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貴陽凈化工程公司告訴您:手術(shù)室噪聲控制設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2024-05-30
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(fēng)量大,風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓高,從而動(dòng)力消耗大。同時(shí)、醫(yī)院手術(shù)室的噪聲要求嚴(yán)格,而噪聲的控制又是設(shè)計(jì)者容易忽視的問題。特別是對(duì)于一些受條件的限制將手術(shù)室的循環(huán)凈化機(jī)組裝于手術(shù)室邊污物走廊的吊頂內(nèi),由于送回風(fēng)很短,更難于控制噪聲。
1.1過濾器風(fēng)量的確定
Ⅰ級(jí)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(jí)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(jí)準(zhǔn)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(duì)送風(fēng)口布置不做特殊的要求。Ⅰ級(jí)特殊潔凈手術(shù)室在手術(shù)臺(tái)的上方需保持單向流態(tài)?!兑?guī)范》中規(guī)定斷面風(fēng)速0.25-0.3m/s。其風(fēng)速是指手術(shù)臺(tái)上方(離地面0.8米)過濾器投影面的平均風(fēng)速,并非過濾器的出風(fēng)風(fēng)速。由于送風(fēng)氣流與周圍空氣的動(dòng)量交換,送風(fēng)氣流會(huì)逐漸減弱。設(shè)計(jì)時(shí)過濾器的出風(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(shù)法進(jìn)行計(jì)算。
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過濾器的風(fēng)量之和就等于手術(shù)室的送風(fēng)量?,F(xiàn)在的各級(jí)手術(shù)室一般采用勻流板。Ⅰ級(jí)特殊潔凈手術(shù)室送風(fēng)面積內(nèi)滿布過濾器,其它手術(shù)室多采用兩側(cè)或單側(cè)布過濾器,根據(jù)過濾器總的送風(fēng)量就可以確定各個(gè)過濾器的送風(fēng)量了,從而進(jìn)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(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(guān)系。阻力的增加比濾速的增加快。對(duì)于過濾器,一般風(fēng)量比額定風(fēng)量大得不多時(shí),m的值略大于1,即阻力和通過風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)容塵量之下或者阻力增值不超過初阻力的1倍時(shí),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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算出來的使用壽命,也就是阻力將達(dá)到初阻力既定倍數(shù)時(shí)所需的運(yùn)行時(shí)間。
當(dāng)過濾器在額定風(fēng)量QO下運(yùn)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(shí),此時(shí)過濾器不能再使用,其上的積塵量已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)容塵量PO,也就達(dá)到過濾器的使用壽命TO,即
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T1不是某運(yùn)行風(fēng)量Q1時(shí)的過濾器的壽命,而只是在Q1條件下運(yùn)行,積塵量達(dá)到P0時(shí)所需的時(shí)間。 當(dāng)運(yùn)行風(fēng)量不等于額定風(fēng)量時(shí),運(yùn)行阻力和使用壽命都改變了,其變化關(guān)系國(guó)外進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。.
實(shí)驗(yàn)曲線如圖2。其中K=Q1/Q0。
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國(guó)內(nèi)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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(yùn)行風(fēng)量低于額定風(fēng)量的條件下,過濾器的阻力隨時(shí)間的增長(zhǎng)較慢。當(dāng)運(yùn)行風(fēng)量等于額定風(fēng)量的一半時(shí),過濾器的使用壽命遠(yuǎn)大于其在額定風(fēng)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(píng)價(jià)是一致的。在標(biāo)準(zhǔn)容塵量以下或者阻力增值不超過初阻力的1倍時(shí),過濾器的阻力增值和積塵量近似成正比。對(duì)于過濾器,一般風(fēng)量比額定風(fēng)量大得不多時(shí),阻力和通過風(fēng)量的關(guān)系近似成正比關(guān)系。對(duì)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加大的倍數(shù),總體上并未造成設(shè)備投資的增加。由于風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、軸功率分別和轉(zhuǎn)速的一次、二次、三次方成正比。
風(fēng) 機(jī)風(fēng)壓的降低減少了電機(jī)的輸入功率。如風(fēng)壓降低 50%,功率降低約65%,具有明顯的節(jié)能效果。在額定風(fēng)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(fēng)量的50%-70%進(jìn)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(jì)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(fēng)機(jī)一般設(shè)置在手術(shù)室外的污物走道或?qū)S每照{(diào)機(jī)房?jī)?nèi),這主要是為了降低噪聲以及檢修方便。當(dāng)循環(huán)風(fēng)機(jī)置于污物走道時(shí),由于循環(huán)風(fēng)凈化空調(diào)機(jī)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(jī)的風(fēng)壓在560-700Pa,風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓與常規(guī)空調(diào)接近,運(yùn)行較平穩(wěn)。如果噪聲超標(biāo),還可以繼續(xù)降低通過過濾器的風(fēng)速減小過濾器的運(yùn)行阻力,以滿足噪聲要求。除上述方法外,還可以首先確定風(fēng)機(jī),然后反推出過濾器的阻力進(jìn)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(jì)風(fēng)量進(jìn)行風(fēng)機(jī)的選擇,風(fēng)機(jī)采用變頻風(fēng)機(jī),則節(jié)能效果更明顯。此種方法既避免了通過風(fēng)閥調(diào)節(jié)所造成的節(jié)流損失,又能使送風(fēng)量恒定。圖3為其風(fēng)機(jī)和管路運(yùn)行曲線。
2噪聲的控制
2.1噪聲標(biāo)準(zhǔn)
瑞士對(duì)無菌手術(shù)室定為50dB(A),一般無菌手術(shù)室為45 dB(A);德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)均為45dB(A);我國(guó)《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定:Ⅰ級(jí)手術(shù)室≤52 dB(A),Ⅱ-Ⅳ級(jí)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(fù)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、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(zhǎng)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(duì)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(fù)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(jié)合。復(fù)合消聲器對(duì)低頻消聲性能有一定的改善。如1.2m長(zhǎng)的微孔板消聲器的低頻消聲量可達(dá)10-20dB(A)。微孔板消聲器的主要設(shè)計(jì)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(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)噪聲的大小與風(fēng)壓、風(fēng)量、葉片型式、片數(shù)等因素有關(guān)。風(fēng)機(jī)噪聲是由葉片驅(qū)動(dòng)空氣產(chǎn)生的紊流引起的寬頻帶氣流噪聲以及相應(yīng)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(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲大小,通常用聲功率級(jí)表示。風(fēng)機(jī)的噪聲水平應(yīng)由廠家提供,當(dāng)缺乏資料時(shí)可按下式計(jì)算聲功率級(jí),它與實(shí)測(cè)的誤差在±4dB(A)以內(nèi)。
Lw=5+10lgQ+20lgP
Lw—風(fēng)機(jī)的聲功率級(jí);Q—風(fēng)機(jī)的風(fēng)量;P—風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓。
當(dāng)風(fēng)壓減小一半時(shí),噪聲減小約6個(gè)dB(功率級(jí))。兩個(gè)相同聲壓級(jí)相疊加時(shí),僅比單個(gè)聲源的聲壓級(jí)大3dB(A)。當(dāng)選用一個(gè)風(fēng)機(jī)噪聲較大時(shí),可采用多臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)的方式。
凈化系統(tǒng)中除風(fēng)機(jī)為主要噪聲源外,還由于風(fēng)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(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(nèi)(風(fēng)管速度<8m/s)即使存在氣流噪聲但與較大的風(fēng)機(jī)噪聲源相疊加,可以忽略不計(jì)。因而從減小噪聲考慮,應(yīng)盡可能地采用較小的風(fēng)速。
2.4 凈化系統(tǒng)中噪聲的自然衰減
風(fēng)管輸送空氣到房間的過程中,噪聲會(huì)有衰減,這種噪聲的衰減對(duì)手術(shù)室是有利的,從而在設(shè)計(jì)中應(yīng)予以計(jì)算。凈化系統(tǒng)的噪聲衰減包括噪聲在風(fēng)管內(nèi)的自然衰減、風(fēng)口反射的噪聲衰減、空氣進(jìn)入室內(nèi)的噪聲衰減。具體計(jì)算可參考文獻(xiàn)。
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(nèi)允許的噪聲Ⅰ級(jí)52 dB(A)、其它50 dB(A),故風(fēng)機(jī)的噪聲不宜高過85 dB(A)。當(dāng)風(fēng)機(jī)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(yīng)進(jìn)行核算。如噪聲超標(biāo),可以增加消音器、降低風(fēng)壓、選用多臺(tái)風(fēng)機(jī)等措施進(jìn)行改進(jìn)。
3 結(jié)論
3.1采用容塵量和過濾器的終阻力來評(píng)價(jià)過濾器的使用壽命是一致的。
3.2以低于過濾器額定風(fēng)量進(jìn)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(fēng)量進(jìn)行過濾器的選擇,降低了動(dòng)力消耗與空調(diào)負(fù)荷。
3.4以低于過濾器額定風(fēng)量進(jìn)行過濾器的選擇,具有降低噪聲的作用,并使系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。
3.5如采用變頻風(fēng)機(jī),節(jié)能與降低噪聲的效果更顯著。
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