序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇制冷工藝論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

 

天然氣的主要成分是甲烷CH4，將普通天然氣在常壓下，通過一定方式深冷至-162℃就可得到液化天然氣（LNG）；相對于壓縮天然氣（CNG），LNG具有如下優點：①能量密度大、儲運成本低；②燃點較高，安全性好；③使用潔凈，幾乎無污染。目前的LNG主要依賴進口，已建和在建的LNG接收站主要分布在沿海大型港口碼頭；而由于缺乏成熟的技術，利用當地天然氣自行建設LNG生產裝置的工廠并不多。而本文作者曾從事天然氣液化綜合利用項目，通過分析歸納，對一種國外進口LNG制取技術進行了解析。

1、概述

以建設一套調峰型LNG生產裝置，天然氣利用為50萬立方/天，LNG產量為10萬噸/年為例。項目分三大部分：LNG工藝裝置、LNG運輸、LNG相關系統配套，其中，LNG工藝裝置引進國外先進單循環混合制冷劑液化方式。不同于老式的級聯式液化流程，丙烷/MCR和其他混合制冷劑系統等復雜的制冷工藝，單一制冷系統的使用不但減少了設備的數量（包括消耗），簡化了操作，而且控制系統當中的儀表數量也減少了50%以上，從而使維護成本更加降低。

該工藝裝置主要分三大階段，一是預處理階段，主要是通過脫除酸性CO2、H2O等雜質凈化原料天然氣，二是液化分離階段，通過由N2及多分子烴類物質等組成的混合制冷劑對已得到凈化的天然氣進行液化分離，三是冷劑的補充和儲存，LNG產品的儲存和運輸。

2、工藝流程及設備

2.1 脫碳流程：在液化之前，管道天然氣（CNG）中所含的水分和二氧化碳必須除掉，否則這些組分在液化單元的低溫環境中會凍結，并堵塞設備或影響熱交換器的工作。因此整個工藝中必須包含兩道預處理步驟，以保證裝置的正常工作，即進料天然氣將以4.0~4.5Mpa的壓力，20℃的溫度從管道進入預處理工藝界區：首先經過進料過濾分離器以祛除從管線帶來的銹渣和碎片，接著進入胺液處理區，通過在胺接觸塔內自下而上與胺液（甲基二乙醇MDEA溶液吸收劑）的充分接觸，天然氣中的CO2基本被胺液體所吸收掉，此時天然氣溫度已上升到40.7℃；再經過冷卻器，則進料天然氣中CO2的濃度減少到50ppmv以下，此時壓力為3.9Mpa，溫度上升至30.4℃。

另一方面，吸收了大量CO2的飽和富胺液（3.9Mpa，57.9℃）從胺接觸塔底部流出進入閃蒸罐減壓，并于罐內分離掉其在吸收CO2過程當中所夾雜吸收的部分原料天然氣雜質；經過減壓和凈化的富胺液通過貧富胺換熱器加熱升溫至96.0℃進入胺汽提塔，通過在胺汽提塔內的反應，富胺液體中的CO2被分離出來，此時，胺液（0.086Mpa,120.5℃）已得到初步再生；

得到初步再生的胺液于胺汽提塔底部被貧胺吸收罐吸收，再被5.5KW電動離心泵增壓至0.42Mpa后分別進入貧富胺換熱器、胺液冷卻器、貧胺過濾器及活性碳過濾器等，經過以上的降溫和凈化再生，胺液體（0.28Mpa，40.3℃）得到了完全再生，最后，其通過15KW電動循環泵加壓至4.2Mpa進入胺接觸塔，開始準備進行下一輪CO2的吸收工作，至此， 胺再生流程全部完成，當然，整個過程是不斷循環的，并且由分布系統DCS進行自動控制，保證脫碳裝置的可靠運行。碩士論文，天然氣。

篇（2）

選擇制冷方式

目前我國冷藏保溫汽車按制冷裝置的制冷方式有機械冷藏汽車、液氮冷藏汽車、冷板冷藏汽車、干冰冷藏汽車、水(鹽)冰冷藏汽車等。其中利用固體在液化或汽化時的吸熱作為制冷方式稱固體制冷，如干冰、水冰、鹽冰等。

■水冰及鹽冰制冷

在大氣壓力下，冰的融點為0℃，若加入鹽可使其融點降低，在一定范圍內，水冰中鹽成分越多融點越低。水冰制冷裝置投資少，運行費用低，單位質量吸熱量小，降溫有限。鹽冰對車廂及貨物有損害，適用范圍受限制，主要用于魚類等水產品的冷藏運輸。

■干冰制冷

干冰的升華溫度低，吸熱量大，可獲得較低溫度和較大制冷量，因此適用于冷凍食品運輸。制冷裝置投資少、運行費用低，使用方便，貨物不會受損害。但由于干冰制冷容易在箱體內結霜，溫度控制困難，再加上干冰成本高，消耗量大，故實際應用也較少。

■冷板制冷

利用蓄冷劑冷凍后所蓄存的冷量進行制冷。運輸前預先將廂內冷板中的蓄冷劑冷凍凍結，然后在運輸途中利用冷板中的蓄冷劑融化吸熱，使廂內溫度保持在運輸貨物適宜溫度范圍內。體式冷板制冷裝置的制冷機組、動力裝置和蓄冷板等均置于車上：分體式制冷利用地面動力裝置驅動制冷機組對蓄冷板“充冷”。冷板裝置本身較重、體積較大，且可持續工作時間短，因此冷板制冷多用于中、輕型冷藏汽車的中短途運輸。

■液氮制冷

利用液氮汽化吸熱進行制冷，制冷裝置結構簡單、工作可靠，無噪聲，無污染，控溫精確。但成本較高，需要經常充注。

■機械制冷

機械制冷工作原理是在一定壓力下，液體達到某一溫度(沸點)就會沸騰，吸收汽化潛熱而產生相變，轉變為飽和蒸汽。在冷凝器中放熱并重新冷凝成液態。在壓縮機驅動下，制冷劑不斷循環工作，產生制冷作用。蒸汽壓縮機式制冷的冷藏車上一般配置專用的發動機或電動機帶動制冷機組進行制冷，常用于中重型運輸車的長距離運輸，具有適用范圍廣，溫度可調節，自動控制，調溫精確可靠，調溫范圍寬，能適應各種不同冷藏貨物的特點。

機械制冷是一種較為可靠有效的制冷方式，但冷藏汽車工作時要消耗燃油或電力，并增加尾氣排放。機械制冷裝置結構復雜，使得冷藏運輸成本較高，運價貴，從而嚴重阻礙了冷藏汽車的發展。

■半導體制冷

半導體制冷是利用直流電通過用特種半導體材料組成的P―N結時，P―N結一端的溫度急劇升高，另一端急劇降低的熱點效應原理達到制冷目的的一種新型制冷方式。制冷原理如圖1所示。把P型半導體元件和N型半導體元件連接成熱電偶，接通直流電源后，在接頭處就會產生溫差和熱量的轉移。在上面的一個接頭處，電流方向是N―P，溫度下降并且吸熱，這就是冷端。而在下面的一個接頭處，電流方向是P―N，溫度上升并且放熱，因此是熱端。把若干對半導體熱電偶在電路上串聯起來就構成制冷熱電堆，這個熱電堆的上面是冷端，下面是熱端。借助熱交換器等各種傳熱手段，使熱電堆的熱端不斷散熱并且保持一定的溫度，把熱電堆的冷端放到工作環境中去吸熱降溫，這就是熱電制冷器的工作原理。

半導體制冷具有無機械運動、制冷迅速、沒有復雜的機械結構、無傳統壓縮機和制冷劑、使用方便、應用廣泛等特點。半導體制冷技術始于50年代初，到60年代半導體制冷材料的優值系數達到先進水平，半導體制冷器達到大規模應用，如河北節能投資有限責任公司的半導體電子冷藏箱，河北華冷半導體有限公司研制開發用于汽車內的半導體冷暖箱，浙江安吉爾有限公司的電子冷熱箱等。

由于燃油價格突飛猛漲，如何研制保溫冷藏效果好，節省能源的冷藏車是本論文研究的重點。半導體制冷器可以做成各種大小和形狀，制冷量可以從毫瓦級到千瓦級，制冷溫差可達30-150℃。

廂體的設計

冷藏車廂的熱負荷與冷藏箱的結構、內容積、廂體的絕熱層厚度和絕熱材料的優劣有關，同時與生產加工工藝過程也有關。冷藏廂體一般采用整體一次性原地澆鑄發泡工藝，方法是先將內膽按照尺寸制作完畢，裝入外殼內并懸浮，然后在外殼和內膽之間整體注入硬聚氨酯泡沫進行現場發泡。利用該工藝制成的廂體具有整體性，在夾層中完全沒有連接用的腹板和加強件，完全用絕熱的聚氨酯泡沫填充，增加廂體強度。使用聚氨酯泡沫進行填充，聚氨酯本身具有粘接特性，其粘接強度可達234.5kpa/m2，這個工藝使得在粘接的同時又進行發泡過程，使得被粘接材料的凸凹不平的表面得以充滿，擴大了粘接表面積，即使在極端的溫度和負荷影響下，也不會出現剝離現象。針對主要影響車廂漏熱的車廂門設計，多采用雙道內藏充氣式硅橡膠密封，解決了傳統橡膠密封條容易老化的缺點，同時提高廂體密封性能。這樣設計的冷藏廂體無骨架、無熱橋，廂體強度高，具有完整絕熱層和更好的熱穩定性能。

絕熱層厚度的確定

冷藏車廂體隔熱性能直接影響車內溫度變化的速度、制冷以及貨物的質量。采用導熱系數較小的材料和增加隔熱層厚度，將有利于廂體隔熱性能的提高。絕熱層厚度的確定直接影響耗電量和廂體的內容積。若厚度增加，通過絕熱層廂內的熱量減少，耗電量較少，但會使車廂內容積減小，廂體內膽設計應綜合考慮制冷效果、保溫性能和經濟性，在能滿足制冷性能指標基礎上，減少絕熱層厚度，可在一定程度上增加內容積，降低能耗。

篇（3）

中圖分類號：F470.1 文獻標識碼：A

一．引言

二．我國油氣儲運的概述。

近幾年以來，我國油氣儲運工程事業已經大力發展起來。西氣東輸管道和西部管道等油氣長輸管道已經建成運用，這些管道技術都顯示了我國對成品油、原油和天然氣管道輸送技術的更深層的應用以及更深的研究探討。一些石油戰略儲備庫的成功建設標志著大型地面原油儲運工程技術提高到了一個更加先進，更加新穎的技術水平。同時，我國油氣儲運工程也對國際先進理論與國際高端技術(數字化管道技術、HSE管理技術和油氣混輸管道技術)進行了極好的發展與應用。這些都標志著我國的油氣儲運工程技術已經邁入了一個更加新穎，更加深層的改革創新發展階段。

三．油氣儲運工程中應用的技術。

我國油氣儲運工程中應用的技術日益增多，其主要表現在以下三個方面：

天然氣制冷技術在天然氣儲運中的應用。

目前，天然氣液化主要有三種制冷工藝，即級聯式制冷循環、混合冷劑制冷循環和帶膨脹機制冷循環。級聯式制冷循環，利用某一制冷劑的蒸發來冷凝另一種較低沸點的物質而組成逐級液化循環，主要應用于基本復合型天然氣液化裝置。混合冷劑制冷循環是以多組份混合制冷劑為工質，進行逐級的冷凝、蒸發、節流膨脹，從而得到不同溫區的制冷量，達到對天然氣逐步冷卻和液化的目的。基本復合型天然氣液化裝置廣泛采用了各種不同類型的混合制冷劑液化流程。帶膨脹機制冷循環 利用高壓制冷劑通過透平膨脹機絕熱膨脹制冷實現天然氣液化的流程。根據制冷劑的不同，分為天然氣膨脹液化流程、氮氣膨脹液化流程和氮-甲烷膨脹液化流程。帶膨脹機制冷循環適用于液化能力較小的調峰型天然氣液化裝置。

天然氣水合物儲運技術在油氣儲運工程中的應用。

天然氣水合物不僅具有再次汽化時釋放速度相當慢并且極易控制的優點，還具有安全性能比較好的優點。天然氣水合物儲運技術是一種新穎的天然氣儲運技術，并且具有廣泛的發展前景。同時，低成本釋放與存儲技術不僅是該項技術的難點，天然氣水合物快速高效連續制成技術也是這項技術的難點。

高壓水射流技術在油氣儲運工程中的應用。

高壓水射流技術在油氣儲運工程中的應用主要表現在以下幾點：高壓水射流技術能夠使質量與容量得到保證，在對油庫儲罐進行一段時間的使用后，儲罐底部易于結垢，這些結垢會影響油品質量與容量，此時，就應該對儲罐進行合理的清洗；高壓水射流技術能夠使傳熱效率得到提高，當對粘油罐進行加熱的過程中，一些傳熱設備(熱傳器和鍋爐等)有著嚴重的結垢，使這些傳熱設備的能耗極其加大，傳熱效率極其降低，此時，運用高壓水射流技術不僅使結垢層得到有效的清除，還使能源的利用效率與傳熱效率得到提高，以下設備的清洗主要運用到高壓水射流清洗技術：各種各樣的換熱器設備，管道小型儲油設備，油桶和油罐車小型儲油設備。

四．自動化技術在提高設備運行效率方面的應用。

1. 泵類設備的運行效率的高低直接決定了生產單位的電耗指標。

對大型外輸泵的運行效率實施了自動化監控，它的主要監控原理是通過能耗計量儀表計量電機的實耗電量，再通過泵的進出口壓力和流量確定泵的輸出有用功，現場的一次儀表將參數采集到中央處理機，再經過運算程序計算出泵的實時泵效。技術人員通過對實時泵效變化情況進行分析，找出泵的效率變化原因，在實際應用的過程中，先后發現了：進口過慮器摩阻損失、出口閥組的節流、原油的溫度（粘度），以及電機運行效率對泵的影響，值班人員通過現場操作，使首站的泵的運行效率始終保持在70％以上，相對沒有實施監控系統以前提高了5個百分點，單臺220kw的外輸泵一年可節約近兩萬kw.h。

2. 完善加熱爐自動監測，增加原油進、出口壓力、溫度,水套壓力、溫度，排煙溫度、燃油流量、壓力,爐膛壓力、煙氣含氧量分析等監測點。

3. 在控制系統中，設定出口介質加熱溫度，根據油溫的變化來改變燃燒器的大小火切換，同時通過相應調整供風系統，提高燃燒器的燃燒效率，從而達到提高水套爐效率的目的。

4. 安全檢測聯鎖保護系統的加強，增加水套爐壓力保護、原油進出口壓差（防止滯留）檢測、水套爐水位低限報警、利用光電管監視燃燒情況，原油出口溫度超高監測，并建立聯鎖保護。

5. 自動化技術在辦公自動化方面的應用。

（1）. 生產報表自動化生成，主要是依據目前的focs系統對現場生產參數的自動采集生成數據庫，對數據庫的有關數據進行篩選，并進行自動累計和計算，生成當日生產報表。自動報表可以有效的避免手工填寫報表因人的責任心的問題填寫的錯誤。并可以作為工人當日生產業績的考核依據。大大提高管理的量化考核力度。以下是首站自動報表生成界面。

（2）. 辦公網絡化管理主要是依托網絡技術，在內部建立局域網絡，將站內的生產數據，技術資料和其他管理資料實現共享，并且通過服務器與上級部門的網絡聯網將本站的生產數據上傳到上一級管理部門。同時可以對生產進行指揮與分析，通過采集真實準確的生產信息，進行科學的分類整理，采用有效的分析方法，使管理者對現場的生產做出正確的指揮，對暴露出的問題進行分析和決策。使用一些先進的經濟分析方法（如投入產出分析）可以充分全面地考慮問題，并做出科學的分析和判斷。把管理人員從繁重的信息收集整理和統計中解放出來，使廠各級領導能利用計算機網絡準確、及時、全面地掌握信息，統籌安排生產和經營工作，提高工作效率和經濟效益。

6. 目前原油的輸送多采用管線輸送，原油在輸送過程中存在著兩方面的能量損失，即摩擦阻力損失和散熱損失。因此，必須從這兩個方面給流體提供能量——加熱站提供熱能和泵站提供壓力能。在管輸管理中，要正確處理這兩種能量的供求平衡關系，因為這兩種能量損失的多少是互相影響的。一般來說，散熱損失是起決定作用的因素。摩阻損失的大小取決于油品的粘度，粘度的大小取決于輸送溫度。提高加熱站的出站溫度，使油品在較高的溫度下輸送，原油的粘度降低，摩阻損失減小，但散熱損失增大。所以在原油管輸過程中存在著能耗最小的優化輸送選擇。

五．結束語

我國可以采用自動化技術和計算機信息技術，不斷的優化油氣儲運參數，并進一步提高油氣儲運的效率。運行計算機技術和自動化控制技術，對管線進行實時的監控，同時可以采集首端個末端壓力、流量、溫度以及粘度等各項參數，利用雙向微波將其數據信息傳送到首末站的控制室之中；并在此基礎上編寫和優化參數程序。自動化技術在原油儲運過程中的應用不但提高了生產系統的運行效率而且提高生產的安全性。因此，我們應促進自動化技術在油氣儲運過程中的應用，提高經濟效益。

參考文獻：

[1] 孫靈念 董明 王勝利 自動化技術在油氣儲運過程中的應用 [期刊論文] 《油氣儲運》 -2005年z1期

[2] 齊凱 自動化技術在油氣儲運過程中的應用 [期刊論文] 《中國石油和化工標準與質量》 -2012年11期

[3] 齊凱 自動化技術在油氣儲運過程中的應用 [期刊論文] 《中國石油和化工標準與質量》 -2012年9期

[4] 付玉章FU Yuzhang 自動化技術在油氣儲運過程中的應用 [期刊論文] 《科技傳播》 -2010年24期

篇（4）

Abstract: This article reviews the control of the key components of the surgical regional environment -importance and safety of Operating room Ceiling air supply unit. They believe that performance and its control of the surgical operating room air ceiling effects is more important than clean air zone control system from the surgical characteristics and requirements for environmental control. China's R & D products Ceiling air leakage resistance layer break the traditional theory and product models. the overall performance of the ceiling air supply has been greatly improved. Achieved the goals that surgical region's economic, effective control and the risk of surgical site infections greatly reduced.

Keywords: Operating room Environmental control surgery Ceiling unit air Performance review

doi:10.3969/j.issn.1671-9174.2011.10.004

一、引言

手術是醫院中最長的開放性醫療過程。手術過程中將患者最好的屏障――表皮或粘膜打開，使得機體的內部直接暴露在外，不同途徑帶入的病菌均有可能輕而易舉地進入機體內部，極易引起感染。因此術后感染一直是醫院一種普遍的、最難以提防的、可能誘發嚴重后果的院內感染。

一般來說術后感染可涉及到下列因素，這些因素分為可控因素和不可控因素：

（一）患者自身風險因素（不可控因素）

高齡、肥胖、糖尿病、吸煙、營養不良、身體狀況、藥物、感染、放療/化療、術前住院時間等。

（二）手術本身風險因素（可控因素）

手術類型、抗菌藥物使用、切口大小、無菌操作、手術技巧與手術時間長短等。

（三）其他感染風險因素（可控因素）

器械、敷料、手術衣與手套消毒滅菌以及手術室環境（菌、塵濃度，壓差，溫濕度控制等）。

其中，“患者自身風險因素”和“手術本身風險因素”是最大的影響因素。

患者自身風險，如在手術前有潛在的內臟器官功能損害，再加上手術和麻醉的打擊，術后感染很有可能使這類患者術后發生一系列嚴重的并發癥，乃至威脅患者的生命。手術所造成的生理紊亂可持續一個較長的過程，不會因為成功的手術而被立即糾正。如果患者自身免疫缺省或服用抗排異藥物，萬一感染后果更不堪設想。

手術本身的風險，可通過手術部位清潔消毒、術前正確使用有效的預防性抗生素、嚴格防范手術過程中內源性污染、接觸手術部位的器物徹底消毒滅菌等對手術部位感染進行控制，對于普通外科手術來說空氣途徑感染是次要的。但對于器官移植、關節置換等大手術，加上患者服用抗排斥藥物，使得將手術環境處于受控狀態成為一個關鍵因素。

對于“其他感染風險因素”，只能采用工程控制措施進行控制，特別是手術環境，將可控風險因素處于受控狀態，可以有效降低手術風險。

二、手術室送風天花裝置的重要性

不論是我國2002年頒布的GB50333《醫院潔凈手術部建筑技術規范》（以下簡稱“規范”）[1]，還是國外的醫院相關標準均對手術環境控制格外重視，盡可能降低在手術過程中對病患的傷害。

如何從技術措施保障手術環境控制？由于整個手術室所保護的只是手術區域，但傳統的思路是將整個手術室處于無菌狀態，不僅難以達到，而且更難以維持。近年來發展了手術區域局部控制的理念，即將所有送風口集中布置在手術床上方，形成送風天花。由于其有效性、簡便性、造價低、運行費用少，得到了極大的推廣，并被各國醫院相關標準所采用，作為推薦的控制模式。就連美國醫院通風標準也在2008年采用了這種方式。

但是無論設計院，還是醫院業主都普遍重視手術室空調系統性能及控制系統，在客觀上忽視了局部凈化的送風裝置――送風天花的性能。有的醫院誤認為只需進口國外空調機組、先進的自控系統、甚至配置智能化或數字化的手術室，就可實現完善的手術環境控制。因此在評審設計方案或工程公司投標標書時，往往重視手術部裝修、配置、空調凈化系統及其控制，鮮有過問工程公司自產的送風天花的性能。

為什么要強調手術室送風天花性能的重要性以及對術后感染的控制作用？因為它的性能決定了手術區域環境控制質量，極大地影響了手術感染風險控制。

同樣是對環境要求高度無菌的無菌病房，其技術措施與控制方式和手術室不同。鑒于手術室的特點，環境控制的關鍵在于手術區域，而手術區域控制的關鍵在于手術切口，因此需要高度無菌程度控制的只是一個局部區域而非全室。從手術過程來說，真正需要控制的只是在切口被打開的狀態。因為手術前切口尚未打開前以及手術后切口已經縫合后，環境控制并非重要。或者說從空間上來講，控制的只是一個局部的點；從時間來講，控制的只是某個時間段[2]。而不像無菌病房必須一天24小時對整個病房持續地控制，絲毫不能馬虎。無菌病房對于免疫缺省的病患猶如一個生命島。

另外，手術區域無菌無塵程度影響直接進入機體內部的空氣質量。最新研究表明，不僅是懸浮菌濃度，塵埃濃度也影響術后感染率。主刀醫生操作手與手術器械上的落菌幾率，也會加大感染的風險。特別對于那些器官移植、關節置換、整形手術等深部手術尤為重要。因為這類手術風險太高，術后感染會危及生命。而不像無菌病房那樣特別重視空氣中懸浮病菌，對于免疫能力低下的病患，即使新鮮空氣中的真菌也會造成不堪設想的后果。為此我國“規范”定為特別的潔凈手術室（I級），不同于Ⅱ級標準的潔凈手術室。德國等歐洲標準是將I級別再分出Ia級，日本標準定義為生物潔凈手術室，美國標準歸類為特殊手術室。

手術室送風天花性能，是利用了空氣潔凈技術領域中低速單向流氣流（或稱低紊流度的置換流）和局部凈化技術。局部凈化方式節能、有效，但也有不足[3]，由于局部凈化裝置常常處在無菌程度較低的環境中，在送風過程中無菌送風氣流會與周邊區空氣進行動量交換，內部高度無菌區域易受周圍環境影響。送風氣流速度也會逐步衰減，其衰減量大于全室單向流。要維持低速單向流流態，相對于全室單向流需要較大的出口面風速。

如果直接將工業用的層流罩（FFU）套用在生物領域往往流速過大、噪聲過高、反而會使無菌區域縮小。盡管美國醫務界一直對手術室凈化不太感興趣，但美國通風空調制冷工程師學會（ASHARE）一直推廣高效過濾與層流技術。為了適應手術環境控制特點、擴大送風天花裝置送風區域內的無菌范圍，減少周邊污染氣流的干擾，必須對手術室送風天花裝置性能進行研究。率先研究的是柏林工業大學的艾斯東教授（Esdorn）[4]，1977年提出了手術室送風天花的模式，采用了原德國DIN1946-4標準中提出的手術室最小20次換氣的送風量集中在手術臺上方的3.0m×3.0m送風天花送出，由于此時送風速度過小，當送熱風時下不來，在我國上海應用時就發生了這種情況。此時手術區達到的細菌濃度僅為室內的一半。后來柏林工業大學的費次納教授（Fitzner）[5]繼續研究了這項工作，對手術室送風天花作了一些改進，效果進一步提高。

從理論上分析，送風氣流同時依靠出風動量和送風溫差來維持其運動，后者相當于熱（冷）動力，當送風溫度低于室溫時氣流作下沉運動。從工程意義上講，熱（冷）動力對氣流運動所起的作用一般不予考慮。但對于低速送風天花裝置來說，因其出風動量不大，溫差對氣流的作用不容忽略。隨著送風量的增大，出口風速變大，溫差減小，即送風氣流的空氣動力增強，而熱（冷）動力減弱，那么由溫差引射的周邊空氣越少，且中心區抗干擾的能力增強，控制效果更好。送風溫差太大，中心無菌區域會縮小；送風溫差太小，送風氣流送不下來。艾斯東教授研究認為送風溫度低于室溫不小于 0.5℃ 、不大于2 ℃~3 ℃ 的范圍效果最佳[4]。當風量超過某一范圍后，接近于等溫送風時，熱（冷）動力的作用已經很小，此時送風的動量對控制效果起決定性作用，如果局部裝置的風速過大，易加劇射流誘導，把室內懸浮菌引導到送風天花上風側，再被局部高速氣流帶至下風側，導致污染程度的加大。

低速低紊流度的置換流為了克服避免熱源（手術燈）和橫向擾動（手術過程操作）對送風氣流的干擾，早期產品不得不靠氣流噴管來支撐著低速的送風氣流（圖1），繼而又采用了塑料圍簾（圖2）來降低低速送風氣流的衰減，兩者效果均不理想。后來的送風天花裝置開始向提高送風速度或縮小送風面積兩個方向發展[6]，造就了各種形式的產品（圖3），但現已很少采用氣流噴嘴與塑料圍簾。

傳統的送風天花裝置（圖3）是將高效過濾器布置在送風靜壓箱的末端，靠末端過濾器性能和安裝質量作最后把關來實現其性能。這種傳統裝置要在那么大的送風面積上安裝那么多的高效過濾器、并產生潔凈（完全過濾而不泄漏）、均勻（完善的氣流分布）、單向和平行（垂直于過濾器面）的氣流十分不易。這等于要求整個送風面上每個高效過濾器不僅僅本身起過濾作用，而且還起類似孔板的均流作用和氣流分布作用，又要象盲板一樣的不泄漏作用，這三個作用的“耦合”，使得滿布高效過濾器的做法對送風末端要求異常高，無論靜壓箱本體，還是過濾器及其接合面只要有一點滲漏，就會沿著單向流直接達到工藝關鍵部位，會使得整個局部凈化失敗。因此傳統裝置不但加工難度高，安裝復雜，檢漏麻煩，而且其造價昂貴。

1995年，中國建筑科學院許鐘麟教授提出了有自主知識產權的阻漏層理論，推動了送風天花裝置進一步發展。阻漏層理論提出不再將高效過濾器設置在末端，而適當前移，單獨組成的過濾箱設置在送風天花裝置外。過濾箱內采用零壓密封解決了高效過濾器安裝接合面的滲漏問題。在送風裝置內設有混流器和在末端設置具有亞高效水平的阻尼層。這種新型的送風天花裝置，即使高效過濾器及其接合面有一點滲漏，滲漏粒子數相對于那樣大的送風量是一個高價小量，經送風末端氣流混合和過濾，使得原來局部的“漏”變成了整體的“不漏”，起到了阻擋滲漏的作用。大大降低了靜壓箱本體、高效過濾器本體及其接合面的安裝要求，也簡化了加工、安裝和檢漏過程。因此阻漏層理論將傳統的送風末端裝置的過濾、防漏和氣流分布三個作用的“耦合”非常巧妙地解耦，從理論和實踐上突破了高效過濾器必須布置在末端的傳統模式，從本質上改變了末端密封堵漏的性質，消除了發生漏泄的危害。擴大了單向流潔凈空間的活塞流滿布比，提高了送風氣流品質[7]。現在阻漏層理論已經轉化為成熟的送風天花產品（圖4），已經批量生產，并實現標準化、模數化和裝配化，為設計者、施工者和使用者帶來極大的方便。

三、手術室阻漏式送風天花的安全性

手術室送風天花的安全性主要取決于兩個方面：送風天花的大小與性能。

德國權威的研究機構羅伯特-科赫研究所認為，送風天花形成的保護區域必須包含手術臺與器械桌，這要求高度無菌手術室（相當于德國標準Ia級）送風天花的保護區域面積至少維持在2.8m×2.8m，德國2008年修訂了標準DIN1946第4部分，規定送風天花的出風面積3.2m×3.2m。當然對于一般無菌手術室（相當于德國標準Ib級）的送風天花只要求保護手術臺，即保護區域為2.0m×0.8m，出風面積需為2.4m×1.8m。如圖5、圖6所示。

而美國醫療機構則對此并不認同。美國設施指南學會（FGI）和美國供熱通風空調制冷工程師學會合作，溝通了雙方的觀點，協調了雙方的控制措施，同意采用手術區域集中送風，并將送風速度降到0.13~0.18m/s。2008年頒布的ASHRAE170規定手術室送風口每邊只要比手術臺面大0.3～0.45 m（這送風口尺寸與我國標準Ⅲ級手術室相仿，大大小于德國標準），并要求使用的無影燈和氣塔投影面積不能超過送風口面積30%。

我們認為送風天花的大小與手術風險及保護級別有關。《醫院潔凈手術部建筑技術規范》根據手術室的級別提出了不同大小的送風天花的送風面積（表1），因為手術室的級別本身就體現了手術風險與保護級別。經過近十年來的實施，醫護界認為是合適的。

其次是送風天花的性能。送風天花的性能主要表現為氣流的極強抗干擾性，必須形成一股低紊流度的垂直置換氣流。為此要提出“動態屏蔽”的概念，意在達到手術區域動態保護，不僅要求快速而有效地將源自手術區域的污染從保護區域排除出去，而且要對周圍區域形成一個有效屏障進行屏蔽。這要求送風氣流在手術區域仍保持較強的抑制污染的能力，為此德國不得不建議在送風天花增設圍擋，并且該圍擋可以延長至距地面2.1m處，以減緩送風氣流衰減。

送風天花性能體現了動力和熱力性對氣流抗干擾性能的綜合影響。送風氣流動力性能主要體現了送風速度和紊流度。低速、均勻、致密的送風氣流，對外的誘導性小，保護區域大，對內抗干擾能力大，能有效抑制污染。送風氣流的熱力主要涉及送風溫濕度以及送風溫差。這對低速氣流來說十分重要。美國相關標準對此很少涉及。而德國標準DIN1946第4部分卻有詳盡的規定。規定了Ia級手術室的送風天花應達到以下要求[10]：

送風速度不低于0.23 m/s。

出風氣流紊流度（除了4個角落的所有測試位置）：≤0.15；在4個角落的測試位置：≤0.25；在離地1.2m高的保護區域氣流紊流度（除了4個角落的所有測試位置）：≤0.20；在4個角落的測試位置：≤0.30。

送風溫度不低于室溫0.5 K，送風溫差不超過3 K；

我國《醫院潔凈手術部建筑技術規范》規定的送風速度不低于0.25m/s，在離地0.8m高的保護區域內送風氣流的紊流度≤0.25。應該說中德兩個國家標準基本相當。其實氣流性能與末端過濾器的滿布比有關，其他國家標準沒有涉及，對此我國規范有明文規定。由于我國研發的阻漏式送風天花采用了阻漏層，極大地提高了滿布比，大大提高了送風氣流的性能。

送風天花的性能還表現在阻漏性。如上所述，傳統的送風天花裝置是將高效過濾器布置在送風靜壓箱的末端，一旦末端過濾器因自身或安裝質量出現滲漏，就無法保障其送風的無菌性能。最新研究再次證實，引起手術部位感染的環境微生物源是細菌，而不是病毒。再次肯定了過濾除菌的有效性。因此保證末端過濾裝置不滲漏是一個首要條件，各國的傳統送風天花就是靠強調制造工藝、材料以及技術來達到不漏。

我國研發阻漏式送風天花，利用阻漏層理論解耦了送風末端裝置的過濾、防漏和氣流分布三個作用，從原理上保證了送風氣流經過充分過濾，不滲漏，形成了均勻、致密的低紊流度的置換流。保證了在離地0.8m高的保護區域內送風氣流的紊流度≤0.25。而且大量的實際應用也充分證明了這一點。阻漏層的原理大大簡化了送風天花制造工藝、材料以及技術。由于阻漏式送風天花是靠原理保障不漏，可以長期保持不漏。而傳統送風天花是依賴制造工藝、材料以及技術來達到不漏，因此只是暫時的，或者說需要在運行過程中不斷監測、不斷調整才能達到。

手術室送風天花高性能以及高可靠性為我們提出了一個新的控制理念――“動態保護”。因為手術室真正要求保護的是某特定時間段（手術過程）內的局部區域（手術部位），無論室內處于任何污染狀態下，只要手術室的送風天花一開啟，就能夠保證手術區域的無菌狀態，使整個手術過程均能得到所期望的保護，送風天花這一性能被定義為“動態屏蔽”。這對送風天花的性能提出了更高的要求。可大大降低周邊區域甚至整個手術部的無菌狀態的控制，而且手術切口一旦被處理，完全可以大大降低送風天花的送風量。從工程上講，可以降低對手術區域周邊污染控制、鄰室的環境控制以及整個手術部正壓控制要求。這一節能、有效控制的思路正是由VDI2167提出[11]，現也被2008年12月頒布的最新一版德國標準DIN1946第4部分“醫院通風空調”[10]所認可。

至于德國標準推薦的（不是規定）送風天花圍擋，其要求不同于以往所使用的圍擋。以前增設的圍擋是為了使低速氣流能送下來，圍擋材料大多為塑料布，常因氣流流動產生靜電而吸附塵埃，增加了清潔的工作量。如今采用圍擋是保護高速氣流流動過程中維持低紊流度，圍擋材料較為高級、結構較為復雜（圖7），或與醫療氣體供氣橋架結合在一起（圖8），形成了新型的送風裝置。

四、結束語

手術是一種高風險的醫療，從工程控制角度來說，手術部位感染控制就是將可控因素處于受控狀態。而將手術環境處于受控狀態，是一項主要任務。從手術室的醫療要求與環境控制特點來看，手術室送風天花對局部手術區控制的重要性與安全性高于凈化空調系統與控制系統。目前手術室送風天花性能在我國并沒有引起足夠的重視。我國應該了解手術室送風天花對手術區域控制的重要性與安全性，也是今后手術室節能運行的關鍵部件。必須高度重視手術室送風天花的研發、生產與檢測，正確理解與執行我國《醫院潔凈手術部建筑技術規范》對送風天花性能及手術環境控制的要求[12]。

我國《醫院潔凈手術部建筑技術規范》對送風天花性能有較為詳盡的規定，推薦較為簡易、有效的區域控制思路與措施，強調了送風天花的重要性與安全性，并對送風天花的高效過濾器滿布比、截面平均風速值和速度均勻度等要素提出了較高的要求[1]。最新頒布的德國標準1946第4部分也對手術室送風天花提出更高要求，促使我們對送風天花重要性認識進一步提高，也迫使我國必須進一步提高手術室送風天花的性能。我國大多工程公司生產的手術室送風天花的性能，如紊流度，難以達到我國《醫院潔凈手術部建筑技術規范》要求的0.25。手術室送風天花普遍存在氣流均勻性較差，氣流易擴散，抗干擾性差，污染誘入角較大，斷面平均速度衰減較快，難以滿足手術區域的環境控制要求。我們認為只有改變了一家一戶的生產送風天花的制造模式，走專業化生產、專業化抽檢之路，才能有效提高我國手術室送風天花的質量。目前我國由專業廠家生產的阻漏層手術室送風天花性能已經達到了國外標準，已被在華外商認可，并應用到工程實際[13]。

筆者期望本文有益于提高對手術室送風天花的重要性和安全性的認識，有助于進一步提高我國手術室送風天花性能，使得我國手術室環境控制更上一層樓，更為經濟、更為有效。

參考文獻

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［2］ 沈晉明. 醫院潔凈手術部的凈化空調系統設計理念與方法［J］. 暖通空調，2001,31(5):7-12

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［6］ Schmidt,P.. Nutzungsgesichtspunkte bei OP-Zuluftdecken mit turbulenzarmer Verdraengungsstroemung.［C］, TK'93 Technik im Krankenhaus, "Krankenhaustechnik vor Ort-anwenden, betreiben, planen, installieren, servicen", Hannover. 10. 1993

［7］ 沈晉明，許鐘麟，梅自力等. 空氣凈化系統末端分布裝置的新概念［J］. 建筑科學，1998(2):3-7

［8］ Robert Koch Institute，Requirements on hygiene for operations and other invasive surgery［G］.// Bundesgesundheitsblatt 43, 2000：644-648

［9］ VDI 2167: Building services in hospitals Heating, ventilation and air-conditioning ［S］. 08. 2007.

［10］ DIN 1946/4: Ventilation in Buildings and Rooms of Health Care［S］. 12. 2008.