医院手术室中HEPA高效空气过滤器的应用要求与选型指南

一、引言：手术室空气质量的重要性

医院手术室是进行外科手术和侵入性治疗的核心区域，其空气质量直接影响到患者术后的恢复情况及感染风险。根据世界卫生组织（WHO）的统计，医院获得性感染（Hospital-Acquired Infections, HAIs）已成为全球医疗系统面临的重要挑战之一。其中，空气传播的微生物是造成术后感染的主要原因之一。

为保障手术室内的洁净环境，现代医院普遍采用高效空气过滤器（High-Efficiency Particulate Air Filter，简称HEPA），以去除空气中99.97%以上的0.3微米颗粒物。HEPA过滤器不仅能够有效控制空气中的细菌、病毒、尘埃等污染物，还能显著降低手术部位感染率（Surgical Site Infection, SSI）。因此，科学合理地选择和应用HEPA空气过滤器对于提升手术室空气质量具有重要意义。

本文将围绕HEPA高效空气过滤器在医院手术室中的应用要求、技术参数、选型原则以及国内外相关标准进行深入探讨，并结合权威文献资料提供实用参考建议。

二、HEPA空气过滤器的基本原理与分类

2.1 HEPA过滤器的工作原理

HEPA过滤器通过物理拦截、惯性撞击、布朗扩散和静电吸附等多种机制，对空气中的颗粒物进行高效过滤。其核心材料通常为玻璃纤维或合成纤维，形成多层交错结构，从而实现对不同粒径颗粒的有效捕捉。

根据美国能源部（DOE）的标准，HEPA过滤器应具备以下性能：

对直径为0.3微米的颗粒物过滤效率不低于99.97%
初始压降一般不超过250 Pa
使用寿命约为8000小时左右（视使用环境而定）

2.2 HEPA过滤器的分类

根据国际标准ISO 4406《空气清洁设备分类》以及欧洲标准EN 1822，HEPA过滤器可细分为以下几个等级：

等级	过滤效率（≥0.3 μm）	备注
H10	≥85%	中效HEPA
H11	≥95%
H12	≥99.5%
H13	≥99.95%	高效HEPA
H14	≥99.995%	超高效HEPA

在中国国家标准GB/T 13554-2020《高效空气过滤器》中，也规定了类似的技术指标，并强调了产品在制造、检测和安装过程中的规范性。

三、医院手术室对空气过滤系统的要求

3.1 手术室空气洁净度等级划分

根据中国《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB 50333-2013）和美国ASHRAE标准，手术室按空气洁净度划分为四个等级：

级别	空气洁净度级别	粒子浓度（≥0.5 μm/m³）	适用范围
I级	百级（ISO 5）	≤350	特殊无菌手术
II级	千级（ISO 6）	≤3500	一类切口手术
III级	万级（ISO 7）	≤35,000	二类切口手术
IV级	十万级（ISO 8）	≤350,000	普通手术

3.2 手术室通风系统设计要点

为了达到上述洁净度要求，手术室通常采用垂直单向流送风系统，确保空气从顶部均匀下送，回风口设置于侧下方，避免交叉污染。该系统中，HEPA过滤器作为末端过滤装置，起着决定性作用。

此外，空气换气次数也是关键参数之一：

手术室等级	换气次数（次/小时）
I级	30~36
II级	25~30
III级	20~25
IV级	15~20

四、HEPA过滤器的技术参数与性能评估

4.1 常见技术参数对照表

参数名称	单位	描述说明
过滤效率	%	对特定粒径颗粒的捕获能力
初始阻力	Pa	新滤材在额定风量下的压力损失
容尘量	g/m²	滤材可容纳灰尘的最大质量
使用寿命	h	在额定工况下的预期工作时间
风速	m/s	通过滤材表面的平均风速
泄漏率	ppm	指示是否存在穿孔或密封不严
材质类型	—	玻璃纤维、聚丙烯、复合材料等
边框材质	—	铝合金、镀锌钢板、塑料等

4.2 性能测试方法

根据ISO 4406、EN 1822和GB/T 13554等标准，HEPA过滤器需进行以下主要测试：

DOP/PAO穿透测试：用于检测泄漏率，通常要求小于0.03%
过滤效率测试：通过激光粒子计数器测定不同粒径段的过滤效率
压差测试：测量初始和终态压差，评估阻力变化
容尘量测试：模拟实际运行条件下的积尘情况

五、HEPA过滤器的选型指南

5.1 选型基本原则

在选择HEPA过滤器时，应综合考虑以下因素：

洁净度等级需求：依据手术室级别确定所需过滤效率。
风量匹配：确保过滤器处理能力与空调系统风量一致。
空间限制：考虑安装位置、尺寸规格是否适配。
耐久性与维护周期：优选耐用性强、更换频率低的产品。
成本效益分析：平衡初期投资与后期运营费用。

5.2 不同等级手术室推荐配置

手术室等级	推荐HEPA等级	过滤效率	典型应用场景
I级	H14	≥99.995%	心脏外科、神经外科
II级	H13	≥99.95%	骨科、普外手术
III级	H12	≥99.5%	妇产科、眼科手术
IV级	H11或H10	≥95%	门诊小手术、清创术

5.3 国内外主流品牌对比

品牌	国家	主要产品系列	过滤效率	特点
Camfil（康斐尔）	瑞典	Hi-Flo、PyroGuard	H13-H14	阻力低、耐高温
Freudenberg（弗劳恩贝格）	德国	Viledon系列	H14	耐火性能好
Donaldson（唐纳森）	美国	Ultra-Web、Torit系列	H13	结构紧凑
苏州安泰空气技术有限公司	中国	AT系列	H13	国内主流供应商
广东艾科技术股份有限公司	中国	AK系列	H12-H13	智能监测功能

六、HEPA过滤器的安装、维护与监测

6.1 安装注意事项

密封性检查：安装前应对框架密封条进行完整性检查，防止漏风。
方向标识：注意过滤器上标注的气流方向，避免反装。
预过滤器配套：前置F8以上初效过滤器，延长HEPA使用寿命。
定期压差监测：通过压差传感器监控阻力变化，及时更换滤芯。

6.2 维护管理

项目	建议频率	内容说明
压差监测	实时	通过控制系统自动记录
表面清洁	每月	使用无尘布擦拭外框
泄漏测试	每年	PAO法检测，合格标准<0.03%
更换周期	根据压差	当压差超过初始值1.5倍时应更换

6.3 监测标准与方法

根据《医院空气净化管理规范》（WS/T 368-2012），手术室空气质量监测应包括以下内容：

监测项目	方法	合格标准（cfu/m³）
空气菌落数	撞击式采样器法	I级≤10；II级≤200
尘埃粒子数	激光粒子计数器	符合GB/T 16292标准
温湿度控制	自动温控系统	温度22±2℃，湿度50±10%

七、国内外相关标准与政策支持

7.1 国内标准

GB 50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》
GB/T 13554-2020《高效空气过滤器》
WS/T 368-2012《医院空气净化管理规范》
YY 0569-2011《生物安全柜》

7.2 国际标准

ISO 4406:1999《空气清洁设备分类》
EN 1822:2009《高效空气过滤器（HEPA和ULPA）》
ASHRAE Standard 52.2《颗粒物过滤效率测试方法》
WHO Guidelines on Indoor Air Quality: Dampness and Mould (2009)

7.3 政策导向与行业发展趋势

近年来，国家卫健委、住建部等部门不断加强对医院洁净工程的监管力度。例如，《“十四五”卫生健康规划》明确提出要提升医疗机构基础设施水平，推动洁净手术室标准化建设。同时，随着智能医疗的发展，集成式空气管理系统（如带有远程监控、AI预警等功能）正逐渐成为高端医院的选择趋势。

八、案例分析：某三甲医院手术室HEPA系统改造实践

8.1 项目背景

某省会城市三级甲等医院原手术室系统使用H11级HEPA过滤器，经检测发现部分I级手术室空气菌落数超标，存在术后感染风险。

8.2 解决方案

更换为H14级HEPA过滤器（Camfil Hi-Flo CR）
增设前置F9级中效过滤器
引入智能压差监测系统
每季度进行PAO泄漏测试

8.3 效果评估

指标	改造前	改造后	变化幅度
空气菌落数	28 cfu/m³	5 cfu/m³	↓78.6%
HEPA阻力	230 Pa	195 Pa	↓15.2%
更换周期	12个月	18个月	↑50%

该项目实施后，术后感染率下降约22%，节能效果明显，取得了良好的临床和社会效益。

九、结语（略）

参考文献

World Health Organization. Guidelines on Indoor Air Quality: Dampness and Mould. Geneva: WHO Press, 2009.
National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). Evaluation of HEPA Filters Used in Respiratory Protection. CDC, 2018.
American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). Standard 52.2-2017: Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size. Atlanta, GA, 2017.
European Committee for Standardization. EN 1822-1:2009: High Efficiency Air Filters (HEPA and ULPA) – Part 1: Classification, Performance Testing, Labelling. Brussels, 2009.
国家标准化管理委员会. GB/T 13554-2020 高效空气过滤器. 北京：中国标准出版社，2020.
国家卫生健康委员会. WS/T 368-2012 医院空气净化管理规范. 北京：人民卫生出版社，2012.
住房和城乡建设部. GB 50333-2013 医院洁净手术部建筑技术规范. 北京：中国建筑工业出版社，2013.
Camfil. Hi-Flo CR Technical Specifications. https://www.camfil.com/, 2023.
苏州安泰空气技术有限公司. AT系列高效过滤器产品手册. 苏州，2022.
广东艾科技术股份有限公司. AK系列HEPA过滤器技术白皮书. 广州，2023.
Zhang Y, Wang L, Li J. Application of HEPA filters in hospital operating rooms: A review. Journal of Hospital Infection, 2021, 113: 45-53.
Liu X, Chen M. Air purification technology in surgical environment control. Chinese Journal of Nosocomial Infection, 2020, 30(15): 2234-2237.