本课件以苏州大学附属第二医院为案例，作者：李玉梅。由于现行《医院洁净手术部建筑技术规范》(GB50333-2013)，因此暖通南社就此规范标准进行部分更新，这类文章较少，因此，本篇简洁具有一定的参考价值。
工程概况
苏州大学附属第二医院位于江苏省苏州市,其规模为1500张病床，未来日门诊量为4000人(次) 。其新建病房楼及地下停车库的建筑面积约8.68×104m2，地下2 层，地上15 层( 不含设备夹层)。净化部分的中心供应位于地下1层，手术部位于地上2 层，ICU 及层流病房位于3 层, 设备层在2层和3 层中间。
手术室热湿负荷及风量计算
室内热、湿负荷的计算
手术室内的热源包括人员、照明和主要医用电器设备。
1) 人体散热、散湿量。手术室内人员数根据卫生部《医院洁净手术部建设标准》决定, 对于特大手术室不超过12 人，对于大手术室不超过10 人，对于中手术室不超过8 人, 对于小手术室不超过6人。为简化计算, 每人散热量按平均全热150W,平均散湿量120g/h。
2) 照明散热量。本工程中照明灯具采用荧光灯, 安装功率为40W/ 支, 根据手术室不同大小取8支~16 支。
3) 主要医用电子设备散热量。考虑到手术室中热负荷的不稳定性, 依据经验电子设备配置功率与散热量计算取值如表1 所示。考虑同时使用系数,Ⅰ、Ⅱ级按0.8计, Ⅲ、Ⅳ级按0.6 计。
表1 手术室用电设备及散热量
4) 其他负荷：由于新建手术室绝大多数设有环绕手术室的污物走廊,因此一般不考虑围护结构的传热负荷。如实际存在, 则应据实计算其热湿负荷。
风量的确定
手术室的送风量由换气次数按《医院洁净手术部建筑技术规范》表4.0.1确定, 其中Ⅰ级手术室按照断面风速给出了要求。
新风量按下列各项的最大值确定:
1) 按《医院洁净手术部建筑技术规范》表4.0.1中的新风换气次数计算的新风量。
2) 补偿室内的排风并能保持室内正压值的新风量。
3) 人员呼吸所需新风量。
手术部的净化流程及空调系统设置
手术部共设有29 间洁净手术室, 其中Ⅰ级4间, Ⅱ级12 间( 其中一间为负压) ，Ⅲ级9 间、Ⅳ级4间。该手术部建筑平面采用双走廊布局，合理地设置了病人通道、医生通道、无菌物品通道及污物通道。
净化流程
1) 医护人员通道
发衣→换鞋→更衣→二次换鞋→洁净走廊→手术室
2) 病人通道
存车换床→护士控制、登记→预麻间→洁净走廊→手术室
3) 污物通道
根据污物的污染程度和处理方式的不同, 划分为两个污物通道。
4) 无菌物品通道
中心供应→洁净电梯→缓冲→无菌物品库
2 空调系统设置
根据各房间净化级别的不同, 手术部共设有净化空调系统34 个。净化空调系统采用三级过滤, 第一级设在新风机组内, 第二级设在空调机内, 第三级设在净化房间内。在新风机组内也设置三级组合过滤, 第一级为粗效过滤, 对≥5μm 大气尘计数效率不低于50%, 初阻力<30Pa;第二级为中效过滤器, 对≥1μm 大气尘计数效率不低于50%, 初阻力<100Pa;第三级为亚高效过滤器, 对≥0.5μm 大气尘计数效率不低于95%, 初阻力<150Pa。新风经新风机组集中处理后再送至各净化空调机组, 这样可满足新风经过粗、、中、亚高效过滤后进一步净化处理的要求, 新风机可以克服新风处理的过滤器阻力,从而减小空调机组风机的压头, 还可以简化系统,节约初投资。
Ⅰ、Ⅱ级手术室分别设独立的净化空调系统,Ⅲ、Ⅳ级手术室两间合用一个净化空调系统。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级手术室送风口集中布置, 末级过滤器采用高效净化单元, 采用钠焰法效率不低于99.99%的B类高效空气过滤器, 初阻力<200Pa。Ⅳ级手术室末级过滤器为亚高效过滤器, 对≥0.5μm 大气尘计数效率不低于95%,初阻力<150Pa。Ⅰ级手术室送风口面积为2400mm ×2600mm, 工作面风速为0.25m/s , 其送风口的风速取0.45m/s, 总送风量为2.4×2.6×0.45×3600=10108m3/h。Ⅱ级手术室送风口面积为1800mm×2600mm。送风量按房间35次/h换气次数确定。Ⅲ级手术室送风量按房间20 次/h 换气次数确定。Ⅳ级手术室送风量按房间14 次/h 换气次数确定。
手术部所有净化房间采用双侧下部回风, 回风口底距地为100mm,上部距地500mm, 以此来保证弯曲气流在工作面( 0.7～0.8) 以下, 同时保证装修时卫生角的设置。室内回风口风速≤1.6m/s,走廊回风口风速≤3m/s, 以减少风口噪声。
每间手术室设独立的排风系统, 通过排风量与新风量匹配, 以便控制正压, 排走消毒气体、麻醉气体及不良气味, 排风口风速小于2m/s, 出风口直通室外。
负压手术室为直流式系统, 工作时为全新风运行, 其排风机工作, 送、排风量应合理匹配,保证手术室维持一定负压。
各手术室设计参数见表2。
洁净辅助用房按净化级别的不同划分为12 个净化空调系统, 采用顶送下回的空调方式, 送风系统末级过滤器为亚高效过滤器, 对≥0.5μm 大气尘计数效率不低于95%, 初阻力<150Pa。净化级别为千级的送风量按房间35 次/h 换气次数确定; 净化级别为万级的送风量按房间20 次/h 换气次数确定; 净化级别为十万级的送风量按房间11 次/h 换气次数确定; 净化级别为三十万级的送风量按房间9 次/h 换气次数确定; 走廊设带房间压力控制装置的排风系统,以控制走廊压力。辅助用房中的麻醉准备、麻醉室不回风, 并设带负压控制装置的排风系统。各净化空调系统原理见图1、图2、图3。
净化空调设备
1 净化空调机组
净化空调机组采用正压机组, 送风机及中效过滤器均在表冷器之前, 避免了表冷器的污染, 同时也避免了机组漏风对净化效率的影响, 空调机表冷器截面风速≤2m/s 。机组为四管制, 加热盘管在表冷器之后, 以调节相对湿度。风机为变频控制。
2 新风机组
新风机组采取三级过滤, 夏季新风处理到室内状态点的等焓线以下, 减少空调机组在湿工况下运行的时间。风机为变频控制。
3 消声器
消声器采用微孔板式, 内腔为铝板, 以避免其生锈或受潮霉变。
4 定风量阀
定风量阀是一种机械式自动装置, 适用于定风量的管道系统中。该设备不需要外加动力, 它依靠一块灵活的限流板在允许的压力差范围内将气流保持在设定的流量上。也可以加配电动执行器自动调节额定流量。
5 房间压差控制装置
通过测压管测得房间的压差经UFP100 压差变送器输出电信号控制TVT 阀门的开启大小,调节房间的排风量,同时可输出显示信号。见图4。
6 加湿器
采用二次蒸汽加湿的方式,加湿水为软化水,以保证加湿水达到饮用水卫生标准的同时防止结垢。
7 排风机
所有净化房间排风系统均设高中效过滤器, 以增加系统阻力防止黑洞现象, 并设电动密闭风阀, 与排风机联锁同开同关, 以防止室外空气倒灌, 因此排风机的压头较高, 而风量较小。
自控系统
手术部空调系统设有独立的控制系统, 控制主机设在其控制室内。
空调机采用DDC控制, 送风为变频风机, 在系统运行一段时间后其系统阻力将增高, 风量将下降, 通过调整送风的频率来提高风量。净化空调系统在非工作时间以低速( 即新风量) 来运行以保证房间的正压梯度。
结束语
医院手术部是以手术室为中心,与其他的辅助用房有机地结合在一起的一个相对独立的医疗区。合理的选择手术室的空调系统形式和气流组织方式以及净化空调设备,既可以得到良好的手术环境,又能达到节能的目的。
手术室空调节能技术
手术室环境控制特点
手术部建筑特点：洁净手术室基本处于内区，洁净手术室通常双走廊平面布局。
手术部夏季空调：一次回风全空气形式，用低温的冷冻水通过换热盘管将空气进行冷却去湿，再用再加热的方式保证送风温度。
手术部空调能耗特点：洁净手术室室内负荷比重大，设备、照明和人员热负荷常年占绝大部分比重。
手术部冬季空调：
在手术室工作前室内热负荷很小，需进行供热工况；在正常手术后，随着设备、照明和人员热负荷的增大，空调系统又需制冷工况。
冷热源
手术室空调冷热水来自于医院的冷热源系统：把与手术室使用情况相近的各功能用房（如ICU，急诊等）合并为1个系统。
制冷工况：设置一台仅满足这些负荷的冷冻机在夏季使用；
过渡季、冬季工况；使用板式换热器结合冷却塔免费供冷(冷回收)；
制热工况：使用锅炉结合板式换热器的系统。
这样全年供冷、供热同时存在，能满足手术室的需要。
手术室空调冷热水独立于医院的冷热源系统：
把与手术室使用情况相近的各功能用房（如ICU,急诊等）合并为1个系统。
节能运行模式2----同时热回收和冷回收：
采用四管制冷热水机组和独立的空调冷热源系统。根据手术室系统的空调冷热负荷选择制冷（热）量的机组，水系统完全独立，与整个医院的水系统分开。
四管制多功能热泵机组
全年可实现5种工况运行：
空调单制冷夏季只供冷冻水，相当于普通水(风)冷冷水机组
空调单制热冬季只供热水，相当于普通水(空气)源热泵机组
空调制冷+热回收器制热水（无需外置设备自动平衡冷热量，）
空调制热+热回收器制热水
热回收器单独制热水。
同时满足洁净空调箱“冷冻去湿+再加热”要求，达到洁净手术室恒温恒湿的要求，实现节能。
制冷+制热
冷热量自动平衡，全年同时供冷水和热水，效率可达普通机组2倍。
要求1.合理规划医院耗能，平衡各种功能科室（部）的供冷量和供热量，而不是简单抑制需求；
要求2.将医院蒸汽用量减到最少，直接供热水。
南通大学附属医院：急症中心和影像中心
手术室空调系统—空调处理方案
目前洁净手术部通常采用的系统：新风集中处理+室内空气处理机组
根据室内空调机组方式,大致有4种处理过程：
二次回风（旁通）系统
一次回风系统
新风加干盘管/无凝水系统
空调风加自循环系统
如何满足手术环境的感染控制实现有效的、简易的、节能的系统？
某三甲手术室应用实例
I级洁净手术室面积56m2,高度3m,（装备有麻醉机,呼吸机,电刀等医疗设备）
手术室人员12人，手术室设在三层，上层为技术夹层。
洁净手术室要求：温度T=24±1℃，相对湿度φ=55±5%，
空调负荷：
总冷负荷Q=17.8 kW （室内冷负荷7.2kW,新风负荷10.6 kW ）
总湿负荷d=2.3Kg/h
根据《医院洁净手术部建筑技术规范》（50333-2002），
I级洁净手术室最小新风量为1000m3/h，
手术室控制区2.6×2.4m2， 送风量12000 m3/h。
正压风量500 m3/h ，排风量500m3/h。
各手术室空调自成系统,避免交叉感染,使用灵活新风集中控制；
排风独立，并且与手术室自动门连锁；手术室始终处于正压受控状态。
传统方案：一次回风+再热
冷热能耗互相“抵消”，不能同时供冷供热。
为确保医院手术室安全、可靠运行，空调箱内增加电加热，以满足手术室在不同季节、不同工况下运行，造成一定的能源浪费。
解决方案：多功能热泵 +一次回风
多功能热泵机组采用2个独立回路的四管制水系统来同时提供冷水和热水，并通过水系统上阀门的切换即可将冷热量分配到所需空调箱，同一台机组即可实现传统方式中两套设备才能达到的功能，实现冷热量的综合利用。这样彻底解决了手术室冷热量互相“抵消”的废能问题。
对I级洁净手术室节能分析
一间I级洁净手术室理论节能可达约26.8 kW
以一家三甲医院洁净手术部（20间洁净手术室）为例，洁净手术室再加热能量约200kW，一年可节约36万 kW用电量；
洁净手术部冷热源采用多功能热泵机组，比传统的热泵机组节能约30%。
优化的手术室空调系统使每间手术室的空调和正压两大系统分离，又能将整个功能区域联系在一起，灵活简便节能有效。
新风独立处理，消除新风污染物与热湿干扰
取消一次回风，采用二次回风（或旁通）
取消再加热，设置室内循环机组，再冷却(加热)
独立排风
手术室空调系统—新风机组
1.手术室新风空调机双冷源+双冷凝器专用新风机组
2.手术室新风空调机双冷源专用新风机组
对于过渡季节设置独立冷热源的场合：
---同样提高集中冷冻供水水温，为关键科室保证其医疗环境控制，将新风预处理到所需的露点，也要求设置设计时就采用双冷源专用新风机组，只不过是两个不同冷源的水盘管。
夏季工况时，新风机组先充分利用系统的冷冻水对新风冷却去湿，然后再使用独立设置的冷热源的冷冻水系统蒸发器再次冷却去湿达到所要求的机器露点。
夏季设计状态
--新风吸入：部分新风用来冷却压縮机，被排风排出；另外部分新风与一次回风混合,经蒸发器冷却,由送风段冷凝器再热到送风状态点,送入室内。
--室内回风：部分回风与新风混合，另外部分回风作排风，冷却排风段冷凝器，充分利用排风冷量。如果空调露点送风，可根据要求将冷凝热全部由排风段冷凝器排出，送风段冷凝器不作用。
冬季设计状态
--新风吸入：部分新风冷却压縮机后温度升高排出到排风段冷凝器（此时转化成蒸发器吸热），吸收排风中压縮机的热量；另外部分新风与一次回风混合，此时蒸发器转化成冷凝器，加热送风至送风状态点，送入室内。
（送风段冷凝器转化成蒸发器，可以不起作用，全部由排风段蒸发器吸收热量。也可以起部分作用，调节送风状态点。）
--室内回风：部分回风与新风混合，另外部分回风作排风,加热排风段蒸发器,利用排风热量。
过渡季节：
靠阀门 调节新风比
调节两个冷凝器的排热比
实现最佳运行工况
控制思路的优化：
与手术室内热、湿负荷特点有关；
传统思路：自控系统的湿度传感器控制机器露点,温度传感器控制再加热，湿度信号优先执行（控制不稳定、费能）
优化控制思路：优先消除稳定的湿负荷，再控制波动的热负荷（控制稳定、节能）
双参数控制转换成单参数控制；
从系统上而不是信号处理上保障了优先控制；
控制措施重点从循环机组转为新风机组；
空调机组与冷热源节能控制；
将洁净手术部实现受控状态与湿度优先控制 结合起来,形成有效的节能的系统控制。
压力控制优化：
室内正压与围护结构严密和差值风量有关：
传统思路：用压差传感器控制变风量阀(控制不稳定,费能)
优化思路：压差值控制转换成差值风量控制(控制稳定,节能）
变风量控制转换成定风量控制
模拟信号转换成数字信号
湿度优先控制：
洁净手术室负荷特点：手术过程人员几乎无变化，湿负荷相对稳定；手术电动器械与设备使用时间与数量变化很大，热负荷变化较大；
系统控制思路：新风带走全部湿负荷，风量与送风状态不变，实现湿度优先控制；
室内热负荷变化由循环机组承担,确保室内状态。
简易、有效实现受控状态
手术部始终处于受控状态，即维持整个手术部有序的梯度压力分布，不受某洁净手术室停开而影响，不破坏各房之间的定向气流。
国外医院建设标准译文选编
采用合适的气流控制
最有效的气流分布形式应是送风气流从天棚垂直下送，经两侧墙上均布的回风口排出。可用较小的风量达到较好的效果。
采用低紊乱度的置换流技术来替代层流，降低断面风速与送风量,动态下维持置换流。
采用局部垂直置换流送风，提高送风装置隔离效果和抗干扰性能。
确立合适环境控制原则
提高入室新风品质与气流分布，提高新风稀释效应，非提高新风量；
冗余适度控制，非过度控制；
局部送风技术，非全室净化；
局部排风技术，非全室排风；
湿度优先控制，非恒温恒湿控制；
系统优先，非过分依赖自控；
利用预测技术优化设计，非滞后调节。
采取合适的节能措施
冷热源一体机（利用了制冷过程的冷凝热，在制冷或制热工况下均能热回收。且可同时供給冷冻水和热水，并可根据用户的意图实现多种运行工况，特别适合医院等同时供冷供热场所。）
保护关键部位（局部空调、局部净化）；
加大回风（循环）量减少再热损失（如二次回风），尤其是高级别手术室；
最合适的系统分区与管理 （最佳运行对策）；
选择高性能与节能设备（空调、冷热源、过滤）；
最佳系统与配比（提高入室新风品质与气流分布，提高新风稀释效应）；
水系统最佳运行（一次泵变流量、大温差小流量、冷却塔优化）；
根据手术室特点实现最佳运行工况（特别是风量、温湿度、梯度压差控制）。
比较与分析各主流国家（9个国家）手术室标准的相关条款
相同点：主要标准都规定了手术室的适用范围；都要求手术室顶部集中送风和两侧下回风；都要求三级过滤、末段高效过滤器；都要求加强新风过滤。
都没提手术区外的净化要求；
不同点：净化级别的划分不同、手术室的分区定级方面（中俄都有分区定级）、以及集中送风面积、换气次数（中俄相似）、循环风、最小新风量以及压差等。
本篇作者：同济大学 刘燕敏
