手术室四个手术区竟有24种洁净运行模式

在这个综合手术平台上，建筑空间是需控制的，人员数量是受限制的，手术区域环境是可控的，洁净等级是可变的，空调系统是变风量的，气流组织是变化的，运行是多样化的。在交融通仓手术室内，经验较少的外科医生和麻醉师能够在专家指导下，能成功地完成手术，使他们的能力得到了锻炼，并且增加了手术数量，减少了人员配置，提高了手术运营效率，又可随时根据手术技术与装备的发展而变化。

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通仓交融手术室设计方案

通仓交融手术室一般能同时开展1~4台手术，在手术进行时，仅需要一位高级麻醉师及一名资深手术医生，其余均由麻醉师、主刀医生及护士完成。一名巡回护士同时管理4台手术，医护人员数量配置相比传统模式缩减25%，大大提高了工作效率，而且手术空间、手术器具与设备、手术人员得以高效利用，最大程度发挥高级外科医生与高级麻醉师的作用，手术团队分享临床专业知识与手术技能，使医院在有限优质医疗资源下，更快、更省、更安全和更有效地服务治疗更多的病人。

通仓交融手术室一般建筑面积控制在长23.4m×宽8.4m=196㎡（见图2）内，手术内区与外区面积比1:5.5左右，手术室人员与设备标准配置见表（表１、表2），手术室内设备和人员布置见图（图2）。

图2 手术室设备与人员布置图

表1 人员布置表

表2 设备布置表

基于手术性质及对不同手术净化等级要求的区别，四台手术均可在Ⅰ级洁净手术室与Ⅲ级洁净手术室之间任意变级切换，而不影响其它手术的开展。也就是说1#或3#手术区按I级洁净手术室运行，而其它2#、4#手术区可以是III级洁净手术室运行。理论上可以有24种运行模式。但当开展移植手术时，通仓交融手术室只能按Ⅰ级洁净手术室运行。

通仓交融手术室，共有4个即独立又关联的手术区域，为使手术区处于受控状态，并且各手术区能够灵活使用，每个手术区采用4套独立空调系统，而整个手术室采用1套新风空调系统，有利于通仓交融手术室整体压力控制和正压维持。

空调系统设计方案的理念是，采用集中新风空调系统消除手术室内湿负荷，循环空调系统调节手术室内温度，空调的2个系统分别对手术室内温度和湿度进行独立控制，使通仓交融手术室整体处于受控状态，各手术区可灵活使用。

手术室室外参数参考上海地区，室内设计参数依据《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB 50333–2013）指标确定：室内温度24℃，相对湿度50%，单个手术区平均室内人数4.5人。通过计算通仓交融手术室（四个手术区）总冷负荷Q=89.7kW,总湿负荷d =9.28Kg/h,室内冷负荷Qn=31.3kW,新风负荷Qw =58.4kw,每个手术室控制区为2.6m×2.4m，送风量9000m3/h，新风量1000m3/h，排风量500m3/h，渗透风量500m3/h。

根据以上阐述，通仓交融手术室净化空调系统采用温度湿度独立控制（见图3），其特点是：洁净手术部内各手术室新风处理后状态点相同，并且是恒定的，各手术室循环空调系统自成独立系统，而且各手术室也可以灵活使用。

图3 温度湿度独立控制空调系统图

洁净手术室新风集中设置有利于满足各手术室的正压要求，保证各手术室的压力梯度。循环空调系统保证手术室的洁净度，避免空气交叉感染。排风采用独立系统，并且与手术室自动门连锁，当手术室门关闭时排风系统自动开启，使手术室始终处于正压受控状态,各手术区也可以灵活使用。由于新风空调系统承担手术室内全部湿负荷，新风空调箱冷却盘管的冷却除湿能力加大,要求进新风空调箱表冷器的冷水温度降低。当表冷器冷水进水温度达不到要求时，可采用直接蒸发冷却器进行二级冷却处理。新风空调箱湿工况运行，循环空调箱在干工况状态下工作，并且新风空调系统控制室内相对湿度，循环空调系统控制手术室温度，保证手术室在设定的温湿度范围内运行，特别是手术室相对湿度必须＜60%。

通仓交融手术室新风集中处理，新风处理到I级手术区和III级手术区公共状态点（其含湿量小于手术室内含湿量）,循环空调系统各手术区分别独立处理，夏季处理过程h-d图（见图4），冬季处理过程h-d图（见图5）。

图4 温度湿度独立控制空调系统夏季h-d

夏季，新风处理到L1点（公共状态点）,新风处理状态点由do=dn—W/1.2L（其中do为送风含湿量，dn为室内含湿量，W为湿负荷）确定。由于手术室的湿负荷主要是人员散湿，在手术过程中，室内人员是固定的，因此室内湿负荷基本恒定，所以L1点基本是固定的。由于Ⅰ、Ⅲ级手术室湿负荷不同，因此含湿量差Δd也不同，确定的公共状态点能保证不同级别手术室的室内温湿度在《规范》许可范围内既可。

新风W先经三维热管预冷至W′，由于新风需从W′点处理到L1点，一级表冷器往往难以实现，因此通常采用两级表冷器来处理，第一级表冷器将新风由W′点冷却到L点（一般为室内状态点的等焓线与相对湿度95%线的交点），第二级表冷器将新风由L点冷却到L1点。由于两个表冷器处理后的出风温度不同，所以其所需的冷水进水温度也不同（通常表冷器冷水进水温度比出风温度低4 ℃左右）。在一个集中空调系统内要提供两种不同的冷水温度，水系统比较复杂也不经济，通常第一级表冷器采用集中空调系统提供冷源（或采用独立冷源——多功能热泵机组），第二级表冷器采用直接蒸发盘管。

根据各手术室的控制调节需要，将新风从L1点经三维热管再热至T点，循环风与处理到T点的新风在手术室送风静压箱（送风天花）内混合到C点，考虑机器内升温至C′，再降温至热湿比线上O点，送入手术室内。

此方案新风空调箱承担了降温除湿功能，循环空调箱在干工况状态下运行，可减少细菌滋生繁殖，对控制手术室内无菌环境十分有利，而且简化了空调系统控制。当手术室内显热变化时，控制循环空调箱进行加热或降温处理，而且循环空调箱控制温度反应速度较快，控制精度也较高。

冬季，新风从W点加热到H点（在L1点的等温线上），再等温加湿到与公共状态点L1，并根据各手术室的控制调节需要，将新风从L1点加热至T点，与循环风在手术室送风静压箱内混合到C点，再降温至热湿比线上O点，送入手术室内。新风空调箱承担加热、加湿功能。当手术室进行制热或制冷功能转换时，新风的共同送风状态点始终维持不变，空调系统转换简单，使用灵活方便。

综上所述，新风空调箱对新风进行冷却、再热（夏季）或加热、加湿（冬季）处理到一个共同的送风状态点，循环空调箱对室内回风进行冷却（加热）处理；集中新风系统与室内循环系统互不干扰，控制系统稳定可靠。

有序的气流组织设计是保证通仓交融手术室的洁净度，防止菌尘污染的重要措施，上部送风下部回风的气流组织设计，可以有效控制各手术区菌尘沉降污染。但受通仓交融手术室平面及各种条件限制，上部下回气流组织有一定困难，我们按现有成熟的设计经验,送风形式设计成：I级手术区上部送风，1/3风量下回，2/3风量上回，而III级手术区上部送风，全部采用下回风，并且I级和III级手术室下部回风不是平行于手术台长边两侧，而是在手术台短边一侧（见图8），风量平衡计算表见下表（表3）。

表3 风量平衡和风口参数表

《医院洁净手术部建筑技术规范》第8.2.1条规定，“I级~III级洁净手术室内集中布置于手术台上方的非诱导型送风装，应使包括手术台的一定区域即手术区处于洁净气流形成的主流区内。”我们从I级~III级洁净手术室集中送风装置面积中发现（图6），不同级别的送风面积长度是固定的，不同的是宽度。

图6 手术区送风装置面积

这样为我们了提供解决I/III级手术区转换的思路，将手术区集中送风装置分成三个送风箱体，可完美解决I/III级转换难题（图7）。将I级手术区送风装置（2600×2400）分成3个箱体，即中心箱体1个（2600×2400），在长边二侧各增加1个箱体（2600×500）。将3个箱体组合使用即可达到I/III级手术区转换。当使用中心箱体时为III级手术区，当中心箱体和二侧箱体同时使用时为I级手术区。

图7 I/III级转换送风装置

我们以I级手术区为例进行分析，送风为中心箱体和二侧箱体，送风总箱体（2600×2400），送风量9000m3/h，箱体面积2600×2400=6.24m2，截面风速0.4m/s，送风管分以送风装置长边左右6路分支管，分别送入3个箱体。每路送风管上安装定风量阀，并固定设计风量，保证整个送风装置截面风速的均匀。每个定风量设双位控制，实施送风状态与关闭状态的切换。为维持各分支管路风量平衡，必须选择压力无关型定风量装置，才会随过滤器积尘而阻力增加等因数改变风量，长期维持送风装置截面风速的恒定。同样III级手术区送风时，开启中心箱体（2600×1400），送风量3000m3/h，箱体面积260×1400=3.64m2，截面风速0.22m/s。关闭二侧箱体的定风量阀，实现低级别运行，大大减少了送风量，可以降低运行费用与能耗。具体变级别方式见表4。