许钟麟：非诱导型低紊流度置换流送风在手术室完全可以替代全面层流

许钟麟作为中国净化理论第一人，一生从事空气洁净技术与工程的研究、设计、开发工作，为我国开发成套的空气净化设备、建立空气洁净技术原理体系做出了贡献。行业有一句打趣语：

凡是跟净化有关的内容

问许老

凡是跟通风有关的问题

问许老

凡是跟标准有关的问题

问许老

许钟麟 中国建筑科学研究院研究员

在第19届全国医院建设大会（CHCC2018）“洁净室与特殊空间建设专题论坛”现场，有幸邀请了许老前来围绕“净化空调在手术室的应用”这一主题发表演讲，演讲现场座无虚席。

第19届全国医院建设大会（CHCC2018）现场

1

净化空调是各国医院空气净化的标配

纵观目前各国医院标准，空气净化技术措施已成为控制医院用房空气环境无菌和干净程度的不二选择，我们可从下表中看出各国均采用空气净化系统，并无通过紫外线、臭氧等其他手段或工具进行医院空气净化。

各国标准情况

WHO（世界卫生组织）也认为空气净化技术是医院保证空气质量必要而有效的措施，该组织在相关文件中指出，医院需具有特别通风系统保证手术室的空气质量，且换气次数平均可达20次/h。

我国在《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB50333）中提出了净化空调的概念，指出净化空调=空调＋空气净化（简称净化）≈（温湿度的调节＋新风）＋（阻隔式过滤除尘和除菌＋气流组织和稀释＋压力梯度）。

2

国内外医院手术区菌浓标准各不同

国内外对医院菌浓标准的判定标准是不一样的，空气净化到什么程度是由卫生学标准所决定的，最早提出相关标准的是美国学者。

美国两学者

调研结果

707～1780

空气传播感染的明显危险性

180

空气传播感染的危险性很小

40

对降低空气传播危险性看不出有效果

美国外科学会

适用场合

≤700

一般手术

≤175

准洁净手术

≤35

高风险洁净手术（器官移植）

世卫组织WHO

适用场合

200～500

普通病房，小手术室等

＜200

无菌或手术室，急症手术室、手术区其他房间

＜10

器官移植、心血管、矫形外科手术

三个有关菌浓的标准

WHO生物微粒标准的参考值

层流手术室

 ≤10CFU/m3（静态）

普通手术室

≤200CFU/m3（静态）（笔者注：需要约20万级）

中国GB 15982-2012 《医院消毒卫生标准》

洁净手术部

按GB50333

非洁净

手术部

≤4CFU/φ90.15min （笔者注：相当于8CFU/φ90.30min，需要约20万级）

中国GB 15982-2012《医院消毒卫生标准》

动态菌浓与静态菌浓之比，称之为动静比，一般为3～5。

一二三级手术室菌浓差距

WHO的动态浮游菌标准为10cfu/m³，静态尘浓约在 3.5粒/L以下，即ISO5级。美国外科学会最高标准35cfu/m³，其静态约为10cfu/m³，认为洁净度降到6级之内即可。

3

局部低紊流度置换流送风较全室层流简单、便宜、节能

手术部位感染率的因素非常复杂，全室层流能不能较大地降低像全膝关节置换这类手术的手术部位感染率？实际上，不可能有完全肯定或完全否定的确切结论。

过去大量数据报道虽然反映出一定的倾向性，但细菌感染涉及剂量问题。以前层流的建设方式虽然性价比不高，但降低医院浮游菌浓度却势在必行。

北京5所医院检测结果（级别为原美国FS209标准）

层流是净化系统中技术最高的组成部分，美国以前标准中要求医院手术室整个房间都需要进行层流处理，在顶棚放上过滤器、地板进行格栅式处理，实现满部送风回风效果。这一方式存在费用较高、操作技术较难等缺陷。

那么，是否有一种比全室层流简单、便宜、节能的净化通风或净化空调措施呢？经过大量实践，我国提出了局部低紊流度置换流送风概念，低紊流度的置换流属于非诱导型送风的大范畴。这一控制方案基于一个质量控制理念：关键点控制。

Ⅰ级手术室剖面示意

低紊流度置换流局部集中顶送风的特性为，根据扩大主流区理论，当集中送风面积不小于室面积1/5时，全室可达到5级洁净度，否则周边区将低一级。如果送风面积达到室面积1/8～1/10时，周边区比核心区低一级。低紊流度置换流不够单向流标准。也就是说，可以根据顶部集中送风的面积和末级过滤器级别实现分区定级。

模拟情景二人员站位示意图

主流区理论并非将风口分开设计，而是将其进行集中，通过确保中间空气洁净度提升周边空气洁净度，实现集中送风。

集中送风的特点在于，当集中送风面积达到房间面积的1/5以上时，中间可达到100级，周边可达到1000级；当集中送风面积达到房间面积的1/10以上时，周边可达到10000级。由此可见，中间与周边有一个递减的级别差距，但集中送风可使风量减少，降低损耗。

我国《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB50333）指出：Ⅰ级洁净手术室为6.24㎡（2.6m*2.4m）、Ⅱ级洁净手术室为4.68㎡（2.6m*1.8m）、Ⅲ级洁净手术室为3.64㎡（2.6m*1.4m），当室面积超过50㎡时， 送风面积可按比例增大，即不应在置换流环境中存在其他气流组织。Ⅳ级则不分区，风口分散送风；30万级，满足美国外科学会一般手术室动态菌浓要求≤700cfu/m3。另外，《综合医院建筑设计规范》（GB51039）提出，一般手术室风口分散，湍流送风。

而美国ASHRAE170标准要求顶部送风装置手术台每边外延0.3～0.45m，德国DIN1946-4标准分为Ia与Ib两级手术室，具体如下：

德国标准Ib级Ia送风装置面积（左-右）

我国标准分区定级还根据送风末级过滤器效率，如一间Ⅱ级手术室末端用亚高效过滤器和接近亚高效的阻漏层，其总效率约0.995（≥0.5μm），手术区最大上限浓度达到FS209标准500级，即属于1000级范围。

洁净手术室和洁净用房等级

对大于等于0.5μm微粒，末级过滤器或装置的最低效率

Ⅰ

99.99%

Ⅱ

99%

Ⅲ

95%

Ⅳ

70%

末级过滤器或装置的效率

通过用低一级别的换气次数达到手术区高一级别的目的，手术区菌浓只及周边的一半，即差2倍的关系。那么，手术区的风速该如何选择呢？

样板手术室运行工况：

送风机工作频率35Hz检验结果

我国《洁净手术部规范》明确要求，手术区风速为0.20～0.25m/s。经过模拟实验证明，当手术区风速为0.28m/s时，平均动态菌浓为2.33cfu/m³，当风速0.22m/s时，平均动态菌浓为11.8cfu/m³。按照北京市标准，手术区平均动态菌浓需≤30cfu/m³。

气流情况

通过非诱导型低紊流度置换流送风，大部分手术室的细菌浓度可达标，而置换流与乱流之间手术时间与细菌浓度相关性的对比，也证明了非诱导型低紊流度置换流送风在手术室完全可以替代全面层流。

两种通风系统之间手术时间与细菌浓度相关性的对比

而关于换气次数问题，按洁净手术室空调负荷计算出的换气次数，有可能大于按洁净要求的相应最低换气。

编号

手术室名称

体积(m3)

室内设计人数(人)

空调换气次数(次/h)

规范要求的最低换气次数(次/h)

1

Ⅰ

级手术室

150.0

12

56.8

52.6

(按0.351m/s的送风速度计算)

2

Ⅱ

级手术室

135.0

11

25.1

24.0

3

Ⅲ

级手术室

120.0

8

21.1

18.0

4

Ⅳ

级手术室

105.0

6

14.6

12.0

按空调和洁净要求的换气次数比较

另外，任何设备都存在损耗及污染的情况，医院净化空调系统也如此。医院净化空调污染的影响重大，为此，我国针对空调风管内污染问题制定了一系列规定：

1

当地的PM10年平均值浓度未超过中国环境标准二级时，新风口应至少设置粗效和中效两级过滤，否则应再加一道高中效过滤器。

2

集中空调和风机盘管的回风口要设初阻力小于50Pa，微生物一次通过率不大于10%，颗粒物一次计重通过率不大于5%的过滤设备。

在我国，一般手术室应采用集中式空调系统，并要求安有高中效过滤器。而一般手术室和洁净手术室的差别仅在没有规定洁净度级别。

来源：第十九届全国医院建设大会——洁净室与特殊空间建设专题论坛

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