主流區(qū)理論--醫(yī)院潔凈手術(shù)室要求集中布置送風(fēng)口的理論基礎(chǔ)

1、主流區(qū)概念及不均勻分布濃度計算
主流區(qū)的概念：在亂流潔凈室內(nèi)，在送風(fēng)口下方一個范圍內(nèi)為主流區(qū)，其潔凈度zui高；在回風(fēng)口附近有一很小的回風(fēng)口區(qū)，其潔凈度可以高于也可以低于室內(nèi)平均濃度，這要視不均勻分布系數(shù)大于或小于1而定，但是它等于理論的均勻分布時（）的室內(nèi)平均濃度；此外，在送風(fēng)口兩側(cè)的其它區(qū)域是含有渦流的紊流區(qū)域，習(xí)慣簡稱渦流區(qū)，其潔凈度明顯低于中心的主流區(qū)。三區(qū)不均勻分布見下圖：

根據(jù)主流區(qū)概念，對于末端為高效過濾器的潔凈空間，由于送風(fēng)濃度極小，因而有：
不均勻分布的室平均濃度
主流區(qū)濃度
渦流區(qū)濃度
回風(fēng)口區(qū)濃度
式中，為不均勻分布系數(shù)，；
    為主流區(qū)不均勻分布系數(shù)，；
    為渦流區(qū)不均勻分布系數(shù)，；
    為回風(fēng)口區(qū)不均勻分布系數(shù)，；
     n為換氣次數(shù)；
     N為均勻分布的室平均濃度，；
     N_s為送風(fēng)濃度；
     G為單位容積發(fā)塵量；
     β為主流區(qū)發(fā)塵量占全室發(fā)塵量的比例；
     φ為主流區(qū)的引帶系數(shù)；
     為渦流區(qū)容積占全室容積之比。
2、主流區(qū)污染度
說明回風(fēng)口區(qū)濃度就是均勻分布時的總平均濃度，研究成果已指出應(yīng)把工作區(qū)置于主流區(qū)下，為了判定集中布置送風(fēng)口并使工作區(qū)布置在主流區(qū)下與常規(guī)分散布置相比的*程度，有以下幾種考慮：
（1）這一程度用主流區(qū)濃度與室平均濃度之比即來表達(dá)，因為室平均濃度中包括主流區(qū)濃度，則從比值上可能反映不出主流區(qū)的*。同時，當(dāng)采用集中布置送風(fēng)口的主流區(qū)方案時，對室平均濃度的認(rèn)同易產(chǎn)生分歧，因為在主流區(qū)內(nèi)的測點應(yīng)占多少和各自加權(quán)系數(shù)有關(guān)，不好確定，因而可操作性不強(qiáng)。
（2）這一程度用主流區(qū)濃度與回風(fēng)口濃度或均勻分布時室平均濃度之比即表達(dá)，也就是用表達(dá)。雖然有可操作性，即回風(fēng)口區(qū)濃度可測出來，但因為工作點不可能布置在回風(fēng)口區(qū)，它們之比不是zui受關(guān)心的。
（3）這一程度用主流區(qū)濃度與渦流區(qū)即周邊區(qū)濃度之比即表達(dá)，則能比較清楚的說明問題。渦流區(qū)是指主流區(qū)兩側(cè)含有渦流區(qū)的紊流區(qū)，它的濃度就代表除了主流區(qū)和回風(fēng)口以外的室內(nèi)其它主要區(qū)域的濃度， 也就是主要為主流區(qū)周邊地區(qū)的濃度。所以可以反映出工作區(qū)內(nèi)和非工作區(qū)內(nèi)的濃度差別。同時，這兩區(qū)的濃度都可以按區(qū)布點分別測定。
3、分級計算
（1）送風(fēng)面積
既然送風(fēng)集中于工作區(qū)，則送風(fēng)面積的大小很重要。送風(fēng)面積太大則風(fēng)量要求太大或在一定風(fēng)量下風(fēng)速太低，造價高；太小則影響對工作區(qū)的保護(hù)。現(xiàn)在分三種情況：低、中間和zui高的標(biāo)準(zhǔn)。低標(biāo)準(zhǔn)是把僅包括手術(shù)臺的工作區(qū)包籠在主流區(qū)內(nèi)，中間標(biāo)準(zhǔn)是包括手術(shù)臺外圍0.6m的區(qū)域，zui高標(biāo)準(zhǔn)可包括手術(shù)臺側(cè)邊外0.9m的區(qū)域。這里應(yīng)考慮弱射流氣流邊界的混摻和削弱現(xiàn)象，邊界可有10.7°角的縮小。根據(jù)無影燈類別，室內(nèi)凈高為2.9～3m，手術(shù)臺高0.8m，人體切口高度0.3m，工作面高1.1m，則每邊縮小距離為[（2.9～3）m-1.1m] tan10.7°=0.34～0.36m。
（2）發(fā)菌量
發(fā)菌量不是按人員密度計算的，要直接算。室內(nèi)表面發(fā)菌量還沒有直接數(shù)據(jù)，可參考表面發(fā)塵量。即設(shè)8m²地面所代表的表面的發(fā)菌量，相當(dāng)于1個人靜止時的發(fā)菌量。人靜止發(fā)菌量大可取300個/（人.min），測定人員按2名考慮，則總發(fā)菌量為（室面積8m²+2）*300個/min。
（3）系數(shù)
φ按送風(fēng)面滿布比，依次取0.4，1.3，0.26，0.2；β按送風(fēng)面滿布比，依次取0.7，0.65，0.8，0.85；V_b/V按送風(fēng)面滿布比，依次取0.45，0.65，0.32，0.24。
計算結(jié)果如下：

如果送風(fēng)口滿布比很大，β達(dá)到0.95，標(biāo)準(zhǔn)兩側(cè)滿布回風(fēng)口，φ=0.05，則=0.095，可算出≈0.048，則=1.98，可知周邊區(qū)濃度約是主流區(qū)的20倍，如果主流區(qū)屬于100級范疇，則周邊區(qū)在1000級范圍之內(nèi)。
4、結(jié)論
由于手術(shù)區(qū)是手術(shù)室發(fā)塵集中的地點，按主流區(qū)理論，若將這一區(qū)域置于主流區(qū)內(nèi)，則對提高主流區(qū)和全室的潔凈度大有好處。計算結(jié)果表明，將工業(yè)潔凈室均勻布置送風(fēng)口（1000級換氣次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)）改為集中布置送風(fēng)口，則可在手術(shù)區(qū)達(dá)到100級的效果，而周邊區(qū)則為1000級。依次類推，關(guān)鍵區(qū)域均可提高一級。要說明的是，為了縮短手術(shù)的時間，采用了自凈換氣次數(shù)概念，上述手術(shù)室的1000，10000，100000級換氣次數(shù)比常規(guī)的略高，而對于非手術(shù)室房間則比常規(guī)的要小。