I級潔淨手術（shù）室送風速度（dù）的探討

為控製不（bú）同用途用房的室內（nèi）空氣環境衛生質量，降低手術的外（wài）源性感（gǎn）染風險，《醫院潔（jié）淨手術部建築技術規（guī）範（fàn）》GB 50333-2002（舊規範）將潔淨手術室分為（wéi）Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ4級潔淨手術室，其中Ⅰ級（jí）潔淨手術室的級別zui高（gāo），要求的環境無菌程度也zui高。《醫院（yuàn）潔淨手術部建築技術規範》（報批稿）（新規範）沿用了舊規（guī）範的潔淨手術室的（de）級別劃分，但是對於Ⅰ級潔淨手術室的（de）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整；舊規（guī）範要求的工作區平均（jun1）風（fēng）速的測量斷麵為距地麵0.8m高的（de）送風口投影區（qū）域（yù），要求工作區平均風速為0.25～0.30m/s；新規範要求的工（gōng）作區平均風速的（de）測量斷麵為距地麵（miàn）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。依據舊規範的要求，如果在距地麵0.8m高的（de）送風口（kǒu）投影區域（yù）內獲得0.25～0.30m/s的工作區平均風速，需要送（sòng）風速度保持在0.40～0.45m/s。設計（jì）人員在設計Ⅰ級潔（jié）淨（jìng）手術室時按照送風風速為0.45m/s計算Ⅰ級（jí）潔（jié）淨手術室的送風量，Ⅰ級潔淨手（shǒu）術室的送風麵尺寸為2600*2400mm，Ⅰ級潔淨手術室的送風量為（wéi）10108.8m³/h。新規範把工作區平均風速的測量斷麵提高了0.4m，工作區平均風速（sù）的限值（zhí）也降低了（le）。為（wéi）了在距地麵1.2m高的送風口投（tóu）影區域獲得0.20～0.25m/s的工作區平均（jun1）風速，Ⅰ級潔淨手術室的送風速度（dù）和送風（fēng）量需要多大？下麵詳細探討。
1、現有文獻的分析研究
為了確定Ⅰ級潔淨手術室的送（sòng）風量（liàng），操作實驗在模（mó）型I級手術室實驗室內完（wán）成。實驗室圍護（hù）結構采用複合彩鋼板組裝而成，實驗室尺（chǐ）寸為5900*4900*2700mm（長*寬*高）。實驗室透視圖見下圖1，末端送風裝置平麵圖見圖2。
  （圖1）
        （圖2）
文獻在兩種實驗條件下進行了測試，一種為等溫送風實驗條件1（送風溫度和室內溫度相同），一種為高溫送風實驗條件2（送風溫度高於室內溫度（dù））。
實驗條件1為：室內（nèi）幹球溫度22.0～23.5℃；室內濕球溫度18.0～20.5℃；室內正壓10～13Pa，送（sòng）風溫差為0℃。在（zài）此實驗條件下，文獻得出的送（sòng）風氣流衰（shuāi）減（jiǎn）規律見下表（biǎo）：
從表中可以看出，等溫送風條件下送風的衰（shuāi）減率（lǜ）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的送風口投影區域獲得0.20～0.25m/s的工作區平均風速，送風速度應在0.309～0.386m/s，送（sòng）風量應（yīng）為6941～8671 m³/h。
實驗條件（jiàn）2為：室內幹球溫度29.7～30.0℃；室內濕球溫度（dù）22.0～24.8℃；室內正壓12～20Pa，送風溫差為1.4℃。在此實驗條件下，文獻（xiàn）得出的送風氣流衰減規律見下表：
從表中可以看出，高溫送風（fēng）（送風溫度高於室內溫度）條件下送風的衰減（jiǎn）率在0.422～0.462之間，平均值為0.443，按照衰（shuāi）減率計算，如果要在距地1.2m的送風口（kǒu）投影區域獲得0.20～0.25m/s的工作區平均風速，送風速度應在0.359～0.449m/s，送風量應（yīng）為8064～10086m³/h。
對比以上兩種實驗（yàn）條件下的衰（shuāi）減率，高溫送風條（tiáo）件下的衰減率比等溫送風條（tiáo）件下的衰減率增大了25.5%。這種衰減率的上升是由於熱送風所產生的浮力造成的，文獻未對送冷風（送風（fēng）溫度低於室內溫度）的氣流衰減率進（jìn）行實驗。送冷（lěng）風時，由於受重力影響，送冷風的氣（qì）流衰減（jiǎn）率比等溫送風的氣流衰減率要小，減（jiǎn）小的比率應和送熱風氣流衰減率（lǜ）增大（dà）的比率相當，如果（guǒ）氣流衰減率按照（zhào）25%的減小率計算，送冷風（fēng）時的氣流衰減率應為：0.353*（1-25%）=0.264，按照（zhào）上述的衰減率計（jì）算，如果要在距地1.2m的送（sòng）風口投影區域獲得0.20～0.25m/s的工作（zuò）區平均風速（sù），送風速度應在（zài）0.27～0.34m/s，送風量應為6088～7638m³/h。
綜（zōng）合比較分析，等溫送風的（de）氣流衰減率可以取0.35，該值（zhí）與《藥廠潔淨室設計、運行與GMP認證》（第二版）關於局部單（dān）向流的送風速度（dù）中提出的（de）衰減率比較接（jiē）近，也符合（hé）文獻提出的衰（shuāi）減率為0.2～0.4的要求。氣流衰減率取0.35，則送風速度和工作區（qū）平均風速之間存（cún）在如下的（de）關係：

由（yóu）上式可以導出：

可以看出（chū），送風速度為工作區（qū）平均風速的1.54倍。
氣（qì）流衰減率取0.35時，如果在距地1.2m的送風口投（tóu）影（yǐng）區域獲得0.20～0.25m/s的工作區平均風速，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（sòng）風衰減率小於（yú）上述數值。
2、理論分析
文獻在分析（xī）送（sòng）風射流的（de）流動規律時認為，送風速度和（hé）距地1.2m的（de）送風口投影區域的工作區平均風速之（zhī）間存在如下的關（guān）係：

式中，m為射流衰減係數；
    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（běn）身的特性相關的參數，它的大小隻取決於送風口的本身的特性。文獻中並（bìng）沒（méi）有給出適合Ⅰ級潔淨手術室送風（fēng）口的射流衰減係數的取值，如何獲得Ⅰ級潔淨手術室送風口的射流衰減（jiǎn）係數成為一個關鍵問題。
由上式可得：

利用文獻給出的（de）實測送風速度和工作區平均風速之間的對應關係，采用上式計算出一係列射流衰減係數，見下表。式中的（de）F₀=6.24m²，送風口（kǒu）至測試斷麵的距離（lí）x=1.9m。將這一係列射流衰減係數的平（píng）均值0.435作為Ⅰ級潔淨手術（shù）室送風口的射流衰（shuāi）減係數。

當手術室（shì）的層高為3m時，距地1.2m的送風口投影區域的測試斷麵到（dào）送風口的距離x=1.8m，射流衰減係數為0.435，F₀=6.24m²代入（rù）可（kě）得：

氣流衰減率：

按照0.317的（de）氣流衰減（jiǎn）率，如果在距地1.2m的送風口投（tóu）影區域獲得0.20～0.25m/s的工作區平均風速，送風速度應為0.29～0.37m/h，送風（fēng）量應為6515～8312m³/h，取（qǔ）整後為6600～8400m³/h。
3、Ⅰ級潔淨手術室送風風（fēng）速及送風量的確定（dìng）
對於層高為（wéi）3.0m的Ⅰ級潔淨手術室，計（jì）算所得（dé）與文獻分析所得的結果差異的（de）原因在於文獻所采用的實驗室的層高（gāo）為2.7m，工作（zuò）區平均風速的測試斷麵距地麵0.8m，送風麵（miàn）和工作區（qū）平均風速的測試斷麵之間的（de）距離為1.9m；而實際測試（shì）和理論探討的（de）Ⅰ級潔淨手術室的層（céng）高（gāo）為3.0m，工作區平均風速的測試斷（duàn）麵距地麵1.2m，送風麵和工作區平均風速的測試斷麵之間的（de）距（jù）離為1.8m；文（wén）獻的送風（fēng）射流距離比實際測試和理論研究的射流距離大（dà）了100mm，因此造成了（le）衰減率的差異（yì），實（shí）際測試發（fā）現相差幾厘米風速就會發生顯著的變（biàn）化。綜合比較現有（yǒu）文獻、理論研究、實際測試所得的氣流衰減率，認為層高為3.0m高的Ⅰ級潔淨手術室的氣流衰減率宜取0.32，這個衰減率既包含在現（xiàn）有文獻的分析研（yán）究所得的數值範圍內，又比理論研究的結果相對保險。按照0.32的氣流衰減率，如果在距地1.2m的送（sòng）風口投影（yǐng）區（qū）域（yù）獲（huò）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（fēng）量應在6739～8312m³/h，上述（shù）送風量取整（zhěng）後為6800～8400m³/h。上述送風量適合於3.0m高的Ⅰ級潔淨手術室；對於層（céng）高不是3.0m的Ⅰ級潔淨手術室的送風速度和送風量可以根據公（gōng）式和計算確定。
當（dāng）手術室的層高為（wéi）2.9m時，1.2m的送風口（kǒu）投影區域的（de）測試斷麵到送（sòng）風口的距離x=1.7m，按照上述公式計算氣流的衰減率為：

同理可得其它層高的Ⅰ級潔淨手術（shù）室的送風（fēng）速度和（hé）送風量，計算結果見下表（biǎo）：

在進行（háng）Ⅰ級潔淨手術室（shì）設計時可以參照此（cǐ）表進行設（shè）計，並根據（jù）實際工程的送風溫差調整送風量的大小。由於新規範規定潔（jié）淨（jìng）手術室的淨高不宜低於2.7m，因（yīn）此表中隻給到層高為2.7m的Ⅰ級潔淨手術室的（de）送風速度（dù）和送風（fēng）量（liàng）的取值（zhí）。表中的結（jié）果（guǒ）為理論計算（suàn）所得，實際手術室中送風速度的（de）衰減會受到手術室的大小、布局（jú）、送（sòng）風麵的（de）大小、回（huí）風口的布（bù）置、送風溫差等因素影響。
4、新舊規範Ⅰ級潔淨手術（shù）室送風（fēng）麵風速和送（sòng）風量比較
由於工作區平均風速的測量斷麵和所要求（qiú）的工作區平（píng）均風速的數值有變化，新規（guī）範和舊規範相比，Ⅰ級潔淨手術室的送風速度和送風量有變化，變化情況見（jiàn）下表（biǎo）：

表中針對的（de）是層高（gāo）為（wéi）3.0m的Ⅰ級潔淨手術室。可以看出，要達到新規範的工（gōng）作區平（píng）均（jun1）風速的要求，Ⅰ級潔（jié）淨手（shǒu）術室的送風（fēng）量可以（yǐ）按（àn）照7000～8600m³/h進行設計計算，比按照舊規範計算所得的送風（fēng）量減少了1600m³/h，減少的送風量相當於原設（shè）計風量的16%。如果Ⅰ級潔淨手術室的層高小於3.0m，送風（fēng）量減小的比例會更大。送風量減小了，在進行（háng）Ⅰ級潔淨手術室設計時，風（fēng）機參數也可以適當減小，空調機組表冷器的（de）冷負荷和熱負荷都會隨之減小，這（zhè）樣（yàng）就會在一定程度上降（jiàng）低Ⅰ級潔淨手術室的（de）造（zào）價和運行費用，對（duì）於建設方來說是非常有利的。
考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（tóu）影區域達到0.20～0.25m/s的工作（zuò）區平均風（fēng）速所需的送風速度和送風量會減（jiǎn）小，因此新規範標準從（cóng）減少送風量的角度出發進行了如下的規定：在手術進行過程中，Ⅰ～Ⅲ級潔淨手術室淨（jìng）化空調係統宜根據需要使送風溫度能夠在低於室溫狀況下運行（háng）。