與一般的舒適性空調相比，醫院手術(shù)室凈化空調系統的送風(fēng)量大，風(fēng)機的風(fēng)壓高，從而動(dòng)力消耗大。同時(shí)、醫院手術(shù)室的噪聲要求嚴格，而噪聲的控制又是設計者容易忽視的問(wèn)題。特別是對于一些受條件的限制將手術(shù)室的循環(huán)凈化機組裝于手術(shù)室邊污物走廊的吊頂內，由于送回風(fēng)很短，更難于控制噪聲。 

本文試圖通過(guò)對凈化空調系統進(jìn)行分析，尋找一個(gè)既節能又能降低噪聲的方法。 

1過(guò)濾器 

1.1過(guò)濾器風(fēng)量的確定 

    Ⅰ級特殊潔凈手術(shù)室采用局部單向流氣流方式，是擠壓的原理。ⅡⅢ級潔凈室由于出風(fēng)風(fēng)速較低，未能有足夠的動(dòng)量以保持單向流，是低紊流度的置換氣流，是充填的原理。Ⅳ級準潔凈手術(shù)室使用混合送風(fēng)氣流，是稀釋的原理，只要求采用上送風(fēng)方式，對送風(fēng)口布置不做特殊的要求。Ⅰ級特殊潔凈手術(shù)室在手術(shù)臺的上方需保持單向流態(tài)?！兑幏丁分幸幎〝嗝骘L(fēng)速0.25-0.3m/s。其風(fēng)速是指手術(shù)臺上方（離地面0.8米）過(guò)濾器投影面的平均風(fēng)速，并非過(guò)濾器的出風(fēng)風(fēng)速。由于送風(fēng)氣流與周?chē)諝獾膭?dòng)量交換，送風(fēng)氣流會(huì )逐漸減弱。設計時(shí)過(guò)濾器的出風(fēng)風(fēng)速取0.4-0.46 m/s。ⅡⅢⅣ手術(shù)室及輔助用房的送風(fēng)量采用換氣次數法進(jìn)行計算。

    過(guò)濾器的風(fēng)量之和就等于手術(shù)室的送風(fēng)量?，F在的各級手術(shù)室一般采用勻流板。Ⅰ級特殊潔凈手術(shù)室送風(fēng)面積內滿(mǎn)布高效過(guò)濾器，其它手術(shù)室多采用兩側或單側布高效過(guò)濾器，根據過(guò)濾器總的送風(fēng)量就可以確定各個(gè)過(guò)濾器的送風(fēng)量了，從而進(jìn)行過(guò)濾器的選擇。

1.2  過(guò)濾器阻力的分析 

    過(guò)濾器的全阻力主要由兩部分組成：一是濾料的阻力,二是過(guò)濾器結構的阻力。至于過(guò)濾器進(jìn)出口阻力，一般是一個(gè)變化不大的值，在5Pa上下，可以作為定值附加。 

    過(guò)濾器的濾料阻力是： 

    從公式中我們可以看出，過(guò)濾器的全阻力與濾速（或面速）成拋物線(xiàn)關(guān)系。阻力的增加比濾速的增加快。對于高效過(guò)濾器，一般風(fēng)量比額定風(fēng)量大得不多時(shí)，m的值略大于１，即阻力和通過(guò)風(fēng)量的關(guān)系近似可以看成線(xiàn)性關(guān)系，所造成誤差在工程中是可以接受的。 

1.3  過(guò)濾器的使用壽命 

    在標準容塵量之下或者阻力增值不超過(guò)初阻力的1倍時(shí)，高效過(guò)濾器的阻力增值和積塵量近似成直線(xiàn)關(guān)系，產(chǎn)生的誤差在10Pa以?xún)?。如果濾速超過(guò)常規，或容塵量已超過(guò)標準容塵量，阻力將隨著(zhù)積塵的增加而更快地增加。所以用容塵量計算出來(lái)的使用壽命，也就是阻力將達到初阻力既定倍數時(shí)所需的運行時(shí)間。 

    當過(guò)濾器在額定風(fēng)量QO下運行，積塵量P從0增加到過(guò)濾器的終阻力等于初阻力的既定倍數（一般1.5-2倍）時(shí)，此時(shí)過(guò)濾器不能再使用，其上的積塵量已達到標準容塵量PO，也就達到過(guò)濾器的使用壽命TO，即

    T1不是某運行風(fēng)量Q1時(shí)的過(guò)濾器的壽命，而只是在Q1條件下運行，積塵量達到P0時(shí)所需的時(shí)間。 當運行風(fēng)量不等于額定風(fēng)量時(shí)，運行阻力和使用壽命都改變了，其變化關(guān)系國外進(jìn)行了實(shí)驗研究。.

    實(shí)驗曲線(xiàn)如圖2。其中K=Q1/Q0。

    國內根據實(shí)驗結果進(jìn)行了擬合，擬合的曲線(xiàn)如下：

    從曲線(xiàn)和擬合公式中我們可以看出，在運行風(fēng)量低于額定風(fēng)量的條件下，高效過(guò)濾器的阻力隨時(shí)間的增長(cháng)較慢。當運行風(fēng)量等于額定風(fēng)量的一半時(shí)，高效過(guò)濾器的使用壽命遠大于其在額定風(fēng)量下的使用壽命。

1.4 過(guò)濾器的選擇 

    從上述的理論分析中可以看出：高效過(guò)濾器的使用壽命按過(guò)濾器阻力或容塵量來(lái)評價(jià)是一致的。在標準容塵量以下或者阻力增值不超過(guò)初阻力的1倍時(shí)，高效過(guò)濾器的阻力增值和積塵量近似成正比。對于高效過(guò)濾器，一般風(fēng)量比額定風(fēng)量大得不多時(shí)，阻力和通過(guò)風(fēng)量的關(guān)系近似成正比關(guān)系。對于手術(shù)室及輔助用房的均可按低于額定風(fēng)量選擇高、中效過(guò)濾器，這雖然增加了設備的初投資，但由于過(guò)濾器使用壽命增加的倍數大于因過(guò)濾器面速減小而使過(guò)濾器面積增大的倍數，總體上并未造成設備投資的增加。由于風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓、軸功率分別和轉速的一次、二次、三次方成正比。

    風(fēng) 機風(fēng)壓的降低減少了電機的輸入功率。如風(fēng)壓降低 50%，功率降低約65%，具有明顯的節能效果。在額定風(fēng)量下，高效過(guò)濾器的初阻力在200-250Pa，中效過(guò)濾器的初阻力在100-150 Pa。建議采用按額定風(fēng)量的50%-70%進(jìn)行高、中效過(guò)濾器的選擇，高效過(guò)濾器的阻力在120-170Pa，這樣中效過(guò)濾器的阻力在60-80Pa，初效過(guò)濾器的阻力在50 Pa左右。過(guò)濾器的總初阻力在230-300 Pa，初效過(guò)濾器的初阻力在50 Pa左右。高、中效過(guò)濾器的終阻力一般按初阻力的1.5-2倍計算。則過(guò)濾器的總終阻力在410-550 Pa左右。

    由于手術(shù)室的循環(huán)風(fēng)機一般設置在手術(shù)室外的污物走道或專(zhuān)用空調機房?jì)?，這主要是為了降低噪聲以及檢修方便。當循環(huán)風(fēng)機置于污物走道時(shí)，由于循環(huán)風(fēng)凈化空調機由于與手術(shù)室相臨，管道的阻力損失在150 Pa左右。則總的風(fēng)機的風(fēng)壓在560-700Pa，風(fēng)機的風(fēng)壓與常規空調接近，運行較平穩。如果噪聲超標，還可以繼續降低通過(guò)過(guò)濾器的風(fēng)速減小過(guò)濾器的運行阻力，以滿(mǎn)足噪聲要求。除上述方法外，還可以首先確定風(fēng)機，然后反推出過(guò)濾器的阻力進(jìn)行過(guò)濾器的選擇，但過(guò)濾器的面速不宜過(guò)低即所選過(guò)濾器不宜過(guò)大。 

    如以系統的終態(tài)總阻力和設計風(fēng)量進(jìn)行風(fēng)機的選擇，風(fēng)機采用變頻風(fēng)機，則節能效果更明顯。此種方法既避免了通過(guò)風(fēng)閥調節所造成的節流損失，又能使送風(fēng)量恒定。圖3為其風(fēng)機和管路運行曲線(xiàn)。 

2噪聲的控制 

2.1噪聲標準 

    瑞士對高級的無(wú)菌手術(shù)室定為50dB（A），一般無(wú)菌手術(shù)室為45 dB（A）；德國標準均為45dB（A）；我國《醫院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規范》中規定：Ⅰ級手術(shù)室≤52 dB（A），Ⅱ-Ⅳ級手術(shù)室≤50dB（A）。 

2.2 凈化系統中的消聲器 

    凈化工程中不能采用纖維性吸聲材料，多采用金屬（如鋁材）結構的微孔板消聲器。該消聲器屬于復合消聲器。阻性消聲器利用吸聲材料吸收低頻率噪聲的能力很低。阻性消聲器的聲學(xué)性能主要取決于吸聲材料的種類(lèi)、吸聲層厚度及密度、氣流速度、氣流流過(guò)通道的斷面形狀和尺寸以及消聲器的長(cháng)度等因素。共振消聲器利用穿孔板共振吸聲的原理構成共振消聲器。其對特定的頻率產(chǎn)生較大的衰減、氣流阻力小、但結構偏大。復合消聲器是把阻性消聲器和共振消聲器兩者的優(yōu)點(diǎn)相結合。復合消聲器對低頻消聲性能有一定的改善。如1.2m長(cháng)的微孔板消聲器的低頻消聲量可達10-20dB（A）。微孔板消聲器的主要設計參數為：板厚：0.5-1.0mm；孔徑Ф0.5-1mm；穿孔率1%-3%，孔板后的空腔為5-20cm(低頻取15-20；中頻取10-15；高頻取5-10)。采用1-2米的微孔板消聲器的消聲量在10-20 dB（A）。 

2.3 凈化系統中的噪聲 

    凈化系統中的主要噪聲源是風(fēng)機。風(fēng)機噪聲的大小與風(fēng)壓、風(fēng)量、葉片型式、片數等因素有關(guān)。風(fēng)機噪聲是由葉片驅動(dòng)空氣產(chǎn)生的紊流引起的寬頻帶氣流噪聲以及相應的旋轉噪聲所組成，后者可由轉數和葉片數確定其噪聲頻率。風(fēng)機產(chǎn)生的噪聲大小，通常用聲功率級表示。風(fēng)機的噪聲水平應由廠(chǎng)家提供，當缺乏資料時(shí)可按下式計算聲功率級，它與實(shí)測的誤差在±4dB（A）以?xún)取?/p>

Lw=5+10lgQ+20lgP  

Lw—風(fēng)機的聲功率級；Q—風(fēng)機的風(fēng)量；P—風(fēng)機的風(fēng)壓。 

    當風(fēng)壓減小一半時(shí)，噪聲減小約6個(gè)dB（功率級）。兩個(gè)相同聲壓級相疊加時(shí)，僅比單個(gè)聲源的聲壓級大3dB（A）。當選用一個(gè)風(fēng)機噪聲較大時(shí)，可采用多臺風(fēng)機并聯(lián)的方式。 

    凈化系統中除風(fēng)機為主要噪聲源外，還由于風(fēng)道內氣流流速和壓力變化以及管壁和障礙物的作用而引起的氣流噪聲。噪聲的大小和風(fēng)速有關(guān)，風(fēng)速越高產(chǎn)生的噪聲越大。但在低速風(fēng)道內（風(fēng)管速度<8m/s）即使存在氣流噪聲但與較大的風(fēng)機噪聲源相疊加，可以忽略不計。因而從減小噪聲考慮，應盡可能地采用較小的風(fēng)速。 

    考慮不同噪聲要求的推薦風(fēng)速見(jiàn)1表：

2.4 凈化系統中噪聲的自然衰減 

    風(fēng)管輸送空氣到房間的過(guò)程中，噪聲會(huì )有衰減，這種噪聲的衰減對手術(shù)室是有利的，從而在設計中應予以計算。凈化系統的噪聲衰減包括噪聲在風(fēng)管內的自然衰減、風(fēng)口反射的噪聲衰減、空氣進(jìn)入室內的噪聲衰減。具體計算可參考文獻。 

    凈化空調機組一般與手術(shù)室相臨，送回風(fēng)的管道較短采用表1的推薦風(fēng)速，噪聲的自然衰減在15 dB（功率級）左右。 

    由上分析，受位置限制，手術(shù)室一般只能選用一個(gè)消音器。其消聲量在10-20 dB（A），加上噪聲的自然衰減，總的噪聲衰減量在25-35 dB（A）。加上室內允許的噪聲Ⅰ級52 dB（A）、其它50 dB（A），故風(fēng)機的噪聲不宜高過(guò)85 dB（A）。當風(fēng)機噪聲低于70 dB（A），并送風(fēng)管上選用了1-2米的消聲器，手術(shù)室的噪聲可不進(jìn)行核算，否則、應進(jìn)行核算。如噪聲超標，可以增加消音器、降低風(fēng)壓、選用多臺風(fēng)機等措施進(jìn)行改進(jìn)。

3 結論 

3.1采用容塵量和過(guò)濾器的終阻力來(lái)評價(jià)過(guò)濾器的使用壽命是一致的。 

3.2以低于過(guò)濾器額定風(fēng)量進(jìn)行過(guò)濾器的選擇，過(guò)濾器使用壽命增加的倍數大于因過(guò)濾器面速減小而使過(guò)濾器面積增大的倍數。 

3.3以低于過(guò)濾器額定風(fēng)量進(jìn)行過(guò)濾器的選擇，降低了動(dòng)力消耗與空調負荷。 

3.4以低于過(guò)濾器額定風(fēng)量進(jìn)行過(guò)濾器的選擇，具有降低噪聲的作用，并使系統運行平穩。 

3.5如采用變頻風(fēng)機，節能與降低噪聲的效果更顯著(zhù)。