, m3/s.
Trong đó:
- Lt: Lượng không khí thải
- V: Thể tích phòng, m3. Thể tích (V) = diện tích sàn (F) × chiều cao (h).
- ACH: Hệ số trao đổi không khí, lần/h.
Tính điển hình cho tầng 1 phòng vệ sinh tầng 1
Thể tích phòng vệ sinh phòng vệ sinh tầng 1: V = F × h = 26 × 3 = 78 m3.
Lt = 78 × 10 = 780 m3/ h.
Chọn miệng hút gió thải
Với lượng lượng gió thải, Lt = 780 m3/h = 0,216 m3/s = 216 l/s.ta bố trí 8 miệng gió cho 1 phòng vệ sinh vậy mỗi miệng gió có lưu lượng 100 m3/h
Vận tốc tại miệng chọn định hướng, ω = 1,5 ÷ 3 m/s, [7, tr.368].
Chọn theo catalogue hãng REETECH. Ta chọn: - Model: EGG-MTS.
- Kích thước măt miệng gió: 150 x 150 mm. - Kiểu sọt trứng.
Hình 5.2: Miệng gió hút nhà vệ sinh.
- Kích thước miệng gió cho các không gian khác chọn tương tự và thể hiện trong bản vẽ.
Tính toán kích thước đường ống gió thải
1 0 0 x1 0 0 1 0 0 x1 0 0 1 0 0 x1 0 0 1 0 0 x1 0 0
Hình 5.3: Sơ đồ bố trí đường ống nhánh hệ thông gió nhà vệ sinh.
Xét đoạn AB.
+ Tầng 1 gồm 4 phòng vệ sinh cùng diện tích. Nhưng tòa nhà sử dụng 4 trục khác nhau nên ta sẽ tính ví dụ cho một phòng
+ Mỗi phòng có lưu lượng không khí thải là: Lt = 780 m3/ h. + Vậy tổng lưu lượng không khí thải của tầng là: L
L= 780 m3/h = 0,216 m3/s = 216 l/s
+ Xác định kích thước ống theo phương pháp ma sát đồng đều + Tổn thất áp suất trên 1 m chiều dài là: 0, 85 Pa/m.
+ Tra đồ thị hình 7.24 [7, tr373] ta xác định được khích thước đường kính tương đương đoạn AB là: dtđ = 275 mm.
+ Từ đường kính tương đương ta tra bảng 7.3và 7.4 [7, tr.370]. Ta có kích thước ống hình chữ nhật:
a = 400 mm, b = 150 mm,dtd = 275 mm. Ta tính diện tích tiết diện ống:
S = 0,4 × 0,15 = 0,06 m2.
Vận tốc không khí đi trong ống: 0,216 3,6 / . 0,06 L m s S
Tính toán tương tự cho các đoạn ống và kết quả trên bản vẽ thiết kế
Bảng 5.5: Kích thước ống gió thải đoạn ống nhánh tầng 1.
Đoạn ống L(l/s) S(m2) ω(m/s) dtđ a b
AB 216 0,03 2 189 200 150
BC 108 0,024 1,42 164 150 150
AB1,AB2,BC1,BC2 27 0,014 0,75 109 100 100
Tính kích thước đường ống trục chính
Công trình bệnh viện quân đội 354 có 12 tầng và 1 tầng hầm, trong đó từ tầng 1 đến tầng 11 có nhà vệ sinh và được thiết kế giống nhau nên lưu lượng gió thải từ nhà vệ sinh là giống nhau. Vậy :
thai L
= 216 . 11 = 2376 l/s
Tính tương tự ta có bảng tổng hợp kích thước đường ống trục chính của hệ thống hút gió thải từ quạt đến tầng 1
Bảng 5.6: Kích thước ống gió thải ống trục chính Đoạn ống L(l/s) S(m2) ω(m/s) dtđ (mm) a (mm) b (mm) Quạt- 11 2376 0,14 4,71 391 700 200 11-10 2160 0,13 4,62 378 650 200 10-9 1944 0,12 4,5 365 600 200 9-8 1728 0,11 4,36 352 550 200 8-7 1512 0,1 4,2 337 500 200 7-6 1296 0,9 4 321 450 200 6-5 1080 0,8 3,75 305 400 200 5-4 864 0,7 3,43 286 350 200 4-3 648 0,6 3 266 300 200 3-2 432 0,4 3 219 200 200 2-1 216 0,06 2 189 200 150
Các đoạn ống dẫn gió thải nhà vệ sinh cho các tầng khác tính toán tương tự và thể hiện trên bản vẽ.
Tính toán trở lực của đường ống dẫn gió thải Trở lực đường ống hút gió thải tầng 1
Trở lực ma sát.
- Xét đoạn AC.
+ Lưu lượng gió : LN = 216 l/s.
+ Đường kính tương đương: dtd = 275 mm. + Vận tốc không khí đi trong ống: ω = 3,6 m/s. + Chiều dài: l = 3,5 m.
+ Từ lưu lượng gió, đường kính tương đương ta tra đồ thị hình 7.24 [7, tr.373], ta xác định được tổn thất áp suất ma sát trên một mét đường ống tương ứng: ΔP1= 1 Pa/m.
Bảng 5.7: Tổn thất ma sát trên đoan ống nhánh .
Đoạn ống L(l/s) l (m) dtđ (mm) ω(m/s) ΔP1 (Pa/m) ΔPms (Pa)
AB 216 3,5 275 2 1 2
BC 108 4,3 164 1,42 0,25 0,35
∑ΔP 2,35
Trở lực cục bộ.
Tính trở lực cục bộ theo phương pháp đồ thị là phương pháp chuyển trở kháng cục bộ sang trở kháng ma sát với chiều dài tương đương (ltd) được xác định theo Bảng 4-32 [3, tr.348].
- Xét đoạn AB
+ Gồm một cút 900,
Chiều dài tương đương của cút 900, ltđ = 1,2 m. Trở lực: ΔP1 = 0,8 Pa/m. Vậy trở lực cục bộ qua cút là: ΔP. ΔP = (ltđ × ΔP1) = 1,2 × 0,8= 0,96 Pa. + 2 rẽ nhánh 450 Có 2 1 0,75 0,2 3,6 nên hệ số áp suất động n=4 Vậy trở lực qua 2 rẽ nhánh là ΔP = 2n x pd(ω2)=2.4.0,4.0,75= 2,4 Pa
Vậy trở lực cục bộ của đoạn AB :
ΔPAB = 2,4 + 0,96 = 3,36 Pa - Xét đoạn BC.
+ Một côn thu 450 (BC):
Côn thu 450 có n = 1,04 có pd = 8,7 , 1 = 3,6 m/s, 2 = 1,42 m/s Vậy trở lực cục bộ của đoạn BC :
∆pcb= n(pđ(ω2) – pđ(ω1)
∆pcb = 1,04(8,7 .3,6 – 1,2.1,42)= 30 Pa + 2 rẽ nhánh 450:
Có 2 1 0,75 0,5 1,42 nên hệ số áp suất động n=2 Vậy trở lực qua 2 rẽ nhánh là ΔPCB = 2n x pd(ω2) ΔPCB =2.2.0,4.0,75= 1,2 Pa
Vậy trở lực cục bộ của đoạn AB :
ΔPBC = 1,2 + 30 = 31,2 Pa
Vậy trở lực ma sát của cả đoạn ống hút mùi tầng 1 là ΔPAC = 2,35+3,36+31,2= 37 Pa
Tính trở lực của đường ống trục chính hút gió thải: Trở lực ma sát.
Tính tương tự với tầng 1 ta có bảng tổng hợp :
Bảng 5.8. Trở lực ma sát của trục ống hút gió thải.
Đoạn ống L(l/s) l (m) dtđ (mm) ω(m/s) ΔP1 (Pa/m) ΔPms (Pa)
Quạt- 11 2376 3,5 391 4,71 0,3 1,05 11-10 2160 3,5 378 4,62 0,3 1,05 10-9 1944 3,5 365 4,5 0,3 1,05 9-8 1728 3,5 352 4,36 0,3 1,05 8-7 1512 3,5 337 4,2 0,3 1,05 7-6 1296 3,5 321 4 0,3 1,05 6-5 1080 3,5 305 3,75 0,3 1,05 5-4 864 3,5 286 3,43 0,25 0,875 4-3 648 3,5 266 3 0,2 0,7 3-2 432 3,5 219 3 0,3 1,05 2-1 216 3,5 189 2 0,4 1,4 ∑ΔP= 11,3 Pa
Trở lực cục bộ.
Tính tương tự với tầng 1 ta có bảng tổng hợp:
Bảng 5.9 Trở lực cục bộ của trục ống hút gió thải.
Đoạn ống ω (m/s) ω(m/s) Tổn thất ΔP (Pa) Quạt- 11 2376 4,71 2,88 11-10 2160 4,62 1 10-9 1944 4,5 1 9-8 1728 4,36 1 8-7 1512 4,2 1 7-6 1296 4 1 6-5 1080 3,75 1 5-4 864 3,43 1 4-3 648 3 1 3-2 432 3 1 2-1 216 2,6 1 ∑ΔP= 12,8 Pa Vậy ∑ΔPtrục= 11,3 +12,8 = 24,1 Pa
Chọn quạt hút gió thải:
Tổng tổn thất để chon quạt hút gió thải là tổng tổn thất trên trục đứng và nhánh xa nhất có trở lực lớn nhất, ΔPq:
ΔPq = (ΔPAF + ΔPTĐ ) × n
ΔPq = (37 + 24) × 1,25 = 100 Pa.
Trong đó:
n: Là hệ số an toàn. Nhân thêm hệ số an toàn vì trên kênh gió còn có những van điều chỉnh lưu lượng gió với độ đóng mở khác nhau nên trở lực thay đổi tùy thuộc vào độ đóng mở của van.
Vậy với lưu lượng 2376 l/s và tổn thất áp suất 100 Pa ta sẽ tiến hành chọn quạt li tâm của hãng Fantech để hút gió thải cho bệnh viện với model 12ALDW.
Bảng 5.9. Thông số quạt FANTECH model 12ALDW. Công suất môtơ Lưu lượng Cột áp Tốc độ quạt Model (Kw) (l/s) (Pa) (v/s) Hiệu suất làm việc (%) 12ALDW 1,2 2376 100 50 100
5.3. Hệ thống thông gió phòng mổ (phòng loại 5)
Trong thiết kế của bệnh viện,”khu phẫu thuật được xem là trái tim của công trình”. Vì vậy, khi thiết kế phải rất chú trọng đến quy trình hoạt động liên hoàn của khu vực này. Để có được thiết kế hợp lý, cần phải tuân thủ theo những nguyên tắc nhất định trên cơ sở các kiến thức đầy đủ về tiêu chuẩn sử dụng và thiết bị trong phòng mổ. Trong đó, quy tắc một chiều là bắt buộc, phân luồng giao thông hành lang sạch – bẩn theo một nguyên tắc chung để đảm bảo sự vô trùng tuyệt đối.
5.3.1. Sơ đồ nguyên lí điều hòa không khí và thông gió phòng mổ
Hình 5.4 Hệ thống thông gió phòng mổ với AHU
Trong hệ thống gió tươi sẽ được đưa vào phòng mổ qua AHU và miệng thổi được đặt ngay trên bàn mổ, gió tươi sẽ được thổi theo phương thẳng đứng. Phòng sẽ được trang bị 4 miệng gió hồi,2 miệng gió hồi được đặt 2 bên tường và sát nền,2 miệng được đặt trên trần giả, làm nhiệm vụ thu hồi gió thải, 1 phần sẽ được sử lí để hồi lại trong phòng và 1 phần được thổi thẳng ra ngoài sau khi sử lí xong.
5.3.2. Các tiêu chuẩn của phòng mổ
Áp suất phòng:
Nhiệm vụ chủ yếu là ngăn ngừa không cho không khí,hạt bụi,chất nhiễm trùng…từ phòng, khu vực dơ hơn sang phòng,khu vực sạch hơn. Nguyên tắc di chuyển căn bản của không khí là từ nơi có áp suất cao tới nơi có áp suất thấp. Như vậy phòng có cấp độ sạch hơn thì có áp cao hơn và ngược lại. Để kiểm soát áp suất phòng thì thường có đồng hồ đo áp suất, khi áp phòng vượt quá sẽ tự động tràn ra ngoài thông qua cửa gió xì. Thường thì những phòng nào có yêu cầu cao mới gắn miệng gió xì.
Trong phòng mổ luôn được duy trì với áp suất 45 Pa để chống xảy ra hiện tượng nhiễm chéo.
Độ sạch
Độ sạch của phòng đường quyết định bởi hai yếu tố là số lần trao đổi gió hay bội số tuần hoàn và Phin lọc. Thông thường đối với điều hòa không khí cho cao ốc văn phòng có thể từ 2 tới 10 lần. Nhưng trong phòng sạch thì số lần trao đổi gió lên tới 20 lần, đặc biệt trong phòng sạch cho sản xuất chíp lên tới 100 lần. Tăng số lần trao đổi gió để làm giảm nồng độ hạt bụi, chất ô nhiễm sinh ra trong phòng. Do vậy kết cấu phòng sạch khác với những cao ốc văn phòng. Với các phòng có yêu cầu cấp độ sạch khác nhau thì số lần trao đổi gió cũng khác nhau. Ví dụ trong phòng mổ có áp phòng là +(45Pa), số lần trao đổi gió là 25. Phin lọc có nhiệm vụ là lọc bỏ những hạt bụi của không khí trước khi vào phòng. Tùy theo yêu cầu của các loại phòng sạch mà sử dụng phin lọc cho phù hợp. Thông thường với các phòng trong nhà máy dược thì sử dụng loại lọc hiệu suất cao HEPA(High Efficiency Particle Air). Vị trí bộ lọc có thể gắn ngay tại AHU hoặc từng phòng.
Hình 5.6 Bộ lọc HEPA.
Nhiễm chéo
Để hiểu rõ về nhiễm chéo (ô nhiễm chéo) ta định nghĩa về tạp nhiễm.Tạp nhiễm là sự nhiễm (đưa vào) không mong muốn các tạp chất có bản chất hóa học hoặc vi sinh
vật,hoặc tiểu phân lạ vào trong. Việc nhiễm chéo có cả nguyên nhân bên ngoài và bên trong. Vấn đề nhiễm chéo khá phức tạp đối với các phòng mổ trong bệnh viện.
Hình 5.7. Không gian phòng mổ
5.3.3. Tính chọn cấp độ lọc, lưu lượng gió, cột áp quạt cho phòng sạch
a. Chọn lọc thô và lọc thứ cấp:
- Theo nguyên lý lọc sơ cấp (G2-G4) lọc được hạt bụi lớn gần 10µ và lọc thứ cấp lọc được hạt bụi khoảng 0.4µ.
- Đối với hệ HVAC thì ta chỉ chọn 2 cấp lọc thô và lọc thứ cấp theo tiêu chuẩn EN 779. Ta chọn cấp G4 và F7 hoặc F8. Nếu có yêu cầu cao hơn thì chọn F5 và F9.
b. Chọn lọc HEPA & ULPA theo tiêu chuẩn phòng sạch.
- Class 100.000 (cấp độ D theo GMP) chọn HEPA H13. - Class 10.000 (cấp độ C) chọn HEPA cấp độ lọc H14.
- Class 1.000 đến 100 (cấp độ A & B) chọn ULPA cấp độ lọc U15. - Class 1 đến 10 chọn ULPA cấp độ lọc U17.
Chú ý:
Khi dùng lọc HEPA thì ta nên dùng lọc sơ cấp và thứ cấp để bảo vệ nó.
Tổng tổn áp qua 3 cấp lọc vào khoảng 800Pa -1000 Pa. chú ý khi chọn cột áp quạt thổi qua lọc.
c. Chọn bộ lọc không khí cho phòng sạch
Lưu lương gió sạch cần cho hệ thống : Q=V x AC
Trong đó
Q: lưu lượng không khí sạch cho hệ thống (m3/h) A/C: (Air change) số lần thay đổi không khí/giờ V: (Volume) thể tích phòng sạch
Tại mỗi lọc đều có ghi lưu lượng (công suất) lọc.
Như vậy số lượng lọc cần dùng: n = tong
loc Q
Q
Ví dụ:
Ta có: Phòng sạch = W x D x H = 7 x 7 x 3 = 147 m3 - Số lần thay đổi theo yêu cầu là 25 lần/giờ
- Lưu lượng cần lọc trong 1 giờ là = 147 x 25= 3675 m3/h (Lưu lượng lọc cần chọn phải lớn hơn 3675 m3/h)
- Chọn nếu cấp độ sạch là Class 100.000 tốc độ gió tại miệng ra yêu cầu 0.5m/s thì ta chọn lọc HEPA, H13 kích thước 610 x 1219 x 66mm , lưu lượng 4000 m3/h
- Trong trường hợp không yêu cầu tốc độ gió thì ta chỉ chọn 1 HEPA 610 x610 x150, H13, lưu lượng 3780 m3/h.
d. Chọn quạt thông gió Quạt cấp
Lưu lượng quạt: Ta chọn lưu lượng quạt bằng tổng lưu lượng gió cần cấp cho các phòng mổ:
Q = 4000 m3/h
Cột áp quạt:
Cột áp quạt = Tổng tổn thất áp qua các cấp lọc + tổn thất áp trên đường ống và các thiết bị khác.
Tổn thất áp khi tắc nghẹt phải thay thế lọc khư sau: - Lọc sơ cấp (G2-G4) chênh áp thay thế 250 Pa - Lọc thứ cấp (F5-F9) chênh áp thay thế 450 Pa - Lọc HEPA (H10-U17) chênh áp thay thế 600 Pa
Tổng tổng thất 3 cấp vào khoảng 1300 Pa. Tuy nhiên 3 cấp lọc không đồng thời tắc nghẹt cùng một lúc do vậy nếu tiết kiệm ta nên chọn tổn thất 3 cấp là ΔP = 1000 Pa
Dựa vào catalog của hãng FANTECH, theo thông số Q = 4000 m3/h, ΔP = 1000 Pa, ta sử dụng quạt hướng trục 12ALDW.
Bảng 5.10 Thông số quạt FANTECH 12ALDW
Công suất Môtơ Lưu lượng Cột áp Tốc độ quạt Model (Kw) (l/s) (Pa) (v/s) Tổng hiệu suất làm việc (%) 12ALDW 3 1111 1000 46,2 100 Quạt hút:
Lưu lượng quạt: Ta chọn lưu lượng quạt bằng tổng lưu lượng gió cần cấp cho các phòng mổ:
Q = 4000 m3/h
Cột áp quạt:
Cột áp quạt = Tổng tổn thất áp qua các cấp lọc + tổn thất áp trên đường ống và các thiết bị khác.
Tổn thất áp khi tắc nghẹt phải thay thế lọc khư sau: - Lọc thứ cấp (F5-F9) chênh áp thay thế 450 Pa
Dựa vào catalog của hãng FANTECH, theo thông số Q = 4000 m3/h, ΔP = 450 Pa, ta sử dụng quạt hướng trục 12ALSW.
Bảng 5.11 Thông số quạt FANTECH 12ALSW.
Công suất Môtơ Lưu lượng Cột áp Tốc độ quạt Model (Kw) (l/s) (Pa) (v/s) Tổng hiệu suất làm việc (%) 12ALSW 1,5 1111 450 47,6 100 e.Chọn indoor
Do trong phòng mổ cần tạo áp suất dương để tránh nhiễm chéo nên ta sẽ sử dụng FCU hoặc FDU để làm lạnh không khí từ quạt thổi vào trong phòng.