送风天花：洁净手术室的“生命之源”
文/潘学刚 全国工商联五金机电商会专家
写在前面
带动力装置的送风天花把温度调节、气流组织、在线监测、自动控制集中于一起，对满足规范规定的与“风”有关的6个指标提供保证，避免了现场组装的不确定性，为手术提供了一个安全可靠的洁净环境。手术室送风天花对局部手术区域控制的重要性和安全性高于整个净化空调系统的所有设备，故送风天花做为手术室的核心设备，称之为“生命之源”也就不为过。
在《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2013中对送风天花的描述是“非诱导型送风装置-特指设置在洁净手术室内引导送风气流从集中布置在顶棚（天花）上的风口向下流动且很少诱导室内空气的气流分布装置，通常出口风速低，截面风速均匀。俗称送风顶棚或送风天花。”
同时在《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2013中“8.2.1 I级~III级洁净手术室内集中布置于手术台上方的非诱导型送风装置，应使包阔手术台的一定区域即手术区处于洁净气流形成的主流区内。送风装置送风面积不应低于表8.2.1列出的数值。当眼科手术室超过30㎡，其他手术室净面积超过50㎡，且需要增大上述送风面积时，出风面积增大的比例不应超过手术室净面积增大的比例。”后面对满布比、过滤器的安装方式、结构等方面做了详细的规定。
壹
送风天花的重要性
送风天花位于手术台的正上方，是保证洁净度和气流组织的核心装置，是为手术患者提供安全环境的最后一道屏障，也是避免术后感染的重要因素之一。
一间合格洁净手术室需要“温度、湿度、洁净度、风速、压差、噪音、照度、菌落数”这几项指标同时国家规范要求。以上这八大指标其中有六项直接或间接和送风有很大关系，所有的送风最终都需要经过送风天花送到洁净手术间里面。
所以说手术室送风天花性能是利用了空气洁净技术领域中低速单向流气流（或称“低紊流度的置换流”）和局部净化技术。由于局部净化装置常常处于无菌程度较低的环境中，在送风过程中无菌区域送风气流会和周边空气进行能量交换，从而内部无菌区域容易收到周围环境的影响。
边界的送风气流速度也会随着距离发生逐步衰减，其衰减量大于全空间的单向流。想要位置重点控制区域的流速和受控面积，相对于全空间的单向流需要较大的出口面风速。
同时，送风温度的不同，对送风的气流场的变化也有一定的影响。当送风温度低于室内温度时，气流做下沉运动，温度越低，同室内的温差越大，下沉的越快。
所以随着送风量的增大，出口风速变大，温差减小，即送风气流的空气动力增强，而空气相互能量交换就变小，那么由温差引起的周边空气减少，这样中心无菌区域抗干扰的能力就增强，控制的效果就更加明显，控制区域就更加稳定。
反之，如果送风温差太大，控制区域的区域就会缩小。一般建议送风温差控制在2~3℃效果时最理想的。这样可以避免产生由于局部风速过大，避免出现射流诱导，把室内悬浮菌引导到送风天花的上风侧，导致污染空气区域。
所以送风天花承担着手术间的洁净度、气流组织、温差的变化、风速这几个参数的相互影响，从而保证控制区域的洁净度和风速的要求。
贰
送风天花应具备的那些保障措施及功能
常规送风天花包括静压箱箱体、高效过滤器及支架、均流孔板这三个部件。而现在的手术室不具备在线检测的功能，所有的温湿度和风速的传感器也只是安装在管道上，只能检测回风的温湿度和经过管道的总风量，不能实时地反应送风天花的运行状况，也不能实时检测经过送风天花的气流组织。
01
送风天花增加温湿度传感器
在送风天花上安装温湿度的传感器，实时检测送风的温湿度，可以和回风的温湿度进行对比，通过数据对比，反馈给净化空调机组的控制系统，空调机组的控制系统通过所有传感器的采集点进行运算，很精准、快速地控制空调机组，从而保证手术室恒温恒湿。通过是也可以通过所有数据的波动，来及时反映整个系统的稳定性。
02
送风天花增加风速传感器
在送风天花上安装多个风速传感器，可以对送风天花的送风的均匀度和室内的实际送风量进行实时的在线监测，从而有效的保证手术台区域要求的风速和受控区域。
03
送风天花增加发烟装置
送风天花配置发烟装置，可以很直观地监测送风天花的气流组织，交付使用前可以检测送风天花气流组织是否稳定，也可以过程中对使用过程中的气流组织的状态，为检测系统是否稳定，提供依据和预警。
叁
送风天花同净化空调设备进行融合
洁净手术室按照《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2013的规定，每个级别的手术室都有一定的换气次数或断面风速的要求，所以洁净手术部是一个恒定风量的一个空间，从手术室的负荷上进行及逆行分析，固定设备仪器，人员、照明灯因素的考虑所产生的冷热负荷均是恒定不变的，这些因素占总冷热负荷的20%左右，其余的主要负荷来源与室外的新风负荷。
现在常规的空调配置方案基本采用“温湿度独立控制”的配置方式，新风机组配置了深度除湿设备，新风机组不但承担了所有的新风负荷，同时还承担了整个系统的湿负荷，这样就大大减轻了循环机组的负担，循环机组只需要承担室内的显热负荷就可以，整个循环机组的通风都处在干工况的状态下运行。
既然循环机组的负担大大减轻，手术间的显热负荷对应的风量就不需要循环机组的全部风量来处理，根据现有的负荷反推出对应的风量只有原有总风量的40%左右，也就是说40%的风量用来进行冷热处理就能满足室内的需求，60%的风量只需要进行循环过滤用来满足室内的换气次数的需求就可以。这样可以把40%的风量暂且称之为“空调风”，60%的风量暂且称之为“净化风”。
我们可以假设一种方式，把现在的循环机组按照风的功能不同来进行分组，一台循环机组就可以分成一台“空调风”的循环机组和多台的“净化风”的循环机组组成。这样“空调风”的循环机组的尺寸会变小，这样对安装就很方便，可以做成标准机型，打破现在的净化空调必须是定制的壁垒，对手术室的安装会大大缩短安装周期和投资成本。
“净化风”的循环机组只需要提供动力来保证风的循环，不在需要做任何的处理。那送风天花的作用也只是保证空气的风速和气流组织，如果把送风天花配上动力设备，这样“净化风”就和送风天花融合在了一起，如下图1。
▲ 图1 带动力装置的送风天花示意图
▲ 图2 带动力装置的送风天花布置图
根据图1和图2的表示，“净化风”和送风天花融合在一起，这样循环风的路由变得非常短，从室内吸走后，和被处理过的“空调风”混合后，直接送入到送风天花内，经过过滤后直接送到室内。整个系统运行能耗较低，动力设备的能耗也降低，带动力的送风天花可以做成标准的产品，稳定性高，性能也非常稳定。
▲ 图3 带动力装置的送风天花的空调系统图
如图3所示，把“空调风”和“净化风”按照各自的功能进行分类，给自承担给各自的功能，整个系统简单，设备尺寸大大变小，安装更加方便，产品的标准化程度更高，控制更加简单，可靠性更高，对设备安装所需要的空间同时也变小。
带动力装置的送风天花同时可以整合设备和自动控制的同时，还可以整合温湿度传感器、风速传感器、压力传感器等在线监测设备，影响手术室的核心功能的送风天花具备了温度调节、在线监测、自动控制的标准化智能产品，稳定性更高，安全性更高。
肆
结束语
随着现在社会工业化程度的飞速发展和医疗水平不断更新，国家对模块化、标准化产品的大力支持，现有手术室多个产品现场组装的情况必然会被高度集成的标准化工业智能产品所取代。
在手术室里做手术是一个高风险的事情，对手术室的环境要求也是非常高的，整个环境的参数应该是实时在线监测的，才能保证手术的安全。这就对手术室内所有的产品的稳定性和智能程度要求非常严格。
带动力装置的送风天花把温度调节、气流组织、在线监测、自动控制集中于一起，对满足规范规定的与“风”有关的6个指标提供保证，避免了现场组装的不确定性，为手术提供了一个安全可靠的洁净环境。手术室送风天花对局部手术区域控制的重要性和安全性高于整个净化空调系统的所有设备，故送风天花做为手术室的核心设备，称之为“生命之源”也就不为过。
参考文献
Reference Documents
[1]
中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.医院洁净手术部建筑技术规范GB50333-2013.北京：中国建筑工业出版社，2013
[2]
沈晋明.手术室送风天花的重要性和安全性.上海
作者简介
About the Author
潘学刚
从事医疗净化行业近20年，设计医院净化工程200多项，具有丰富设计经验和施工经验，公司净化专业带头人，在国内期刊发表多篇论文。
项目经历
北京友谊医院干保楼净化工程、北京友谊医院中心手术部净化工程、北京北医三院ICU净化工程、北京新华医院净化工程、北京佑安医院防辐射工程等。
所获奖项
取得了《结晶手术室的节能型送风天花》、《食品检测洁净车》、《一种深度除湿节能型可调节生物洁净室机组》，《可进行洁净度级别切换的洁净室及其风处理方式》的专利。
2009年通过了中国洁净室工程师资格认证，并取得洁净工程师证。
中国矿业大学校外实习指导教师、中国制冷学会会员、全国专业标准化技术委员会委员。