手术室层流洁净系统简介及典型故障分析

肖云飞

（德阳市人民医院（医工信息部），四川 德阳 618000）

1 背景

层流洁净系统是保证手术顺利开展的重要因素之一，空气细菌数越低，感染发生概率就越低，手术成功率也就越大。为了更好地提高医疗服务质量，如何提高层流系统的使用效率，需要从结构与原理上认识层流系统，了解其故障情况，做好日常维护工作，方能提高医院医疗服务质量。

2 层流简介

向同一方向匀速度输送的气流，通过初、中、高效空气过滤器，以洁净气流呈流线状的方式进入洁净手术室内，并且进入室内的气流会从高洁净度区域流向低洁净度区域，并且洁净室内的尘埃颗粒、病原微生物会随气流方向排除，不会在室内扩散的现象称为层流。一般手术室的洁净气体从天花板正上方垂直吹送，层流的回风口设计在墙壁四角，尘粒和病毒源随风排除手术外，一般回风口四周污染较严重。

3 层流系统制冷原理

压缩机将冷媒压缩为高温高压的气态，通过金属导管送至冷凝器进行散热冷却，经冷却后冷媒变成中温高压的液态，然后进入干燥瓶进行过滤与去湿，因为冷媒与水蒸气的分子结构不同，所以干燥过滤器只吸收冷媒里的水蒸气。而变成中温液态的冷媒经过膨胀节流阀的节流和降压后，又变成低温低压的气液混合体（液体多），然后再经过蒸发器来吸收空气中的热量而汽化，又变成气态。气态的冷媒再通过金属导管回到压缩机内。由以上叙述的流程成为空调系统的一个制冷周期，如此循环，便实现了制冷。而制热的时候，有一个四通阀使氟利昂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反，所以制热的时候室外吹的是冷风，室内机吹的是热风。

层流系统的制冷是在空调系统制冷的基础上外加一套水冷循环系统来提高空调系统里冷媒与空气的热交换效率。经过冷冻处理后的水流进入蒸发器后，又被冷冻水泵加压经冷冻管道送到翅片盘中流动，与其和空气充分接触，提高蒸发器内的冷媒吸热汽化的效率，并且迅速与空气进行热交换，从而降低送风温度。冷冻水流经吸热后温度升高，再由此返回冷水机组内，由此形成了一个冷冻水循环。制冷原理如图1 所示。

4 层流系统结构

层流系统的核心组件是组合式空调机组，常规配置由混风段、风机段、初中效段、匀流段、冷热段、加湿段以及出风段等组成。按照相应的功能来划分，归纳大致为四个系统部分。

（1）冷热源系统。此系统为室外机组，整个室外机组包含冷热源、送风机组、温湿度传感器等部件，而送风机组和空气净化系统常在一个空气箱内。温湿度调节主要由冷热源系统完成，例如，控制送风温度、送风湿度、回风温度、回风湿度等。根据手术室术间实际的需要，设置符合需求的参数即可运行。

（2）送风系统。它完成了整个层流洁净系统的空气循环，送风与回风的传输管道称为风道，净化风道在手术室的天花板、四周与室外机组的空气箱相连接。新风与循环风组成的风称为送风，送风量是由风道内部的调节阀、电动双位定风量装置以及新风机组的转速，来操控着整个系统的送风量。风道外壁常包裹着保温棉，支撑着对整个系统的能量传输。

（3）空气净化系统。它是由一些气体过滤装置组成，它们嵌在风道中，一般是由三级过滤器构成。分别为初、中、高效过滤器，它们对空气进行三次净化，过滤掉空气中的灰尘颗粒、浮游微粒、细菌等有害气体。初、中效过滤器通常安装在室外空气箱内，而高效过滤器安装在手术间天花板上的进风口处，而回风过滤器安装在墙壁底部四周。过滤装置功效如表1。

表1

（4）控制系统。一般是两块PLC 控制装置的集成电路面板。一块控冷热源控制系统，另一块是手术室情报面板（空调控制系统）。控制系统是手术室净化系统的中枢神经，如果此装置不能正常运转，层流系统就无法得到正确的指令，会导致整个系统的紊乱或者瘫痪。层流系统结构原理如图2。

图2

5 层流洁净系统设置

现代的层流净化手术室密封性非常高，在密闭性强的情况下，使室内拥有合适的温度、湿度就显得特别重要。每间手术室的层流控制系统要进行合适的优化调整、规章管理，其中就包含拥有独立以及备用的控制电源、空气的温湿度、送风量等。根据《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB50333-2013），手术室内温度控制在22～25℃，湿度在35%～60%，这也是人体感觉最舒适的环境。25 ～60℃为大多数病毒的存活温度，所以合适调整的室温也可以直接有效地阻止病毒细菌的存活。

6 层流洁净系统维护

手术室层流洁净系统里包含非常多温湿度的传感器，按照测量方式分类可为电阻式、电感式、电容式等，是一套精密的电器系统。日常的维护保养不仅可以有效地降低设备的故障率，并且可以延长整个系统使用的生命周期。为保证设备性能稳定，需做好保养工作，指派专人熟练操作此系统，定期巡查机房情况，按照设备使用时出现的故障表现，实施相应的维护保养工作。最好在手术室使用的前1 小时，提前开启净化空调系统，使用时要定时检查机组运行状况，查看控制柜报警灯状态，查看每日历史报警记录，清洁机房卫生，以及对机组运行状况进行数据记录，及时报告机组异常情况。

7 层流洁净系统常见故障

层流洁净系统使用中，即使对其进行定期维护保养，也难于会预见一些故障，对于目前我院预见的一些典型的故障情况做以下几点介绍，以帮助及时修复。

（1）温度控制效果过差。各个管道的腐蚀老化及保温棉的失效，导冷媒丢失和能量损失过大。管道的腐蚀导致缺少空调冷媒，导致制冷效率偏低，压缩机在长时间内功率提高，会严重损坏压缩机。为此工程师需要经常对室外的层流机组进行维护保养，尤其是在冷热温度变化较大的季节，需要及时补充冷媒,修复更换保温棉。

（2）温湿度完全无法控制。一些情况为送风风机未启动，查看风机是否故障或送风机的继电器是否工作。可观察控制柜内部送风机的继电器的灯光，测量风机是否有380V 的输入电压，来考虑继电器与风机的故障。

（3）湿度无法精准控制。层流系统的温湿度管理装置安装在风道的集装空气箱之间，北部地区的冬季相对干燥，一般配备加湿器装置。手术室层流净化中，通常是电加热器加热并且同时除湿。而一些水质较硬（水中的盐类物质含量偏高，即钙盐与镁盐的含量偏高）的地方，应定时清除加湿罐中的水垢，例如，每月清理1 次。电极式除湿器在长时间使用后，电极表面会被水垢包裹，影响电极片与水的接触性，导致电极之间的阻值过大，影响加湿效果。保养时，可用弱酸性液体浸泡电极片除垢。

（4）送风温度过高。观察是进风口滤网是否堵塞，滤网堵塞会导致新风不足，换气次数、压差减小，温度传感器无法及时准确地反馈信号，因此，需要每天清洁层流机组房间的地面卫生，还需要定期更换滤网，根据医院的使用情况，考虑初效过滤器一般3 个月更换一次，中效过滤器一般6 个月更换一次，高效过滤器一般12个月更换一次。还要定期检查回风口滤网。

（5）压缩机报高压。需要观察水泵前后两端压力一般为0.4MPa。如低于0.3MPa，压缩机就会加大制冷制热的功率，会导致压缩机内部压力过大，就会报警，这时候就需要补充管道内水量。补充管道水时，需要排空水管内气体。

（6）压缩机过载。一般是室外冷热源机组冷凝器金属翅片集灰过多，无法正常散热，导致压缩机做功超载。需要用清洗液清洗散热翅片，降低冷凝器温度。

（7）出水温度过低或过高。需要调节冷热源系统的出水温度进行设点观察，温度过低会导致导管内结冰，过高会导致损坏管道和保温棉，影响热交换效率。设点夏季温度范围大约在10 ～12℃，冬季大约在40 ～43℃。

（8）冷热机组设置问题。一般大面积室内的冷热源机组不止一台，例如，拥有2台冷热源机组的层流系统，通常以U1、U2的字母表示机组，在使用时需要切换好机组出厂时的工作设置顺序，一般是U1 为主，U2 为辅的制冷制热。

（9）控制系统故障。室内控制面板与外机失去联系，考虑信号控制板加载故障，需要断开手术室情报面板电源复位，或者到室外机组控制柜进行系统复位操作。

8 结语

据医院使用统计，99%以上手术的成功案例都离不开层流洁净系统，专职使用人员掌握好其结构和原理，在使用中累积层流故障经验，根据故障相关特性，做好日常维修工作，就能很好地提高层流洁净系统的使用效能，从而减少手术感染风险。层流洁净系统是手术室必不可少的一项重要工具，只有充分发挥好其作用，才能使医院更好地发展医疗服务质量。