與一般的舒適性空調(diào)相比，醫(yī)院手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)的送風量大，風機的風壓高，從而動力消耗大。同時、醫(yī)院手術(shù)室的噪聲要求嚴格，而噪聲的控制又是設(shè)計者容易忽視的問題。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(nèi)，由于送回風很短，更難于控制噪聲。 

本文試圖通過對凈化空調(diào)系統(tǒng)進行分析，尋找一個既節(jié)能又能降低噪聲的方法。 

1過濾器 

1.1過濾器風量的確定 

    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級潔凈室由于出風風速較低，未能有足夠的動量以保持單向流，是低紊流度的置換氣流，是充填的原理。Ⅳ級準潔凈手術(shù)室使用混合送風氣流，是稀釋的原理，只要求采用上送風方式，對送風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?guī)范》中規(guī)定斷面風速0.25-0.3m/s。其風速是指手術(shù)臺上方（離地面0.8米）過濾器投影面的平均風速，并非過濾器的出風風速。由于送風氣流與周圍空氣的動量交換，送風氣流會逐漸減弱。設(shè)計時過濾器的出風風速取0.4-0.46 m/s。ⅡⅢⅣ手術(shù)室及輔助用房的送風量采用換氣次數(shù)法進行計算。

    過濾器的風量之和就等于手術(shù)室的送風量?，F(xiàn)在的各級手術(shù)室一般采用勻流板。Ⅰ級特殊潔凈手術(shù)室送風面積內(nèi)滿布高效過濾器，其它手術(shù)室多采用兩側(cè)或單側(cè)布高效過濾器，根據(jù)過濾器總的送風量就可以確定各個過濾器的送風量了，從而進行過濾器的選擇。

1.2  過濾器阻力的分析 

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

    過濾器的濾料阻力是： 

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

1.3  過濾器的使用壽命 

    在標準容塵量之下或者阻力增值不超過初阻力的1倍時，高效過濾器的阻力增值和積塵量近似成直線關(guān)系，產(chǎn)生的誤差在10Pa以內(nèi)。如果濾速超過常規(guī)，或容塵量已超過標準容塵量，阻力將隨著積塵的增加而更快地增加。所以用容塵量計算出來的使用壽命，也就是阻力將達到初阻力既定倍數(shù)時所需的運行時間。 

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

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

    實驗曲線如圖2。其中K=Q1/Q0。

    國內(nèi)根據(jù)實驗結(jié)果進行了擬合，擬合的曲線如下：

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

1.4 過濾器的選擇 

    從上述的理論分析中可以看出：高效過濾器的使用壽命按過濾器阻力或容塵量來評價是一致的。在標準容塵量以下或者阻力增值不超過初阻力的1倍時，高效過濾器的阻力增值和積塵量近似成正比。對于高效過濾器，一般風量比額定風量大得不多時，阻力和通過風量的關(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量選擇高、中效過濾器，這雖然增加了設(shè)備的初投資，但由于過濾器使用壽命增加的倍數(shù)大于因過濾器面速減小而使過濾器面積增大的倍數(shù)，總體上并未造成設(shè)備投資的增加。由于風機的風量、風壓、軸功率分別和轉(zhuǎn)速的一次、二次、三次方成正比。

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

    由于手術(shù)室的循環(huán)風機一般設(shè)置在手術(shù)室外的污物走道或?qū)Ｓ每照{(diào)機房內(nèi)，這主要是為了降低噪聲以及檢修方便。當循環(huán)風機置于污物走道時，由于循環(huán)風凈化空調(diào)機由于與手術(shù)室相臨，管道的阻力損失在150 Pa左右。則總的風機的風壓在560-700Pa，風機的風壓與常規(guī)空調(diào)接近，運行較平穩(wěn)。如果噪聲超標，還可以繼續(xù)降低通過過濾器的風速減小過濾器的運行阻力，以滿足噪聲要求。除上述方法外，還可以首先確定風機，然后反推出過濾器的阻力進行過濾器的選擇，但過濾器的面速不宜過低即所選過濾器不宜過大。 

    如以系統(tǒng)的終態(tài)總阻力和設(shè)計風量進行風機的選擇，風機采用變頻風機，則節(jié)能效果更明顯。此種方法既避免了通過風閥調(diào)節(jié)所造成的節(jié)流損失，又能使送風量恒定。圖3為其風機和管路運行曲線。 

2噪聲的控制 

2.1噪聲標準 

    瑞士對高級的無菌手術(shù)室定為50dB（A），一般無菌手術(shù)室為45 dB（A）；德國標準均為45dB（A）；我國《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》中規(guī)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(tǒng)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(jié)構(gòu)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。阻性消聲器的聲學性能主要取決于吸聲材料的種類、吸聲層厚度及密度、氣流速度、氣流流過通道的斷面形狀和尺寸以及消聲器的長度等因素。共振消聲器利用穿孔板共振吸聲的原理構(gòu)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(jié)構(gòu)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)點相結(jié)合。復合消聲器對低頻消聲性能有一定的改善。如1.2m長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(shè)計參數(shù)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(tǒng)中的噪聲 

    凈化系統(tǒng)中的主要噪聲源是風機。風機噪聲的大小與風壓、風量、葉片型式、片數(shù)等因素有關(guān)。風機噪聲是由葉片驅(qū)動空氣產(chǎn)生的紊流引起的寬頻帶氣流噪聲以及相應的旋轉(zhuǎn)噪聲所組成，后者可由轉(zhuǎn)數(shù)和葉片數(shù)確定其噪聲頻率。風機產(chǎn)生的噪聲大小，通常用聲功率級表示。風機的噪聲水平應由廠家提供，當缺乏資料時可按下式計算聲功率級，它與實測的誤差在±4dB（A）以內(nèi)。

Lw=5+10lgQ+20lgP  

Lw—風機的聲功率級；Q—風機的風量；P—風機的風壓。 

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

    凈化系統(tǒng)中除風機為主要噪聲源外，還由于風道內(nèi)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。噪聲的大小和風速有關(guān)，風速越高產(chǎn)生的噪聲越大。但在低速風道內(nèi)（風管速度<8m/s）即使存在氣流噪聲但與較大的風機噪聲源相疊加，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速。 

    考慮不同噪聲要求的推薦風速見1表：

2.4 凈化系統(tǒng)中噪聲的自然衰減 

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

    凈化空調(diào)機組一般與手術(shù)室相臨，送回風的管道較短采用表1的推薦風速，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(nèi)允許的噪聲Ⅰ級52 dB（A）、其它50 dB（A），故風機的噪聲不宜高過85 dB（A）。當風機噪聲低于70 dB（A），并送風管上選用了1-2米的消聲器，手術(shù)室的噪聲可不進行核算，否則、應進行核算。如噪聲超標，可以增加消音器、降低風壓、選用多臺風機等措施進行改進。

3 結(jié)論 

3.1采用容塵量和過濾器的終阻力來評價過濾器的使用壽命是一致的。 

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

3.3以低于過濾器額定風量進行過濾器的選擇，降低了動力消耗與空調(diào)負荷。 

3.4以低于過濾器額定風量進行過濾器的選擇，具有降低噪聲的作用，并使系統(tǒng)運行平穩(wěn)。 

3.5如采用變頻風機，節(jié)能與降低噪聲的效果更顯著。