成像設(shè)備應(yīng)用在手術(shù)室有很長的歷史。早在 20世紀 60 年代初， X 射線裝置就安裝在手術(shù)室天花上，60 年代后期推出的移動 C 臂，成為手術(shù)室成像的支柱。復(fù)合手術(shù)室概念在上世紀在 80 年代構(gòu)思出來的。樹上鳥教育暖通設(shè)計杜老師。

  1983 年第一次成功進行經(jīng)皮球囊瓣膜成形術(shù)治療嚴重主動脈瓣狹窄后，到 2002 年開始進行人體經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣膜置換術(shù)。這需要一種將血管造影導(dǎo)管插入與心臟手術(shù)相結(jié)合的設(shè)施。越來越復(fù)雜的手術(shù)和介入方法需要更先進的成像，并且要在手術(shù)床上術(shù)中和術(shù)后成像和干預(yù)，這樣復(fù)合手術(shù)室（圖 1）被定義為在同一場所、同一時段、在同一病患完成兩種及以上亞?？频闹委煼绞降膱鏊?。

  盡管復(fù)合手術(shù)及其手術(shù)室設(shè)施昂貴，但還是得到了穩(wěn)步的發(fā)展，近年來發(fā)展更快。目前，復(fù)合手術(shù)應(yīng)用到各個醫(yī)學(xué)臨床的領(lǐng)域，滿足多學(xué)科的需求，廣泛應(yīng)用于胸心外科、神經(jīng)外科、血管外科、肝膽外科等介入手術(shù)的治療。德國最新頒布的 DIN 1946-4-2018《醫(yī)療建筑與用房通風(fēng)空調(diào)》將復(fù)合手術(shù)室歸類為可容納大型醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的 1 級手術(shù)室。并規(guī)定手術(shù)室的通風(fēng)空調(diào)設(shè)施應(yīng)滿足該手術(shù)室內(nèi)要進行的所有手術(shù)中最嚴格的手術(shù)環(huán)境控制。

  復(fù)合手術(shù)室在我國的發(fā)展速度以及復(fù)合手術(shù)室的擁有量已經(jīng)在世界上名利前茅。目前我國還有不少醫(yī)院正在建設(shè)復(fù)合手術(shù)室。由于沒有國內(nèi)外相應(yīng)的標準或規(guī)范，這些復(fù)合手術(shù)室設(shè)計均參照我國 GB50333–2013《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）推薦的濕度優(yōu)先控制的方法，即新風(fēng)集中處理與各手術(shù)區(qū)循環(huán)機組組合的凈化空調(diào)系統(tǒng)（圖 2）。

  這一系統(tǒng)可以避免了耗能的冷卻除濕后再加熱的空氣處理過程，又便于實現(xiàn)潔凈手術(shù)部有序梯度壓差的控制、以及各手術(shù)室有效控制與自行調(diào)節(jié)，有力地推動了我國潔凈手術(shù)室的建設(shè)。

  《規(guī)范》推薦的新風(fēng)集中處理與各手術(shù)室循環(huán)機組組合的凈化空調(diào)系統(tǒng)與英國的復(fù)合手術(shù)室的空調(diào)系統(tǒng)類似。英國采用新風(fēng)集中處理，承擔(dān)全部熱濕負荷，各手術(shù)區(qū)上方設(shè)置凈化循環(huán)機組，不進行熱濕處理僅作為自循環(huán)，加大送風(fēng)量以實現(xiàn)無塵無菌的層流送風(fēng)。

  在我國，不同于英國，尤其東部地區(qū)，春夏季室外不僅氣溫高而且含濕量高，新風(fēng)集中處理承擔(dān)全部濕負荷，除濕量大、機器露點低，一般在 11℃ 左右，使得冷水機組通常的 7℃ 冷凍出水難以達到，造成在室外濕度大的時候手術(shù)室室內(nèi)濕度易超標。為此有的采用可產(chǎn)生低溫冷凍水的特殊冷水機組，但這些冷水機組的運行效率低。

  有的增加直膨式制冷機組，將直膨式的蒸發(fā)器盤管加入在新風(fēng)處理機組冷凍水盤管后部再次冷卻除濕，以達到所需的機器露點，但增加了能耗。有時為了避免過低的露點溫度對室內(nèi)環(huán)境控制造成負面影響，不得不再加熱。又為了節(jié)能去增添熱管，增加直膨式冷凝器盤管等措施進行再加熱。系統(tǒng)越搞越復(fù)雜。

  由于《規(guī)范》推薦的凈化空調(diào)系統(tǒng)，涉及到新風(fēng)集中處理機組、各手術(shù)室循環(huán)機組以及組合的凈化空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)較多，空氣處理過程又較為復(fù)雜，整個系統(tǒng)的性能與控制質(zhì)量很大程及其施工管理人員的素質(zhì)，這是造成目前潔凈手術(shù)部良莠不齊的主要原因之一。

  復(fù)合手術(shù)室環(huán)境控制特點

  復(fù)合手術(shù)室不同于傳統(tǒng)單間手術(shù)室。手術(shù)室面積大，要求單邊不小于7.32m，面積不小于60.39m2，最大可以達到200多m2。復(fù)合手術(shù)室內(nèi)人員多，一般由 8 到 10 名不同學(xué)科的人組成的團隊工作，不同學(xué)科人員論替，進出頻繁。復(fù)合手術(shù)室內(nèi)熱濕負荷大，手術(shù)時間長，手術(shù)團隊常感到氣悶。期望能在室外氣候合適的時候增加新風(fēng)量供給，提高室內(nèi)的空氣品質(zhì)。

  通常來說潔凈室系統(tǒng)變新風(fēng)量是個大忌，會破壞整個潔凈區(qū)域有序梯度壓差分布?！兑?guī)范》推薦的凈化空調(diào)系統(tǒng)，因其集中處理的新風(fēng)量是固定的，難以在氣候合適的時候增加新風(fēng)量。即使能變新風(fēng)量運行，各間手術(shù)室內(nèi)獨立的排風(fēng)量還需做相應(yīng)變化，以維持各手術(shù)室壓力、乃至整個手術(shù)部有序梯度壓差不變，增加手術(shù)部控制難度。至少無法滿足復(fù)合手術(shù)室變新風(fēng)量最佳運行的要求。

  復(fù)合手術(shù)室面積較大，往往要求獨立運行。要在復(fù)合手術(shù)室上方設(shè)置大面積技術(shù)夾層，集中布置循環(huán)機組、新風(fēng)機組及其相應(yīng)的風(fēng)、水、電等多種復(fù)雜管線，難度較大。

  近年來，我國醫(yī)院潔凈手術(shù)部的冷熱源大多配置了多功能四管制熱泵，可同時供熱供冷。不僅提供空調(diào)系統(tǒng)所需的冷熱水，而且還可供給生活用水。對于多功能四管制熱泵來說，最大的節(jié)能效益在于充分利用其供給的冷凍水與熱水。但是對于《規(guī)范》推薦的凈化空調(diào)系統(tǒng)來說，多功能四管制熱泵產(chǎn)生的熱量在夏季用不掉，不得不排放到大氣，降低了運行效率。

  綜上所述，《規(guī)范》推薦的凈化空調(diào)系統(tǒng)對復(fù)合手術(shù)室環(huán)境控制顯現(xiàn)出不足，對此有必要研究一種合理可行、控制簡單有效、節(jié)能降耗的手術(shù)環(huán)境控制系統(tǒng)。

  探討復(fù)合手術(shù)室環(huán)境控制系統(tǒng)

  針對目前潔凈手術(shù)部配置的多功能四管制熱泵的冷熱源與復(fù)合手術(shù)室的特點，本文提出的可變新風(fēng)量凈化空調(diào)系統(tǒng)是個較為合理的手術(shù)環(huán)境控制方案。

  可變新風(fēng)量凈化空調(diào)系統(tǒng)采用一臺集中式全空氣空調(diào)機組，不同于新風(fēng)集中處理與各手術(shù)室循環(huán)機組組合的半集中式凈化空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)中所有的熱濕處理部件及其控制部件全都集中在一個機組，機組質(zhì)量完全可由工廠生產(chǎn)全過程完善控制，并將復(fù)合手術(shù)室全年運行的控制邏輯下載到 PLC 的控制器里，由機組自帶。

  由于是集中式全空氣空調(diào)機組，對于復(fù)合手術(shù)室實體來說，機組運至手術(shù)室附近配置，接上相應(yīng)管線即可運行，因此無需在手術(shù)室上方設(shè)置一層技術(shù)夾層，不需要在手術(shù)室上方設(shè)置多種機組，也不需要將復(fù)雜的風(fēng)、水、電管線引入技術(shù)夾層，避免水損、降低了造價、減少施工時間，也改善了手術(shù)室的噪聲水平。

  將工程與工程質(zhì)量交給工廠，實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)是一個發(fā)展趨勢。大與施工經(jīng)理素質(zhì)的要求。由此可見，可變新風(fēng)量凈化空調(diào)機組設(shè)計與制造質(zhì)量成為手術(shù)環(huán)境控制成功的關(guān)鍵。兩者的差別反映表 1。

  可變新風(fēng)量凈化空調(diào)機組要實現(xiàn)變新風(fēng)量，較為理想是雙風(fēng)機機組模式（見圖 3）。不同于舒適性變風(fēng)量空調(diào)機組，必須同時考慮室外的焓值變化和顆粒物濃度的變化，實現(xiàn)最佳運行也是個難題。本機組自帶的 PLC 基于文獻，計算出合適的氣候條件下加大新風(fēng)量，盡可能利用新風(fēng)自然冷源降低能耗。

  但傳統(tǒng)的雙風(fēng)機空調(diào)機組在變新風(fēng)量過程中難以同時準確控制排風(fēng)量與循環(huán)風(fēng)量，常常造成室內(nèi)壓力失控。要實時精確控制這三者的風(fēng)量，傳統(tǒng)的風(fēng)閥結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)方法無法勝任。另外，手術(shù)過程中頻繁啟停不同的手術(shù)裝備，室內(nèi)熱濕負荷變化較快，要實時準確控制機器露點、及時精確補償大容量的再加熱，也是個困擾的難題。這些均是傳統(tǒng)變新風(fēng)量空調(diào)機組難以在醫(yī)院科室推廣應(yīng)用的主要原因。

  新型的復(fù)合手術(shù)室可變新風(fēng)量凈化空調(diào)機組

  本文提出的可變新風(fēng)量凈化空調(diào)機組（見圖 4）由送風(fēng)機組 18 與回風(fēng)機組 2 組成。送風(fēng)機組的送風(fēng)機 8 配置了變頻器與靜壓傳感器，在送風(fēng)機 8 的進風(fēng)側(cè)設(shè)置壓力無關(guān)新風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥 5、粗效過濾器6。在其送風(fēng)側(cè)依次設(shè)置：均流裝置 10、中效過濾器 12、制冷盤管 15，加熱盤管 16，加濕器 17 等部件。

  回風(fēng)機組 2 的回風(fēng)風(fēng)機配置變頻器與靜壓傳感器，在其進風(fēng)側(cè)設(shè)置回風(fēng)閥 1，出風(fēng)側(cè)設(shè)置壓力無關(guān)排風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥 4 以及壓力無關(guān)循環(huán)風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥 3，循環(huán)風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥 3 與送風(fēng)機組 18 相通。為避免空調(diào)機組帶水或積水，將熱濕處理部件設(shè)置在正壓段，斷面風(fēng)速不大于 2m/s。

  新風(fēng)過濾機組 13 作為選配部件，只有當?shù)赜锌赡艹霈F(xiàn)大氣污染，如 PM2.5 超標的霧霾天才選用。新風(fēng)過濾機組的進風(fēng)側(cè)設(shè)置粗效過濾器 14，出風(fēng)側(cè)設(shè)置高中效過濾器 11。通常，新風(fēng)管上的電動風(fēng)閥 7常開，新風(fēng)電動閥 9 常閉。只有在大氣污染時，開啟新風(fēng)過濾機組 13，打開新風(fēng)電動閥 9，關(guān)閉新風(fēng)管上的電動風(fēng)閥 7 進行工況切換。

  我國霧霾天氣大多發(fā)生在冬末春初期間，可根據(jù)當?shù)氐拇髿鉅顟B(tài)配置新風(fēng)過濾機組。隨著我國大氣污染治理力度加大，霧霾天氣發(fā)生頻率越來越少、持續(xù)時間越來越短。越來越多的地區(qū)可變新風(fēng)量凈化空調(diào)機組的新風(fēng)入口沒有必要常年配置冗余的空氣過濾設(shè)施，增加運行能耗。

  傳統(tǒng)雙風(fēng)機空調(diào)機組造成的“手術(shù)室送回風(fēng)量與房間壓力失控”，主要涉及到風(fēng)閥自身性能與控制系統(tǒng)兩大問題。因為普通調(diào)節(jié)風(fēng)閥是壓力有關(guān)型，即管道壓力波動會影響風(fēng)量的控制。其次，風(fēng)量調(diào)節(jié)靠閥門開度，如過去常用風(fēng)閥連桿控制三個風(fēng)閥的風(fēng)量，難以精確控制或調(diào)節(jié)風(fēng)量。

  本文提出的可變新風(fēng)量凈化空調(diào)機組的新風(fēng)閥、回風(fēng)閥與排風(fēng)閥采用了與壓力無關(guān)的文丘里控制閥，以及獨特的PLC 控制系統(tǒng)。 PLC 控制系統(tǒng)利用文丘里調(diào)節(jié)閥可以用數(shù)值精確控制的特性，在調(diào)節(jié)新風(fēng)量 QF 的過程中，由靜壓傳感器保證了送、回風(fēng)量不變。 PLC按下列算式相應(yīng)計算出循環(huán)風(fēng)量 QC 與排風(fēng)量 QE 的數(shù)值，然后直接對新風(fēng)風(fēng)量閥、循環(huán)風(fēng)風(fēng)量閥與排風(fēng)風(fēng)量閥進行數(shù)值控制，精確維持差值風(fēng)量 QΔ 不變，保持了手術(shù)室內(nèi)正壓穩(wěn)定。

  循環(huán)風(fēng)量 QC = 送風(fēng)量 QS - 新風(fēng)量 QF （ 1）

  排風(fēng)量 QE = 新風(fēng)量 QF - 差值風(fēng)量 QΔ （ 2）

  可變新風(fēng)量凈化空調(diào)機組的空氣處理過程采用了簡單有效的一次回風(fēng)冷卻除濕后再加熱，這種恒溫恒濕控制措施由于先用大量冷量冷卻除濕后，再消耗大量的再加熱量，達到控制狀態(tài)點，這種冷熱抵消通常被認為是極為耗能的。如果再加熱量是充分利用配置的多功能四管制熱泵在制冷過程中同時產(chǎn)生的大量熱量，這種空氣處理過程不應(yīng)再被認為是耗能，而應(yīng)該視為節(jié)能減排。

  由于一次回風(fēng)冷卻除濕后再加熱處理系統(tǒng)大大提高了機器露點，無需在機組內(nèi)加裝直膨式制冷機組，或低溫冷凍水的特殊冷水機組，降低了整個系統(tǒng)的運行能耗，而且使室內(nèi)狀態(tài)控制簡便、有效、穩(wěn)定。至于手術(shù)過程中頻繁啟停不同的手術(shù)裝備，啟停對室內(nèi)熱負荷影響很大，使得室內(nèi)熱濕比變化較快。

  本機組采用的水盤管快速響應(yīng)水閥執(zhí)行器與PLC 控制實現(xiàn)了實時準確控制機器露點，及快速補償再加熱量，以維持室內(nèi)恒溫恒濕，避免了現(xiàn)有手術(shù)室常出現(xiàn)的濕度超標的現(xiàn)象。

  復(fù)合手術(shù)以微創(chuàng)手術(shù)為主。早期手術(shù)大多采用氣體麻醉，麻醉余氣釋放量較大，需獨立排風(fēng)。如今氣體麻醉使用案例越來越少，即使氣體麻醉，自帶的排氣裝置的性能也越來越好，使得麻醉余氣逸漏量很少。因此可變新風(fēng)量凈化空調(diào)機組采用集中回風(fēng)，在回風(fēng)機組內(nèi)排風(fēng)（即系統(tǒng)排風(fēng)）。

  不會影響手術(shù)室內(nèi)空氣品質(zhì)，避免了在手術(shù)室內(nèi)設(shè)置獨立排風(fēng)系統(tǒng)。而且在變新風(fēng)量工況時，更容易使排風(fēng)量作相應(yīng)變化，以保持穩(wěn)定的差值風(fēng)量。

  可變新風(fēng)量凈化空調(diào)機組也可根據(jù)實施室內(nèi)手術(shù)類型對手術(shù)環(huán)境的要求，通過送風(fēng)機的變頻器直接改變送入室內(nèi)的總送風(fēng)量，或按設(shè)定的潔凈度級別改變各手術(shù)區(qū)特定的非誘導(dǎo)送風(fēng)裝置的送風(fēng)量，或僅向個別需要實施手術(shù)的手術(shù)區(qū)送風(fēng)，其他手術(shù)區(qū)不送風(fēng)，同時通過 PLC 系統(tǒng)控制回風(fēng)機的變頻器設(shè)定的相應(yīng)回風(fēng)量，以及新風(fēng)量、循環(huán)風(fēng)量與排風(fēng)量，保證室內(nèi)正壓不變，降低了手術(shù)室的運行能耗。

  結(jié)論

  我國《規(guī)范》推薦的濕度優(yōu)先控制的方法，避免了傳統(tǒng)的恒溫恒濕控制中再加熱的耗能弊病，便于潔凈手術(shù)部各手術(shù)室獨立控制與自行調(diào)節(jié)，以及有序梯度壓差控制，有力地推動了我國潔凈手術(shù)室的建設(shè)。

  鑒于目前潔凈手術(shù)部普遍配置的多功能四管制熱泵所產(chǎn)的熱水量富余，以及復(fù)合手術(shù)室面積大，人員多，進出頻繁，手術(shù)時間長，對空氣品質(zhì)要求高，通常獨立配置凈化空調(diào)機組。本文提出了基于可變新風(fēng)量凈化空調(diào)機組的集中式全空氣系統(tǒng)，由送風(fēng)機組、回風(fēng)機組、可以選配的新風(fēng)機組以及 PLC 控制系統(tǒng)所集成。

  機組自帶的 PLC 控制器可實時控制送風(fēng)機組、回風(fēng)機組以及可以選配的新風(fēng)機組最佳運行。無論運行工況如何變化可始終保持新風(fēng)與排風(fēng)間差值風(fēng)量的恒定控制。能在變新風(fēng)量節(jié)能運行期間，維持手術(shù)室總送風(fēng)量與正壓不變。

  即使通過變頻減少送風(fēng)量來改變手術(shù)區(qū)潔凈度級別，仍可維持正壓不變。機組對被調(diào)空氣采用一次回風(fēng)再加熱的空氣處理過程，不僅保證了恒溫恒濕，更有效地控制了手術(shù)環(huán)境。而且消耗富余的熱水量，充分利用了多功能四管制熱泵的冷熱水就是最大的節(jié)能減排。

  可變新風(fēng)量凈化空調(diào)機組不需要超低溫冷凍水，不需要在機組中增設(shè)直膨式盤管，不需要技術(shù)夾層，不需要在手術(shù)室上方設(shè)置凈化空調(diào)機組、不需要將風(fēng)、水、電管線引入技術(shù)夾層，構(gòu)成復(fù)雜的管線系統(tǒng)。機組可以設(shè)置復(fù)合手術(shù)室附近，只要將機組的送、回風(fēng)管與設(shè)置在復(fù)合手術(shù)室內(nèi)各手術(shù)區(qū)上方的送風(fēng)裝置以及室內(nèi)回風(fēng)口相連通，即可運行，十分簡便。