本課件以蘇州大學附屬第二醫院為案例，作者：李玉梅。由于現行《醫院潔凈手術部建筑技術規范》(GB50333-2013)，因此暖通南社就此規范標準進行部分更新，這類文章較少，因此，本篇簡潔具有一定的參考價值。
工程概況
蘇州大學附屬第二醫院位于江蘇省蘇州市,其規模為1500張病床，未來日門診量為4000人(次) 。其新建病房樓及地下停車庫的建筑面積約8.68×104m2，地下2 層，地上15 層( 不含設備夾層)。凈化部分的中心供應位于地下1層，手術部位于地上2 層，ICU 及層流病房位于3 層, 設備層在2層和3 層中間。
手術室熱濕負荷及風量計算
室內熱、濕負荷的計算
手術室內的熱源包括人員、照明和主要醫用電器設備。
1) 人體散熱、散濕量。手術室內人員數根據衛生部《醫院潔凈手術部建設標準》決定, 對于特大手術室不超過12 人，對于大手術室不超過10 人，對于中手術室不超過8 人, 對于小手術室不超過6人。為簡化計算, 每人散熱量按平均全熱150W,平均散濕量120g/h。
2) 照明散熱量。本工程中照明燈具采用熒光燈, 安裝功率為40W/ 支, 根據手術室不同大小取8支~16 支。
3) 主要醫用電子設備散熱量。考慮到手術室中熱負荷的不穩定性, 依據經驗電子設備配置功率與散熱量計算取值如表1 所示。考慮同時使用系數,Ⅰ、Ⅱ級按0.8計, Ⅲ、Ⅳ級按0.6 計。
表1 手術室用電設備及散熱量
4) 其他負荷：由于新建手術室絕大多數設有環繞手術室的污物走廊,因此一般不考慮圍護結構的傳熱負荷。如實際存在, 則應據實計算其熱濕負荷。
風量的確定
手術室的送風量由換氣次數按《醫院潔凈手術部建筑技術規范》表4.0.1確定, 其中Ⅰ級手術室按照斷面風速給出了要求。
新風量按下列各項的最大值確定:
1) 按《醫院潔凈手術部建筑技術規范》表4.0.1中的新風換氣次數計算的新風量。
2) 補償室內的排風并能保持室內正壓值的新風量。
3) 人員呼吸所需新風量。
手術部的凈化流程及空調系統設置
手術部共設有29 間潔凈手術室, 其中Ⅰ級4間, Ⅱ級12 間( 其中一間為負壓) ，Ⅲ級9 間、Ⅳ級4間。該手術部建筑平面采用雙走廊布局，合理地設置了病人通道、醫生通道、無菌物品通道及污物通道。
凈化流程
1) 醫護人員通道
發衣→換鞋→更衣→二次換鞋→潔凈走廊→手術室
2) 病人通道
存車換床→護士控制、登記→預麻間→潔凈走廊→手術室
3) 污物通道
根據污物的污染程度和處理方式的不同, 劃分為兩個污物通道。
4) 無菌物品通道
中心供應→潔凈電梯→緩沖→無菌物品庫
2 空調系統設置
根據各房間凈化級別的不同, 手術部共設有凈化空調系統34 個。凈化空調系統采用三級過濾, 第一級設在新風機組內, 第二級設在空調機內, 第三級設在凈化房間內。在新風機組內也設置三級組合過濾, 第一級為粗效過濾, 對≥5μm 大氣塵計數效率不低于50%, 初阻力<30Pa;第二級為中效過濾器, 對≥1μm 大氣塵計數效率不低于50%, 初阻力<100Pa;第三級為亞高效過濾器, 對≥0.5μm 大氣塵計數效率不低于95%, 初阻力<150Pa。新風經新風機組集中處理后再送至各凈化空調機組, 這樣可滿足新風經過粗、、中、亞高效過濾后進一步凈化處理的要求, 新風機可以克服新風處理的過濾器阻力,從而減小空調機組風機的壓頭, 還可以簡化系統,節約初投資。
Ⅰ、Ⅱ級手術室分別設獨立的凈化空調系統,Ⅲ、Ⅳ級手術室兩間合用一個凈化空調系統。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級手術室送風口集中布置, 末級過濾器采用高效凈化單元, 采用鈉焰法效率不低于99.99%的B類高效空氣過濾器, 初阻力<200Pa。Ⅳ級手術室末級過濾器為亞高效過濾器, 對≥0.5μm 大氣塵計數效率不低于95%,初阻力<150Pa。Ⅰ級手術室送風口面積為2400mm ×2600mm, 工作面風速為0.25m/s , 其送風口的風速取0.45m/s, 總送風量為2.4×2.6×0.45×3600=10108m3/h。Ⅱ級手術室送風口面積為1800mm×2600mm。送風量按房間35次/h換氣次數確定。Ⅲ級手術室送風量按房間20 次/h 換氣次數確定。Ⅳ級手術室送風量按房間14 次/h 換氣次數確定。
手術部所有凈化房間采用雙側下部回風, 回風口底距地為100mm,上部距地500mm, 以此來保證彎曲氣流在工作面( 0.7～0.8) 以下, 同時保證裝修時衛生角的設置。室內回風口風速≤1.6m/s,走廊回風口風速≤3m/s, 以減少風口噪聲。
每間手術室設獨立的排風系統, 通過排風量與新風量匹配, 以便控制正壓, 排走消毒氣體、麻醉氣體及不良氣味, 排風口風速小于2m/s, 出風口直通室外。
負壓手術室為直流式系統, 工作時為全新風運行, 其排風機工作, 送、排風量應合理匹配,保證手術室維持一定負壓。
各手術室設計參數見表2。
潔凈輔助用房按凈化級別的不同劃分為12 個凈化空調系統, 采用頂送下回的空調方式, 送風系統末級過濾器為亞高效過濾器, 對≥0.5μm 大氣塵計數效率不低于95%, 初阻力<150Pa。凈化級別為千級的送風量按房間35 次/h 換氣次數確定; 凈化級別為萬級的送風量按房間20 次/h 換氣次數確定; 凈化級別為十萬級的送風量按房間11 次/h 換氣次數確定; 凈化級別為三十萬級的送風量按房間9 次/h 換氣次數確定; 走廊設帶房間壓力控制裝置的排風系統,以控制走廊壓力。輔助用房中的麻醉準備、麻醉室不回風, 并設帶負壓控制裝置的排風系統。各凈化空調系統原理見圖1、圖2、圖3。
凈化空調設備
1 凈化空調機組
凈化空調機組采用正壓機組, 送風機及中效過濾器均在表冷器之前, 避免了表冷器的污染, 同時也避免了機組漏風對凈化效率的影響, 空調機表冷器截面風速≤2m/s 。機組為四管制, 加熱盤管在表冷器之后, 以調節相對濕度。風機為變頻控制。
2 新風機組
新風機組采取三級過濾, 夏季新風處理到室內狀態點的等焓線以下, 減少空調機組在濕工況下運行的時間。風機為變頻控制。
3 消聲器
消聲器采用微孔板式, 內腔為鋁板, 以避免其生銹或受潮霉變。
4 定風量閥
定風量閥是一種機械式自動裝置, 適用于定風量的管道系統中。該設備不需要外加動力, 它依靠一塊靈活的限流板在允許的壓力差范圍內將氣流保持在設定的流量上。也可以加配電動執行器自動調節額定流量。
5 房間壓差控制裝置
通過測壓管測得房間的壓差經UFP100 壓差變送器輸出電信號控制TVT 閥門的開啟大小,調節房間的排風量,同時可輸出顯示信號。見圖4。
6 加濕器
采用二次蒸汽加濕的方式,加濕水為軟化水,以保證加濕水達到飲用水衛生標準的同時防止結垢。
7 排風機
所有凈化房間排風系統均設高中效過濾器, 以增加系統阻力防止黑洞現象, 并設電動密閉風閥, 與排風機聯鎖同開同關, 以防止室外空氣倒灌, 因此排風機的壓頭較高, 而風量較小。
自控系統
手術部空調系統設有獨立的控制系統, 控制主機設在其控制室內。
空調機采用DDC控制, 送風為變頻風機, 在系統運行一段時間后其系統阻力將增高, 風量將下降, 通過調整送風的頻率來提高風量。凈化空調系統在非工作時間以低速( 即新風量) 來運行以保證房間的正壓梯度。
結束語
醫院手術部是以手術室為中心,與其他的輔助用房有機地結合在一起的一個相對獨立的醫療區。合理的選擇手術室的空調系統形式和氣流組織方式以及凈化空調設備,既可以得到良好的手術環境,又能達到節能的目的。
手術室空調節能技術
手術室環境控制特點
手術部建筑特點：潔凈手術室基本處于內區，潔凈手術室通常雙走廊平面布局。
手術部夏季空調：一次回風全空氣形式，用低溫的冷凍水通過換熱盤管將空氣進行冷卻去濕，再用再加熱的方式保證送風溫度。
手術部空調能耗特點：潔凈手術室室內負荷比重大，設備、照明和人員熱負荷常年占絕大部分比重。
手術部冬季空調：
在手術室工作前室內熱負荷很小，需進行供熱工況；在正常手術后，隨著設備、照明和人員熱負荷的增大，空調系統又需制冷工況。
冷熱源
手術室空調冷熱水來自于醫院的冷熱源系統：把與手術室使用情況相近的各功能用房（如ICU，急診等）合并為1個系統。
制冷工況：設置一臺僅滿足這些負荷的冷凍機在夏季使用；
過渡季、冬季工況；使用板式換熱器結合冷卻塔免費供冷(冷回收)；
制熱工況：使用鍋爐結合板式換熱器的系統。
這樣全年供冷、供熱同時存在，能滿足手術室的需要。
手術室空調冷熱水獨立于醫院的冷熱源系統：
把與手術室使用情況相近的各功能用房（如ICU,急診等）合并為1個系統。
節能運行模式2----同時熱回收和冷回收：
采用四管制冷熱水機組和獨立的空調冷熱源系統。根據手術室系統的空調冷熱負荷選擇制冷（熱）量的機組，水系統完全獨立，與整個醫院的水系統分開。
四管制多功能熱泵機組
全年可實現5種工況運行：
空調單制冷夏季只供冷凍水，相當于普通水(風)冷冷水機組
空調單制熱冬季只供熱水，相當于普通水(空氣)源熱泵機組
空調制冷+熱回收器制熱水（無需外置設備自動平衡冷熱量，）
空調制熱+熱回收器制熱水
熱回收器單獨制熱水。
同時滿足潔凈空調箱“冷凍去濕+再加熱”要求，達到潔凈手術室恒溫恒濕的要求，實現節能。
制冷+制熱
冷熱量自動平衡，全年同時供冷水和熱水，效率可達普通機組2倍。
要求1.合理規劃醫院耗能，平衡各種功能科室（部）的供冷量和供熱量，而不是簡單抑制需求；
要求2.將醫院蒸汽用量減到最少，直接供熱水。
南通大學附屬醫院：急癥中心和影像中心
手術室空調系統—空調處理方案
目前潔凈手術部通常采用的系統：新風集中處理+室內空氣處理機組
根據室內空調機組方式,大致有4種處理過程：
二次回風（旁通）系統
一次回風系統
新風加干盤管/無凝水系統
空調風加自循環系統
如何滿足手術環境的感染控制實現有效的、簡易的、節能的系統？
某三甲手術室應用實例
I級潔凈手術室面積56m2,高度3m,（裝備有麻醉機,呼吸機,電刀等醫療設備）
手術室人員12人，手術室設在三層，上層為技術夾層。
潔凈手術室要求：溫度T=24±1℃，相對濕度φ=55±5%，
空調負荷：
總冷負荷Q=17.8 kW （室內冷負荷7.2kW,新風負荷10.6 kW ）
總濕負荷d=2.3Kg/h
根據《醫院潔凈手術部建筑技術規范》（50333-2002），
I級潔凈手術室最小新風量為1000m3/h，
手術室控制區2.6×2.4m2， 送風量12000 m3/h。
正壓風量500 m3/h ，排風量500m3/h。
各手術室空調自成系統,避免交叉感染,使用靈活新風集中控制；
排風獨立，并且與手術室自動門連鎖；手術室始終處于正壓受控狀態。
傳統方案：一次回風+再熱
冷熱能耗互相“抵消”，不能同時供冷供熱。
為確保醫院手術室安全、可靠運行，空調箱內增加電加熱，以滿足手術室在不同季節、不同工況下運行，造成一定的能源浪費。
解決方案：多功能熱泵 +一次回風
多功能熱泵機組采用2個獨立回路的四管制水系統來同時提供冷水和熱水，并通過水系統上閥門的切換即可將冷熱量分配到所需空調箱，同一臺機組即可實現傳統方式中兩套設備才能達到的功能，實現冷熱量的綜合利用。這樣徹底解決了手術室冷熱量互相“抵消”的廢能問題。
對I級潔凈手術室節能分析
一間I級潔凈手術室理論節能可達約26.8 kW
以一家三甲醫院潔凈手術部（20間潔凈手術室）為例，潔凈手術室再加熱能量約200kW，一年可節約36萬 kW用電量；
潔凈手術部冷熱源采用多功能熱泵機組，比傳統的熱泵機組節能約30%。
優化的手術室空調系統使每間手術室的空調和正壓兩大系統分離，又能將整個功能區域聯系在一起，靈活簡便節能有效。
新風獨立處理，消除新風污染物與熱濕干擾
取消一次回風，采用二次回風（或旁通）
取消再加熱，設置室內循環機組，再冷卻(加熱)
獨立排風
手術室空調系統—新風機組
1.手術室新風空調機雙冷源+雙冷凝器專用新風機組
2.手術室新風空調機雙冷源專用新風機組
對于過渡季節設置獨立冷熱源的場合：
---同樣提高集中冷凍供水水溫，為關鍵科室保證其醫療環境控制，將新風預處理到所需的露點，也要求設置設計時就采用雙冷源專用新風機組，只不過是兩個不同冷源的水盤管。
夏季工況時，新風機組先充分利用系統的冷凍水對新風冷卻去濕，然后再使用獨立設置的冷熱源的冷凍水系統蒸發器再次冷卻去濕達到所要求的機器露點。
夏季設計狀態
--新風吸入：部分新風用來冷卻壓縮機，被排風排出；另外部分新風與一次回風混合,經蒸發器冷卻,由送風段冷凝器再熱到送風狀態點,送入室內。
--室內回風：部分回風與新風混合，另外部分回風作排風，冷卻排風段冷凝器，充分利用排風冷量。如果空調露點送風，可根據要求將冷凝熱全部由排風段冷凝器排出，送風段冷凝器不作用。
冬季設計狀態
--新風吸入：部分新風冷卻壓縮機后溫度升高排出到排風段冷凝器（此時轉化成蒸發器吸熱），吸收排風中壓縮機的熱量；另外部分新風與一次回風混合，此時蒸發器轉化成冷凝器，加熱送風至送風狀態點，送入室內。
（送風段冷凝器轉化成蒸發器，可以不起作用，全部由排風段蒸發器吸收熱量。也可以起部分作用，調節送風狀態點。）
--室內回風：部分回風與新風混合，另外部分回風作排風,加熱排風段蒸發器,利用排風熱量。
過渡季節：
靠閥門 調節新風比
調節兩個冷凝器的排熱比
實現最佳運行工況
控制思路的優化：
與手術室內熱、濕負荷特點有關；
傳統思路：自控系統的濕度傳感器控制機器露點,溫度傳感器控制再加熱，濕度信號優先執行（控制不穩定、費能）
優化控制思路：優先消除穩定的濕負荷，再控制波動的熱負荷（控制穩定、節能）
雙參數控制轉換成單參數控制；
從系統上而不是信號處理上保障了優先控制；
控制措施重點從循環機組轉為新風機組；
空調機組與冷熱源節能控制；
將潔凈手術部實現受控狀態與濕度優先控制 結合起來,形成有效的節能的系統控制。
壓力控制優化：
室內正壓與圍護結構嚴密和差值風量有關：
傳統思路：用壓差傳感器控制變風量閥(控制不穩定,費能)
優化思路：壓差值控制轉換成差值風量控制(控制穩定,節能）
變風量控制轉換成定風量控制
模擬信號轉換成數字信號
濕度優先控制：
潔凈手術室負荷特點：手術過程人員幾乎無變化，濕負荷相對穩定；手術電動器械與設備使用時間與數量變化很大，熱負荷變化較大；
系統控制思路：新風帶走全部濕負荷，風量與送風狀態不變，實現濕度優先控制；
室內熱負荷變化由循環機組承擔,確保室內狀態。
簡易、有效實現受控狀態
手術部始終處于受控狀態，即維持整個手術部有序的梯度壓力分布，不受某潔凈手術室停開而影響，不破壞各房之間的定向氣流。
國外醫院建設標準譯文選編
采用合適的氣流控制
最有效的氣流分布形式應是送風氣流從天棚垂直下送，經兩側墻上均布的回風口排出。可用較小的風量達到較好的效果。
采用低紊亂度的置換流技術來替代層流，降低斷面風速與送風量,動態下維持置換流。
采用局部垂直置換流送風，提高送風裝置隔離效果和抗干擾性能。
確立合適環境控制原則
提高入室新風品質與氣流分布，提高新風稀釋效應，非提高新風量；
冗余適度控制，非過度控制；
局部送風技術，非全室凈化；
局部排風技術，非全室排風；
濕度優先控制，非恒溫恒濕控制；
系統優先，非過分依賴自控；
利用預測技術優化設計，非滯后調節。
采取合適的節能措施
冷熱源一體機（利用了制冷過程的冷凝熱，在制冷或制熱工況下均能熱回收。且可同時供給冷凍水和熱水，并可根據用戶的意圖實現多種運行工況，特別適合醫院等同時供冷供熱場所。）
保護關鍵部位（局部空調、局部凈化）；
加大回風（循環）量減少再熱損失（如二次回風），尤其是高級別手術室；
最合適的系統分區與管理 （最佳運行對策）；
選擇高性能與節能設備（空調、冷熱源、過濾）；
最佳系統與配比（提高入室新風品質與氣流分布，提高新風稀釋效應）；
水系統最佳運行（一次泵變流量、大溫差小流量、冷卻塔優化）；
根據手術室特點實現最佳運行工況（特別是風量、溫濕度、梯度壓差控制）。
比較與分析各主流國家（9個國家）手術室標準的相關條款
相同點：主要標準都規定了手術室的適用范圍；都要求手術室頂部集中送風和兩側下回風；都要求三級過濾、末段高效過濾器；都要求加強新風過濾。
都沒提手術區外的凈化要求；
不同點：凈化級別的劃分不同、手術室的分區定級方面（中俄都有分區定級）、以及集中送風面積、換氣次數（中俄相似）、循環風、最小新風量以及壓差等。
本篇作者：同濟大學 劉燕敏
