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貴陽凈化工程公司告訴您：手術室噪聲控制設計
發(fā)布時間：2024-05-30
與一般的舒適性空調相比，醫(yī)院手術室凈化空調系統(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題。特別是對于一些受條件的限制將手術室的循環(huán)凈化機組裝于手術室邊污物走廊的吊頂內，由于送回風很短，更難于控制噪聲。
1.1過濾器風量的確定
Ⅰ級特殊潔凈手術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級特殊潔凈手術室在手術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。設計時過濾器的出風風速取0.4-0.46 m/s。ⅡⅢⅣ手術室及輔助用房的送風量采用換氣次數(shù)法進行計算。
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過濾器的風量之和就等于手術室的送風量。現(xiàn)在的各級手術室一般采用勻流板。Ⅰ級特殊潔凈手術室送風面積內滿布過濾器，其它手術室多采用兩側或單側布過濾器，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,二是過濾器結構的阻力。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：
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從公式中我們可以看出，過濾器的全阻力與濾速（或面速）成拋物線關系。阻力的增加比濾速的增加快。對于過濾器，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系近似可以看成線性關系，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，過濾器的阻力增值和積塵量近似成直線關系，產(chǎn)生的誤差在10Pa以內。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
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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，其變化關系國外進行了實驗研究。.
實驗曲線如圖2。其中K=Q1/Q0。
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國內根據(jù)實驗結果進行了擬合，擬合的曲線如下：
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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，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，過濾器的使用壽命遠大于其在額定風量下的使用壽命。
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1.4 過濾器的選擇
從上述的理論分析中可以看出：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，過濾器的阻力增值和積塵量近似成正比。對于過濾器，一般風量比額定風量大得不多時，阻力和通過風量的關系近似成正比關系。對于手術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加大的倍數(shù)，總體上并未造成設備投資的增加。由于風機的風量、風壓、軸功率分別和轉速的一次、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，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，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。
由于手術室的循環(huán)風機一般設置在手術室外的污物走道或專用空調機房內，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)風凈化空調機由于與手術室相臨，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
瑞士對無菌手術室定為50dB（A），一般無菌手術室為45 dB（A）；德國標準均為45dB（A）；我國《醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》中規(guī)定：Ⅰ級手術室≤52 dB（A），Ⅱ-Ⅳ級手術室≤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(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。風機噪聲是由葉片驅動空氣產(chǎn)生的紊流引起的寬頻帶氣流噪聲以及相應的旋轉噪聲所組成，后者可由轉數(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。
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，風速越高產(chǎn)生的噪聲越大。但在低速風道內（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。
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室是有利的，從而在設計中應予以計算。凈化系統(tǒng)的噪聲衰減包括噪聲在風管內的自然衰減、風口反射的噪聲衰減、空氣進入室內的噪聲衰減。具體計算可參考文獻。
由上分析，受位置限制，手術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加大的倍數(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。
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