成像设备在手术室中拥有悠久的历史. 早在1960年代初，X射线设备就安装在手术室的天花板上，1960年代后期推出的移动式C型臂成为了手术室成像的支柱. 复合手术室的概念是在上个世纪的1980年代构思的. 树鸟教育HVAC设计老师Du.

1983年，在成功治疗严重的主动脉瓣狭窄的首个成功的经皮球囊瓣膜成形术之后，于2002年开始了人类经导管主动脉瓣置换术. 这需要将血管造影术导管插入与心脏手术相结合的设施. 越来越复杂的手术和介入方法需要更先进的成像，以及在手术台上进行术中和术后成像及干预. 这样，将复合手术室（图1）定义为在同一地点，同一时间，同一疾病中. 患者已完成两种或更多种亚专业治疗方法的地方.

尽管复合手术及其手术室设施很昂贵，但它们发展稳定，并且近年来发展更快. 目前，复合手术已应用于多种医学和临床领域，以满足多个学科的需求，并且广泛用于介入手术的治疗，例如胸外科，神经外科，血管外科，肝胆外科等. 最新的德国DIN 1946-4-2018“医疗建筑和房间通风与空调”将复合手术室分类为可容纳大型医学成像设备的1级手术室. 它还规定，手术室中的通风和空调设施应符合对手术室中所有操作的最严格的操作环境控制.

我国复合手术室的发展速度和复合手术室的数量一直是世界上最好的. 目前，我国许多医院正在建造复合手术室. 由于没有相应的国内外标准或规范，因此这些复合手术室的设计均基于中国GB50333-2013《医院洁净手术室建筑技术规范》（以下简称“技术规范”）推荐的湿度控制方法. “代码”），即在每个操作区域中将集中式新鲜空气处理与循环单元的净化空调系统组合在一起（图2）.

该系统可避免冷却，除湿，再加热等耗能大的空气处理过程，方便实现洁净操作部门有序的梯度压力控制，并对各手术室进行有效控制和自我调节，这有力地促进了中国洁净手术室的建设.

“规范”中推荐的用于集中处理新鲜空气的清洁空调系统以及每个手术室中循环单元的组合类似于英国的复合手术室中的空调系统. 英国采用集中处理新鲜空气的方式来承受所有的热量和湿度负荷. 在每个操作区域的上方都安装了一个净化循环单元净化手术室，并且没有进行任何加热和湿气处理作为自循环. 增加空气供应以实现无尘和无菌的层流空气.

在我国，与英国不同，特别是在东部地区，春季和夏季的室外温度不仅很高，而且水分含量也很高. 集中的新鲜空气处理承受所有湿负荷. 机器的除湿能力大且露点低，通常在11℃左右，产生冷水难以达到设备通常的7℃冷冻水，导致手术室的室内湿度容易超过标准当室外湿度高时. 因此，使用了一些可以产生低温冷冻水的特殊冷水机，但是这些冷水机的运行效率很低.

有些增加了直接膨胀式制冷机组，在新鲜空气处理机组冷水盘管的后面增加了直接膨胀式蒸发器盘管，以再次冷却和除湿，以达到所需的机器露点，但这会增加能耗. 有时，为了避免露点温度过低对室内环境控制产生负面影响，必须再次对其进行加热. 为了节省能源，增加了热管，并增加了直接膨胀冷凝器盘管以进行重新加热. 系统越复杂.

由于《规范》推荐的清洁空调系统包括新鲜空气集中处理单元，每个手术室循环单元和组合净化空调系统，因此系统很多，空气处理过程更加复杂. 整个系统的性能和控制质量在很大程度上取决于工程公司及其施工管理人员的素质，这是当前清洁运营部门不平衡的主要原因之一.

复合手术室的环境控制特征

复合手术室不同于传统的单人手术室. 手术室面积较大，单面不少于7.32m2，面积不少于60.39m2，最大面积不超过200m2. 复合手术室里有很多人，通常有8至10名来自不同学科的人组成一个团队，并且来自不同学科的人被替换并频繁进出. 复合手术室的湿热负荷大，手术时间长，手术团队经常感到闷热. 在适合室外气候的情况下，有望增加新鲜空气的供应，并改善室内空气质量.

通常来说，改变洁净室系统中的新鲜空气量是禁忌，这将破坏整个洁净区的有序梯度压力分布. 《规范》推荐的清洁空调系统具有固定数量的新鲜空气以进行集中处理，并且当气候合适时，很难增加新鲜空气的数量. 即使可以改变新鲜空气量进行操作，也需要相应地更改每个手术室的独立排气量，以维持每个手术室的压力，甚至保持整个手术室的有序梯度压差，从而增加了难度运营部门控制. 至少它不能满足可变风量的复合手术室最佳运行的要求.

复合手术室面积较大，通常需要独立操作. 在复合手术室上方设置一个大面积的技术夹层，并集中布置循环单元，新鲜空气单元以及相应的风，水，电和其他复杂的管道是比较困难的.

近年来，中国医院清洁操作部门的大多数冷热源都配备了多功能的四管热泵，可以同时提供冷热. 它不仅提供空调系统所需的冷热水净化手术室，而且还提供生活用水. 对于多功能四管热泵，最大的节能效益是充分利用其提供的冷冻水和热水. 但是，对于“规范”中推荐的净化空调系统，多功能四管热泵产生的热量不能在夏天使用，而必须排放到大气中，从而降低了运行效率.

总而言之，“规格”中推荐的净化空调系统显示出复合手术室对环境的控制不足. 因此，有必要研究一种合理可行的简单有效的运行环境控制系统，以达到节能降耗的目的.

关于复合手术室环境控制系统的讨论

根据多功能四管式热泵的冷热源以及目前洁净运行部门的复合手术室的特点，本文提出的可变新鲜空气量净化空调系统是一个更加实用的系统. 合理的手术环境控制程序.

可变新鲜空气量净化空调系统采用集中式全空气空调单元，这与将集中新鲜空气处理和每个操作的循环单元相结合的半集中净化空调系统不同房间. 系统中的所有热处理和湿气处理组件及其控制组件都集中在一个单元中，并且该单元的质量可以通过工厂的整个生产过程以及复合手术室的控制逻辑来完美地控制. 年度操作会下载到由单元进行的PLC控制器中.

由于是集中式全空调系统，对于复合手术室实体，该单元被运送到手术室进行配置，并且可以通过连接相应的管道进行操作，因此无需设置在手术室上方进行技术解剖. 无需通过在手术室上方设置各种单元来将复杂的风，水和电力管道引入技术中间层，从而避免了水的破坏，降低了成本，减少了施工时间并提高了手术室的噪音水平

将工程技术和工程质量交给工厂以实现大规模生产是一种发展趋势. 大大降低了对工程公司和施工经理质量的要求. 可以看出，可变新鲜空气量净化空调装置的设计和制造质量已经成为手术环境控制成功的关键. 两者之间的差异反映在表1中.

可变新鲜空气量净化空调单元需要实现可变新鲜空气量，理想情况下是双风扇单元模式（请参见图3）. 与舒适度可变风量空调单元不同，必须同时考虑室外焓变和颗粒物浓度的变化，并且实现最佳操作也是一个问题. 根据文献，该装置随附的PLC计算得出，应在适当的气候条件下增加新鲜空气量，并尽可能使用自然的新鲜空气冷源以减少能耗.

但是，传统的双风扇空调在改变新鲜空气量的过程中很难精确地控制排气量和循环空气量，这常常导致室内压力失控. 为了实时准确地控制这三者的风量，传统的风门结构和调节方法是不够的. 另外，在手术过程中频繁地启动和停止不同的外科手术设备，并且室内的热和湿负荷快速变化. 实时准确地控制机器的露点并及时准确地补偿大容量的再加热也是一个难题. 这就是传统的变风量空调装置难以在医院部门推广和应用的主要原因.

新型复合手术室变风量净化空调机组

本文提出的可变新鲜空气量净化空调单元（见图4）由鼓风机单元18和回风单元2组成. 鼓风机单元的鼓风机8配备有变频器和静态压力传感器，在鼓风机8的进气侧设置有压力无关的新鲜空气量控制阀5和粗效过滤器6. 在送风侧，按顺序排列以下组件: 均流装置10，中效过滤器12，制冷盘管15，加热盘管16，加湿器17等组件.

回风鼓风机组2的回风风扇配有变频器和静压传感器. 回风阀1设置在进气侧，压力独立排气量控制阀4和压力独立循环风量控制阀设置在出风侧. 3.循环空气量调节阀3与鼓风机组18连通. 为了避免空调单元积水或积水，热处理和湿气处理组件设置在正压部分，其横截面风速不大于2m / s.

新鲜空气过滤器单元13用作可选组件，仅用于局部空气污染，例如PM2.5超出标准的烟雾. 在新鲜空气过滤器单元的入口侧安装有粗效率过滤器14，在出口侧安装有中高效过滤器11. 通常，新鲜空气管上的电动空气阀7通常是打开的，新鲜空气电动阀9通常是关闭的. 仅当空气被污染时，才打开新鲜空气过滤器单元13，打开新鲜空气电动阀9，然后关闭新鲜空气管上的电动空气阀7，以切换工作条件.

我国的阴霾天气主要发生在冬末和初春. 可以根据当地大气条件配置新鲜空气过滤器单元. 随着我国空气污染控制的加强，霾的发生频率和持续时间越来越少. 在越来越多的地区，可变风量净化空气调节单元的新风入口全年无需配备多余的空气过滤设备，这会增加运行能耗.

传统的双风扇空调装置引起的“手术室回风量和房间压力的失控”主要涉及空气阀本身和控制系统的性能. 由于普通的调节空气阀取决于压力，也就是说，管道压力波动会影响风量控制. 其次，风量调节取决于阀门的开度. 与过去一样，三个空气阀的风量通常由空气阀连杆控制，这很难准确地控制或调节风量.

本文提出的可变新鲜空气量净化空调单元的新鲜空气阀，返回空气阀和排气阀采用独立于压力的文丘里控制阀和独特的PLC控制系统. PLC控制系统的特点是可以通过数值精确控制文丘里控制阀. 在调整新鲜空气量QF的过程中，静压传感器可确保供气和回风量保持不变. PLC根据以下公式计算循环风量QC和排气量QE的值，然后直接控制新鲜风量阀，循环风量阀和排气量阀以准确地保持差空气量QΔ不变，保持运行状态室内正压稳定.

循环风量QC =送风量QS-新风量QF（1）

排气量QE =新鲜空气量QF-差空气量QΔ（2）

可变新鲜空气量净化空调单元的空气处理过程采用简单有效的一次回风冷却和加热除湿. 这种恒温恒湿控制措施是利用大量的冷能进行降温除湿，然后再进行大量的再加热. 加热量达到控制点. 通常认为这种冷热偏移非常耗能. 如果要进行充分的再加热，以充分利用配置的多功能四管热泵在冷却过程中产生的大量热量，则该空气处理过程不应再视为能耗，而应视为节能和减排.

由于回风先经过冷却，除湿再加热的处理系统大大提高了机器的露点，因此无需在单元中安装直接膨胀式制冷机组或用于低温冷冻水的专用制冷机，减少了整个系统的运行能耗. 而且，室内状态控制简单，有效和稳定. 对于手术过程中不同手术设备的频繁启停，启闭对室内的热负荷影响很大，使室内的湿热比变化更快.

本机中使用的水盘管快速响应水阀执行器和PLC控制，以实现对机器露点的实时，准确控制，并快速补偿再加热量，以保持室内恒定的温度和湿度，避免在现有手术室中普遍发生湿度过大的现象.

复合手术主要是微创手术. 气体麻醉主要用于早期手术，并且麻醉后释放的残留气体量很大，因此需要独立通风. 如今，气体麻醉的用例越来越少. 即使在使用气体麻醉的情况下，内置排气装置的性能也越来越好，因此麻醉后残留的气体量很小. 因此，可变新鲜空气量净化空调单元采用集中式回风并排出回风单元中的空气（即系统排气）.

它不会影响手术室中的空气质量，并且避免在手术室中建立独立的排气系统. 而且，当改变新风量时，更容易相应地改变排气量，以保持稳定的差压风量.

可变新鲜空气量净化空调单元还可以根据房间进行的手术类型的要求，直接改变通过鼓风机的变频器送入房间的总空气量，或者根据设定的清洁度水平进行手术由特定区域的无诱导供气设备提供的空气量，或仅提供给需要进行手术的各个操作区域的空气，其他操作区域不提供空气. 同时，由回风风扇的变频器设定的相应回风量由PLC系统控制. 除了新鲜空气量，循环空气量和排气量外，房间中的正压保持不变，并降低了手术室的运行能耗.

结论

中国《规范》所推荐的湿度优先控制方法避免了传统的恒温恒湿控制中的再加热能耗，并有利于洁净操作部门对每个手术室的独立控制和自我调节. 有序的梯度压差Control有效地促进了中国洁净手术室的建设.

鉴于清洁作业部门普遍部署的多功能四管热泵产生的热水过剩，联合手术室面积大，人员多，进出频繁，运行时间长，对空气质量要求高，通常是独立配置净化空调单元. 本文提出了一种基于可变新鲜空气量净化空调单元的集中式全空气系统，该系统由鼓风机单元，回风单元，可选新鲜空气单元和PLC控制系统集成.

该单元随附的PLC控制器可以实时控制鼓风机单元，回风单元和可选的新鲜空气单元的最佳运行. 无论运行条件如何变化，它始终可以保持对新鲜空气和排气之间差异的恒定控制. 节能运行中，可在不改变新风量的情况下保持手术室的总供气量和正压.

即使通过变频减少供气量来改变手术区域的清洁度，仍可以保持正压. 该设备对调节后的空气采用回风加热空气处理工艺，这不仅可以确保恒定的温度和湿度，而且可以更有效地控制操作环境. 而且，消耗过量的热水，充分利用多功能四管热泵的冷热水是最大的节能减排.

可变的新鲜空气量净化空调单元不需要超低温冷冻水，无需在单元中添加直接膨胀盘管，无需技术夹层，无需在手术室上方设置净化空调单元，无需安装空气和水，电力管道引入了技术中间层，形成了复杂的管道系统. 只要将单元的送风和回风管道与送风装置和设置在复合手术室每个操作区域上方的室内回风口相连，就可以将其安装在综合手术室附近. 非常简单.

此可变新鲜空气量净化空调装置已申请专利，并由克莱门特急冷设备（上海）有限公司批量生产. 可变新鲜空气量净化空调机也适用于人员密集的医疗部门，例如医院的洁净手术室，重症监护病房，重症监护病房，门诊和急诊室，输液厅和其他地方.