Episode Ⅱ

净化空调系统构成和功能

洁净手术室的净化空调系统通常由冷热源、净化循环机组、风管管路、水管或冷媒管路、末端风口组成。空气净化系统采用粗效、中效、高效三级过滤体系，逐级拦截空气中的粉尘、细菌、微生物，控制室内洁净度；

空调系统负责室内温度、湿度的精准调节，适配手术操作与人体舒适需求；排风系统及时排出手术过程中产生的异味、废气、污染空气，配合送风系统维持室内压力平衡；智能控制系统可实时监测室内洁净度、温湿度、压差等参数，自动调节设备运行状态，保障系统稳定运行。

Episode Ⅲ

空调系统常见问题与思考

（一）冷热源

通过对手术室湿度超标问题的调研发现，大部分项目的问题根源在于净化空调机组的冷水进水温度偏高，另有部分项目存在再热能力不足的情况——这两类问题本质上均指向净化空调系统除湿能力不足，难以满足手术室的湿度控制要求。 

针对净化空调机组冷水进水温度偏高的问题，其成因较为复杂，可能涉及冷量计算偏差、水泵配置不合理、水管道保温措施不到位、运行管理不当等。

工程现场常见的核心原因则与空调水系统的划分相关：当洁净手术部净化空调系统接入医院集中冷热源供给站时，医院为实现节能目标，往往会提高集中空调的冷水出水温度。

对于舒适性空调而言，即使冷冻水出水温度达到9~10℃，通常也能满足普通房间的温度要求（湿度不作保证）；但对于洁净手术部、重症加强护理病房（ICU）等医疗工艺性空调，若集中空调冷水出水温度高于9℃，则无法保障这类医疗用房的室内湿度要求。

因此，若舒适性空调水系统与医疗工艺性空调水系统合用，手术室湿度超标问题可能会因医院的节能管理措施而诱发。

（二）风系统

GB 50333-2013对洁净手术部净化空调系统的划分原则作出明确规定：

洁净手术室与辅助用房需分开设置净化空调系统；Ⅰ级手术室、II级洁净手术室及负压手术室手术室应每间采用独立净化空调系统，Ⅲ、Ⅳ级洁净手术室则可每2~3间合用1套净化空调系统，正负压切换手术室需要每间采用独立的空调系统。  

根据净化空调系统新风是否经过冷热处理，风系统设计可分为两种类型：

一种是各净化空调系统直接取用室外新风（即新风不经过冷热处理，不承担室内冷热负荷与湿负荷，仅对新风过滤处理），该方式多用于体量较小的洁净手术部，例如仅设几间手术室的场景；

另一种是进入各净化空调系统的新风需经过冷热处理（承担室内冷热负荷与湿负荷），这类设计通常采用多套净化空调系统合用1台集中新风净化空调机组的方案，适用于体量较大的洁净手术部（如有几十间手术室的情况），既便于运行管理与维护维修，也有利于实现手术室温湿度独立控制策略，从而提升室内环境质量。

在手术室使用期间，新风机组与循环机组同步运行；当手术室不使用时，循环机组停止运行，新风机组独立工作，新风经循环机组、送风管道送入手术室，以维持手术室的正压梯度要求。

（三）静压箱风管接管问题

图1

图1为洁净手术室常见送风天花风管接管示意图，该种接管方式可以很好地满足GB 50333规定的截面风速、洁净度、微生物浓度等要求，但部分工程项目可能出于吊顶安装空间受限、节省成本等因素考虑，对上述接管方法进行了简化。

较好的常规做法是根据静压箱的空间尺寸，在静压箱长边两侧对称均衡布置风管接管，部分工程项目的做法是将上图中的1~4号接管两两任意组合（可能是根据现场施工条件临时调整的），部分接管组合如图2所示。

图2

现场实际检测结果表明，图2的接管方式下手术区速度场、浓度场均匀性往往较差，尤其是对于Ⅰ、Ⅱ级手术室，这种影响是比较大的，原因可能是静压箱内气流紊乱、稳压效果不好。

（四）回风口安装位置问题

下图给出了洁净手术室回风口形式及安装位置的4种不同做法。GB 50333第8.2.8条指出，“洁净手术室应采用平行于手术台长边的双侧墙的下部回风”；第8.2.9条指出，“Ⅰ级洁净手术室的两侧回风口宜连续布置，其他级别手术室的两侧回风口，每侧不应少于2个，宜均匀布置”。

可以看出，图3a~c的做法均符合GB 50333的要求，图3b的做法在工程实际中可能是由于器械柜、保温箱等设备安装位置的阻碍，出现了回风口安装位置的错位。

总的来看，在已建洁净手术室中回风口的形式及安装位置以图3a~c的做法居多，规范中提到下侧回风不宜采用四角或四侧回风，但由于条件受限，也有少数手术室做成了图3d所示的四角回风的形式。

图3

为研究不同回风口安装位置对洁净手术室污染控制效果的影响，国内部分专家学者针对某模拟Ⅱ级手术室开展了实验研究。

该手术室的房间尺寸为6.6m（长）×5.4m（宽）×3.0m（高）；送风口尺寸为2.6m（长）×1.8m（宽），室内换气次数为32 h?1；室内设置4个尺寸均为600mm（宽）×300mm（高）的回风口，分别采用正对（图3a）、错位（图3b）、连续（图3c）、四角（图3d）四种布置方式。

不同回风口布置形式下洁净手术室内浮游菌的实验对比结果如图4所示：四角回风形式对手术区浮游菌的控制效果劣于其他三种形式；其他三种形式在手术区与周边区的浮游菌控制效果上虽存在细微差异，但并不明显。

因此，在回风口的设计与施工安装过程中，应优先采用图3a~c的做法。

图4

（五）温湿度独立控制

为解决洁净手术室内湿度超标、净化空调循环机组湿工况运行导致微生物滋生繁殖并引发二次污染等问题，国内众多洁净手术部的净化空调系统采用了湿度优先控制策略：

洁净手术部的集中新风由双冷源深度除湿新风机组处理，夏季工况下，新风预处理机组通过“表冷器水盘管+直膨式机组氟盘管”对新风进行集中深度除湿；为避免新风深度除湿后在出风口结露，利用直膨式机组的冷凝热对新风再热，使新风承担室内全部湿负荷，净化空调循环机组仅处理室内显热负荷。这一理念本质上属于温湿度独立控制的范畴。

集中新风净化空调机组的功能段设置为：电预热段、风机段、均流段、粗效段（G4）、中效段（F8）、亚高效段（H10）、表冷段、直膨段、冷凝再热段、出风段。净化空调循环机组（一次回风）的功能段设置为：混合风机段、均流段、中效段（F8）、表冷段、加热段、加湿段、出风段。

为示例说明新风净化空调机组与净化空调循环机组的空气冷热处理过程，图5展示了夏季空气处理过程的焓湿图。

图5

新风净化空调机组空气处理过程：室外新风（W）在集中新风净化空调机组内经水冷盘管（表冷器）冷却除湿处理后达到机器露点（L1），再经直膨段深度冷却除湿达到机器露点（L2），若以此低温、高湿状态的空气直接送风，将引起结露，需要加热。

为实现节能运行，采用直膨机的冷凝器进行再热，将空气升温至O′。为实现净化空调循环机组的干工况运行，上述空气处理过程中的机器露点L2应至少低于室内状态点N对应的露点（记为L′），工程实践中还应考虑一定的安全冗余，故建议机器露点L1也宜低于L′。如果一级除湿难以实现上述目标，建议二级除湿考虑一定的安全冗余。

新风深度除湿承担室内湿负荷的做法已有很多成功案例，结合实际工程案例对机器露点问题进行了简介：

空调机组一级除湿降温冷水供/回水温度为7 ℃/12 ℃，二级除湿降温采用直膨机（制冷剂为R22，蒸发温度约为0 ℃），经二级处理后机器露点L2含湿量为7.0 g/kg，温度为10.4 ℃；文献中室外新风经新风机组表冷器冷却除湿至机器露点L1（温度12.5 ℃，相对湿度95%），再由机组内的直膨机二次除湿至机器露点L2（温度10.3 ℃，相对湿度95%）。

净化空调循环机组空气处理过程：经新风净化空调机组处理后的新风（O′）与手术室回风（N）混合后（混风点C），经送风机（风机温升至C′）段，再经表冷器干冷处理（等湿冷却）至送风状态点O后送入手术室内。

图5给出的焓湿处理过程，由新风负担手术室全部湿负荷，手术室净化空调循环机组理论上可以实现干工况运行，以降低机组内各功能段微生物的滋生繁殖和扩散。

在工程实际中，如担心直膨机冷凝热用于再热不好控制，难以保证新风系统送风参数，可以在集中新风净化空调机组的冷凝再热段后再配置一个电加热段作为冗余备用；另外，如对新风是否能承担全部湿负荷有担心，可考虑在净化空调循环机组的加湿段前再设置一个电再热段作为冗余备用。为确保医疗工艺性空调的安全可靠运行，一定的冗余备用设计是必要的。