سرعة الهواء في منطقة العمل المحلية من الفئة 100

4.4.1 سرعة الهواء المقطعية

وفقًا لمبدأ نظرية سرعة الهواء ذات الحد الأدنى، يجب أن تبلغ سرعة الهواء المقطعية في منطقة العمل للتدفق أحادي الاتجاه العمودي 0.3 متر/ثانية. ولكن بالنسبة للتدفق أحادي الاتجاه العمودي المحلي في غرف النظيفة من الفئة الأولى التي يتم فيها ترتيب فتحات إمداد الهواء بشكل مركزي كما هو محدد في الكود — والمعروفة شائعًا بالفئة المحلية 100 — نظرًا لأن تدفق الهواء ينتشر إلى المنطقة الواقعة أسفل منطقة الفئة 100، ويتأثر هذا الانتشار بعوامل مثل ما إذا كان وجه إمداد الهواء يحتوي على حواجز ومدى بُعد حوافه الأربعة عن الجدران، تظهر القياسات الميدانية الواسعة أن 0.3 متر/ثانية هي قيمة صارمة إلى حد ما. في “التدابير التقنية لنظافة الهواء” و"كود تصميم غرف النظيفة" السابقين، كانت هذه القيمة 0.25 متر/ثانية، ولكن فيما يتعلق بارتفاع نقطة القياس، حدد الأول موقعين، 0.8 متر و1.5 متر، مع أخذ متوسط النتائج؛ بينما كان ارتفاع نقطة القياس في الأخير 1 متر. أما “الكود” فمثل “كود بناء وقبول غرف النظيفة”، يحدد ارتفاع نقطة القياس عند 0.8 متر. نظرًا للسبب المذكور أعلاه المتمثل في الترتيب المركزي المحلي لفتحات إمداد الهواء، يتم تخفيف هذه القيمة خصيصًا إلى نطاق، أي 0.25–0.3: فمن غير المرغوب أن تكون أقل من 0.25، حتى لا تتضرر القدرة على مقاومة التداخل، في حين أن القيمة المرتفعة بشكل مفرط تميل إلى التسبب في فقدان الشق الجراحي للرطوبة بسرعة كبيرة جدًا، وهو أمر غير مرغوب فيه أيضًا؛ أثناء القياس، سيتم أخذ القيمة المتوسطة.

في جراحات العيون، تسبب سرعة الهواء المرتفعة تبخرًا سريعًا من الملتحمة وبالتالي فقدان الرطوبة، لذلك يتم تقليل القيمة بنحو 1/3 بناءً على الخبرة لجراحات العيون.

【مرجع】 يحدد “الكود” الصيني أن غرف العمليات النظيفة الخاصة من الفئة الأولى تعتمد وضع التدفق أحادي الاتجاه المحلي، ويتطلب أن تلبي متوسط سرعة الهواء المقطعية عند ارتفاع سطح العمل في منطقة العمليات 0.25–0.3 متر/ثانية (انظر الجدول 4.1)؛ ويُعتبر هذا هو الحد الأدنى لسرعة الهواء الذي يجب الحفاظ عليه أثناء العملية، وهو ضروري لضمان جودة التدفق أحادي الاتجاه المحلي. وبالطبع، ليست هناك حاجة أيضًا لاستخدام حجم هواء كبير للحفاظ على الزخم المطلوب للتدفق أحادي الاتجاه الكامل النموذجي. لتحقيق 0.25–0.3 متر/ثانية عند سطح العمل، يجب أن تبلغ سرعة الهواء عند وجه إمداد الهواء 0.40–0.45 متر/ثانية، وهو ما يماثل المعيار الأمريكي (انظر الجدول 4.4)؛ ويبلغ حجم إمداد الهواء المقابل نحو 10 000 متر مكعب/ساعة، وهو مشابه للمعيار البريطاني.

الجدول 4.4 مقارنة أحجام إمداد الهواء لغرف العمليات بين الصين ودول أخرى

ملاحظة: تُعبّر غرف النظيفة من الفئة الأولى من حيث سرعة الهواء المقطعية، بينما تُعبّر غرف النظيفة من الفئات الأخرى من حيث معدل تبديل الهواء.

نظرًا لأن المنطقة المحمية لغرفة العمليات صغيرة نسبيًا، يتطلب “الكود” الصيني صراحة أن تعتمد غرف العمليات النظيفة وضع إمداد الهواء المحلي ويحدد نطاق حجم إمداد الهواء المقابل. إذا أخذنا غرفة عمليات بحجم قياسي 6م×6م×3م للتحليل (انظر الجدول 4.5)، فيمكن ملاحظة أنه نظرًا لاختلاف الشقوق الجراحية، واختلاف متطلبات الالتئام، وتباين مستويات الحماية، واختلاف الخصائص المطلوبة لتدفق الهواء المُمدد، تختلف أيضًا سرعة الخروج عند وجه إمداد الهواء. تتطلب غرف العمليات النظيفة الخاصة من الفئة الأولى نمط تدفق أحادي الاتجاه، والذي يعمل على مبدأ البثق والإزاحة. أما غرف العمليات النظيفة من الفئة الثانية والثالثة، فبسبب سرعة خروجها المنخفضة، لا تمتلك زخمًا كافيًا للحفاظ على التدفق أحادي الاتجاه وتعتمد تدفق هواء إزاحة منخفض الاضطراب، والذي يعمل على مبدأ الملء؛ ومع ذلك، فمن غير المرغوب أن تقل سرعة الخروج عن 0.15 متر/ثانية، لذلك في التصميم، بالنسبة لغرف العمليات الصغيرة، يجب على المرء أن يأخذ معدل تبديل الهواء ذو الحد الأقصى: تتبع غرفة العمليات شبه النظيفة من الفئة الرابعة معلمات التدفق المضطرب العامة، والتي تستند إلى مبدأ التخفيف؛ نظرًا لأن مساحة فتحة إمداد الهواء صغيرة جدًا، من المتوقع ألا تقل سرعة الهواء الخارج عن 0.25 متر/ثانية، وذلك للحفاظ على زخم كافٍ لإيصال الهواء إلى الأسفل.

الجدول 4.5 حجم إمداد الهواء ومنطقة إمداد الهواء لغرفة العمليات

ملاحظة: تُعبّر غرف النظيفة من الفئة Ⅰ من حيث سرعة الهواء المقطعية، بينما تُعبّر غرف النظيفة من الفئات الأخرى من حيث معدلات تبديل الهواء.

4.4.2 تجانس السرعة

في المعيار، تُعبّر غرفة العمليات من الفئة Ⅰ من حيث سرعة الهواء، لأن تحقيق معيار الفئة 100 لغرفة العمليات لا يمكن إنجازه إلا باعتماد طريقة إمداد الهواء أحادي الاتجاه. لتلبية متطلبات التدفق أحادي الاتجاه، يجب استيفاء ثلاثة شروط أساسية: ① يجب تحقيق سرعة هواء معينة عند سطح العمل؛ ② يجب أن تكون خطوط تدفق الهواء متوازية؛ ③ يجب أن يكون تدفق الهواء المُمدد منتظمًا بدرجة كافية، مع عدم تجاوز عدم تجانسه 0.25. صيغة الحساب هي

$$\beta_v = \frac{\sqrt{\dfrac{\sum(v_i - \bar{v})}{n-1}}}{\bar{v}} \leqslant 0.25$$

حيث: $\beta_v$ — عدم تجانس سرعة الهواء؛

$v_i$ — سرعة الهواء المقاسة عند نقطة؛

$\bar{v}$ — متوسط سرعة الهواء؛

$n$ — عدد نقاط القياس.