1、背景
為了實(shí)現(xiàn)手術(shù)部潔凈區(qū)域?qū)Νh(huán)境潔凈度和微生物的控制，潔凈手術(shù)部的空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置了空氣過(guò)濾器。過(guò)濾器的阻力通常是按其額定風(fēng)量下阻力的2倍確定的。系統(tǒng)都設(shè)多級(jí)過(guò)濾器，級(jí)數(shù)多產(chǎn)生的阻力大，消耗風(fēng)機(jī)的功率大。另外，設(shè)計(jì)人員在確定風(fēng)機(jī)風(fēng)壓時(shí)還常常留較大的余量。下表為某潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)及其新風(fēng)系統(tǒng)的壓降（過(guò)濾器為終阻力）。
新風(fēng)系統(tǒng)壓降：

空調(diào)系統(tǒng)壓降：

由于過(guò)濾器阻力隨積塵量增加而上升，使得系統(tǒng)初阻力與設(shè)計(jì)工況相比差幾百帕。為保證空調(diào)參數(shù)在設(shè)計(jì)工況附近，很多工程都為送風(fēng)機(jī)配置了變頻器。但是，在手術(shù)部空調(diào)工程竣工驗(yàn)收中，時(shí)常能遇到空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)壓力比系統(tǒng)實(shí)際阻力大得多的情況，造成房間送風(fēng)量偏大。甚至個(gè)別項(xiàng)目中，送風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的輸入頻率即使降低到30Hz，手術(shù)室的換氣次數(shù)或截面送風(fēng)速度仍超過(guò)上限值很多。對(duì)于某一系統(tǒng)而言，風(fēng)機(jī)的功率與風(fēng)量的2～3次冪成正比。如果風(fēng)量偏大20%，風(fēng)機(jī)功率會(huì)上升44%以上；如果實(shí)際風(fēng)機(jī)壓頭再富余20%，則風(fēng)機(jī)功率會(huì)更大。此外，Ⅰ～Ⅲ級(jí)手術(shù)室的室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷通常為2～10kW,而因風(fēng)機(jī)耗功會(huì)額外增加2～7k的顯熱冷負(fù)荷，因此減小風(fēng)機(jī)功率對(duì)減少空調(diào)冷負(fù)荷也有直接作用。

2、風(fēng)機(jī)單位風(fēng)量耗功率
風(fēng)機(jī)功率可以用下式表示：

式中，N為風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的輸入電功率，W
Q為風(fēng)機(jī)風(fēng)量,m³/h
p為風(fēng)機(jī)全壓，Pa
為風(fēng)機(jī)的全效率，包含風(fēng)機(jī)效率、電動(dòng)機(jī)效率和傳動(dòng)效率
以空調(diào)系統(tǒng)壓降表格數(shù)值為例，各級(jí)過(guò)濾器壓降占系統(tǒng)全壓的48.5%。假設(shè)該機(jī)組風(fēng)量為10000 m³/h，按每年運(yùn)行200d、每天運(yùn)行10h計(jì)算，則過(guò)濾器引起的風(fēng)機(jī)電耗約為5000kWh。在一定的風(fēng)量下，風(fēng)機(jī)的功率取決于全壓及其電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)效率。所以，為控制風(fēng)機(jī)能耗，在工程設(shè)計(jì)階段應(yīng)確定合理的風(fēng)機(jī)全壓，并對(duì)風(fēng)機(jī)的全效率提出要求。

《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50189-2005引入風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)單位風(fēng)量耗功率限值對(duì)空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)能耗提出了要求。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)普通空調(diào)系統(tǒng)的限值提出了要求，并未對(duì)凈化空調(diào)系統(tǒng)提出要求。盡管凈化空調(diào)系統(tǒng)與普通空調(diào)系統(tǒng)不同，不能*照搬該標(biāo)準(zhǔn)限值，但是可以使用同樣的原則，對(duì)手術(shù)部潔凈區(qū)新風(fēng)機(jī)組和空調(diào)機(jī)組的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)單位風(fēng)量耗功率予以限值。
風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)單位風(fēng)量耗功率計(jì)算公式如下：

式中，Ws為風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)單位風(fēng)量耗功率，W/（m³.h）
3、確定風(fēng)機(jī)單位風(fēng)量耗功率限值
從公式可見(jiàn)，當(dāng)風(fēng)機(jī)效率一定時(shí)，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)單位風(fēng)量耗功率取決于系統(tǒng)壓降。為分析系統(tǒng)各部分的壓降特點(diǎn)，本文將空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)劃分為空調(diào)機(jī)組與其余風(fēng)道系統(tǒng)兩個(gè)部分。
（1）風(fēng)道系統(tǒng)阻力
新風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)道的阻力部件包括：新風(fēng)進(jìn)出口、粗效過(guò)濾器、閥門(mén)、風(fēng)道及彎頭、三通等。
根據(jù)室內(nèi)潔凈度要求，系統(tǒng)的末級(jí)空氣過(guò)濾器可選A類(lèi)高效過(guò)濾器或亞高效過(guò)濾器。根據(jù)《高效空氣過(guò)濾器》GB /T 13554-2008，額定風(fēng)量下A類(lèi)高效過(guò)濾器的初阻力不大于190Pa，本文按70%額定風(fēng)量選取，則初阻力不大于140Pa，終阻力為280Pa。Ⅰ級(jí)手術(shù)室送風(fēng)采用平鋪高效過(guò)濾器或靜壓箱內(nèi)過(guò)濾器采用W形側(cè)送布置時(shí)，初阻力在100Pa左右。本文中，空調(diào)機(jī)組機(jī)外余壓取650Pa，可以滿(mǎn)足工程需要；新風(fēng)機(jī)組機(jī)外余壓取500Pa，可以滿(mǎn)足新風(fēng)口、粗效過(guò)濾網(wǎng)、閥門(mén)及風(fēng)量阻力損失。
（2）空氣過(guò)濾器阻力
《空氣過(guò)濾器》 GB/T 14295-2008給出了各級(jí)過(guò)濾器的阻力要求，見(jiàn)下表：
空氣過(guò)濾器功能段阻力：

機(jī)組內(nèi)的過(guò)濾器應(yīng)盡量采用折疊方式、袋式布置，以減小過(guò)濾器迎面風(fēng)速，降低阻力，并可延長(zhǎng)過(guò)濾器的壽命。亞高效過(guò)濾器在額定風(fēng)量下，迎面風(fēng)速為1.0m/s時(shí)，初阻力不大于120Pa，如果按70%額定風(fēng)量選用，初阻力應(yīng)不大于90Pa。如果把過(guò)濾器實(shí)際風(fēng)量降低到50%～70%，還可繼續(xù)降低機(jī)組內(nèi)部壓降。合機(jī)外余壓確定風(fēng)機(jī)單位風(fēng)量耗功率限值。其中，新風(fēng)機(jī)組和空調(diào)機(jī)組內(nèi)迎面風(fēng)速為2m/s計(jì)算，過(guò)濾器的設(shè)計(jì)風(fēng)量按額定風(fēng)量的90%選取，其阻力可按空氣過(guò)濾器功能段阻力表格終阻力的0.9倍計(jì)算。
（3）新風(fēng)機(jī)組內(nèi)部阻力
對(duì)于單獨(dú)設(shè)置的新風(fēng)機(jī)組，按三種室外環(huán)境空氣質(zhì)量情況，其過(guò)濾器設(shè)置分為三種組合類(lèi)型，見(jiàn)下表所示：
新風(fēng)過(guò)濾器組合：

風(fēng)機(jī)全壓計(jì)算見(jiàn)下表：
新風(fēng)機(jī)組組合方式（機(jī)外余壓500Pa）

（4）空調(diào)機(jī)組內(nèi)部阻力

對(duì)于利用部分回風(fēng)的凈化空調(diào)機(jī)組，可分為如下表所示的兩種類(lèi)型：
第1種類(lèi)型，空調(diào)機(jī)組的新風(fēng)由新風(fēng)機(jī)組處理，且新風(fēng)機(jī)組配置風(fēng)機(jī)。
第2種類(lèi)型，空調(diào)機(jī)組處理新風(fēng)，即在第1種類(lèi)型空調(diào)機(jī)組的基礎(chǔ)上增設(shè)了符合新風(fēng)過(guò)濾器組合表格類(lèi)型1的中效過(guò)濾器，增加的壓降按200Pa考慮。空調(diào)機(jī)組組合方式（機(jī)外余壓650Pa）

全新風(fēng)空調(diào)機(jī)組按新風(fēng)過(guò)濾器組合方式分為下表所示的三種類(lèi)型：
全新風(fēng)空調(diào)機(jī)組組合方式（機(jī)外余壓650Pa）

（5）耗功率限值確定

綜合上述分析，按照風(fēng)機(jī)全效率為57%計(jì)算，并附加15%的冗余度，則風(fēng)機(jī)單位風(fēng)量耗功率限值如下表所示。如果需在機(jī)組內(nèi)增設(shè)其它部件，如新風(fēng)預(yù)熱器和新風(fēng)表冷器等，可按上述原則和公式計(jì)算附加值。
風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)單位風(fēng)量耗功率限值：

4、結(jié)論
凈化空調(diào)系統(tǒng)的各級(jí)過(guò)濾器并不是同時(shí)達(dá)到終阻力，確定過(guò)濾器的壓降時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際的迎面風(fēng)速計(jì)算，不能簡(jiǎn)單取額定風(fēng)量下的壓降數(shù)值。機(jī)外余壓也應(yīng)按照水力計(jì)算結(jié)果確定。過(guò)濾器阻力占系統(tǒng)總阻力的比例較大，由此產(chǎn)生的風(fēng)機(jī)能耗很大。設(shè)計(jì)人員不應(yīng)以“偏安全"為由而過(guò)分加大空調(diào)機(jī)組余壓。在滿(mǎn)足過(guò)濾效率的前提下，應(yīng)優(yōu)先選用低阻力的過(guò)濾器或過(guò)濾裝置。