手術室的空調(diào)系統(tǒng)要求控制室內(nèi)溫度、溫度、塵埃、細菌、有害氣體濃度以及氣流分布，保證室內(nèi)人員所需的新風量，并維持室內(nèi)外合理的氣流流向。其中最為重要的是控制室內(nèi)細菌的濃度，以防止在手術過程中對手術傷口感染，提高手術成功率。與一般建筑物的空調(diào)要求相比，系統(tǒng)應該具有以下特點：
（1）空氣的凈化和除菌；
（2）控制各區(qū)域的氣流和風速；
（3）保證不同區(qū)域之間合理的氣流流向和壓力分布；
（4）保證醫(yī)療上必要的溫度及濕度；
（5）排出廢氣和有害氣體，保證室內(nèi)空氣新鮮。
良好的手術室空調(diào)系統(tǒng)不僅是指某個單項指標達到要求，而是全方位地實現(xiàn)“無菌環(huán)境保障體系”這個目的，在手術全過程中消除一切可能誘發(fā)術后感染的風險。
現(xiàn)代意義的手術室的形成已有100多年的歷史了，世界上最早的單向流潔凈手術室也有30多年，60年代以后潔凈手術室發(fā)展很快。手術室凈化空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展和相關科學研究的進展與各國不同的標準規(guī)范、設計思路和技術措施密不可分，從全新風送風到回風的應用，從全面層流系統(tǒng)到局部置換流裝置，從集中式大系統(tǒng)到中央控制的混合系統(tǒng)，手術室的空調(diào)系統(tǒng)型式呈現(xiàn)出多樣化，各有千秋，下面分別介紹一下各國手術室采用的空調(diào)系統(tǒng)模式和思路。
2 國外手術室常見的空調(diào)系統(tǒng)
2.1手術室空調(diào)系統(tǒng)模式
在美國大多是集中式大系統(tǒng)，大致有兩種類型。一類設計并建于60年代初期，遵循1959年ASHRAE 指南規(guī)定，全新風系統(tǒng)，每小時的換氣次數(shù)為8~12次，室溫25.6℃，相對濕度為55%，室內(nèi)排風匯集到排風總管，利用全熱交換器作熱回收后再排出。
另外一類系統(tǒng)建于70年代，室內(nèi)空氣允許循環(huán)，換氣次數(shù)增加到25次/小時，新風至少為5次/小時，一般都將回風取到最大值。為了對各室分別進行控制，綜合醫(yī)院內(nèi)的手術室一般采用單風管系統(tǒng)末端再熱方式，可較靈活地實施開、停及溫、濕度調(diào)節(jié)。
法國手術室系統(tǒng)在歐洲具有代表性，早期與美國類似，采用全新風系統(tǒng)或全室單向流流型。邱伯特（Joubert）等人在70年代末結合普通的凈化空調(diào)系統(tǒng)和單向流系統(tǒng)的有點，開發(fā)出一套新系統(tǒng)，經(jīng)過幾次改進之后，形成了現(xiàn)在的邱伯特手術室空調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)中采用三級風機加大室內(nèi)空氣自循環(huán)，以增大換氣次數(shù)，達到降低室內(nèi)細菌濃度的效果。
日本潔凈手術室的數(shù)量僅次于美國，遠遠大于歐洲，其系統(tǒng)發(fā)展過程深受西方國家的影響，現(xiàn)已逐步形成自己的特色，即所謂的混合型手術部，它把整個手術部和每間手術室同時作為控制對象。
德國的手術部布局強調(diào)手術室單元，它包括手術室和前室。一個手術部門包括多個手術單元及其它輔助房間，這種布局方式保證了各手術的獨立進行，互不干擾，但整個手術部要求很大的送風量，而且因部門分隔太多，氣流流向難以控制。因此，德國采用了局部和整體控制相結合的方式，即各個潔凈手術單元采用獨立的空調(diào)系統(tǒng)，另設一個統(tǒng)一的正壓送風系統(tǒng)。手術部工作期間兩個系統(tǒng)同時運行；部分手術室工作期間，只需運行這些手術室的獨立空調(diào)系統(tǒng)及正壓送風系統(tǒng)；非工作期間，只需運行正壓系統(tǒng)。這樣能夠十分簡易、有效地保證了手術室正常工作，又使整個手術部的梯度壓差分布得以始終維持。正壓送風由正壓（新風）機組統(tǒng)一提供，各手術室單元的空調(diào)送風由獨立的帶新風空調(diào)箱處理后送出。
各手術單元非集中式的送風系統(tǒng)，各室的回風、排風管路上都安裝了密閉閥，在非工作期間各室空調(diào)箱和排風機關閉時，密閉閥關閉，以防止單獨正壓送風時倒入回風及排風系統(tǒng)，難以保持正常的正壓氣流流向。 2.2合理的氣流組織
合理的室內(nèi)氣流能防止細菌粒子的積聚并將其迅速排除，有效地保護關鍵區(qū)域。室內(nèi)氣流組織有亂流和層流之分，亂流均為上送下回式，上部送風口位置布置不一，有側送、斜送和頂送，后來大都集中于手術區(qū)域上方送出，下部兩側回。認為這種上送下回的效果最好。層流的潔凈效果得到一致的公認，但其造價偏高。歐洲偏向發(fā)展局部層流，開發(fā)出如空氣浴系統(tǒng)、帶空氣幕的頂棚送風單元、帶圍檔或簾幕的層流罩等裝置。
英國的外科醫(yī)生查利（Charley）定型了英國的第一個被稱之為“綠屋”的層流裝置，經(jīng)過不斷改進，形成了現(xiàn)在的查利超凈送風系統(tǒng)，它的中心出流區(qū)域邊設置了圍檔，圍檔的下邊緣距地約2m，這樣相當于縮短了送風口至手術臺面的距離，不必增大送風速度就能很好地維持氣流的單向流流型。德國柏林工業(yè)大學艾斯東（Esdorn）開發(fā)了手術室專用的送風單元，在手術區(qū)域形成置換流，因其系統(tǒng)送風量大大降低，節(jié)能效果顯著，并能很好地滿足室內(nèi)噪聲要求。這種送風裝置可維持一種低紊流度的置換氣流，也能形成一種穩(wěn)定的氣流。該裝置面積較大，一般為3m×3m。由于送風速度較小，易受到下方的熱源（如人和燈具）和室內(nèi)橫向氣流的干擾，因此在吊頂中心設置氣流噴管來支撐微弱的垂直向下的氣流。同時借助送風溫差來維持流動，送風溫差要嚴格控制，送風溫差太小，則送風氣流達不到手術臺面；如果送風溫差太大，則潔凈區(qū)域會縮小。某些裝置還可以通過調(diào)節(jié)送風孔板的穿孔率來改變風速大小。這種送風吊頂單元對手術室其它裝備（如手術燈和密閉門）、手術人員的素質和對潔凈技術的理解與配合、送回風和排風的氣流組織和風量關系等因素均有要求。為了便于運輸和安裝，德國妥思（Trox）公司將手術室專用送風單元開發(fā)了模塊式送風裝置。與英國的層流裝置不同的是，德國送風裝置周圍不允許設置圍擋。日本強調(diào)全面層流技術，要求送風面不能小于天棚面的75%。
2.3正壓控制
一般采用控制新風量或新風和回風的關系來實現(xiàn)，并結合自控手段。英國采用余壓閥控制；德國為了強調(diào)整個手術部是一個保障體系，開發(fā)出獨立的正壓送風系統(tǒng)，并應用機械式風量調(diào)節(jié)器恒定風量，提高了穩(wěn)定性，此舉值得借鑒。
2.4合適的空氣過濾系統(tǒng)
過濾系統(tǒng)良好的配置能有效保證室內(nèi)無菌環(huán)境，延長末端過濾器的使用壽命。盡管早在80年代已經(jīng)證實醫(yī)院中全部細菌的99.9%可以被比色效率90～95%的過濾器濾掉（相當于我國的亞高效過濾器），但各國新修訂的醫(yī)院通風標準普遍有提高過濾效率的趨勢。1999年版的ASHRAE手冊內(nèi)的應用篇規(guī)定對潔凈手術室的凈化空調(diào)系統(tǒng)必須采用三級過濾，要求末端空氣過濾器的DOP效率不低于99.97%，一般手術室允許采用兩級過濾，末端過濾器的DOP效率不低于90%；日本1998年版本的《醫(yī)院空調(diào)設備設計和管理指南》也相應作了修訂，與1989年版本相比，具體變化參見表1。顯然這種變化趨勢不是單從濾菌效果考慮，而是應該說“綜合保障體系”的思路已被各國廣泛接受。 1998年和1989年《醫(yī)院空調(diào)設備設計和管理指南》對過濾效率要求的差異見表1
區(qū)域名稱 末端過濾器效率（%）
Ⅰ級 Ⅱ級 Ⅲ級
98年版本 高度潔凈區(qū)域 潔凈區(qū)域 準潔凈區(qū)域
89年版本 高度潔凈區(qū)域 潔凈區(qū)域A 潔凈區(qū)域B
98年版本 DOP效率>99.97 DOP效率>95 比色法效率>90
89年版本 記數(shù)法效率>99.97 比色效率>90 比色效率>80
2.5潔凈手術部的濕度控制
室內(nèi)濕度控制不當，不僅會促使人體發(fā)菌量增加，還為細菌的繁殖提供營養(yǎng)源。國外普遍采用冷卻除濕后再加熱，以有效地控制濕度，但能耗很大，進而又采取一些節(jié)能措施，如利用廢熱、熱回收裝置等，最新用閉式熱回收環(huán)路再熱系統(tǒng)，將回收新風的熱量用于系統(tǒng)再熱。回收熱一般不穩(wěn)定，常另外配置輔助電加熱器或蒸汽加熱器。
3國內(nèi)手術室常見的空調(diào)系統(tǒng)
1988年10月頒布的行業(yè)標準JGJ49-88《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范》是我國醫(yī)院惟一的國家標準，僅針對采用常規(guī)消毒滅菌方法和舒適性空調(diào)的醫(yī)院，只是原則性地規(guī)定了手術室空氣凈化方式，我國目前還沒有相應的國家標準。軍隊在這方面領先一步，95年頒布了《軍隊醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》。由于手術室沒有國家規(guī)范和技術標準，在設計等具體工作時大多參照工業(yè)廠房的潔凈技術標準或日本的做法。
3.1國內(nèi)手術室空調(diào)系統(tǒng)的型式
國內(nèi)手術室過去主要是改建，系統(tǒng)型式很多，現(xiàn)多是新建。
3.1.1集中式全空氣系統(tǒng)。過去常采用中央空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)各室的級別計算送風量，各室不能單獨進行調(diào)節(jié)。這種方式在提供溫度、濕度、空氣凈化、去除臭味等方面都可以達到滿意的效果；由于機房和房間分開，噪聲可以較好地處理。所以適用于恒溫、恒濕、無塵、無噪聲等要求的手術室場合。其缺點是風道占用空間大。有的也是全新風系統(tǒng)，國內(nèi)常因為全熱交換器投資較高、維護不易而不愿采用，系統(tǒng)能耗較大。
3.1.2分散式系統(tǒng)。在每間手術室附近就近設空調(diào)機房，通過獨立的凈化空調(diào)機組送風，室內(nèi)空氣可以循環(huán)。這種方法運行費用較低，系統(tǒng)的維護、管理簡單易行，適用于手術室改造，門、急診科室里新增的手術室，但由于機房分散布置，占用面積較大，不宜用于規(guī)模較大的手術部門，而且難以保證區(qū)域內(nèi)合理的壓力分布。
3.1.3一次新風機組與風機盤管系統(tǒng)。這種系統(tǒng)廣泛地應用于醫(yī)院內(nèi)級別較低的手術室，由集中處理并提供滿足正壓和衛(wèi)生要求的新風，風機盤管處理室內(nèi)熱、濕負荷。該系統(tǒng)易于分別控制，初投資和運行費用也低，其風道比全空氣方式占用的空間小，但風機盤管內(nèi)置的空氣過濾器性能低下，無法達到除塵和除菌的要求。新風量常不足，室內(nèi)不良空氣無法排除；風機盤管表面及集水盤就是一個污染源，容易積聚灰塵，滋生細菌，特別在夏季，有污染室內(nèi)空氣的危險。又必須在室內(nèi)進行清掃過濾器和盤管以及檢修設備，影響手術室的正常使用。
3.1.4 直接在手術室內(nèi)設置普通空調(diào)器，如窗式空調(diào)器和柜式空調(diào)器，不僅新風無法保證，衛(wèi)生、噪聲等方面也遠遠不能達到要求。室內(nèi)空氣污染的風險很大，不能采用。
3.1.5 手術室內(nèi)直接安裝普通空調(diào)器和自凈器，目前市場上的自凈器品種很多，包括過濾自凈器、紫外線自凈器、靜電自凈器等。盡管這些自凈設備都具備一定的除菌效果，但各有各的局限性，而且，空氣潔凈技術的作用決不是幾臺凈化設備所能取代的。機組內(nèi)盤管表面及集水盤的污染源還是存在的。
3.2在送風方式
一般百級潔凈手術室采用層流（包括局部層流），風量很大。百級以下級別大多為亂流頂送，新建的醫(yī)院也有采用國外生產(chǎn)的頂棚送風裝置。有的是置換流裝置，但由于沒有注意到送風溫差的問題，使用效果不甚理想。
3.3正壓控制
正壓值通過送入一定量的新風來控制，在系統(tǒng)調(diào)試時常常可以達到。但是系統(tǒng)在運行中，由于門的開啟、過濾器積塵或室外風速的影響，正壓值經(jīng)常變化。為使室內(nèi)保持穩(wěn)定的正壓，應采用簡易、有效的控制方式。常見的正壓控制方式有以下幾種：
3.3.1安裝余壓閥。余壓閥的安裝簡單，靈敏度高，應用較為廣泛，但它存在著許多缺點：如長期使用后關閉不嚴；全閉時室內(nèi)正壓值仍然低于預定值，就無法控制；而且對于嚴格控制微生物污染的手術室而言，無形中又增加了一條室外通道，不宜提倡使用。
3.3.2通過差壓變送器檢測室內(nèi)壓力，然后調(diào)節(jié)新風、回風或排風量，控制較為復雜。常常會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，在國內(nèi)實際運行中控制效果不佳。
3.3.3在手術室吊頂上單獨設一個小型的排風系統(tǒng)，通過室內(nèi)和走道間的壓差信號控制排風機的啟停。當壓差超過設定值時，排風機開，否則停。這種做法控制靈敏，但也存在著明顯的缺陷，即在手術過程中有人員進出時，由于“開門效應”，房間和走道間的壓差在瞬間會降為零，此時排風機與門聯(lián)鎖，應當關，但由于葉輪的慣性效應，排風機不會停轉，還具有一定的抽力，有可能造成房間負壓。此外，排風機頻繁啟停，也易出現(xiàn)故障。
3.3.4 在手術室的送、排風口設置機械式定風量裝置，不管系統(tǒng)阻力如何變化，送、排風量是恒定的，保證正壓的恒定。排風與自動門連鎖，并設有延時裝置，避免了因門開閉而使排風機頻繁停開。
縱觀以上這些做法，較為復雜，維持室內(nèi)正壓和潔凈度不很理想?？紤]單獨用一個系統(tǒng)控制正壓，維持整個手術部的正常壓力分布和氣流流向較為合適。
3.4空氣過濾器配置
國內(nèi)因大氣塵濃較高，手術室空調(diào)系統(tǒng)普遍采取三級過濾，但根據(jù)筆者對過濾器市場的調(diào)查，國內(nèi)設置在空調(diào)箱內(nèi)的中級過濾段，過濾性能偏低，又不能對末端過濾器進行有效的前級保護，所以高效過濾器往往達不到預期的保障效果。
3.5 空調(diào)熱濕處理
國內(nèi)手術室的空調(diào)機組配置大多采用一次回風或二次回風，很少用再熱。由于手術室無外墻，室內(nèi)人員集中，發(fā)濕量大，故熱濕比值較小，要求機器露點值也低，難以達到，造成室內(nèi)相對濕度值偏高。而且，經(jīng)調(diào)查測試，采用集中式處理新風系統(tǒng)中的新風機組大多不能將新風處理到室內(nèi)空氣的等焓值點，這意味著新風又將額外的濕負荷帶入室內(nèi)，增加了相對濕度。特別在南方過渡季節(jié)，溫度不高、濕度偏大，而醫(yī)院為了滿足溫度的要求，又調(diào)高冷凍水的溫度，除濕能力進一步降低。由此可見，由于空調(diào)機組性能的局限和系統(tǒng)管理不善導致手術室內(nèi)的濕度偏高成了目前普遍的難題。
4 結論
各國手術室凈化空調(diào)系統(tǒng)的型式和控制方式的差異，主要是因為各自的國情不同、設計思路不同。美國認為“凈化空調(diào)系統(tǒng)具有對患者保護的潛在優(yōu)勢”，只將它作為一種手段，并不片面強調(diào)凈化級別。提倡經(jīng)濟有效的方法，并結合無菌手術服、熱回收等節(jié)能措施；德國采取的是“全過程控制”和“主流區(qū)”的概念，因而廣泛應用獨立的正壓送風系統(tǒng)和置換流裝置；日本注重手術室的潔凈度級別，全面層流的生物潔凈手術室較多。但根據(jù)日本新修訂的相關標準，可以看出日本也在逐漸接受歐美的“保障體系思想”。 強調(diào)系統(tǒng)的整體性能，而不是某一單方面的指標。英國重視有效的工程控制和防范性策略，一直致力于發(fā)展超凈手術室，以減少術后感染風險。因此各國的標準各有特色，側重點也不同。
近10年來，國內(nèi)手術室建設發(fā)展很快，由于沒有相應的國家規(guī)范，大多采用工業(yè)潔凈的措施，而忽略了生物潔凈室的特殊性。目前，在一些新建的項目中，由于對醫(yī)院要求的提高和國外公司的參與，也有直接采用國外系統(tǒng)型式和末端裝置的做法?？偟膩碚f，國內(nèi)手術室的凈化空調(diào)系統(tǒng)有了長足的進步，空調(diào)方式、凈化方式、氣流組織、壓力控制等方面出現(xiàn)了不同的類型，對減少術后感染和提高手術成功率起了很大的作用，但尚未形成一套適合于我國國情的手術室凈化空調(diào)系統(tǒng)。筆者認為，國外經(jīng)過長期的發(fā)展所形成完善的系統(tǒng)型式、先進的裝備和設施以及豐富的實踐經(jīng)驗值得我們借鑒，能使我們跳出以往的工業(yè)設計模式，使手術室建設走上健康發(fā)展之路。
3.3.1安裝余壓閥。余壓閥的安裝簡單，靈敏度高，應用較為廣泛，但它存在著許多缺點：如長期使用后關閉不嚴；全閉時室內(nèi)正壓值仍然低于預定值，就無法控制；而且對于嚴格控制微生物污染的手術室而言，無形中又增加了一條室外通道，不宜提倡使用。
3.3.2通過差壓變送器檢測室內(nèi)壓力，然后調(diào)節(jié)新風、回風或排風量，控制較為復雜。常常會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，在國內(nèi)實際運行中控制效果不佳。
3.3.3在手術室吊頂上單獨設一個小型的排風系統(tǒng)，通過室內(nèi)和走道間的壓差信號控制排風機的啟停。當壓差超過設定值時，排風機開，否則停。這種做法控制靈敏，但也存在著明顯的缺陷，即在手術過程中有人員進出時，由于“開門效應”，房間和走道間的壓差在瞬間會降為零，此時排風機與門聯(lián)鎖，應當關，但由于葉輪的慣性效應，排風機不會停轉，還具有一定的抽力，有可能造成房間負壓。此外，排風機頻繁啟停，也易出現(xiàn)故障。
3.3.4 在手術室的送、排風口設置機械式定風量裝置，不管系統(tǒng)阻力如何變化，送、排風量是恒定的，保證正壓的恒定。排風與自動門連鎖，并設有延時裝置，避免了因門開閉而使排風機頻繁停開。
縱觀以上這些做法，較為復雜，維持室內(nèi)正壓和潔凈度不很理想。考慮單獨用一個系統(tǒng)控制正壓，維持整個手術部的正常壓力分布和氣流流向較為合適。
3.4空氣過濾器配置
國內(nèi)因大氣塵濃較高，手術室空調(diào)系統(tǒng)普遍采取三級過濾，但根據(jù)筆者對過濾器市場的調(diào)查，國內(nèi)設置在空調(diào)箱內(nèi)的中級過濾段，過濾性能偏低，又不能對末端過濾器進行有效的前級保護，所以高效過濾器往往達不到預期的保障效果。
3.5 空調(diào)熱濕處理
國內(nèi)手術室的空調(diào)機組配置大多采用一次回風或二次回風，很少用再熱。由于手術室無外墻，室內(nèi)人員集中，發(fā)濕量大，故熱濕比值較小，要求機器露點值也低，難以達到，造成室內(nèi)相對濕度值偏高。而且，經(jīng)調(diào)查測試，采用集中式處理新風系統(tǒng)中的新風機組大多不能將新風處理到室內(nèi)空氣的等焓值點，這意味著新風又將額外的濕負荷帶入室內(nèi)，增加了相對濕度。特別在南方過渡季節(jié)，溫度不高、濕度偏大，而醫(yī)院為了滿足溫度的要求，又調(diào)高冷凍水的溫度，除濕能力進一步降低。由此可見，由于空調(diào)機組性能的局限和系統(tǒng)管理不善導致手術室內(nèi)的濕度偏高成了目前普遍的難題。
4 結論
各國手術室凈化空調(diào)系統(tǒng)的型式和控制方式的差異，主要是因為各自的國情不同、設計思路不同。美國認為“凈化空調(diào)系統(tǒng)具有對患者保護的潛在優(yōu)勢”，只將它作為一種手段，并不片面強調(diào)凈化級別。提倡經(jīng)濟有效的方法，并結合無菌手術服、熱回收等節(jié)能措施；德國采取的是“全過程控制”和“主流區(qū)”的概念，因而廣泛應用獨立的正壓送風系統(tǒng)和置換流裝置；日本注重手術室的潔凈度級別，全面層流的生物潔凈手術室較多。但根據(jù)日本新修訂的相關標準，可以看出日本也在逐漸接受歐美的“保障體系思想”。 強調(diào)系統(tǒng)的整體性能，而不是某一單方面的指標。英國重視有效的工程控制和防范性策略，一直致力于發(fā)展超凈手術室，以減少術后感染風險。因此各國的標準各有特色，側重點也不同。
近10年來，國內(nèi)手術室建設發(fā)展很快，由于沒有相應的國家規(guī)范，大多采用工業(yè)潔凈的措施，而忽略了生物潔凈室的特殊性。目前，在一些新建的項目中，由于對醫(yī)院要求的提高和國外公司的參與，也有直接采用國外系統(tǒng)型式和末端裝置的做法?？偟膩碚f，國內(nèi)手術室的凈化空調(diào)系統(tǒng)有了長足的進步，空調(diào)方式、凈化方式、氣流組織、壓力控制等方面出現(xiàn)了不同的類型，對減少術后感染和提高手術成功率起了很大的作用，但尚未形成一套適合于我國國情的手術室凈化空調(diào)系統(tǒng)。筆者認為，國外經(jīng)過長期的發(fā)展所形成完善的系統(tǒng)型式、先進的裝備和設施以及豐富的實踐經(jīng)驗值得我們借鑒，能使我們跳出以往的工業(yè)設計模式，使手術室建設走上健康發(fā)展之路。
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