后疫情下正負壓轉換手術室設計探討

劉波 李庭 霍亭

1 山東省建筑設計研究院有限公司

2 河北建筑設計研究院有限責任公司

新冠肺炎疫情以來，我國采取隔離確診、疑似病例及密切接觸者，限制人員流動等嚴格的防控措施，使得國內新冠疫情基本趨于穩定。由于各種原因，國外疫情目前仍處于不可控狀態，從而導致國內的境外輸入確診病例持續不斷。為適應疫情新形勢，國家衛健委于2020 年7 月發布了《綜合醫院“平疫結合”可轉換病區建筑技術導則（試行）》，文中第6.5.1 條規定“平疫結合區手術部，平時手術室按正壓設計。手術部根據需要應當至少設置一間可轉化為負壓的全新風直流手術室，供疫情時使用”。此外，2000 年頒布文獻[1]第11 條規定，“有條件時根據需要可設1 間負壓潔凈手術室”。2002 年頒布的文獻[2]第3.0.5 條規定，“當進行傳染性疾病手術或為傳染病患者進行手術時，應遵循傳染病管理辦法，同時應建立負壓潔凈手術室，或采用正負壓轉換形式的潔凈手術室?！本C上所述，綜合醫院有必要至少設置一間負壓手術室。由于負壓手術室應用頻率低，為提高手術室的利用率，更多是設置可以正負壓轉換的手術室。平時保持正壓，做普通手術室用。緊急情況下，手術室為負壓，做負壓手術室用[3-4]。本文針對于此背景下正負壓轉換手術室設置進行闡述，旨在為設計同行提供參考。

1 正負壓轉換手術室平面布置

文獻[2]第5.2.8 條規定“負壓潔凈手術室和產生嚴重污染的房間與其相鄰區域之間必須設緩沖室?！?/p>

文獻[5]第5.1.3 條明確了負壓手術室的建筑要求“1）負壓手術室應自成一區，有獨立出入口，并與手術部外建筑通道建立快捷聯系。2）負壓手術室布置應潔污分流，配備專用無菌儲物間、沖洗消毒間以及清潔通道。3）負壓手術室與潔凈手術部內潔凈通道應設分隔門及緩沖室，以便對負壓手術室隔離封閉?！蔽墨I[6]第7.2.5 條規定“負壓手術室和感染手術室在出入口處都應設準備室作為緩沖室。負壓手術室應有獨立出入口”。正負壓轉換手術室兼具正壓、負壓手術室功能，上述負壓手術室的建筑布置要求正負壓轉換手術室也應該遵從。

實際工程中，正負壓轉換手術室平面存在如下問題：1）緩沖設置不全面，只有前室或后室，如圖1、圖2所示[7]。手術室直接開向走廊，當手術室開門時，雖然設計了空氣壓差，開門瞬間會把壓力擾亂，存在負壓手術室被污染的空氣進入走廊的風險[8]。2）未實現呼吸道傳染病患者與普通患者、醫護人員分流，存在交叉感染風險，如圖3 所示。從圖中可以看出，呼吸道傳染病患者和普通患者、醫護人員共用潔凈走廊，存在非常大的安全隱患。

圖1 帶前室的正負壓切換手術室

圖2 帶后室的正負壓切換手術室

圖3 某正負壓轉換手術室建筑平面布置

根據上述要求，結合筆者工作實際，筆者認為正負壓轉換手術室平面布置需把握兩個原則：1）前后室的緩沖缺一不可。2）盡量設置在手術部端頭位置，自成一區，呼吸道傳染病患者通道與普通患者、醫護人員通道分開布置。如圖4 所示，負壓手術時，病人通過負壓換床間進入負壓手術室，實現了與普通患者、醫護人員的分離。

圖4 某正負壓轉換手術室建筑平面布置

2 正負壓轉換手術室壓力要求

目前一些已建成正負壓轉換手術室負壓狀態時壓力梯度分布為潔凈走廊（+20Pa）→前室（+15Pa）→手術室（+10Pa）←后室（+15Pa）[9]；有的工程負壓狀態時壓力梯度分布為潔凈走廊（+20Pa）→前室（+25Pa）→手術室（+15Pa）[10]。兩種做法都是手術室相對潔凈走廊是負壓，相對室外是正壓。后者做法前室相對于潔凈走廊為正壓，筆者認為略有不妥，當手術室開門時破壞壓差，手術室內空氣有可能進入前室，進而順著壓差從前室進入潔凈走廊。正確的壓力梯度應該為：潔凈走廊→前室→手術室←后室。

文獻[6]指出“擔心負壓手術室仍然可能出現正壓，使危險氣溶膠滲向吊頂上技術夾層”，所以文獻[6]第4.0.2 條規定“嚴重污染的房間對相通的相鄰房間應保持負壓，最小靜壓差應大于等于5Pa。用于控制空氣感染的手術室應是負壓手術室，負壓手術室對其吊頂上技術夾層應保持略低于“0”的負壓差?！币虼宋墨I[9]建議正負壓轉換手術室負壓狀態時梯度分布為潔凈走廊（+10Pa）→前室（+5Pa）→手術室（-5Pa）←后室（+5Pa）。

3 正負壓轉換手術室通風空調設計

3.1 現有一些正負壓轉換手術室凈化空調系統

國內目前建成的正負壓轉換手術室大多是Ⅲ級潔凈手術室，且設置獨立的凈化空調系統，筆者認為這個設計思路沒有問題[10]。關于通風設計，筆者認為存在一些不妥。例如圖5 所示某醫院正負壓轉換手術室凈化空調系統原理圖。其工作原理如下：1）正壓狀態時，凈化空調為一次回風運行工況。密閉閥M5、M6、M7、M8 關閉，密閉閥M1、M2、M3、M4 開啟，排風機P2 不運行，排風機P1 運行，新風管上風量調節閥為T1 為低風量狀態，回風總管上的風量調節閥T2 為高風量狀態。2）負壓狀態下，對普通傳染病患者進行手術時，凈化空調為一次回風運行工況。密閉閥M3、M7、M8 關閉，密閉閥M1、M2、M4、M5、M6 開啟，排風機P1、P2 均運行，新風管上風量調節閥為T1 為中風量狀態，回風總管上的風量調節閥T2 為低風量狀態，排風管上的風量調節閥T3 為低風量狀態。3）負壓狀態下，對烈性傳染病患者進行手術時，凈化空調為全新風運行工況。密閉閥M2、M3、M4、M5 關閉，密閉閥M1、M6、M7、M8 開啟，排風機P1、P2 均運行，新風管上風量調節閥為T1 為高風量狀態，排風管上的風量調節閥T3 為高風量狀態。

筆者認為圖5 存在如下問題：1）文獻[6]第8.1.14條規定：負壓手術室頂棚排風口入口處以及室內回風口入口處均必須設高效過濾器，并應在排風出口處設止回閥，回風入口處設密閉閥。正負壓轉換手術室，應在部分回風口上設高效過濾器，另一部分回風口上設中效過濾器。當供負壓使用時，應關閉中效過濾器處密閉閥。當供正壓使用時，應關閉高效過濾器處密閉閥。圖5 負壓狀態下，P1 排風所對應室內排風口配的是中效過濾器，不符合文獻[6]的要求。2）凈化空調機組正壓狀態下和對普通傳染病患者進行手術負壓狀態下，手術室內配置的過濾器級別不同，回風系統阻力要求不同，若是單純為了負壓工況高阻力而配置高壓頭變頻風機，平時正壓工況低頻運行，不符合節能要求。3）對普通傳染病患者進行手術負壓狀態下，手術室回風口配置高效過濾器，負壓換床、醫生前室配置中效過濾器，系統壓力不平衡，容易導致手術室排風量底于設計值，負壓換床、醫生前室排風量高于設計值。

圖5 某醫院正負壓轉換手術室凈化空調系統原理圖

3.2 正負壓轉換手術室凈化空調系統有沒有必要做回風

針對上述問題，筆者試圖找出一個合理的凈化空調系統方案。在此之前，需要先討論一下正負壓轉換手術室凈化空調系統有沒有必要做回風？文獻[11]指出“當負壓隔離病房排（回）風口設有不低于現行國家標準GB/T 13354-2020《高效空氣過濾器》的50 級（原為C 類）高效過濾器時，負壓隔離病房可采用非全新風凈化空調系統?！蔽墨I[12]指出“負壓手術室在回風口設置高效過濾器，并保證其不漏，是可以回風的，而不必全排風”。文獻[13]也支持在過濾器安裝符合標準時負壓手術室可做回風。因此，如圖5 所示，目前一些正負壓轉換手術室設置了回風工況。

正負壓轉換手術室設置了回風工況目的是節能，但是，將負壓工況設計為帶回風系統，就會增加正負壓轉換手術室凈化空調系統一個運行工況，勢必會使系統復雜，控制麻煩。國家衛健委于2020 年2 月發布了《新型冠狀病毒肺炎應急救治設施設計導則（試行）》，中國中元國際工程有限公司同時于2020 年2 月主編了T/CECS 661-2020《新型冠狀病毒感染的肺炎傳染病應急醫療設施設計標準》，兩個文件同時提到“應急救治設施的手術室應當按直流負壓手術室設計，并符合國家現行標準《醫院潔凈手術部建筑技術規范》（GB50333）的有關規定”。胡國慶等對2359 家醫療機構的凈手術室使用現狀調查進行了調查，調差顯示42.9%（1011/2359）醫療機構配置了正負壓切換手術室，但1011 家配置正負壓切換手術的醫療機構中，有61.7%（624 家）正負壓切換手術室的負壓使用頻率≤1 次/月[3]。筆者認為，正負壓轉換手術室凈化空調系統負壓狀態時直接做全直流新風系統，不做回風即可。正負壓轉換手術室使用頻率低，負壓工況做全直流新風系統，偶爾使用全年總能耗并不增加太多。并且減少了運行工況，使系統簡單，降低了出故障概率，還可以使維修成本降低。若一些特殊醫院負壓手術室使用頻率的確高，筆者建議直接設置帶回風的負壓手術室，對烈性傳染病患者進行手術時，凈化空調為全新風運行工況。

3.3 筆者建議正負壓轉換手術室凈化空調系統

筆者查閱相關文獻，并結合工作實踐，提出如圖6所示正負壓轉換手術室凈化空調系統原理圖。其工作原理如下：1）正壓狀態時，凈化空調為一次回風運行工況。密閉閥M1、M2 開啟，排風機P2 不運行，排風機P1 運行，新風管上風量調節閥為T1 為低風量狀態。2）負壓狀態下，不管對普通傳染病患者進行手術還是對烈性傳染病患者進行手術時，凈化空調為全新風運行工況。密閉閥M1 開啟，密閉閥M2 關閉，排風機P1、P2 均運行，新風管上風量調節閥為T1 為高風量狀態。該系統解決了圖5 系統中的問題：1）負壓狀態時，頂排排風口也配高效過濾器，滿足了規范要求。2）正壓時的回風系統和負壓時的排風系統完全獨立，空調機組不需要為了負壓時增設高效過濾而增大機組壓頭。3）負壓換床、醫生前室增設一套排風口與排風管路，接入手術室負壓時的排風系統，排風口都配高效過濾器，解決了壓力不平衡問題。

圖6 建議正負壓轉換手術室凈化空調系統原理圖

4 正負壓轉換手術室通風空調自控系統的設計

自控系統設計是正負壓轉換手術室設計內容重要的組成部分，通過控制密閉閥可實現正負壓工況的轉換。其自控原理圖如圖7 所示，其控制策略如下：1）正壓工況運行時，排風機P2 不運行P1 運行，根據手術室內壓力傳感器的信號調節新風管的變風量閥，對室內靜壓差進行控制，同時確保手術室內新風量滿足文獻[6]的要求。2）負壓工況運行時，排風機P1 不運行P2 運行，根據手術室內壓力傳感器的信號調節排風機P2 所連接的排風管的變風量閥，對室內靜壓差進行控制。根據設置在排風機P2 的排風主管的壓力傳感器的信號調節排風機變頻器，以適應排風高效過濾器阻力的變化。3）負壓轉換手術室凈化空調系統的排風機與送風機聯鎖，正壓工況運行時，送風機先于排風機開啟，后于排風機關閉。負壓工況運行時聯鎖順序與負壓工況相反。4）對凈化空調系統的各級空氣過濾器設置壓差報警[13]。

圖7 某正負壓轉換手術室凈化空調自控系統原理圖

5 結論

1）前后室的緩沖缺一不可。盡量設置在手術部端頭位置，自成一區，呼吸道傳染病患者通道與普通患者、醫護人員通道分開布置。

2）建議正負壓轉換手術室負壓狀態時梯度分布為潔凈走廊（+10Pa）→前室（+5Pa）→手術室（-5Pa）←后室（+5Pa）。

3）目前有些正負壓轉換手術室凈化空調系統存在工況復雜，控制麻煩，風量不易平衡等問題。建議正負壓轉換手術室負壓工況時不做回風，減少運行工況，便于正負壓轉換手術室系統簡單，控制方便。

4）負壓轉換手術室凈化空調系統的排風機與送風機聯鎖，正壓工況運行時，送風機先于排風機開啟，后于排風機關閉。負壓工況運行時聯鎖順序與負壓工況相反。