1、背景
為了實現(xiàn)手術(shù)部潔凈區(qū)域?qū)Νh(huán)境潔凈度和微生物的控制，潔凈手術(shù)部的空調(diào)系統(tǒng)中設置了空氣過濾器。過濾器的阻力通常是按其額定風量下阻力的2倍確定的。系統(tǒng)都設多級過濾器，級數(shù)多產(chǎn)生的阻力大，消耗風機的功率大。另外，設計人員在確定風機風壓時還常常留較大的余量。下表為某潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)及其新風系統(tǒng)的壓降（過濾器為終阻力）。
新風系統(tǒng)壓降：

空調(diào)系統(tǒng)壓降：

由于過濾器阻力隨積塵量增加而上升，使得系統(tǒng)初阻力與設計工況相比差幾百帕。為保證空調(diào)參數(shù)在設計工況附近，很多工程都為送風機配置了變頻器。但是，在手術(shù)部空調(diào)工程竣工驗收中，時常能遇到空調(diào)機組風機設計壓力比系統(tǒng)實際阻力大得多的情況，造成房間送風量偏大。甚至個別項目中，送風機電動機的輸入頻率即使降低到30Hz，手術(shù)室的換氣次數(shù)或截面送風速度仍超過上限值很多。對于某一系統(tǒng)而言，風機的功率與風量的2～3次冪成正比。如果風量偏大20%，風機功率會上升44%以上；如果實際風機壓頭再富余20%，則風機功率會更大。此外，Ⅰ～Ⅲ級手術(shù)室的室內(nèi)空調(diào)冷負荷通常為2～10kW,而因風機耗功會額外增加2～7k的顯熱冷負荷，因此減小風機功率對減少空調(diào)冷負荷也有直接作用。

2、風機單位風量耗功率
風機功率可以用下式表示：

式中，N為風機電動機的輸入電功率，W
Q為風機風量,m³/h
p為風機全壓，Pa
為風機的全效率，包含風機效率、電動機效率和傳動效率
以空調(diào)系統(tǒng)壓降表格數(shù)值為例，各級過濾器壓降占系統(tǒng)全壓的48.5%。假設該機組風量為10000 m³/h，按每年運行200d、每天運行10h計算，則過濾器引起的風機電耗約為5000kWh。在一定的風量下，風機的功率取決于全壓及其電動機和傳動效率。所以，為控制風機能耗，在工程設計階段應確定合理的風機全壓，并對風機的全效率提出要求。

《公共建筑節(jié)能設計標準》GB 50189-2005引入風機設計單位風量耗功率限值對空調(diào)風系統(tǒng)的風機能耗提出了要求。該標準對普通空調(diào)系統(tǒng)的限值提出了要求，并未對凈化空調(diào)系統(tǒng)提出要求。盡管凈化空調(diào)系統(tǒng)與普通空調(diào)系統(tǒng)不同，不能*照搬該標準限值，但是可以使用同樣的原則，對手術(shù)部潔凈區(qū)新風機組和空調(diào)機組的風機設計單位風量耗功率予以限值。
風機設計單位風量耗功率計算公式如下：

式中，Ws為風機設計單位風量耗功率，W/（m³.h）
3、確定風機單位風量耗功率限值
從公式可見，當風機效率一定時，風機設計單位風量耗功率取決于系統(tǒng)壓降。為分析系統(tǒng)各部分的壓降特點，本文將空調(diào)風系統(tǒng)劃分為空調(diào)機組與其余風道系統(tǒng)兩個部分。
（1）風道系統(tǒng)阻力
新風系統(tǒng)風道的阻力部件包括：新風進出口、粗效過濾器、閥門、風道及彎頭、三通等。
根據(jù)室內(nèi)潔凈度要求，系統(tǒng)的末級空氣過濾器可選A類高效過濾器或亞高效過濾器。根據(jù)《高效空氣過濾器》GB /T 13554-2008，額定風量下A類高效過濾器的初阻力不大于190Pa，本文按70%額定風量選取，則初阻力不大于140Pa，終阻力為280Pa。Ⅰ級手術(shù)室送風采用平鋪高效過濾器或靜壓箱內(nèi)過濾器采用W形側(cè)送布置時，初阻力在100Pa左右。本文中，空調(diào)機組機外余壓取650Pa，可以滿足工程需要；新風機組機外余壓取500Pa，可以滿足新風口、粗效過濾網(wǎng)、閥門及風量阻力損失。
（2）空氣過濾器阻力
《空氣過濾器》 GB/T 14295-2008給出了各級過濾器的阻力要求，見下表：
空氣過濾器功能段阻力：

機組內(nèi)的過濾器應盡量采用折疊方式、袋式布置，以減小過濾器迎面風速，降低阻力，并可延長過濾器的壽命。亞高效過濾器在額定風量下，迎面風速為1.0m/s時，初阻力不大于120Pa，如果按70%額定風量選用，初阻力應不大于90Pa。如果把過濾器實際風量降低到50%～70%，還可繼續(xù)降低機組內(nèi)部壓降。合機外余壓確定風機單位風量耗功率限值。其中，新風機組和空調(diào)機組內(nèi)迎面風速為2m/s計算，過濾器的設計風量按額定風量的90%選取，其阻力可按空氣過濾器功能段阻力表格終阻力的0.9倍計算。
（3）新風機組內(nèi)部阻力
對于單獨設置的新風機組，按三種室外環(huán)境空氣質(zhì)量情況，其過濾器設置分為三種組合類型，見下表所示：
新風過濾器組合：

風機全壓計算見下表：
新風機組組合方式（機外余壓500Pa）

（4）空調(diào)機組內(nèi)部阻力

對于利用部分回風的凈化空調(diào)機組，可分為如下表所示的兩種類型：
第1種類型，空調(diào)機組的新風由新風機組處理，且新風機組配置風機。
第2種類型，空調(diào)機組處理新風，即在第1種類型空調(diào)機組的基礎上增設了符合新風過濾器組合表格類型1的中效過濾器，增加的壓降按200Pa考慮。空調(diào)機組組合方式（機外余壓650Pa）

全新風空調(diào)機組按新風過濾器組合方式分為下表所示的三種類型：
全新風空調(diào)機組組合方式（機外余壓650Pa）

（5）耗功率限值確定

綜合上述分析，按照風機全效率為57%計算，并附加15%的冗余度，則風機單位風量耗功率限值如下表所示。如果需在機組內(nèi)增設其它部件，如新風預熱器和新風表冷器等，可按上述原則和公式計算附加值。
風機設計單位風量耗功率限值：

4、結(jié)論
凈化空調(diào)系統(tǒng)的各級過濾器并不是同時達到終阻力，確定過濾器的壓降時應根據(jù)實際的迎面風速計算，不能簡單取額定風量下的壓降數(shù)值。機外余壓也應按照水力計算結(jié)果確定。過濾器阻力占系統(tǒng)總阻力的比例較大，由此產(chǎn)生的風機能耗很大。設計人員不應以“偏安全"為由而過分加大空調(diào)機組余壓。在滿足過濾效率的前提下，應優(yōu)先選用低阻力的過濾器或過濾裝置。