I級潔淨手術（shù）室送風速度的（de）探討

為控製（zhì）不同用途用房的室內空氣環境衛（wèi）生（shēng）質量，降低手術的外源性感染風險，《醫院潔淨手術部建築技術規範（fàn）》GB 50333-2002（舊規範）將潔淨手術室分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ4級潔淨手術室，其中Ⅰ級潔淨手術室的級別zui高，要求的環境無菌（jun1）程度也zui高。《醫院潔淨（jìng）手術部建築技術規（guī）範》（報批（pī）稿）（新規範）沿（yán）用（yòng）了舊規範的潔淨手術（shù）室的級別劃分，但是對於Ⅰ級潔淨（jìng）手術室（shì）的工作區平均風速的測量斷麵和工作區（qū）平均風速的大小均有調（diào）整；舊規範要求的工作區（qū）平均風速的（de）測量斷麵為距地麵0.8m高的（de）送風口（kǒu）投影（yǐng）區域，要求工作（zuò）區平均風速為0.25～0.30m/s；新規範要求的工作區平均風（fēng）速的測量斷麵為距地（dì）麵1.2m高的送風口投影區域，要求工作區平均風速為0.20～0.25m/s。依據舊規範（fàn）的要求，如果在距地麵0.8m高的送風口投影（yǐng）區（qū）域內獲得0.25～0.30m/s的（de）工作區平均風速，需要送風速度保持在0.40～0.45m/s。設計人員在設計Ⅰ級潔淨手（shǒu）術室時按（àn）照送風風速為0.45m/s計算Ⅰ級（jí）潔淨手術室的送風量（liàng），Ⅰ級潔淨（jìng）手術室的送風麵尺（chǐ）寸為2600*2400mm，Ⅰ級潔淨手術室的送風量為10108.8m³/h。新規範把工作區平均風（fēng）速（sù）的測量斷（duàn）麵提高了0.4m，工作區平均風速的限值也降低了。為了在距地麵1.2m高的送風口投影區域獲得0.20～0.25m/s的工作區平均風速，Ⅰ級潔淨（jìng）手術室的送風速度和送風量需要多（duō）大（dà）？下麵詳細探討。
1、現有文獻的分析研究
為了確定Ⅰ級潔（jié）淨手術室的（de）送風量，操作實驗在模型I級手術室實驗室內完（wán）成。實驗室圍護結構采用（yòng）複合彩鋼（gāng）板組裝而成，實驗（yàn）室尺寸為5900*4900*2700mm（長（zhǎng）*寬*高）。實驗室透（tòu）視（shì）圖見下圖1，末端送風裝置平麵圖見圖2。
  （圖1）
        （圖（tú）2）
文獻在（zài）兩種實驗條（tiáo）件下進行了測試，一種為等溫送風（fēng）實驗條件1（送風溫（wēn）度和室內溫度相同），一種為高溫送風實驗條件2（送（sòng）風溫度高於室（shì）內溫度）。
實（shí）驗條件1為：室內幹球溫（wēn）度22.0～23.5℃；室內濕球溫度18.0～20.5℃；室（shì）內正壓10～13Pa，送風溫差（chà）為0℃。在（zài）此實驗條件下，文獻得出的送風氣流衰減規律見（jiàn）下表：
從（cóng）表中可以（yǐ）看出，等溫送風條件下送風的衰減率在0.303～0.369之間，平均值為0.353，按照衰減率計算，如果要在距地1.2m的送風口投影區（qū）域獲得0.20～0.25m/s的工（gōng）作區平均風速（sù），送風速度應在（zài）0.309～0.386m/s，送風量應為6941～8671 m³/h。
實驗條件2為：室內幹球溫度（dù）29.7～30.0℃；室內濕球溫度22.0～24.8℃；室內（nèi）正壓12～20Pa，送風溫差為1.4℃。在此實驗條件下，文獻得出（chū）的（de）送（sòng）風氣流衰減規律見（jiàn）下表：
從（cóng）表（biǎo）中（zhōng）可以看出，高溫送（sòng）風（送風溫（wēn）度高於室內溫度）條件下送風的衰減率（lǜ）在0.422～0.462之間，平均值為0.443，按照衰減率（lǜ）計算，如果要在距地1.2m的（de）送風口投（tóu）影區域獲得0.20～0.25m/s的工作區平均風速，送風速度（dù）應在0.359～0.449m/s，送風量（liàng）應為8064～10086m³/h。
對比以上兩種實驗條件下（xià）的衰減率，高溫送風條件下的衰減率比等溫送風條件下的衰減率增大了25.5%。這種衰減率的上升（shēng）是由於熱送風所產生（shēng）的浮力造成的，文獻（xiàn）未（wèi）對送冷風（送風溫度低於室內溫度）的氣（qì）流衰（shuāi）減率進行實驗。送冷風時，由於受重力影響，送冷風的氣流衰減率比等溫送風的氣流衰減率要小，減小的比率應和送熱風氣流衰減率增大的比（bǐ）率相當（dāng），如果氣流衰減率（lǜ）按（àn）照25%的減小率計（jì）算，送冷風時的氣流衰減率應為：0.353*（1-25%）=0.264，按照上述的衰減率計算，如果要在距地（dì）1.2m的送風口投影區域獲得0.20～0.25m/s的工作區平均風速，送風（fēng）速度應在0.27～0.34m/s，送風量應為6088～7638m³/h。
綜合比較分析，等溫（wēn）送風的氣流衰減率可以取0.35，該值與《藥廠（chǎng）潔淨室設（shè）計（jì）、運行與GMP認證》（第二版）關於局部單向流的送風速度中提出的衰減（jiǎn）率比較接近，也符合文獻提出的衰減率為0.2～0.4的要求（qiú）。氣流衰減率取0.35，則送風速度和（hé）工作區平均風速之間存在如下的關係：

由上式可以導出：

可以看出，送風速度為工作區平均風速的1.54倍。
氣流衰減率取0.35時，如果在距地1.2m的（de）送風口（kǒu）投影區域獲得（dé）0.20～0.25m/s的工作區平均風速（sù），送風速度應為0.31～0.39m/s，送風量應為6964～8761m³/h，取整後為7000～8800m³/h，冷射流（送冷風）時送風衰減率小於上（shàng）述數值。
2、理（lǐ）論分析
文獻在分析送風射流的流（liú）動規律時（shí）認為，送風速（sù）度和距地1.2m的送風口投影區域的工作區平均風速之間存在如下的關係：

式中，m為（wéi）射流衰（shuāi）減係數；
    F₀為送風口麵積，m²；對於Ⅰ級手術室來說，F₀=2.6m*2.4m=6.24m²；
    x為送風口至測試斷麵的距離，m。
射流衰減係數與風口本身的特性（xìng）相關的參數（shù），它的大小隻（zhī）取決於送風口的本身（shēn）的特性。文獻中並沒有給出適合Ⅰ級潔淨手術室（shì）送風口的射流衰減係數的（de）取值，如何獲得Ⅰ級潔淨手術室送風口的射流衰減係數成為一個關（guān）鍵問題。
由上式可得：

利用文獻給出（chū）的實測送風速（sù）度和工（gōng）作區平均風速之間的對應關係，采用上式計算出（chū）一係列射流衰減（jiǎn）係數，見下（xià）表。式中的F₀=6.24m²，送風口至測試斷麵（miàn）的距離x=1.9m。將這一係（xì）列射流（liú）衰減（jiǎn）係數的平均值0.435作（zuò）為Ⅰ級潔（jié）淨手術室送風口的射流衰減係數。

當手術（shù）室的層高為3m時，距地1.2m的送（sòng）風口投影區域的測試斷麵到送風口的距（jù）離x=1.8m，射流衰減係數為0.435，F₀=6.24m²代入可得：

氣流衰減率：

按照0.317的氣流衰減率，如果在距地1.2m的送風口投影區域獲（huò）得0.20～0.25m/s的工作區平均風速，送風速度應為0.29～0.37m/h，送風量應為6515～8312m³/h，取整後為6600～8400m³/h。
3、Ⅰ級潔（jié）淨手術室送風風（fēng）速（sù）及送風量的（de）確（què）定
對於層高為3.0m的Ⅰ級潔淨手術室，計算所得與文獻分析所得（dé）的結果差異的原因（yīn）在於文獻所采用的實驗室的層高為2.7m，工作區平均（jun1）風速的測試斷麵距（jù）地麵0.8m，送（sòng）風（fēng）麵和（hé）工作（zuò）區平均風（fēng）速的測試斷（duàn）麵之間的距離為1.9m；而實際測試和理論探討的Ⅰ級潔淨手術室的層（céng）高為3.0m，工作區平均風速的測試斷麵距地麵1.2m，送風（fēng）麵和工作區平均風（fēng）速的測試（shì）斷麵之間的距離為1.8m；文（wén）獻的送風射流距（jù）離比實際測試和理論研究的射流距離大了100mm，因此造成了衰減（jiǎn）率的差異，實際測試發現相差幾厘米（mǐ）風速（sù）就會發生顯著的變化。綜（zōng）合比較現有文獻、理論研究、實際測試所得的氣流衰減（jiǎn）率，認為層高（gāo）為3.0m高的Ⅰ級潔淨（jìng）手術室的氣（qì）流衰減率宜取（qǔ）0.32，這個衰減率既包含在現（xiàn）有（yǒu）文獻的分析研究（jiū）所得的數值範圍內，又比理論研究的結果相（xiàng）對保險。按（àn）照0.32的氣流衰減（jiǎn）率，如果在距地（dì）1.2m的送（sòng）風口投（tóu）影區域獲得0.20～0.25m/s的工作區平均風速，送風速度應在0.30～0.37m/s，送風量應在6739～8312m³/h，上述送風（fēng）量取整後為6800～8400m³/h。上述送風量適（shì）合於（yú）3.0m高（gāo）的Ⅰ級潔淨（jìng）手術室；對於層高不是3.0m的Ⅰ級潔淨手術室的送（sòng）風速度和送風量可以根據公式和計算確定。
當手術室的層高為2.9m時，1.2m的（de）送風口投影區（qū）域的測試斷（duàn）麵到送風口的距離x=1.7m，按照上述（shù）公式計算氣流的衰減率為：

同理可得（dé）其它層高的Ⅰ級潔淨手術室（shì）的（de）送風速度和送風量，計算結（jié）果見下（xià）表：

在進行Ⅰ級潔淨手術室設計時可以參照此表進行設計，並根據實際工程的（de）送風溫差調整送風量的大小。由於新規範規定潔淨手術室的淨高不宜低於2.7m，因此表中隻給（gěi）到層（céng）高為2.7m的Ⅰ級潔淨手（shǒu）術室的送風速度和送風量的（de）取值。表中的結果為理（lǐ）論計算所得，實際手術室中送（sòng）風（fēng）速度的衰（shuāi）減會受到手術室的（de）大小、布局、送風麵的大小、回風口的布置、送風溫差等因素影響。
4、新舊規範Ⅰ級（jí）潔淨手術室送風麵（miàn）風速和送風量比（bǐ）較
由（yóu）於工作區平均風速的測量斷麵和（hé）所要求的工作（zuò）區平均風速的數值有變化（huà），新規範（fàn）和舊（jiù）規範相比，Ⅰ級潔淨手術室（shì）的送風（fēng）速度和送風（fēng）量有變化，變化（huà）情況（kuàng）見下表：

表中針（zhēn）對的是層高為3.0m的Ⅰ級潔淨手術（shù）室。可以看出，要達到新規範的工作區平均風速的要求，Ⅰ級（jí）潔淨手術室的送風量可以按照7000～8600m³/h進行設計計算，比按照（zhào）舊規（guī）範計算（suàn）所得的送風量減少了1600m³/h，減少的送風量相當於原設計風量的16%。如果Ⅰ級潔（jié）淨手術室（shì）的層高小（xiǎo）於3.0m，送風量減小的比例會更大。送風量減小了，在進行Ⅰ級潔（jié）淨（jìng）手術室設計時，風（fēng）機參數也可以適當減小，空調機組表冷器的冷負（fù）荷和熱負荷都會（huì）隨之減小，這樣就會在一定（dìng）程度上降低（dī）Ⅰ級潔淨手術室的造價和運行費（fèi）用，對於建設方來說是（shì）非常有利的。
考（kǎo）慮到低溫送風時的氣流衰減率減小，在距地1.2m的送風口投影區域達到0.20～0.25m/s的工作區平均風速（sù）所需的送風速度和送風量會減（jiǎn）小，因此新規範標準從（cóng）減（jiǎn）少送風量的角度出發（fā）進行了如下的規（guī）定（dìng）：在（zài）手（shǒu）術進行過程中，Ⅰ～Ⅲ級潔淨手術（shù）室（shì）淨化空調係統宜根（gēn）據需要使送（sòng）風溫（wēn）度能夠在低於室溫狀況（kuàng）下運（yùn）行。