Vận tốc không khí trong khu vực làm việc Class 100 cục bộ

4.4.1 Vận tốc không khí mặt cắt ngang

Theo nguyên tắc của thuyết vận tốc không khí giới hạn dưới, vận tốc không khí mặt cắt ngang trong khu vực làm việc của luồng một chiều thẳng đứng phải là 0.3m/s. Tuy nhiên, đối với luồng một chiều thẳng đứng cục bộ trong phòng sạch loại I nơi các cửa cấp khí được bố trí tập trung theo quy định của quy chuẩn — thường gọi là khu vực loại 100 cục bộ — do luồng không khí khuếch tán xuống khu vực bên dưới vùng loại 100, và sự khuếch tán này bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như bề mặt cấp khí có tấm chắn hay không, khoảng cách từ bốn cạnh của nó đến tường là bao nhiêu, kết quả của nhiều phép đo thực tế tại hiện trường cho thấy 0.3m/s là một giá trị khá khắt khe. Trong các tài liệu «Các biện pháp kỹ thuật về độ sạch không khí» và «Quy chuẩn thiết kế phòng sạch» trước đây, giá trị này là 0.25m/s, nhưng về chiều cao điểm đo, tài liệu thứ nhất quy định hai vị trí là 0.8m và 1.5m, kết quả sẽ được lấy trung bình; chiều cao điểm đo của tài liệu thứ hai là 1m. «Quy chuẩn», cũng giống như «Quy chuẩn thi công và nghiệm thu phòng sạch», đặt chiều cao điểm đo là 0.8m. Xét đến lý do bố trí cửa cấp khí tập trung cục bộ đã đề cập ở trên, giá trị này được nới lỏng đặc biệt thành một khoảng, tức là 0.25–0.3: không nên thấp hơn 0.25 để không làm suy giảm khả năng chống can nhiễu, trong khi giá trị quá cao có xu hướng làm vết mổ mất độ ẩm quá nhanh, cũng không mong muốn; trong quá trình đo, sẽ lấy giá trị trung bình.

Trong phẫu thuật nhãn khoa, vận tốc không khí cao gây ra sự bay hơi nhanh ở kết mạc và dẫn đến mất độ ẩm, do đó đối với phẫu thuật nhãn khoa, giá trị này được giảm khoảng 1/3 dựa trên kinh nghiệm.

【Tài liệu tham khảo】 Tại «Quy chuẩn» của Trung Quốc, phòng mổ sạch đặc biệt loại I được quy định áp dụng chế độ luồng một chiều cục bộ, yêu cầu vận tốc không khí mặt cắt ngang trung bình tại chiều cao bề mặt làm việc của khu vực phẫu thuật phải đạt 0.25–0.3m/s (xem Bảng 4.1); đây được coi là vận tốc không khí giới hạn dưới phải duy trì trong quá trình vận hành, rất cần thiết để đảm bảo chất lượng của luồng một chiều cục bộ. Tất nhiên, cũng không cần sử dụng lưu lượng không khí lớn để duy trì động lượng cần thiết cho luồng một chiều toàn phần điển hình. Để đạt được 0.25–0.3m/s tại bề mặt làm việc, vận tốc không khí tại bề mặt cấp khí phải là 0.40–0.45m/s, tương đương với tiêu chuẩn Mỹ (xem Bảng 4.4); lưu lượng cấp khí tương ứng khoảng 10 000m³/h, tương tự tiêu chuẩn Anh.

Bảng 4.4 So sánh lưu lượng cấp khí phòng mổ giữa Trung Quốc và các nước khác

Ghi chú: Phòng sạch loại I được biểu thị bằng vận tốc không khí mặt cắt ngang, trong khi phòng sạch các loại khác được biểu thị bằng tốc độ trao đổi không khí.

Xét rằng khu vực được bảo vệ của phòng mổ tương đối nhỏ, «Quy chuẩn» của Trung Quốc yêu cầu rõ ràng phòng mổ sạch áp dụng chế độ cấp khí cục bộ và quy định khoảng lưu lượng cấp khí tương ứng. Nếu chúng ta lấy phòng mổ kích thước tiêu chuẩn 6m×6m×3m để phân tích (xem Bảng 4.5), có thể thấy rằng, do vết mổ phẫu thuật khác nhau, yêu cầu lành thương khác nhau, mức độ bảo vệ khác nhau và đặc tính yêu cầu của luồng khí cấp khác nhau, vận tốc đầu ra tại bề mặt cấp khí cũng khác nhau. Phòng mổ sạch đặc biệt loại I yêu cầu kiểu luồng một chiều, hoạt động theo nguyên tắc ép đẩy - thay thế. Phòng mổ sạch loại II và III, do vận tốc đầu ra thấp hơn, không có đủ động lượng để duy trì luồng một chiều và áp dụng luồng khí thay thế có độ nhiễu loạn thấp, hoạt động theo nguyên tắc lấp đầy; tuy nhiên, vận tốc đầu ra không nên thấp hơn 0.15m/s, do đó trong thiết kế, đối với phòng mổ nhỏ, cần lấy Tốc độ trao đổi không khí giới hạn trên: phòng mổ bán sạch loại IV tuân theo thông số luồng nhiễu loạn thông thường, dựa trên nguyên tắc pha loãng; vì diện tích cửa cấp khí quá nhỏ, vận tốc khí đầu ra dự kiến không nhỏ hơn 0.25m/s, để duy trì đủ động lượng cung cấp khí đi xuống dưới.

Bảng 4.5 Lưu lượng cấp khí và diện tích cấp khí của phòng mổ

Ghi chú: Phòng sạch loại I được biểu thị bằng vận tốc không khí mặt cắt ngang, trong khi phòng sạch các loại khác được biểu thị bằng tốc độ trao đổi không khí.

4.4.2 Độ đồng đều vận tốc

Trong Tiêu chuẩn, phòng mổ loại I được biểu thị bằng vận tốc không khí, vì việc đạt tiêu chuẩn loại 100 cho phòng mổ chỉ có thể thực hiện được bằng cách áp dụng phương pháp cấp khí luồng một chiều. Để đáp ứng yêu cầu của luồng một chiều, phải thỏa mãn ba điều kiện cơ bản: ① phải đạt được một vận tốc không khí nhất định tại bề mặt làm việc; ② các đường dòng luồng không khí phải song song; ③ luồng khí cấp phải đủ đồng đều, độ không đồng đều không lớn hơn 0.25. Công thức tính toán là

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

trong đó: $\beta_v$ — độ không đồng đều vận tốc không khí; $v_i$ — vận tốc không khí đo được tại một điểm;

$\bar{v}$ — vận tốc không khí trung bình;

$n$ — số điểm đo.