4.4.1 ความเร็วลมตามหน้าตัด

ตามหลักการของทฤษฎีความเร็วลมขีดจำกัดล่าง ความเร็วลมตามหน้าตัดในพื้นที่ทำงานของการไหลเวียนอากาศทิศทางเดียวแนวตั้งควรอยู่ที่ 0.3 ม./วินาที อย่างไรก็ตาม สำหรับการไหลเวียนอากาศทิศทางเดียวแนวตั้งเฉพาะที่ในห้องสะอาดคลาส I ซึ่งช่องจ่ายลมถูกจัดวางไว้ตรงกลางตามที่กำหนดในข้อกำหนด ซึ่งเรียกทั่วไปว่าคลาส 100 เฉพาะที่ เนื่องจากกระแสลมแพร่กระจายไปยังพื้นที่ด้านล่างโซนคลาส 100 และการแพร่กระจายนี้ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น หน้าจ่ายลมมีแผ่นกั้นลมหรือไม่ และระยะห่างของขอบทั้งสี่ด้านจากผนังเป็นเท่าใด ผลการวัดในพื้นที่จริงจำนวนมากแสดงให้เห็นว่า 0.3 ม./วินาทีเป็นค่าที่ค่อนข้างเข้มงวด ในเอกสาร มาตรการทางเทคนิคด้านความสะอาดของอากาศ และ ข้อกำหนดการออกแบบห้องสะอาด ฉบับก่อนหน้านี้ ค่านี้อยู่ที่ 0.25 ม./วินาที แต่สำหรับความสูงของจุดวัด เอกสารฉบับแรกระบุจุดวัด 2 ตำแหน่งที่ความสูง 0.8 ม. และ 1.5 ม. โดยให้นำผลการวัดมาหาค่าเฉลี่ย ส่วนเอกสารฉบับหลังกำหนดความสูงจุดวัดไว้ที่ 1 ม. ข้อกำหนด เช่นเดียวกับ ข้อกำหนดการก่อสร้างและการตรวจรับห้องสะอาด กำหนดความสูงจุดวัดไว้ที่ 0.8 ม. เนื่องจากเหตุผลดังกล่าวข้างต้นเกี่ยวกับการจัดวางช่องจ่ายลมตรงกลางเฉพาะที่ ค่านี้จึงได้รับการผ่อนปรนเป็นช่วงค่าโดยเฉพาะ กล่าวคือ 0.25–0.3 ม./วินาที: ไม่ควรต่ำกว่า 0.25 ม./วินาที เพื่อไม่ให้ความสามารถในการต้านทานการรบกวนลดลง ในขณะที่ค่าที่สูงเกินไปมักทำให้แผลผ่าตัดสูญเสียความชื้นเร็วเกินไป ซึ่งก็ไม่พึงประสงค์เช่นกัน ระหว่างการวัดจะนำค่าเฉลี่ยมาใช้

ในการผ่าตัดจักษุกรรม ความเร็วลมสูงทำให้เยื่อบุตาระเหยเร็วและสูญเสียความชื้นตามมา ดังนั้นสำหรับการผ่าตัดจักษุกรรม จึงลดค่าลงประมาณ 1/3 ตามประสบการณ์

【อ้างอิง】 ใน “ข้อกำหนด” ของจีน กำหนดให้ห้องผ่าตัดสะอาดพิเศษคลาส I ใช้รูปแบบการไหลเวียนอากาศทิศทางเดียวเฉพาะที่ โดยกำหนดให้ความเร็วลมตามหน้าตัดเฉลี่ยที่ความสูงพื้นผิวทำงานของพื้นที่ผ่าตัดเป็นไปตาม 0.25–0.3 ม./วินาที (ดูตาราง 4.1) ซึ่งถือเป็นความเร็วลมขีดจำกัดล่างที่ต้องรักษาไว้ในระหว่างการผ่าตัด และจำเป็นต่อการรับประกันคุณภาพของการไหลเวียนอากาศทิศทางเดียวเฉพาะที่ แน่นอนว่าไม่จำเป็นต้องใช้ปริมาณลมขนาดใหญ่เพื่อรักษาโมเมนตัมที่จำเป็นสำหรับการไหลเวียนอากาศทิศทางเดียวเต็มพื้นที่ทั่วไป เพื่อให้ได้ความเร็ว 0.25–0.3 ม./วินาทีที่พื้นผิวทำงาน ความเร็วลมที่หน้าจ่ายลมควรอยู่ที่ 0.40–0.45 ม./วินาที ซึ่งเทียบได้กับมาตรฐานอเมริกัน (ดูตาราง 4.4) ปริมาณลมจ่ายที่สอดคล้องกันประมาณ 10 000 ม.³/ชั่วโมง คล้ายกับมาตรฐานอังกฤษ

ตาราง 4.4 การเปรียบเทียบปริมาณลมจ่ายของห้องผ่าตัดระหว่างจีนและประเทศอื่นๆ

ระดับห้องผ่าตัดตามมาตรฐานจีน มาตรฐานแผนกผ่าตัดสะอาดของจีน มาตรฐานเยอรมนี DIN1946/4 คู่มือ ASHRAE ของสหรัฐอเมริกา – ด้านการประยุกต์ใช้ มาตรฐานอังกฤษ HTM2025 มาตรฐานญี่ปุ่น HEAS-02
Ⅰ 0.25～0.30 ม./วินาที 0.15 ม./วินาที 0.45 ม./วินาที 0.2 ม./วินาที 0.35 ม./วินาที
Ⅱ 30～36$h^{-1}$
Ⅲ 20～24$h^{-1}$ 20～24$h^{-1}$ 25$h^{-1}$ (15$h^{-1}$ สำหรับลมสดเต็มระบบ) 22～33$h^{-1}$ 20$h^{-1}$

หมายเหตุ: ห้องสะอาดคลาส I ระบุค่าด้วยความเร็วลมตามหน้าตัด ส่วนห้องสะอาดระดับอื่นๆ ระบุค่าด้วยอัตราการถ่ายเทอากาศ

เนื่องจากพื้นที่ป้องกันของห้องผ่าตัดค่อนข้างเล็ก “ข้อกำหนด” ของจีนกำหนดอย่างชัดเจนให้ห้องผ่าตัดสะอาดใช้รูปแบบการจ่ายลมเฉพาะที่ และระบุช่วงปริมาณลมจ่ายที่สอดคล้องกัน หากเรานำห้องผ่าตัดขนาดมาตรฐาน 6 ม. × 6 ม. × 3 ม. มาทำการวิเคราะห์ (ดูตาราง 4.5) จะเห็นได้ว่า เนื่องจากแผลผ่าตัดแตกต่างกัน ความต้องการในการหายของแผลแตกต่างกัน ระดับการป้องกันแตกต่างกัน และคุณลักษณะที่ต้องการของกระแสลมจ่ายแตกต่างกัน ความเร็วลมที่ปากช่องจ่ายที่หน้าจ่ายลมจึงแตกต่างกันไปด้วย ห้องผ่าตัดสะอาดพิเศษคลาส I ต้องการรูปแบบการไหลเวียนอากาศทิศทางเดียว ซึ่งทำงานตามหลักการการอัดรีด-การแทนที่ ห้องผ่าตัดสะอาดคลาส II และ III เนื่องจากความเร็วที่ช่องจ่ายต่ำกว่า จึงไม่มีโมเมนตัมเพียงพอที่จะรักษาการไหลเวียนอากาศทิศทางเดียว และใช้กระแสลมแบบแทนที่ที่มีความปั่นป่วนต่ำ ซึ่งทำงานตามหลักการการเติมเต็มพื้นที่ อย่างไรก็ตาม ไม่พึงประสงค์ให้ความเร็วที่ช่องจ่ายต่ำกว่า 0.15 ม./วินาที ดังนั้นในการออกแบบ สำหรับห้องผ่าตัดขนาดเล็ก ควรเลือกใช้อัตราการถ่ายเทอากาศขีดจำกัดบน: ห้องผ่าตัดกึ่งสะอาดคลาส Ⅳ ใช้พารามิเตอร์การไหลเวียนอากาศแบบปั่นป่วนทั่วไป ซึ่งอิงตามหลักการการเจือจาง เนื่องจากพื้นที่ช่องจ่ายลมเล็กเกินไป จึงคาดหมายว่าความเร็วลมที่ปากช่องจ่ายต้องไม่ต่ำกว่า 0.25 ม./วินาที เพื่อรักษาโมเมนตัมเพียงพอในการส่งลมลงด้านล่าง

ตาราง 4.5 ปริมาณลมจ่ายและพื้นที่จ่ายลมของห้องผ่าตัด

ระดับห้องผ่าตัด ห้องผ่าตัดคลาส Ⅰ ห้องผ่าตัดคลาส Ⅱ ห้องผ่าตัดคลาส Ⅲ ห้องผ่าตัดคลาส Ⅳ
ปริมาณลมจ่าย 0.25～0.30 ม./วินาที 30～36$h^{-1}$ 20～24$h^{-1}$ 12～15$h^{-1}$
พื้นที่จ่ายลม/ม.×ม. 2.4×2.6＝6.24 1.8×2.6＝4.68 1.4×2.6＝3.64 ไม่ได้ระบุ
ความเร็วลมที่ช่องจ่าย/(ม./วินาที) 0.40～0.45 0.23 0.2 ≥0.25
ปริมาณลมจ่าย/(ม.³/ชั่วโมง) 9500～10 100 3875 2620

หมายเหตุ: ห้องสะอาดคลาส Ⅰ ระบุค่าด้วยความเร็วลมตามหน้าตัด ส่วนห้องสะอาดระดับอื่นๆ ระบุค่าด้วยอัตราการถ่ายเทอากาศ

4.4.2 ความสม่ำเสมอของความเร็วลม

ในมาตรฐาน ระดับห้องผ่าตัดคลาส Ⅰ ระบุในรูปของความเร็วลม เนื่องจากการบรรลุมาตรฐานคลาส 100 สำหรับห้องผ่าตัดสามารถทำได้ด้วยการใช้วิธีการจ่ายลมแบบไหลเวียนทิศทางเดียวเท่านั้น เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของการไหลเวียนอากาศทิศทางเดียว ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขพื้นฐาน 3 ประการดังนี้: ① ต้องมีความเร็วลมตามค่าที่กำหนดที่ระดับพื้นผิวทำงาน; ② เส้นกระแสลมต้องขนานกัน; ③ กระแสลมจ่ายต้องมีความสม่ำเสมอเพียงพอ โดยค่าความไม่สม่ำเสมอต้องไม่เกิน 0.25 สูตรการคำนวณคือ

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

โดยที่: $\beta_v$ — ค่าความไม่สม่ำเสมอของความเร็วลม; $v_i$ — ความเร็วลมที่วัดได้ ณ จุดหนึ่ง;

$\bar{v}$ — ความเร็วลมเฉลี่ย;

$n$ — จำนวนจุดตรวจวัด.