成像设备应用在手术室有很长的历史。早在20世纪60年代初，X射线装置就安装在手术室天花上，60年代后期推出的移动C臂，成为手术室成像的支柱。复合手术室概念在上世纪在80年代构思出来的。树上鸟教育暖通设计杜老师。
年第一次成功进行经皮球囊瓣膜成形术治疗严重主动脉瓣狭窄后，到年开始进行人体经导管主动脉瓣膜置换术。这需要一种将血管造影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，并且要在手术床上术中和术后成像和干预，这样复合手术室（图1）被定义为在同一场所、同一时段、在同一病患完成两种及以上亚专科的治疗方式的场所。
尽管复合手术及其手术室设施昂贵，但还是得到了稳步的发展，近年来发展更快。目前，复合手术应用到各个医学临床的领域，满足多学科的需求，广泛应用于胸心外科、神经外科、血管外科、肝胆外科等介入手术的治疗。德国最新颁布的DIN-4-《医疗建筑与用房通风空调》将复合手术室归类为可容纳大型医学成像设备的1级手术室。并规定手术室的通风空调设施应满足该手术室内要进行的所有手术中最严格的手术环境控制。
复合手术室在我国的发展速度以及复合手术室的拥有量已经在世界上名利前茅。医院正在建设复合手术室。由于没有国内外相应的标准或规范，这些复合手术室设计均参照我国GB–《医院洁净手术部建筑技术规范》（以下简称《规范》）推荐的湿度优先控制的方法，即新风集中处理与各手术区循环机组组合的净化空调系统（图2）。
这一系统可以避免了耗能的冷却除湿后再加热的空气处理过程，又便于实现洁净手术部有序梯度压差的控制、以及各手术室有效控制与自行调节，有力地推动了我国洁净手术室的建设。
《规范》推荐的新风集中处理与各手术室循环机组组合的净化空调系统与英国的复合手术室的空调系统类似。英国采用新风集中处理，承担全部热湿负荷，各手术区上方设置净化循环机组，不进行热湿处理仅作为自循环，加大送风量以实现无尘无菌的层流送风。
在我国，不同于英国，尤其东部地区，春夏季室外不仅气温高而且含湿量高，新风集中处理承担全部湿负荷，除湿量大、机器露点低，一般在11℃左右，使得冷水机组通常的7℃冷冻出水难以达到，造成在室外湿度大的时候手术室室内湿度易超标。为此有的采用可产生低温冷冻水的特殊冷水机组，但这些冷水机组的运行效率低。
有的增加直膨式制冷机组，将直膨式的蒸发器盘管加入在新风处理机组冷冻水盘管后部再次冷却除湿，以达到所需的机器露点，但增加了能耗。有时为了避免过低的露点温度对室内环境控制造成负面影响，不得不再加热。又为了节能去增添热管，增加直膨式冷凝器盘管等措施进行再加热。系统越搞越复杂。
由于《规范》推荐的净化空调系统，涉及到新风集中处理机组、各手术室循环机组以及组合的净化空调系统，系统较多，空气处理过程又较为复杂，整个系统的性能与控制质量很大程度取决于工程公司及其施工管理人员的素质，这是造成目前洁净手术部良莠不齐的主要原因之一。
复合手术室环境控制特点
复合手术室不同于传统单间手术室。手术室面积大，要求单边不小于7.32m，面积不小于60.39m2，最大可以达到多m2。复合手术室内人员多，一般由8到10名不同学科的人组成的团队工作，不同学科人员论替，进出频繁。复合手术室内热湿负荷大，手术时间长，手术团队常感到气闷。期望能在室外气候合适的时候增加新风量供给，提高室内的空气品质。
通常来说洁净室系统变新风量是个大忌，会破坏整个洁净区域有序梯度压差分布。《规范》推荐的净化空调系统，因其集中处理的新风量是固定的，难以在气候合适的时候增加新风量。即使能变新风量运行，各间手术室内独立的排风量还需做相应变化，以维持各手术室压力、乃至整个手术部有序梯度压差不变，增加手术部控制难度。至少无法满足复合手术室变新风量最佳运行的要求。
复合手术室面积较大，往往要求独立运行。要在复合手术室上方设置大面积技术夹层，集中布置循环机组、新风机组及其相应的风、水、电等多种复杂管线，难度较大。
近年来，医院洁净手术部的冷热源大多配置了多功能四管制热泵，可同时供热供冷。不仅提供空调系统所需的冷热水，而且还可供给生活用水。对于多功能四管制热泵来说，最大的节能效益在于充分利用其供给的冷冻水与热水。但是对于《规范》推荐的净化空调系统来说，多功能四管制热泵产生的热量在夏季用不掉，不得不排放到大气，降低了运行效率。
综上所述，《规范》推荐的净化空调系统对复合手术室环境控制显现出不足，对此有必要研究一种合理可行、控制简单有效、节能降耗的手术环境控制系统。
探讨复合手术室环境控制系统
针对目前洁净手术部配置的多功能四管制热泵的冷热源与复合手术室的特点，本文提出的可变新风量净化空调系统是个较为合理的手术环境控制方案。
可变新风量净化空调系统采用一台集中式全空气空调机组，不同于新风集中处理与各手术室循环机组组合的半集中式净化空调系统，系统中所有的热湿处理部件及其控制部件全都集中在一个机组，机组质量完全可由工厂生产全过程完善控制，并将复合手术室全年运行的控制逻辑下载到PLC的控制器里，由机组自带。
由于是集中式全空气空调机组，对于复合手术室实体来说，机组运至手术室附近配置，接上相应管线即可运行，因此无需在手术室上方设置一层技术夹层，不需要在手术室上方设置多种机组，也不需要将复杂的风、水、电管线引入技术夹层，避免水损、降低了造价、减少施工时间，也改善了手术室的噪声水平。
将工程与工程质量交给工厂，实现规模化生产是一个发展趋势。大大降低对工程公司与施工经理素质的要求。由此可见，可变新风量净化空调机组设计与制造质量成为手术环境控制成功的关键。两者的差别反映表1。
可变新风量净化空调机组要实现变新风量，较为理想是双风机机组模式（见图3）。不同于舒适性变风量空调机组，必须同时考虑室外的焓值变化和颗粒物浓度的变化，实现最佳运行也是个难题。本机组自带的PLC基于文献，计算出合适的气候条件下加大新风量，尽可能利用新风自然冷源降低能耗。
但传统的双风机空调机组在变新风量过程中难以同时准确控制排风量与循环风量，常常造成室内压力失控。要实时精确控制这三者的风量，传统的风阀结构与调节方法无法胜任。另外，手术过程中频繁启停不同的手术装备，室内热湿负荷变化较快，要实时准确控制机器露点、及时精确补偿大容量的再加热，也是个困扰的难题。这些均是传统变新风医院科室推广应用的主要原因。
新型的复合手术室可变新风量净化空调机组
本文提出的可变新风量净化空调机组（见图4）由送风机组18与回风机组2组成。送风机组的送风机8配置了变频器与静压传感器，在送风机8的进风侧设置压力无关新风风量调节阀5、粗效过滤器6。在其送风侧依次设置：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等部件。
回风机组2的回风风机配置变频器与静压传感器，在其进风侧设置回风阀1，出风侧设置压力无关排风风量调节阀4以及压力无关循环风风量调节阀3，循环风风量调节阀3与送风机组18相通。为避免空调机组带水或积水，将热湿处理部件设置在正压段，断面风速不大于2m/s。
新风过滤机组13作为选配部件，只有当地有可能出现大气污染，如PM2.5超标的雾霾天才选用。新风过滤机组的进风侧设置粗效过滤器14，出风侧设置高中效过滤器11。通常，新风管上的电动风阀7常开，新风电动阀9常闭。只有在大气污染时，开启新风过滤机组13，打开新风电动阀9，关闭新风管上的电动风阀7进行工况切换。
我国雾霾天气大多发生在冬末春初期间，可根据当地的大气状态配置新风过滤机组。随着我国大气污染治理力度加大，雾霾天气发生频率越来越少、持续时间越来越短。越来越多的地区可变新风量净化空调机组的新风入口没有必要常年配置冗余的空气过滤设施，增加运行能耗。
传统双风机空调机组造成的“手术室送回风量与房间压力失控”，主要涉及到风阀自身性能与控制系统两大问题。因为普通调节风阀是压力有关型，即管道压力波动会影响风量的控制。其次，风量调节靠阀门开度，如过去常用风阀连杆控制三个风阀的风量，难以精确控制或调节风量。
本文提出的可变新风量净化空调机组的新风阀、回风阀与排风阀采用了与压力无关的文丘里控制阀，以及独特的PLC控制系统。PLC控制系统利用文丘里调节阀可以用数值精确控制的特性，在调节新风量QF的过程中，由静压传感器保证了送、回风量不变。PLC按下列算式相应计算出循环风量QC与排风量QE的数值，然后直接对新风风量阀、循环风风量阀与排风风量阀进行数值控制，精确维持差值风量QΔ不变，保持了手术室内正压稳定。
循环风量QC=送风量QS-新风量QF（1）
排风量QE=新风量QF-差值风量QΔ（2）
可变新风量净化空调机组的空气处理过程采用了简单有效的一次回风冷却除湿后再加热，这种恒温恒湿控制措施由于先用大量冷量冷却除湿后，再消耗大量的再加热量，达到控制状态点，这种冷热抵消通常被认为是极为耗能的。如果再加热量是充分利用配置的多功能四管制热泵在制冷过程中同时产生的大量热量，这种空气处理过程不应再被认为是耗能，而应该视为节能减排。
由于一次回风冷却除湿后再加热处理系统大大提高了机器露点，无需在机组内加装直膨式制冷机组，或低温冷冻水的特殊冷水机组，降低了整个系统的运行能耗，而且使室内状态控制简便、有效、稳定。至于手术过程中频繁启停不同的手术装备，启停对室内热负荷影响很大，使得室内热湿比变化较快。
本机组采用的水盘管快速响应水阀执行器与PLC控制实现了实时准确控制机器露点，及快速补偿再加热量，以维持室内恒温恒湿，避免了现有手术室常出现的湿度超标的现象。
复合手术以微创手术为主。早期手术大多采用气体麻醉，麻醉余气释放量较大，需独立排风。如今气体麻醉使用案例越来越少，即使气体麻醉，自带的排气装置的性能也越来越好，使得麻醉余气逸漏量很少。因此可变新风量净化空调机组采用集中回风，在回风机组内排风（即系统排风）。
不会影响手术室内空气品质，避免了在手术室内设置独立排风系统。而且在变新风量工况时，更容易使排风量作相应变化，以保持稳定的差值风量。
可变新风量净化空调机组也可根据实施室内手术类型对手术环境的要求，通过送风机的变频器直接改变送入室内的总送风量，或按设定的洁净度级别改变各手术区特定的非诱导送风装置的送风量，或仅向个别需要实施手术的手术区送风，其他手术区不送风，同时通过PLC系统控制回风机的变频器设定的相应回风量，以及新风量、循环风量与排风量，保证室内正压不变，降低了手术室的运行能耗。
结论
我国《规范》推荐的湿度优先控制的方法，避免了传统的恒温恒湿控制中再加热的耗能弊病，便于洁净手术部各手术室独立控制与自行调节，以及有序梯度压差控制，有力地推动了我国洁净手术室的建设。
鉴于目前洁净手术部普遍配置的多功能四管制热泵所产的热水量富余，以及复合手术室面积大，人员多，进出频繁，手术时间长，对空气品质要求高，通常独立配置净化空调机组。本文提出了基于可变新风量净化空调机组的集中式全空气系统，由送风机组、回风机组、可以选配的新风机组以及PLC控制系统所集成。
机组自带的PLC控制器可实时控制送风机组、回风机组以及可以选配的新风机组最佳运行。无论运行工况如何变化可始终保持新风与排风间差值风量的恒定控制。能在变新风量节能运行期间，维持手术室总送风量与正压不变。
即使通过变频减少送风量来改变手术区洁净度级别，仍可维持正压不变。机组对被调空气采用一次回风再加热的空气处理过程，不仅保证了恒温恒湿，更有效地控制了手术环境。而且消耗富余的热水量，充分利用了多功能四管制热泵的冷热水就是最大的节能减排。
可变新风量净化空调机组不需要超低温冷冻水，不需要在机组中增设直膨式盘管，不需要技术夹层，不需要在手术室上方设置净化空调机组、不需要将风、水、电管线引入技术夹层，构成复杂的管线系统。机组可以设置复合手术室附近，只要将机组的送、回风管与设置在复合手术室内各手术区上方的送风装置以及室内回风口相连通，即可运行，十分简便。
本可变新风量净化空调机组已申请了专利，已由克莱门特捷联制冷设备(上海)有限公司批量生产。可变新风量净化空调机组也适用于人员较为密集的医疗科室，如医院中洁净手术室，重症监护病房ICU，门急诊大厅，输液大厅等场所。
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