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壹

我国洁净技术的自主发展之路

我国洁净技术是在西方国家重重技术封锁下，在无技术、无装备、甚至无资料的无比艰苦的情况下一步一步发展起来，由于没有外来的技术框框，我国洁净技术从一开始就没有完全照搬西方技术，而是基于我国的国情，闯出一条自己发展的路径。

在20世纪70年代美国依据成熟的洁净室标准、先进的技术措施与装备在洁净室领域处于绝对领先的地位。我国在70年代末，首次打破了美国的“层流”与“断面风速0.457 m/s”的教条，提出了“平行流”与工艺相关的“下限风速”。1979年3月由国家建委科教局批准实施的《空气洁净技术措施》，是我国正式公布的第一部集洁净室设计、施工、验收的准规范性质的文件。初步建立了我国洁净室技术体系。

70年代末至80年代末这10年中，我国在洁净室的基础研究和技术措施方面一步一步突破，取得了众多成绩，如：提出了中国大气尘的统计规律、湿度对大气尘浓度的作用、“W”型大气尘浓度日分布模型，为确定室外设计浓度提供了依据；提出了空气幕层流罩的隔离效果、设计原理与计算方法；提出了乱流洁净室的均匀分布理论计算公式、经验计算公式，以及自净时间、污染时间的计算公式；提出了单向流洁净室下侧回风方式的最大室宽、计算模型，以及下限风速的概念及数据；提出了高效空气过滤器封导结合的双环密封原理和方案，以及倒置式液槽密封方案；进行了人体发菌量的测试与分析；建立了滤材、滤器的细菌过滤效率测试台，得到了对大气尘菌源的滤菌效率与计数、计重效率的相关关系。

特别是洁净室三区不均匀分布的计算方法，比国外提出的计算方法更准确、更方便。提出的不均匀分布系数，与过滤器满布比的大小、风口气流紊乱程度、涡流区大小、房间体积大小等因素有关，只要满布比达到一定程度、涡流区小到一定程度、出口气流很少引射作用，室内含尘浓度就能达到100级或更高级别的层流水平，乱流就逐渐过渡到层流这一量变到质变的关系，从而得到了层流和乱流统一的表达式。

1983年许钟麟编著了《空气洁净技术原理》，1989年出版了《空气洁净技术应用》，对开展洁净室技术的教学研究与设计施工起到了重要的作用。若干高等院校与研究院（较早的有哈尔滨建筑工程学院、同济大学、天津大学、中国建筑科学研究院等）自1978年开始招收洁净技术领域的研究生。不少高校、研究所也开设了洁净技术的研究方向。

1982年6月成立了中国电子学会洁净技术分会，并创办了《洁净技术》杂志，这是第一本介绍洁净行业技术交流与发展的专业杂志，后更名为《洁净与空调技术》，于1983年正式发刊。

1986年中国洁净技术学会成为国际污染控制学会联盟的成员。2006年第18届国际污染控制学术会议在北京成功召开。中国建筑学会暖通空调分会净化专业委员会从建设口整合国内洁净技术力量，定期开展学术活动，促进了国内外洁净技术的交流与发展。如与日本医疗福祉设备学会等学术团体建立联系，每年分别邀请对方在各自年会作主旨演讲，加强了与国外的技术交流，有力地推动了中国洁净技术的发展。

20世纪90年代，随着我国洁净工程市场不断扩大，我国研究机构与高校也投入洁净相关产品的研究与开发，出现了一批生产洁净产品的大型企业与洁净工程公司，中外合资、外资企业也大批涌入。

从超低穿透率过滤器、生物安全工作台、FFU机组、袋进袋出过滤箱，到铝蜂窝夹心壁板、铝合金架空地板、防静电地面卷材等绝大部分洁净工程所需的产品与材料已能在国内生产。但其中一些关键技术与材料，如微孔薄膜复合滤料（PTFE）等还需依赖进口。

如今这些产品的质量已经不逊色于国外同类产品，由于大批量生产，如FFU、高效过滤器等产品价格已处于世界低位。值得一提的是当年开发的多用途洁净送风屏，因可以十分方便设置营造局部洁净区域，并随超薄型高效过滤器的出现发展出各式各样的局部净化设备，被广泛地因此应用广泛。

又如，医用洁净空调机组以消除微生物滋生条件为宗旨，改革了百年来的空调箱内部件组合次序及部件的设计，使空调机组摆脱了提高热湿交换效率与消毒灭菌的束缚，可有效防止微生物的二次污染。

90年代后期，我国医院建设高潮开始兴起，由于医疗行业不像制药、食品、生物安全实验室等行业，没有统一的国际标准，这为我国留出了很大的研究与发展空间，可以依据我国国情开展医疗环境控制的研究工作及开发相应的技术措施与装备。

由于我国医院建设的数量之多、规模之大及分布地域之广在世界上已是首屈一指，在设计与施工过程中积累的经验教训是任何国家无可比拟的。加上我国就医人数世界第一，年手术量名列前茅，微创手术不断替代开放手术，我国成功拓展了微创手术应用范围，微创手术实施案例与技术进入世界前沿。

还有，两次疫情的冲击使得我国防控水平及隔离设施实施能力位于世界前列。我国已在医疗工艺上取得了一定的话语权。医疗环境控制领域成为我国洁净技术创新的巨大空间，推出越来越多的新思维、新概念、新方式、新模式、新措施、新装备，形成我国独特的、具有自主知识产权的科技成果，发展出有中国特色的数字化、网络化、智能化手术室及其他医疗科室。

贰

21世纪洁净技术的创新历程

进入了21世纪，我国开始走上自主发展的创新历程。比较有代表性的成果：

医用洁净空调机组，首次提出其宗旨是以消除微生物滋生条件，而不是杀菌、也不是空气消毒机组。只有从空调部件到机组动态维持机组内不积尘不积水，使微生物失去定植、繁殖与传播的条件，才能有效地防止微生物的二次污染。为此改革了百年来的空调部件结构设计与机组内部件组合排序，使空调机组摆脱了传统的提高热湿交换效率思维的束缚，发展了独特的医用空调机组（见图1），并大量应用于我国医疗场所。

图1 医用洁净空调机组

阻漏层理论，改变了将高效过滤器放在净化空调系统送风末端的传统做法。将高效过滤器从系统末端移开，并在末端设置有一定阻力与效率的阻漏层，把传统送风装置身上具有的过滤、堵漏、均流三大功能 “解耦”，化局部的漏为整体的不漏（见图2）。有效杜绝了高级别洁净室发生的漏泄。成功应用在我国洁净手术室。

图2 手术室阻漏层送风装置

动态气流密封的负压高效排风装置，采用疏堵结合完全改变了常规的机械密封而实现了“万无一漏”。还可以实现在位消毒、在位更换（见图3）。成功用于空气传染隔离病房和生物安全实验室。相比生物安全“必备”的袋进袋出的过滤装置，既轻巧、简便又安全。

图3 动态气流密封的负压高效排风装置

高级别的洁净空间与生物安全防护空间，如空气传染隔离病房和生物安全实验室，压差控制很重要，似乎压差越大越好。这是只认密封和高负压的“静态隔离理论”。为此提出了“动态隔离理论”，采用合适的送风缓冲室，主动在密封门下留门缝，用自循环风降低新风送风量等（见图4）。打破了常规的高负压、密闭门，全新风的设计与施工的框框。

图4 负压隔离病房动态阻隔

叁

21世纪手术环境控制的发展与创新

近年来我国手术室装备与建设方面涌现出不少新装置、新模式、新技术。具体体现在：

通仓手术，改变了传统的手术实施方式，一间大手术室能够同时进行4台手术（见图5），可以充分发挥资深的手术医生与麻醉师的指导作用，使更多的年轻医生得到临床指导，极大提高了手术量、降低了手术成本。

图5 通仓手术室

多联手术室，为了使通仓手术室能适合国情且符合我国手术室建筑技术规范，将每个手术区内手术床作90度旋转，使手术床的设置与洁净走廊的走向平行，两侧墙下边设置回风口，实现上送下回的气流分布。并在通仓手术室内每2台手术床之间设置中间移动隔门，按手术需求开关隔门（见图6），使得通仓手术室适用于更多的病种与各类的医院。

图6 多联洁净手术室

手术室带宽口低速空气幕送风装置，送风装置中间主层流与两侧宽口空气幕实现异温异速送风不仅增强了手术区抗干扰能力，而且空气幕低温高速送风能满足手术医护舒适度。装置中心以较低风速较高温度送入手术区，实现术中患者体温管理，形成稳定的无菌手术区。由于送风天花异温异速的送风气流可以同时满足麻醉师与患者的温湿度需求（见图7）。

图7 手术室带气幕异温异速送风装置

控温辐射手术室，将手术室层流送风宗旨从调控室内温湿度转变为实现最佳气流与最大无菌区域，采用空气介质在手术室围护双层壁腔内流动形成辐射板（见图8），也可采用空气介质在手术室围护壁腔外送风形成辐射板消除手术室内余热，保证最佳手术环境同时提高了手术医护、麻醉师与患者各自的舒适性。

图8 控温辐射手术室

手术环境变风量变级别运行，将洁净手术室中间一个传统送风装置，分成三个送风箱体，按手术需求可以变换运行不同送风箱体组合，以实现变风量变级别运行（见图9）。既节能又有效，改变了洁净手术室的传统运行方式。

图9 变风量、变级别手术室

日间手术改变了手术原有的医疗模式，将原来需要住院完成的手术、在院时间缩短至24小时以内。从而提高了手术量、降低了手术成本，缩小了住院洁净手术部规模。

医疗环境控制新装备，加大医疗环境控制的新风量是永恒的主题，不仅可有效降低院内感染，也可大大提高医患的舒适感。但长期以来受到运行能耗以及医疗环境压力控制的制约。开发的恒压差变新风量机组由于配置了双风机、高精度压差控制器以及全年最佳运行的PLC，设置了可一键转换的平时节能模式与疫情负压模式。安装与运行十分方便。

在合适气象条件改变新风量运行，降低了运行能耗、提高了室内空气质量且始终维持受控环境压差不变。在疫情中一键转换，自行设定负压值，恒压差运行，增强了医疗科室抗疫能力（见图10）；

图10 恒压差变新风量净化空调机组

推广5G与AI 在医疗健康领域应用场景，发展了简约适度5G无线数字化手术室新模式（见图11），将手术室实时需用的数字化与运营管理的数字化解耦。手术部成为相对稳定的管理运营平台，不时变化的数字化手术室成为嵌入模块，基于5G用无线将两者有机结合起来，大大缩短了改扩建的周期，并可充分发挥人工智能AI功能。继而开发了以人工智能为核心技术的手术室管控系统，标志着对人、物、环境的同时管控。可以全方位、全过程、全信息的监控，所有数据的记录、存储、可追溯与智能分析，自动识别与分析潜在的不利因素，尤其是对人的管控，这对规范与优化手术室人员行为、提高手术标准操作水平、有效降低手术部位感染以及不良事件发生有革命性的意义。

图11 无线数字化手术室

肆

不断推进“非能源效率”节能创新措施

随着医疗技术与先进诊疗设备的进步，会增加对医疗环境的控制参数及提高控制要求，同时也使能耗不断增长。如多功能复合手术室（见图12），医疗洁净环境控制的能耗一直是医用装备技术的痛点。降低医疗成本与节能降耗的难题一直倍受人们的关注。

我国“双碳”战略不只要求降低医疗成本与节能降耗，而应关注新能源、推动能源结构的调整，不断推动双碳环控技术创新。如推广冷热源一体机为中心的供应系统，配置合适能位的冷机与热机，革新用能末端，平衡水系统冷侧与热侧的需求，提高整个系统运行效率。

图12 我国复合手术室

医院节能降耗应以新的发展理念作指导，除了努力提高“能源效率”传统节能技术外，还必须关注医疗技术的新模式、新措施与新装备，推动医院能源结构调整。

加快医疗改革、改进医疗方式、改变医疗模式、改革医院体系，才能不断推进“非能源效率”节能创新措施，比传统提高“能源效率”的节能途径更多，节能效果更大，更易取得多赢的局面，才能走上真正高效低耗的发展道路。

伍

以创新引领发展，实现从“跟跑”到“领跑”的提升

回顾洁净技术创新走过的路程，我们更应该客观地认清今天的形势，既要看到与前沿技术的差距及面临的严峻挑战，又要看到国家的进步、高科技的发展，推动洁净技术向深度发展，应用的范围不断地拓扩，洁净技术迎来了历史上最好的发展机遇和条件。

展望21世纪，依托我国洁净室建设丰富的实践、大量的技术积累，只有通过创新，突破固有的传统的认知模式，才会有更多的新理念、新理论、新措施和新设备，我国具有自主知识产权的成果才会不断涌现。我国洁净技术开始从量的积累迈向质的飞跃，从点的突破迈向系统能力提升。

洁净技术发展动力是创新。创新的灵感来源于工艺的不断进展与变革，来源于工程实践的严格要求，来源于社会的迫切需要，更来源于日积月累的知识储备与技术积累。创新使我国走上了一条自主发展道路，持续地拓宽着我国洁净室工程市场，不断取得丰硕的成果。

加强基础理论的研究与技术革命，加强国内外的学术交流，既不妄自菲薄，更不妄自尊大。发挥中国制造的优势，争取标准制定的话语权。以创新引领发展，在洁净技术领域实现从“跟跑”“并跑”到“领跑”的重大跃升，推动我国洁净技术更为健康地持续发展。