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(jiàn)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?？梢苑秩?lèi)典型地區(qū)來(lái)統(tǒng)計(jì)。大量統(tǒng)計(jì)資料分析可得到我國(guó)這三類(lèi)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(guò)3×105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(guò)2×105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(guò)1×105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?)
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(guò)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(jué)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(lái)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(lái)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(lái)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(wú)菌感染為目的來(lái)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(lái)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?；仫L(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(guò)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。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。
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(guò)濾器即初級(jí)空氣過(guò)濾器、中間空氣過(guò)濾器和末級(jí)空氣過(guò)濾器串聯(lián)組成。其濾塵的總效率為：
η=1- (1-η1) (1-η2) (1- η3)
式中η1—初級(jí)空氣過(guò)濾器計(jì)數(shù)效率：
η2—中間空氣過(guò)濾器計(jì)數(shù)效率；
η3—末級(jí)空氣過(guò)濾器計(jì)數(shù)效率；
三級(jí)串聯(lián)后總的計(jì)數(shù)效率。
其中初級(jí)空氣過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾器或高中效空氣過(guò)濾器，在額定風(fēng)量下粒徑≥1μm時(shí)，中效過(guò)濾器計(jì)數(shù)效率為20%~70%，初阻力≤80Pa； 高，中效過(guò)濾器計(jì)數(shù)效率為70% ~99%，初阻力≤100Pa。末級(jí)空氣過(guò)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(guò)濾器或在高效空氣過(guò)濾器，在額定風(fēng)量下，高效空氣過(guò)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(guò)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(guò)三級(jí)過(guò)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(lái)講無(wú)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(guò)濾器的滿布比要大于80%；
b.防止高效過(guò)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(guò)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(guò)1m/s，其入口進(jìn)風(fēng)風(fēng)速不超過(guò)6m/s?；蛘呒釉O(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(guò)濾器的阻力要均勻，每個(gè)過(guò)濾器的額定阻力與平均阻力之間的差值不超過(guò)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。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—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—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—送風(fēng)含塵濃度，粒/L：
G—室內(nèi)單位容積發(fā)塵量，粒/m3·min) ：
N—手術(shù)室換氣次數(shù)，次/ h；
ψ—不均勻系數(shù)，按表7取值：
Na—主流區(qū)含塵濃度，粒/L；
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(jiàn)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—潔凈室原始合塵濃度，一般圍護(hù)結(jié)構(gòu)可取0.8m；
t—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(lái)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。
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