（河北）潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該如何計(jì)算專注于河北凈化車間、石家莊凈化廠房、凈化工程、潔凈手術(shù)室、潔凈廠房、工業(yè)無塵車間、潔凈實(shí)驗(yàn)室、無菌車間等工程設(shè)計(jì)、施工與凈化改造綜合性工程公司，主要服務(wù)區(qū)域包括：保定、石家莊、邢臺(tái)、衡水、滄州、秦皇島、廊坊、邯鄲、張家口、承德及天津、內(nèi)蒙、北京、山西等地。

1關(guān)于凈化計(jì)算的室內(nèi)外計(jì)算參數(shù)的確定

1.1室外環(huán)境含塵濃度

在空氣潔凈技術(shù)中，最常見的是以大于或等于0．5μm粒徑的塵埃粒子數(shù)量為準(zhǔn)的計(jì)數(shù)濃度。對(duì)于室外大氣塵濃度，不同的地域差異較大，通常可以分三類典型地區(qū)來統(tǒng)計(jì)。大量統(tǒng)計(jì)資料分析可得到我國(guó)這三類典型地區(qū)的室外計(jì)數(shù)濃度：

工業(yè)城市：計(jì)數(shù)含塵濃度一般不超過3X105粒/L，最高約為106粒/L（屬嚴(yán)重污染程度）；

城市郊外（不包括郊外工業(yè)區(qū)）：計(jì)數(shù)含塵濃度一般不超過2X105粒/L；

非工業(yè)區(qū)或農(nóng)村計(jì)數(shù)含塵濃度一般不超過1X105粒/L。

大量的研究表明，對(duì)于高效空氣凈化系統(tǒng)100級(jí)及以下的潔凈室，當(dāng)大氣塵濃度在106粒/L以內(nèi)變化時(shí)，對(duì)潔凈室合塵濃度的影響可以忽略不計(jì)，所以通常作凈化設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)取106粒/L作為室外大氣塵濃度，這在工程處理上也是保險(xiǎn)的。

1.2室內(nèi)單位容積發(fā)塵量

手術(shù)室內(nèi)發(fā)塵量主要包括人和建筑表面、設(shè)備表面等。實(shí)踐證明人的發(fā)塵量是最主要的，而且人的活動(dòng)對(duì)發(fā)塵量的影響也較大，在一般情況下，設(shè)計(jì)計(jì)算中可取：

靜止時(shí)人的發(fā)塵量為：105粒/（P·min）

活動(dòng)時(shí)人的平均發(fā)塵量：5×105粒／（P·min）

地面表面發(fā)塵量：1．25×104粒／9min·m2）

人員靜止時(shí)：

2潔凈手術(shù)室布置

目前國(guó)內(nèi)潔凈手術(shù)室的凈化等級(jí)一般為100、1000、10000、100000級(jí)四個(gè)等級(jí)。少數(shù)超過100級(jí)的和低于100000級(jí)的。潔凈手術(shù)室按室內(nèi)潔凈度的要求可布置為單向流潔凈室、準(zhǔn)單向流潔凈室和亂流潔凈室，分述如下。

2.1單向流潔凈手術(shù)室

對(duì)于100級(jí)及100級(jí)以上的高潔凈度手術(shù)室一般采用單向流潔凈室。單向流潔凈手術(shù)室一般布置為全頂棚送風(fēng)，兩側(cè)回風(fēng)，用兩側(cè)回風(fēng)替代傳統(tǒng)單向流潔凈室的格柵地板回風(fēng)。這樣改善了人們視覺上不適之感，地板由格柵改為實(shí)體地板對(duì)手術(shù)室使用上也方便了許多。近幾年來國(guó)內(nèi)做了大量的研究工作，第一次從理論、實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際應(yīng)用方面比較全面地對(duì)兩側(cè)回風(fēng)的方式給予了評(píng)價(jià)，得出了在6m室寬以內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)單向流，達(dá)到100級(jí)潔凈度的結(jié)論。對(duì)于手術(shù)室來講6m室寬己足夠了。因此，只要將回風(fēng)口布置在手術(shù)室的長(zhǎng)側(cè)邊下部即能滿足潔凈室設(shè)計(jì)條件。

2.2局部單向流潔凈手術(shù)室

手術(shù)室按醫(yī)療功能來劃分可大致分為手術(shù)臺(tái)區(qū)、手術(shù)操作區(qū)、設(shè)備儀器區(qū)、巡回護(hù)士通道區(qū)和輔助設(shè)備區(qū)這五個(gè)區(qū)域。從保證手術(shù)創(chuàng)口無菌感染為目的來講，這五個(gè)區(qū)的潔凈度是可以有差別的。其中手術(shù)臺(tái)區(qū)、手術(shù)操作區(qū)凈化要求最嚴(yán)格，其余區(qū)域可略低要求。因此，近幾年來國(guó)內(nèi)外均有大量采用局部單向流潔凈手術(shù)室的報(bào)道。

局部單向流潔凈手術(shù)室把亂流潔凈室的主流區(qū)擴(kuò)大覆蓋手術(shù)臺(tái)區(qū)、手術(shù)操作區(qū)，在頂部以送風(fēng)頂棚向下均勻送風(fēng)，使主流區(qū)的氣流完全符合單向流的技術(shù)條件。從而在手術(shù)室內(nèi)形成局部的垂直單向流區(qū)。這種主流區(qū)的局部單向流高潔凈區(qū)的應(yīng)用在醫(yī)院手術(shù)室方面獲得了較理想的效果。氣流從頂部送風(fēng)頂棚送出并以活塞式推進(jìn)至手術(shù)臺(tái)平面后向四周分散，以亂流形式在室內(nèi)其余部分?jǐn)U散稀釋室內(nèi)的產(chǎn)塵后由側(cè)墻回風(fēng)口排出手術(shù)室。回風(fēng)口形式取決于室內(nèi)潔凈度的等級(jí)，對(duì)于局部100級(jí)室內(nèi)基準(zhǔn)1000級(jí)的手術(shù)室一般用兩長(zhǎng)側(cè)邊回風(fēng)，對(duì)于局部100～1000級(jí)室內(nèi)基準(zhǔn)1000級(jí)的手術(shù)室，回風(fēng)口一般只布置在八角形房間的四角。

以局部單向流替代全室單向流的做法對(duì)減少室內(nèi)送風(fēng)風(fēng)量、降低噪聲進(jìn)而減少初投資及日常的運(yùn)行費(fèi)用都是有利的。一般的100級(jí)潔凈手術(shù)室均采用這種方案。

2.3亂流潔凈手術(shù)室

對(duì)于1000級(jí)以下潔凈度的手術(shù)室一般是采用亂流潔凈室的模式。高效過濾送風(fēng)口布置在手術(shù)臺(tái)上方的頂棚上，在側(cè)墻四角（1000級(jí)）或?qū)ΨQ兩角（10000級(jí)及以下）布置國(guó)風(fēng)口。見圖4、5。

將室內(nèi)產(chǎn)塵壓向回風(fēng)口，達(dá)到潔凈的目的，這種手術(shù)室在潔凈手術(shù)室中占有較大比例。

綜上所述各類手術(shù)室的送回風(fēng)方式歸納為以下幾種形式，如表6所示。

潔凈度

手術(shù)室形式

送風(fēng)形式

回風(fēng)形式

100級(jí)

單向流潔凈手術(shù)室

頂棚滿布高效過濾器，送風(fēng)形成平行單向流

長(zhǎng)側(cè)邊滿布統(tǒng)長(zhǎng)回風(fēng)口

局部100級(jí)

基準(zhǔn)100-1000級(jí)

局部單向流潔凈手術(shù)室

局部頂棚滿布高效過濾器（覆蓋手術(shù)臺(tái)區(qū)、手術(shù)操作區(qū)）局部單向流

長(zhǎng)側(cè)邊滿布統(tǒng)長(zhǎng)回風(fēng)口

局部100-1000級(jí)

基準(zhǔn)1000級(jí)

局部單向流潔凈手術(shù)室

局部頂棚滿布高效過濾器（覆蓋手術(shù)臺(tái)區(qū)、部分手術(shù)操作區(qū)）局部單向流

四角回風(fēng)

1000級(jí)

亂流潔凈手術(shù)室

高效過濾送風(fēng)口亂流送風(fēng)

四角回風(fēng)

10000級(jí)

亂流潔凈手術(shù)室

高效過濾送風(fēng)口亂流送風(fēng)

三對(duì)角回風(fēng)

100000級(jí)

亂流潔凈手術(shù)室

高效過濾風(fēng)口亂流送風(fēng)

三對(duì)角回風(fēng)

3高效凈化系統(tǒng)計(jì)算

3.1高效凈化系統(tǒng)的組成

目前國(guó)內(nèi)外空氣高效凈化系統(tǒng)一般由三級(jí)空氣過濾器即初級(jí)空氣過濾器、中間空氣過濾器和末級(jí)空氣過濾器串聯(lián)組成。其濾塵的總效率為：

η=1-（1-η1）（l-η2）（1-η3）

式中η1——初級(jí)空氣過濾器計(jì)數(shù)效率：

η2——中間空氣過濾器計(jì)數(shù)效率；

η3－－末級(jí)空氣過濾器計(jì)數(shù)效率；

η——三級(jí)串聯(lián)后總的計(jì)數(shù)效率。

其中初級(jí)空氣過濾器設(shè)在新風(fēng)入口或回風(fēng)口上（兼作回風(fēng)阻尼層）一般為粗效空氣過濾器，在額定風(fēng)量下粒徑≥5μm時(shí)，計(jì)數(shù)效率20％～80％，初阻力≤50Pa。中間空氣過濾器設(shè)在空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)的壓出段內(nèi)，一般為中效空氣過濾器或高中效空氣過濾器，在額定風(fēng)量下粒徑≥1μm時(shí)，中效過濾器計(jì)數(shù)效率為20％～70％，初阻力≤80Pa；高，中效過濾器計(jì)數(shù)效率為70％～99％，初阻力≤100Pa。末級(jí)空氣過濾器設(shè)在送風(fēng)管路的末端進(jìn)風(fēng)口處，一般為高效空氣過濾器或在高效空氣過濾器，在額定風(fēng)量下，高效空氣過濾器對(duì)于粒徑≥0．5μm塵粒計(jì)數(shù)效率可達(dá)99．9％～99．99%，其初阻力為190～250Pa。亞高效空氣過濾器在額定風(fēng)量下對(duì)于粒徑≥0．5μm塵粒計(jì)數(shù)效率可達(dá)95％～99．9％，其初阻力為120Pa。

3.2單向流潔凈手術(shù)室

經(jīng)過三級(jí)過濾的空氣，其含塵量已接近于0，所以，對(duì)于滿足單向流條件的手術(shù)室來講無需再核算室內(nèi)的塵粒濃度和菌落數(shù)。

為了達(dá)到單向流潔凈手術(shù)室的效果，室內(nèi)氣流組織必須滿足手術(shù)室內(nèi)流線平行度、室內(nèi)流速亂流度和送風(fēng)下限風(fēng)速的三項(xiàng)特性指標(biāo)”’。

對(duì)于流線平行度的要求為流線傾角的最小值約65°，流線從直線逐漸傾斜，其傾斜程度不大于0．5°／cm。

對(duì)于流速的亂流度要求室內(nèi)各點(diǎn)流速的均方差根與平均流速比值不大于0．2。

為了達(dá)到以上兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，在單向流潔凈手術(shù)室的布置上要保證：

a．送風(fēng)頂棚高效過濾器的滿布比要大于80％；

b．防止高效過濾器出現(xiàn)漏洞，以免漏塵破壞工作區(qū)的潔凈度和漏風(fēng)干擾室內(nèi)氣流場(chǎng)；

c.為了保證送風(fēng)頂棚上各高效過濾器均勻出風(fēng)要求，送風(fēng)靜壓箱內(nèi)的壓力分布要均勻。必須控制靜壓箱內(nèi)風(fēng)速不超過lm/s，其入口進(jìn)風(fēng)風(fēng)速不超過6m／s。或者加設(shè)阻風(fēng)檔板調(diào)整靜壓箱內(nèi)的壓力分布；

d．保證送風(fēng)頂棚上各高效過濾器的阻力要均勻，每個(gè)過濾器的額定阻力與平均阻力之間的差值不超過5％；

e.提高回風(fēng)均勻度，回風(fēng)口應(yīng)滿布在兩長(zhǎng)側(cè)邊的下方，用以拉動(dòng)送風(fēng)的均勻。

為了控制室內(nèi)各方面的污染源的污染，并能迅速使室內(nèi)空氣自凈，送風(fēng)頂棚的送風(fēng)風(fēng)速應(yīng)大于下限風(fēng)速。空氣調(diào)節(jié)研究所專題研究表明［7］，垂直單向流的下限風(fēng)速為0．25m/s，水平單向流的下限風(fēng)速為0．35m／s。在具體工程設(shè)計(jì)時(shí)，送風(fēng)風(fēng)速應(yīng)略高于下限風(fēng)速。

垂直單向流潔凈手術(shù)室設(shè)計(jì)風(fēng)量為：

Q＝F·v×3600（2．3）

式中Q一一垂直單向流潔凈手術(shù)室送風(fēng)量，

m3／h；

F——送風(fēng)頂棚面積，m2；

V－一送風(fēng)風(fēng)速，建議取0．30～0．35m／s。

3.3亂流潔凈手術(shù)室

潔凈度為1000級(jí)和1000級(jí)以下的手術(shù)室均可設(shè)計(jì)成亂流潔凈手術(shù)室。亂流潔凈手術(shù)室內(nèi)氣流流線不平行，速度場(chǎng)的流速不是單一方向，速度大小也不均勻，室內(nèi)存在渦流，由于其凈化原理是*潔凈送風(fēng)稀釋滲混室內(nèi)產(chǎn)塵，把含塵高于送風(fēng)濃度（此濃度也應(yīng)符合潔凈度標(biāo)準(zhǔn)）的空氣排出室外，從而帶走室內(nèi)產(chǎn)塵。因此，對(duì)于亂流潔凈手術(shù)室的設(shè)計(jì)計(jì)算的任務(wù)主要是計(jì)算室內(nèi)空氣含塵濃度的變化，按預(yù)定的潔凈度要求確定送風(fēng)量（或換氣次數(shù)）。

將亂流潔凈手術(shù)室作一個(gè)封閉體系，建立由送、回風(fēng)帶進(jìn)、帶出塵粒和室內(nèi)產(chǎn)生塵粒而引起的室內(nèi)含塵濃度變化的動(dòng)態(tài)平衡模型，可得：

a．  室內(nèi)平均含塵濃度：

式中  N——室內(nèi)穩(wěn)定含塵濃度，粒/L；

Na——主流區(qū)內(nèi)含塵濃度，粒/L；

Nv——渦流區(qū)內(nèi)含塵濃度，粒/L：

NS一一送風(fēng)含塵濃度，粒/L：

G——一室內(nèi)單位容積發(fā)塵量，粒／m3·min）：

N一一手術(shù)室換氣次數(shù)，次／h；

ψ——不均勻系數(shù)，按表7取值：

Na一主流區(qū)含塵濃度，粒/L；

β—一主流區(qū)中發(fā)塵量占總發(fā)塵量的比，可按表8取值：

φ——渦流區(qū)至主流區(qū)的引帶風(fēng)量和送

風(fēng)量之比，可按表9取值。

對(duì)于亂流潔凈手術(shù)室可由（2．4）式推導(dǎo)出換氣次數(shù)的計(jì)算公式：

Ns可由下式計(jì)算：

式中  M——大氣含塵濃度，粒/L，取106粒/L；

S——回風(fēng)量對(duì)于全風(fēng)量之比；

η——見前式。

室內(nèi)穩(wěn)定含塵濃度N此時(shí)可理解為設(shè)計(jì)含塵濃度，直取該潔凈度最高含塵濃度的1／2～1／3。再求出Na和Nb，就可從理論上推出在該手術(shù)室要控制的較潔凈的主流區(qū)和最不利的渦流區(qū)的含塵濃度，要求Nb不大于設(shè)計(jì)要求潔凈度的最高合塵濃度為合格，否則應(yīng)作調(diào)整。

最后還需計(jì)算該潔凈手術(shù)室的自凈時(shí)間：

式中No一一潔凈室原始合塵濃度，一般圍護(hù)結(jié)構(gòu)

可取0．8m；

t－一達(dá)到自凈時(shí)間，min；其余同前。

自凈時(shí)間對(duì)潔凈手術(shù)室來講也是一個(gè)重要指標(biāo)，要求它與醫(yī)務(wù)人員的手術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間同步，若此項(xiàng)指項(xiàng)指標(biāo)不滿足，仍需調(diào)整換氣次數(shù)，重新作設(shè)計(jì)計(jì)算。

3.4局部單向流潔凈手術(shù)室

局部單向流潔凈手術(shù)室目前應(yīng)用較廣，一般100級(jí)～1000級(jí)的潔凈手術(shù)室大都采用此種形式。其設(shè)計(jì)計(jì)算分兩步進(jìn)行：

首先，確定單向流送風(fēng)區(qū)域，應(yīng)覆蓋手術(shù)臺(tái)區(qū)和手術(shù)操作區(qū)，部分覆蓋設(shè)備儀器區(qū)。其最小的區(qū)域建議為手術(shù)操作區(qū)每邊外擴(kuò)150mm，有條件時(shí)可擴(kuò)大到設(shè)備儀器區(qū)1/2到全部。以此單向流送風(fēng)面積按單向流下限風(fēng)速計(jì)算出系統(tǒng)的總送風(fēng)量。

再由總送風(fēng)量推出換氣次數(shù)用（2．4）、（2．5）、（2．6）式計(jì)算出Nb、N、Na，并用（2．9）式復(fù)核自凈時(shí)間，Na、Nb、t應(yīng)均能符合設(shè)計(jì)要求，否則再調(diào)整單向流送風(fēng)區(qū)域，重新計(jì)算直至符合要求為止。