复合手术室环境有何特点?它的净化空调如何设计?解决方案来了

  成像设备运用在手术室有比较长的历史时间。早就在 20新世纪 60 年代开始， X 射线装置就安装于手术室天花吊顶上，60 年代末发布移动 C 臂，变成手术室显像的支撑。复合手术室定义在上个世纪在 80 时代设计构思出的。树上鸟教育暖通设计杜老师。

  1983 年第一次成功开展经小球囊瓣膜成形术医治比较严重主动脉瓣狭窄后，到 2002 年开始启动身体经软管肺动脉瓣膜置换术。这就需要一种将毛细血管造影导管插进与心脏病手术结合的设备。越来越复杂手术和干预方式必须更完善的显像，而且需在手术治疗床边手术过程中和手术后显像和干涉，那样复合手术室（图 1）被认为是在同一场地、同一时间段、在同一患者进行二种或以上亚专科的治疗方法的地方 。

  虽然复合手术治疗以及手术室设备价格昂贵，但是获得了平稳的高速发展，近些年发展趋势迅速。现阶段，复合手术治疗运用到每个医学临床的行业，达到跨学科的需要，广泛用于胸心外科、脑外科、血管外科、肝胆科等手术的治疗方法。法国全新出台的 DIN 1946-4-2018《医疗建筑与用房通风空调》将复合手术室归为可以容纳大中型医学成像机器的 1 级手术室。并要求手术室的通风空调工程设备应符合该手术室内需要进行中的所有手术过程中更加严格手术治疗环境控制。

  复合手术室在中国的发展水平及其复合手术室的保有量早已当今世界名与利前三甲。现阶段我国也有许多医院门诊已经建成复合手术室。因为没有世界各国对应的规范或标准，这种复合手术室设计方案均参考在我国 GB50333–2013《医院洁净手术部建筑技术规范》（下称《规范》）介绍的环境湿度优先选择控制方法，即新风系统集中统一处理和各手术治疗区循环系统机组组合净化空调系统（图 2）。

  这一系统能够防止了能源消耗的制冷去湿之后再加热气体处理方式，又有利于完成洁净手术部井然有序梯度方向压力差控制、和各手术室有效管理与自主调整，有效地促进了在我国清洁手术室的建立。

  《规范》介绍的新风系统集中统一处理和各手术室循环系统机组组合净化空调系统与英国的复合手术室的空调机组相近。美国选用新风系统集中统一处理，担负所有热湿负荷，各手术治疗区上边设定净化处理循环系统机组，没有进行显热解决仅作自循环，增加送风量并实现洁净灭菌的洁净台排风。

  在中国，有别于美国，特别是在东部沿海地区，夏秋季户外不但温度高并且绝对湿度高，新风系统集中统一处理担负所有湿负荷，除湿量大、设备漏点低，一般在 11℃ 上下，促使凉水机组一般的 7℃ 冷藏出水量难以实现，导致在室外湿度大时手术室室内空气湿度易超标准。因此有些选用可产生低温冷冻水独特凉水机组，但是这些凉水机组的使用效率低。

  有些提升直膨式致冷机组，将直膨式的空调蒸发器风机盘管添加在新风系统解决机组冷冻水风机盘管后侧再度制冷去湿，从而达到所需要的设备漏点，但增强了能源消耗。有时候为了防止过低含湿量对室内空气操纵产生负面影响，迫不得已再加温。又为了能环保节能去增加散热管，提升直膨式冷却器风机盘管等举措进行重新加温。系统软件越搞越丰富。

  因为《规范》介绍的净化空调系统，牵涉到新风系统集中统一处理机组、各手术室循环系统机组及其组合净化空调系统，系统软件比较多，气体处理方式又比较复杂，整个系统性能和控制质量非常大程以及项目管理人员的素养，这也是导致现阶段洁净手术部参差不齐的主要原因之一。

  复合手术室环境控制特性

  复合手术室区别于传统单人间手术室。手术室范围大，规定单侧不低于7.32m，总面积不低于60.39m2，较大能够达到200多m2。复合手术室内工作人员多，一般由 8 到 10 名不一样科目的人组的团队协作，不一样课程工作人员论替，出入经常。复合手术室内火湿负荷大，手术过程长，手术治疗精英团队常觉得憋闷。期待可在室外气候适当的时候提升新风量提供，提升室内空气产品质量。

  一般而言净化室系统软件变新风量是一个忌讳，会损害全部清洁地区井然有序梯度方向压力差遍布。《规范》介绍的净化空调系统，以其集中统一处理的新风量是不变的，无法在气侯适当的时候提升新风量。就算能变新风量运作，各间手术室内单独的排风量还需要做相对应转变，以保持各手术室工作压力、甚至整个手术室井然有序梯度方向压力差不会改变，提升手术室操纵难度系数。最少不能满足复合手术室变新风量最好运转的规定。

  复合手术室面积较大，通常规定单独运作。需在复合手术室上边设定大规模技术夹层，集中化布局循环系统机组、新风系统机组以及相对应的风吹、水、电等几种繁杂管道，难度比较大。

  近些年，在我国医院门诊洁净手术部的冷热源大多数配备了多用途四管制热泵机组，可以同时供暖制冷。除了提供空调机组所需要的冷水热水，并且可提供饮用水。针对多用途四管制热泵机组而言，最大的一个环保节能经济效益取决于灵活运用其供应的冷冻水与开水。但对于《规范》介绍的净化空调系统而言，多用途四管制热泵机组的热量在夏天用一些掉，迫不得已排放到空气，减少了使用效率。

  总的来说，《规范》介绍的净化空调系统对复合手术室环境控制显出不够，对于此事必须科学研究一种有效行得通、操纵简单高效、节能减排手术环控系统。

  讨论复合手术室环控系统

  针对当前洁净手术部配备的多用途四管制热泵机组的冷热源与复合手术室的特征，文中所提出的可变性新风量净化空调系统是一个比较科学合理的手术治疗环境控制计划方案。

  可变性新风量净化空调系统选用一台集中型全空气空调机组，有别于新风系统集中统一处理和各手术室循环系统机组组合半集中型净化空调系统，系统内每一个显热处理部件以及控制系统统统都集中在一个机组，机组品质彻底可以由加工厂生产过程健全操纵，并把复合手术室全年度运转的控制逻辑下载到 PLC 的智能控制器里，由机组内置。

  因为是集中型全空气空调机组，针对复合手术室实体线而言，机组运到手术室周边配备，接好相对应管道就可以运作，因而不需要在手术室上边设定一层技术夹层，不用在手术室上边设定多种多样机组，不需要将繁杂的风吹、水、电管道引进技术夹层，防止水损、减少了工程造价、降低施工工期，也优化了手术室的噪声强度。

  将工程与工程施工质量交到加工厂，完成大规模生产是一个发展趋向。大与施工经理素养的规定。不难看出，可变性新风量净化空调机组设计与制造品质变成手术治疗环境控制成功的基石。二者的差异体现表 1。

  可变性新风量净化空调机组想要实现变新风量，较为理想是双离心风机机组方式（如图 3）。有别于舒适度变风量中央空调机组，务必并考虑室外露点温度改变和细颗粒物浓度转变，完成最好运作也是个大问题。本机组带有的 PLC 根据参考文献，算出适宜的自然条件下增加新风量，尽量运用新风系统当然蓄冷节能降耗。

  但传统双离心风机中央空调机组在变化新风量环节中无法与此同时精确操纵排风量与循环系统风量，经常导致房间内工作压力无法控制。要即时精准控制这三者的风量，传统式的风吹阀结构与调控方式胜任不了。此外，手术中经常起停不一样手术武器装备，房间内热湿负荷转变比较快，要即时精确操纵设备漏点、立即精准赔偿大容量再加温，也是一个苦恼的难点。这种都为传统式变新风量中央空调机组无法在医院设备科全面推广的重要原因。

  新型复合手术室可变性新风量净化空调机组

  文中所提出的可变性新风量净化空调机组（如图 4）由排风机组 18 与送风机组 2 构成。排风机组的通风机 8 配备了变频调速器与负压感应器，在通风机 8 的送风侧设定工作压力不相干新风系统风量调节阀门 5、初效过滤器6。则在排风侧先后设定：均流设备 10、初效过滤器 12、致冷风机盘管 15，加热盘管 16，空气加湿器 17 等部位。

  送风机组 2 的送风离心风机配备变频调速器与负压感应器，则在送风侧设定回风阀 1，进风口侧设定工作压力不相干排风系统风量调节阀门 4 及其工作压力不相干内循环风量调节阀门 3，内循环风量调节阀门 3 与排风机组 18 互通。为防止中央空调机组潮湿或渗水，将显热处理部件安装在正压力段，横断面风力不得超过 2m/s。

  新风系统过虑机组 13 做为选装构件，仅有本地可能出现环境污染，如 PM2.5 超标雾霾天气才采用。新风系统过虑机组的送风侧设定初效过滤器 14，进风口侧设定高初效过滤器 11。一般，新风管里的电动风阀 7开与关，新风系统电动调节阀 9 常开常闭。只会在环境污染时，打开新风系统过虑机组 13，开启新风系统电动调节阀 9，关掉新风管里的电动风阀 7 开展工作状况转换。

  在我国雾霾污染大多数出现于冬末春初期内，可结合当地的高雅情况配备新风系统过虑机组。近年来随着空气污染治理力度加大，雾霾污染产生工作频率越来越低、不断时间越来越短。越来越多地域可变性新风量净化空调机组的新风通道没必要长期配备多余的空气净化配套设施，提升运作能源消耗。

  传统式双离心风机中央空调机组所造成的“手术室送到风量与屋子工作压力无法控制”，主要包括到电动风阀本身性能和自动控制系统两个难题。由于一般调整电动风阀是工作压力相关型，即系统压力起伏会影响到风量控制。次之，风量调整靠阀门开度，如以往常见电动风阀曲轴操纵三个电动风阀的风量，无法精准控制或调整风量。

  文中所提出的可变性新风量净化空调机组的新风阀、回风阀与排电动风阀使用了和压力不相干的文丘里管调压阀，及其与众不同的PLC 自动控制系统。 PLC 自动控制系统运用文丘里管调节阀门可以使用标值精准控制的特点，在调整新风量 QF 的过程当中，由负压感应器确保了送、回风量不会改变。 PLC按住列算式相对应算出循环系统风量 QC 与排风量 QE 的值，之后直接对新风系统风量阀、内循环风量阀与排风系统风量阀开展标值操纵，精准保持误差风量 QΔ 不会改变，保持着手术室内正压力平稳。

  循环系统风量 QC = 送风量 QS - 新风量 QF （ 1）

  排风量 QE = 新风量 QF - 误差风量 QΔ （ 2）

  可变性新风量净化空调机组空气处理方式使用了简单高效的一次回风制冷去湿之后再加温，这类恒温恒湿设备控制方法因为首先用很多制冷量制冷去湿后，再耗费大量的加上发热量，做到操纵状态点，这类冷热交替相抵一般被称之为极其能源消耗的。假如加上发热量是灵活运用配备的多用途四管制热泵机组在致冷环节中与此同时所产生的很多发热量，这类气体处理方式不可再被称之为能源消耗，而是要视作节能降耗。

  因为一次回风制冷去湿之后再加热处理系统软件大大提升了设备漏点，不用在机组内改装直膨式致冷机组，或低温冷冻水独特凉水机组，减少了整个系统运作能源消耗，并且使房间内状态控制简单、合理、平稳。对于手术中经常起停不一样手术武器装备，起停对室内耗热量产生影响，促使房间内显热比转变比较快。

  本机组选用水风机盘管快速反应进水阀执行机构与PLC 操纵完成了即时精确操纵设备漏点，及迅速赔偿加上发热量，以保持房间内恒温恒湿设备，防止了目前手术室经常出现的环境湿度超标状况。

  复合手术治疗以微创为重。初期手术治疗主要采用气体麻醉，麻醉剂余气释放出来量较大，需单独排风系统。现如今气体麻醉应用实例越来越低，即便气体麻醉，带有的气水分离器性能越来越好，促使麻醉剂余气逸漏量非常少。因而可变性新风量净化空调机组选用集中化送风，在送风机组内排风系统（即系统软件排风系统）。

  也不会影响手术室内室内空气质量，防止了在手术室内安装单独通风系统。并且在变化新风量工作状况时，比较容易使排风量作相对应转变，以相对稳定的误差风量。

  可变性新风量净化空调机组也可以根据执行房间内手术类型对手术治疗自然环境的需求，根据通风机的伺服驱动器立即更改送进室内总送风量，或者按设置的洁净度级别更改各手术治疗区特定非诱发排风装置送风量，或仅向某些必须执行手术手术治疗区排风，别的手术治疗区不排风，并且通过 PLC 自动控制系统回风机变频调速器设置的相对应回风量，及其新风量、循环系统风量与排风量，确保房间内正压力不会改变，减少了手术室的运转能源消耗。

  结果

  在我国《规范》介绍的环境湿度优先选择控制方法，防止了传统恒温恒湿设备操纵中再加热能源消耗弊端，有利于洁净手术部各手术室独立控制与自主调整，及其井然有序梯度方向压力差操纵，有效地促进了在我国清洁手术室的建立。

  由于现阶段洁净手术部广泛配备的多用途四管制热泵机组所产的热水流量充裕，及其复合手术室范围大，工作人员多，出入经常，手术过程长，对室内空气质量要求严格，一般单独配备净化空调机组。文中给出了根据可变性新风量净化空调机组的集中型全空气系统，由排风机组、送风机组、能够选装的新风机组及其 PLC 自动控制系统所集成化。

  机组带有的 PLC 控制板可同步控制排风机组、送风机组及其能够选装的新风机组最好运作。不管运行状况怎么变可持续保持新风系统与排风系统间误差风量的稳定把控。能在变化新风量环保节能运作期内，保持手术室总送风量与正压力不会改变。

  即便根据变频式降低送风量来调节手术治疗区洁净度级别，仍然可以保持正压力不会改变。机组对被调气体选用一次回风再加热气体处理方式，不但确保了恒温恒湿设备，更有效的控制住了手术治疗自然环境。并且耗费充裕热水流量，充分发挥了多用途四管制热泵机组的冷水热水才是最大的节能降耗。

  可变性新风量净化空调机组不用低温冷冻水，不用在机组中加设直膨式风机盘管，不用技术夹层，不用在手术室上边设定净化空调机组、不用把风、水、电管道引进技术夹层，组成繁杂的管道系统软件。机组能设复合手术室周边，只需把机组的送、回风管与安装在复合手术室内各手术治疗区上方送风装置以及室内回风口相连通，即可运行，十分简便。