后疫情下正负压转换手术室设计探讨

刘波 李庭 霍亭

1 山东省建筑设计研究院有限公司

2 河北建筑设计研究院有限责任公司

新冠肺炎疫情以来，我国采取隔离确诊、疑似病例及密切接触者，限制人员流动等严格的防控措施，使得国内新冠疫情基本趋于稳定。由于各种原因，国外疫情目前仍处于不可控状态，从而导致国内的境外输入确诊病例持续不断。为适应疫情新形势，国家卫健委于2020 年7 月发布了《综合医院“平疫结合”可转换病区建筑技术导则（试行）》，文中第6.5.1 条规定“平疫结合区手术部，平时手术室按正压设计。手术部根据需要应当至少设置一间可转化为负压的全新风直流手术室，供疫情时使用”。此外，2000 年颁布文献[1]第11 条规定，“有条件时根据需要可设1 间负压洁净手术室”。2002 年颁布的文献[2]第3.0.5 条规定，“当进行传染性疾病手术或为传染病患者进行手术时，应遵循传染病管理办法，同时应建立负压洁净手术室，或采用正负压转换形式的洁净手术室。”综上所述，综合医院有必要至少设置一间负压手术室。由于负压手术室应用频率低，为提高手术室的利用率，更多是设置可以正负压转换的手术室。平时保持正压，做普通手术室用。紧急情况下，手术室为负压，做负压手术室用[3-4]。本文针对于此背景下正负压转换手术室设置进行阐述，旨在为设计同行提供参考。

1 正负压转换手术室平面布置

文献[2]第5.2.8 条规定“负压洁净手术室和产生严重污染的房间与其相邻区域之间必须设缓冲室。”

文献[5]第5.1.3 条明确了负压手术室的建筑要求“1）负压手术室应自成一区，有独立出入口，并与手术部外建筑通道建立快捷联系。2）负压手术室布置应洁污分流，配备专用无菌储物间、冲洗消毒间以及清洁通道。3）负压手术室与洁净手术部内洁净通道应设分隔门及缓冲室，以便对负压手术室隔离封闭。”文献[6]第7.2.5 条规定“负压手术室和感染手术室在出入口处都应设准备室作为缓冲室。负压手术室应有独立出入口”。正负压转换手术室兼具正压、负压手术室功能，上述负压手术室的建筑布置要求正负压转换手术室也应该遵从。

实际工程中，正负压转换手术室平面存在如下问题：1）缓冲设置不全面，只有前室或后室，如图1、图2所示[7]。手术室直接开向走廊，当手术室开门时，虽然设计了空气压差，开门瞬间会把压力扰乱，存在负压手术室被污染的空气进入走廊的风险[8]。2）未实现呼吸道传染病患者与普通患者、医护人员分流，存在交叉感染风险，如图3 所示。从图中可以看出，呼吸道传染病患者和普通患者、医护人员共用洁净走廊，存在非常大的安全隐患。

图1 带前室的正负压切换手术室

图2 带后室的正负压切换手术室

图3 某正负压转换手术室建筑平面布置

根据上述要求，结合笔者工作实际，笔者认为正负压转换手术室平面布置需把握两个原则：1）前后室的缓冲缺一不可。2）尽量设置在手术部端头位置，自成一区，呼吸道传染病患者通道与普通患者、医护人员通道分开布置。如图4 所示，负压手术时，病人通过负压换床间进入负压手术室，实现了与普通患者、医护人员的分离。

图4 某正负压转换手术室建筑平面布置

2 正负压转换手术室压力要求

目前一些已建成正负压转换手术室负压状态时压力梯度分布为洁净走廊（+20Pa）→前室（+15Pa）→手术室（+10Pa）←后室（+15Pa）[9]；有的工程负压状态时压力梯度分布为洁净走廊（+20Pa）→前室（+25Pa）→手术室（+15Pa）[10]。两种做法都是手术室相对洁净走廊是负压，相对室外是正压。后者做法前室相对于洁净走廊为正压，笔者认为略有不妥，当手术室开门时破坏压差，手术室内空气有可能进入前室，进而顺着压差从前室进入洁净走廊。正确的压力梯度应该为：洁净走廊→前室→手术室←后室。

文献[6]指出“担心负压手术室仍然可能出现正压，使危险气溶胶渗向吊顶上技术夹层”，所以文献[6]第4.0.2 条规定“严重污染的房间对相通的相邻房间应保持负压，最小静压差应大于等于5Pa。用于控制空气感染的手术室应是负压手术室，负压手术室对其吊顶上技术夹层应保持略低于“0”的负压差。”因此文献[9]建议正负压转换手术室负压状态时梯度分布为洁净走廊（+10Pa）→前室（+5Pa）→手术室（-5Pa）←后室（+5Pa）。

3 正负压转换手术室通风空调设计

3.1 现有一些正负压转换手术室净化空调系统

国内目前建成的正负压转换手术室大多是Ⅲ级洁净手术室，且设置独立的净化空调系统，笔者认为这个设计思路没有问题[10]。关于通风设计，笔者认为存在一些不妥。例如图5 所示某医院正负压转换手术室净化空调系统原理图。其工作原理如下：1）正压状态时，净化空调为一次回风运行工况。密闭阀M5、M6、M7、M8 关闭，密闭阀M1、M2、M3、M4 开启，排风机P2 不运行，排风机P1 运行，新风管上风量调节阀为T1 为低风量状态，回风总管上的风量调节阀T2 为高风量状态。2）负压状态下，对普通传染病患者进行手术时，净化空调为一次回风运行工况。密闭阀M3、M7、M8 关闭，密闭阀M1、M2、M4、M5、M6 开启，排风机P1、P2 均运行，新风管上风量调节阀为T1 为中风量状态，回风总管上的风量调节阀T2 为低风量状态，排风管上的风量调节阀T3 为低风量状态。3）负压状态下，对烈性传染病患者进行手术时，净化空调为全新风运行工况。密闭阀M2、M3、M4、M5 关闭，密闭阀M1、M6、M7、M8 开启，排风机P1、P2 均运行，新风管上风量调节阀为T1 为高风量状态，排风管上的风量调节阀T3 为高风量状态。

笔者认为图5 存在如下问题：1）文献[6]第8.1.14条规定：负压手术室顶棚排风口入口处以及室内回风口入口处均必须设高效过滤器，并应在排风出口处设止回阀，回风入口处设密闭阀。正负压转换手术室，应在部分回风口上设高效过滤器，另一部分回风口上设中效过滤器。当供负压使用时，应关闭中效过滤器处密闭阀。当供正压使用时，应关闭高效过滤器处密闭阀。图5 负压状态下，P1 排风所对应室内排风口配的是中效过滤器，不符合文献[6]的要求。2）净化空调机组正压状态下和对普通传染病患者进行手术负压状态下，手术室内配置的过滤器级别不同，回风系统阻力要求不同，若是单纯为了负压工况高阻力而配置高压头变频风机，平时正压工况低频运行，不符合节能要求。3）对普通传染病患者进行手术负压状态下，手术室回风口配置高效过滤器，负压换床、医生前室配置中效过滤器，系统压力不平衡，容易导致手术室排风量底于设计值，负压换床、医生前室排风量高于设计值。

图5 某医院正负压转换手术室净化空调系统原理图

3.2 正负压转换手术室净化空调系统有没有必要做回风

针对上述问题，笔者试图找出一个合理的净化空调系统方案。在此之前，需要先讨论一下正负压转换手术室净化空调系统有没有必要做回风？文献[11]指出“当负压隔离病房排（回）风口设有不低于现行国家标准GB/T 13354-2020《高效空气过滤器》的50 级（原为C 类）高效过滤器时，负压隔离病房可采用非全新风净化空调系统。”文献[12]指出“负压手术室在回风口设置高效过滤器，并保证其不漏，是可以回风的，而不必全排风”。文献[13]也支持在过滤器安装符合标准时负压手术室可做回风。因此，如图5 所示，目前一些正负压转换手术室设置了回风工况。

正负压转换手术室设置了回风工况目的是节能，但是，将负压工况设计为带回风系统，就会增加正负压转换手术室净化空调系统一个运行工况，势必会使系统复杂，控制麻烦。国家卫健委于2020 年2 月发布了《新型冠状病毒肺炎应急救治设施设计导则（试行）》，中国中元国际工程有限公司同时于2020 年2 月主编了T/CECS 661-2020《新型冠状病毒感染的肺炎传染病应急医疗设施设计标准》，两个文件同时提到“应急救治设施的手术室应当按直流负压手术室设计，并符合国家现行标准《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB50333）的有关规定”。胡国庆等对2359 家医疗机构的净手术室使用现状调查进行了调查，调差显示42.9%（1011/2359）医疗机构配置了正负压切换手术室，但1011 家配置正负压切换手术的医疗机构中，有61.7%（624 家）正负压切换手术室的负压使用频率≤1 次/月[3]。笔者认为，正负压转换手术室净化空调系统负压状态时直接做全直流新风系统，不做回风即可。正负压转换手术室使用频率低，负压工况做全直流新风系统，偶尔使用全年总能耗并不增加太多。并且减少了运行工况，使系统简单，降低了出故障概率，还可以使维修成本降低。若一些特殊医院负压手术室使用频率的确高，笔者建议直接设置带回风的负压手术室，对烈性传染病患者进行手术时，净化空调为全新风运行工况。

3.3 笔者建议正负压转换手术室净化空调系统

笔者查阅相关文献，并结合工作实践，提出如图6所示正负压转换手术室净化空调系统原理图。其工作原理如下：1）正压状态时，净化空调为一次回风运行工况。密闭阀M1、M2 开启，排风机P2 不运行，排风机P1 运行，新风管上风量调节阀为T1 为低风量状态。2）负压状态下，不管对普通传染病患者进行手术还是对烈性传染病患者进行手术时，净化空调为全新风运行工况。密闭阀M1 开启，密闭阀M2 关闭，排风机P1、P2 均运行，新风管上风量调节阀为T1 为高风量状态。该系统解决了图5 系统中的问题：1）负压状态时，顶排排风口也配高效过滤器，满足了规范要求。2）正压时的回风系统和负压时的排风系统完全独立，空调机组不需要为了负压时增设高效过滤而增大机组压头。3）负压换床、医生前室增设一套排风口与排风管路，接入手术室负压时的排风系统，排风口都配高效过滤器，解决了压力不平衡问题。

图6 建议正负压转换手术室净化空调系统原理图

4 正负压转换手术室通风空调自控系统的设计

自控系统设计是正负压转换手术室设计内容重要的组成部分，通过控制密闭阀可实现正负压工况的转换。其自控原理图如图7 所示，其控制策略如下：1）正压工况运行时，排风机P2 不运行P1 运行，根据手术室内压力传感器的信号调节新风管的变风量阀，对室内静压差进行控制，同时确保手术室内新风量满足文献[6]的要求。2）负压工况运行时，排风机P1 不运行P2 运行，根据手术室内压力传感器的信号调节排风机P2 所连接的排风管的变风量阀，对室内静压差进行控制。根据设置在排风机P2 的排风主管的压力传感器的信号调节排风机变频器，以适应排风高效过滤器阻力的变化。3）负压转换手术室净化空调系统的排风机与送风机联锁，正压工况运行时，送风机先于排风机开启，后于排风机关闭。负压工况运行时联锁顺序与负压工况相反。4）对净化空调系统的各级空气过滤器设置压差报警[13]。

图7 某正负压转换手术室净化空调自控系统原理图

5 结论

1）前后室的缓冲缺一不可。尽量设置在手术部端头位置，自成一区，呼吸道传染病患者通道与普通患者、医护人员通道分开布置。

2）建议正负压转换手术室负压状态时梯度分布为洁净走廊（+10Pa）→前室（+5Pa）→手术室（-5Pa）←后室（+5Pa）。

3）目前有些正负压转换手术室净化空调系统存在工况复杂，控制麻烦，风量不易平衡等问题。建议正负压转换手术室负压工况时不做回风，减少运行工况，便于正负压转换手术室系统简单，控制方便。

4）负压转换手术室净化空调系统的排风机与送风机联锁，正压工况运行时，送风机先于排风机开启，后于排风机关闭。负压工况运行时联锁顺序与负压工况相反。