制冷工艺论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇制冷工艺论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

 

天然气的主要成分是甲烷CH4，将普通天然气在常压下，通过一定方式深冷至-162℃就可得到液化天然气（LNG）；相对于压缩天然气（CNG），LNG具有如下优点：①能量密度大、储运成本低；②燃点较高，安全性好；③使用洁净，几乎无污染。目前的LNG主要依赖进口，已建和在建的LNG接收站主要分布在沿海大型港口码头；而由于缺乏成熟的技术，利用当地天然气自行建设LNG生产装置的工厂并不多。而本文作者曾从事天然气液化综合利用项目，通过分析归纳，对一种国外进口LNG制取技术进行了解析。

1、概述

以建设一套调峰型LNG生产装置，天然气利用为50万立方/天，LNG产量为10万吨/年为例。项目分三大部分：LNG工艺装置、LNG运输、LNG相关系统配套，其中，LNG工艺装置引进国外先进单循环混合制冷剂液化方式。不同于老式的级联式液化流程，丙烷/MCR和其他混合制冷剂系统等复杂的制冷工艺，单一制冷系统的使用不但减少了设备的数量（包括消耗），简化了操作，而且控制系统当中的仪表数量也减少了50%以上，从而使维护成本更加降低。

该工艺装置主要分三大阶段，一是预处理阶段，主要是通过脱除酸性CO2、H2O等杂质净化原料天然气，二是液化分离阶段，通过由N2及多分子烃类物质等组成的混合制冷剂对已得到净化的天然气进行液化分离，三是冷剂的补充和储存，LNG产品的储存和运输。

2、工艺流程及设备

2.1 脱碳流程：在液化之前，管道天然气（CNG）中所含的水分和二氧化碳必须除掉，否则这些组分在液化单元的低温环境中会冻结，并堵塞设备或影响热交换器的工作。因此整个工艺中必须包含两道预处理步骤，以保证装置的正常工作，即进料天然气将以4.0~4.5Mpa的压力，20℃的温度从管道进入预处理工艺界区：首先经过进料过滤分离器以祛除从管线带来的锈渣和碎片，接着进入胺液处理区，通过在胺接触塔内自下而上与胺液（甲基二乙醇MDEA溶液吸收剂）的充分接触，天然气中的CO2基本被胺液体所吸收掉，此时天然气温度已上升到40.7℃；再经过冷却器，则进料天然气中CO2的浓度减少到50ppmv以下，此时压力为3.9Mpa，温度上升至30.4℃。

另一方面，吸收了大量CO2的饱和富胺液（3.9Mpa，57.9℃）从胺接触塔底部流出进入闪蒸罐减压，并于罐内分离掉其在吸收CO2过程当中所夹杂吸收的部分原料天然气杂质；经过减压和净化的富胺液通过贫富胺换热器加热升温至96.0℃进入胺汽提塔，通过在胺汽提塔内的反应，富胺液体中的CO2被分离出来，此时，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贫胺吸收罐吸收，再被5.5KW电动离心泵增压至0.42Mpa后分别进入贫富胺换热器、胺液冷却器、贫胺过滤器及活性碳过滤器等，经过以上的降温和净化再生，胺液体（0.28Mpa，40.3℃）得到了完全再生，最后，其通过15KW电动循环泵加压至4.2Mpa进入胺接触塔，开始准备进行下一轮CO2的吸收工作，至此， 胺再生流程全部完成，当然，整个过程是不断循环的，并且由分布系统DCS进行自动控制，保证脱碳装置的可靠运行。硕士论文，天然气。

篇（2）

选择制冷方式

目前我国冷藏保温汽车按制冷装置的制冷方式有机械冷藏汽车、液氮冷藏汽车、冷板冷藏汽车、干冰冷藏汽车、水(盐)冰冷藏汽车等。其中利用固体在液化或汽化时的吸热作为制冷方式称固体制冷，如干冰、水冰、盐冰等。

■水冰及盐冰制冷

在大气压力下，冰的融点为0℃，若加入盐可使其融点降低，在一定范围内，水冰中盐成分越多融点越低。水冰制冷装置投资少，运行费用低，单位质量吸热量小，降温有限。盐冰对车厢及货物有损害，适用范围受限制，主要用于鱼类等水产品的冷藏运输。

■干冰制冷

干冰的升华温度低，吸热量大，可获得较低温度和较大制冷量，因此适用于冷冻食品运输。制冷装置投资少、运行费用低，使用方便，货物不会受损害。但由于干冰制冷容易在箱体内结霜，温度控制困难，再加上干冰成本高，消耗量大，故实际应用也较少。

■冷板制冷

利用蓄冷剂冷冻后所蓄存的冷量进行制冷。运输前预先将厢内冷板中的蓄冷剂冷冻冻结，然后在运输途中利用冷板中的蓄冷剂融化吸热，使厢内温度保持在运输货物适宜温度范围内。体式冷板制冷装置的制冷机组、动力装置和蓄冷板等均置于车上：分体式制冷利用地面动力装置驱动制冷机组对蓄冷板“充冷”。冷板装置本身较重、体积较大，且可持续工作时间短，因此冷板制冷多用于中、轻型冷藏汽车的中短途运输。

■液氮制冷

利用液氮汽化吸热进行制冷，制冷装置结构简单、工作可靠，无噪声，无污染，控温精确。但成本较高，需要经常充注。

■机械制冷

机械制冷工作原理是在一定压力下，液体达到某一温度(沸点)就会沸腾，吸收汽化潜热而产生相变，转变为饱和蒸汽。在冷凝器中放热并重新冷凝成液态。在压缩机驱动下，制冷剂不断循环工作，产生制冷作用。蒸汽压缩机式制冷的冷藏车上一般配置专用的发动机或电动机带动制冷机组进行制冷，常用于中重型运输车的长距离运输，具有适用范围广，温度可调节，自动控制，调温精确可靠，调温范围宽，能适应各种不同冷藏货物的特点。

机械制冷是一种较为可靠有效的制冷方式，但冷藏汽车工作时要消耗燃油或电力，并增加尾气排放。机械制冷装置结构复杂，使得冷藏运输成本较高，运价贵，从而严重阻碍了冷藏汽车的发展。

■半导体制冷

半导体制冷是利用直流电通过用特种半导体材料组成的P―N结时，P―N结一端的温度急剧升高，另一端急剧降低的热点效应原理达到制冷目的的一种新型制冷方式。制冷原理如图1所示。把P型半导体元件和N型半导体元件连接成热电偶，接通直流电源后，在接头处就会产生温差和热量的转移。在上面的一个接头处，电流方向是N―P，温度下降并且吸热，这就是冷端。而在下面的一个接头处，电流方向是P―N，温度上升并且放热，因此是热端。把若干对半导体热电偶在电路上串联起来就构成制冷热电堆，这个热电堆的上面是冷端，下面是热端。借助热交换器等各种传热手段，使热电堆的热端不断散热并且保持一定的温度，把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热降温，这就是热电制冷器的工作原理。

半导体制冷具有无机械运动、制冷迅速、没有复杂的机械结构、无传统压缩机和制冷剂、使用方便、应用广泛等特点。半导体制冷技术始于50年代初，到60年代半导体制冷材料的优值系数达到先进水平，半导体制冷器达到大规模应用，如河北节能投资有限责任公司的半导体电子冷藏箱，河北华冷半导体有限公司研制开发用于汽车内的半导体冷暖箱，浙江安吉尔有限公司的电子冷热箱等。

由于燃油价格突飞猛涨，如何研制保温冷藏效果好，节省能源的冷藏车是本论文研究的重点。半导体制冷器可以做成各种大小和形状，制冷量可以从毫瓦级到千瓦级，制冷温差可达30-150℃。

厢体的设计

冷藏车厢的热负荷与冷藏箱的结构、内容积、厢体的绝热层厚度和绝热材料的优劣有关，同时与生产加工工艺过程也有关。冷藏厢体一般采用整体一次性原地浇铸发泡工艺，方法是先将内胆按照尺寸制作完毕，装入外壳内并悬浮，然后在外壳和内胆之间整体注入硬聚氨酯泡沫进行现场发泡。利用该工艺制成的厢体具有整体性，在夹层中完全没有连接用的腹板和加强件，完全用绝热的聚氨酯泡沫填充，增加厢体强度。使用聚氨酯泡沫进行填充，聚氨酯本身具有粘接特性，其粘接强度可达234.5kpa/m2，这个工艺使得在粘接的同时又进行发泡过程，使得被粘接材料的凸凹不平的表面得以充满，扩大了粘接表面积，即使在极端的温度和负荷影响下，也不会出现剥离现象。针对主要影响车厢漏热的车厢门设计，多采用双道内藏充气式硅橡胶密封，解决了传统橡胶密封条容易老化的缺点，同时提高厢体密封性能。这样设计的冷藏厢体无骨架、无热桥，厢体强度高，具有完整绝热层和更好的热稳定性能。

绝热层厚度的确定

冷藏车厢体隔热性能直接影响车内温度变化的速度、制冷以及货物的质量。采用导热系数较小的材料和增加隔热层厚度，将有利于厢体隔热性能的提高。绝热层厚度的确定直接影响耗电量和厢体的内容积。若厚度增加，通过绝热层厢内的热量减少，耗电量较少，但会使车厢内容积减小，厢体内胆设计应综合考虑制冷效果、保温性能和经济性，在能满足制冷性能指标基础上，减少绝热层厚度，可在一定程度上增加内容积，降低能耗。

篇（3）

中图分类号：F470.1 文献标识码：A

一．引言

二．我国油气储运的概述。

近几年以来，我国油气储运工程事业已经大力发展起来。西气东输管道和西部管道等油气长输管道已经建成运用，这些管道技术都显示了我国对成品油、原油和天然气管道输送技术的更深层的应用以及更深的研究探讨。一些石油战略储备库的成功建设标志着大型地面原油储运工程技术提高到了一个更加先进，更加新颖的技术水平。同时，我国油气储运工程也对国际先进理论与国际高端技术(数字化管道技术、HSE管理技术和油气混输管道技术)进行了极好的发展与应用。这些都标志着我国的油气储运工程技术已经迈入了一个更加新颖，更加深层的改革创新发展阶段。

三．油气储运工程中应用的技术。

我国油气储运工程中应用的技术日益增多，其主要表现在以下三个方面：

天然气制冷技术在天然气储运中的应用。

目前，天然气液化主要有三种制冷工艺，即级联式制冷循环、混合冷剂制冷循环和带膨胀机制冷循环。级联式制冷循环，利用某一制冷剂的蒸发来冷凝另一种较低沸点的物质而组成逐级液化循环，主要应用于基本复合型天然气液化装置。混合冷剂制冷循环是以多组份混合制冷剂为工质，进行逐级的冷凝、蒸发、节流膨胀，从而得到不同温区的制冷量，达到对天然气逐步冷却和液化的目的。基本复合型天然气液化装置广泛采用了各种不同类型的混合制冷剂液化流程。带膨胀机制冷循环 利用高压制冷剂通过透平膨胀机绝热膨胀制冷实现天然气液化的流程。根据制冷剂的不同，分为天然气膨胀液化流程、氮气膨胀液化流程和氮-甲烷膨胀液化流程。带膨胀机制冷循环适用于液化能力较小的调峰型天然气液化装置。

天然气水合物储运技术在油气储运工程中的应用。

天然气水合物不仅具有再次汽化时释放速度相当慢并且极易控制的优点，还具有安全性能比较好的优点。天然气水合物储运技术是一种新颖的天然气储运技术，并且具有广泛的发展前景。同时，低成本释放与存储技术不仅是该项技术的难点，天然气水合物快速高效连续制成技术也是这项技术的难点。

高压水射流技术在油气储运工程中的应用。

高压水射流技术在油气储运工程中的应用主要表现在以下几点：高压水射流技术能够使质量与容量得到保证，在对油库储罐进行一段时间的使用后，储罐底部易于结垢，这些结垢会影响油品质量与容量，此时，就应该对储罐进行合理的清洗；高压水射流技术能够使传热效率得到提高，当对粘油罐进行加热的过程中，一些传热设备(热传器和锅炉等)有着严重的结垢，使这些传热设备的能耗极其加大，传热效率极其降低，此时，运用高压水射流技术不仅使结垢层得到有效的清除，还使能源的利用效率与传热效率得到提高，以下设备的清洗主要运用到高压水射流清洗技术：各种各样的换热器设备，管道小型储油设备，油桶和油罐车小型储油设备。

四．自动化技术在提高设备运行效率方面的应用。

1. 泵类设备的运行效率的高低直接决定了生产单位的电耗指标。

对大型外输泵的运行效率实施了自动化监控，它的主要监控原理是通过能耗计量仪表计量电机的实耗电量，再通过泵的进出口压力和流量确定泵的输出有用功，现场的一次仪表将参数采集到中央处理机，再经过运算程序计算出泵的实时泵效。技术人员通过对实时泵效变化情况进行分析，找出泵的效率变化原因，在实际应用的过程中，先后发现了：进口过虑器摩阻损失、出口阀组的节流、原油的温度（粘度），以及电机运行效率对泵的影响，值班人员通过现场操作，使首站的泵的运行效率始终保持在70％以上，相对没有实施监控系统以前提高了5个百分点，单台220kw的外输泵一年可节约近两万kw.h。

2. 完善加热炉自动监测，增加原油进、出口压力、温度,水套压力、温度，排烟温度、燃油流量、压力,炉膛压力、烟气含氧量分析等监测点。

3. 在控制系统中，设定出口介质加热温度，根据油温的变化来改变燃烧器的大小火切换，同时通过相应调整供风系统，提高燃烧器的燃烧效率，从而达到提高水套炉效率的目的。

4. 安全检测联锁保护系统的加强，增加水套炉压力保护、原油进出口压差（防止滞留）检测、水套炉水位低限报警、利用光电管监视燃烧情况，原油出口温度超高监测，并建立联锁保护。

5. 自动化技术在办公自动化方面的应用。

（1）. 生产报表自动化生成，主要是依据目前的focs系统对现场生产参数的自动采集生成数据库，对数据库的有关数据进行筛选，并进行自动累计和计算，生成当日生产报表。自动报表可以有效的避免手工填写报表因人的责任心的问题填写的错误。并可以作为工人当日生产业绩的考核依据。大大提高管理的量化考核力度。以下是首站自动报表生成界面。

（2）. 办公网络化管理主要是依托网络技术，在内部建立局域网络，将站内的生产数据，技术资料和其他管理资料实现共享，并且通过服务器与上级部门的网络联网将本站的生产数据上传到上一级管理部门。同时可以对生产进行指挥与分析，通过采集真实准确的生产信息，进行科学的分类整理，采用有效的分析方法，使管理者对现场的生产做出正确的指挥，对暴露出的问题进行分析和决策。使用一些先进的经济分析方法（如投入产出分析）可以充分全面地考虑问题，并做出科学的分析和判断。把管理人员从繁重的信息收集整理和统计中解放出来，使厂各级领导能利用计算机网络准确、及时、全面地掌握信息，统筹安排生产和经营工作，提高工作效率和经济效益。

6. 目前原油的输送多采用管线输送，原油在输送过程中存在着两方面的能量损失，即摩擦阻力损失和散热损失。因此，必须从这两个方面给流体提供能量——加热站提供热能和泵站提供压力能。在管输管理中，要正确处理这两种能量的供求平衡关系，因为这两种能量损失的多少是互相影响的。一般来说，散热损失是起决定作用的因素。摩阻损失的大小取决于油品的粘度，粘度的大小取决于输送温度。提高加热站的出站温度，使油品在较高的温度下输送，原油的粘度降低，摩阻损失减小，但散热损失增大。所以在原油管输过程中存在着能耗最小的优化输送选择。

五．结束语

我国可以采用自动化技术和计算机信息技术，不断的优化油气储运参数，并进一步提高油气储运的效率。运行计算机技术和自动化控制技术，对管线进行实时的监控，同时可以采集首端个末端压力、流量、温度以及粘度等各项参数，利用双向微波将其数据信息传送到首末站的控制室之中；并在此基础上编写和优化参数程序。自动化技术在原油储运过程中的应用不但提高了生产系统的运行效率而且提高生产的安全性。因此，我们应促进自动化技术在油气储运过程中的应用，提高经济效益。

参考文献：

[1] 孙灵念 董明 王胜利 自动化技术在油气储运过程中的应用 [期刊论文] 《油气储运》 -2005年z1期

[2] 齐凯 自动化技术在油气储运过程中的应用 [期刊论文] 《中国石油和化工标准与质量》 -2012年11期

[3] 齐凯 自动化技术在油气储运过程中的应用 [期刊论文] 《中国石油和化工标准与质量》 -2012年9期

[4] 付玉章FU Yuzhang 自动化技术在油气储运过程中的应用 [期刊论文] 《科技传播》 -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

手术是医院中最长的开放性医疗过程。手术过程中将患者最好的屏障――表皮或粘膜打开，使得机体的内部直接暴露在外，不同途径带入的病菌均有可能轻而易举地进入机体内部，极易引起感染。因此术后感染一直是医院一种普遍的、最难以提防的、可能诱发严重后果的院内感染。

一般来说术后感染可涉及到下列因素，这些因素分为可控因素和不可控因素：

（一）患者自身风险因素（不可控因素）

高龄、肥胖、糖尿病、吸烟、营养不良、身体状况、药物、感染、放疗/化疗、术前住院时间等。

（二）手术本身风险因素（可控因素）

手术类型、抗菌药物使用、切口大小、无菌操作、手术技巧与手术时间长短等。

（三）其他感染风险因素（可控因素）

器械、敷料、手术衣与手套消毒灭菌以及手术室环境（菌、尘浓度，压差，温湿度控制等）。

其中，“患者自身风险因素”和“手术本身风险因素”是最大的影响因素。

患者自身风险，如在手术前有潜在的内脏器官功能损害，再加上手术和麻醉的打击，术后感染很有可能使这类患者术后发生一系列严重的并发症，乃至威胁患者的生命。手术所造成的生理紊乱可持续一个较长的过程，不会因为成功的手术而被立即纠正。如果患者自身免疫缺省或服用抗排异药物，万一感染后果更不堪设想。

手术本身的风险，可通过手术部位清洁消毒、术前正确使用有效的预防性抗生素、严格防范手术过程中内源性污染、接触手术部位的器物彻底消毒灭菌等对手术部位感染进行控制，对于普通外科手术来说空气途径感染是次要的。但对于器官移植、关节置换等大手术，加上患者服用抗排斥药物，使得将手术环境处于受控状态成为一个关键因素。

对于“其他感染风险因素”，只能采用工程控制措施进行控制，特别是手术环境，将可控风险因素处于受控状态，可以有效降低手术风险。

二、手术室送风天花装置的重要性

不论是我国2002年颁布的GB50333《医院洁净手术部建筑技术规范》（以下简称“规范”）[1]，还是国外的医院相关标准均对手术环境控制格外重视，尽可能降低在手术过程中对病患的伤害。

如何从技术措施保障手术环境控制？由于整个手术室所保护的只是手术区域，但传统的思路是将整个手术室处于无菌状态，不仅难以达到，而且更难以维持。近年来发展了手术区域局部控制的理念，即将所有送风口集中布置在手术床上方，形成送风天花。由于其有效性、简便性、造价低、运行费用少，得到了极大的推广，并被各国医院相关标准所采用，作为推荐的控制模式。就连美国医院通风标准也在2008年采用了这种方式。

但是无论设计院，还是医院业主都普遍重视手术室空调系统性能及控制系统，在客观上忽视了局部净化的送风装置――送风天花的性能。有的医院误认为只需进口国外空调机组、先进的自控系统、甚至配置智能化或数字化的手术室，就可实现完善的手术环境控制。因此在评审设计方案或工程公司投标标书时，往往重视手术部装修、配置、空调净化系统及其控制，鲜有过问工程公司自产的送风天花的性能。

为什么要强调手术室送风天花性能的重要性以及对术后感染的控制作用？因为它的性能决定了手术区域环境控制质量，极大地影响了手术感染风险控制。

同样是对环境要求高度无菌的无菌病房，其技术措施与控制方式和手术室不同。鉴于手术室的特点，环境控制的关键在于手术区域，而手术区域控制的关键在于手术切口，因此需要高度无菌程度控制的只是一个局部区域而非全室。从手术过程来说，真正需要控制的只是在切口被打开的状态。因为手术前切口尚未打开前以及手术后切口已经缝合后，环境控制并非重要。或者说从空间上来讲，控制的只是一个局部的点；从时间来讲，控制的只是某个时间段[2]。而不像无菌病房必须一天24小时对整个病房持续地控制，丝毫不能马虎。无菌病房对于免疫缺省的病患犹如一个生命岛。

另外，手术区域无菌无尘程度影响直接进入机体内部的空气质量。最新研究表明，不仅是悬浮菌浓度，尘埃浓度也影响术后感染率。主刀医生操作手与手术器械上的落菌几率，也会加大感染的风险。特别对于那些器官移植、关节置换、整形手术等深部手术尤为重要。因为这类手术风险太高，术后感染会危及生命。而不像无菌病房那样特别重视空气中悬浮病菌，对于免疫能力低下的病患，即使新鲜空气中的真菌也会造成不堪设想的后果。为此我国“规范”定为特别的洁净手术室（I级），不同于Ⅱ级标准的洁净手术室。德国等欧洲标准是将I级别再分出Ia级，日本标准定义为生物洁净手术室，美国标准归类为特殊手术室。

手术室送风天花性能，是利用了空气洁净技术领域中低速单向流气流（或称低紊流度的置换流）和局部净化技术。局部净化方式节能、有效，但也有不足[3]，由于局部净化装置常常处在无菌程度较低的环境中，在送风过程中无菌送风气流会与周边区空气进行动量交换，内部高度无菌区域易受周围环境影响。送风气流速度也会逐步衰减，其衰减量大于全室单向流。要维持低速单向流流态，相对于全室单向流需要较大的出口面风速。

如果直接将工业用的层流罩（FFU）套用在生物领域往往流速过大、噪声过高、反而会使无菌区域缩小。尽管美国医务界一直对手术室净化不太感兴趣，但美国通风空调制冷工程师学会（ASHARE）一直推广高效过滤与层流技术。为了适应手术环境控制特点、扩大送风天花装置送风区域内的无菌范围，减少周边污染气流的干扰，必须对手术室送风天花装置性能进行研究。率先研究的是柏林工业大学的艾斯东教授（Esdorn）[4]，1977年提出了手术室送风天花的模式，采用了原德国DIN1946-4标准中提出的手术室最小20次换气的送风量集中在手术台上方的3.0m×3.0m送风天花送出，由于此时送风速度过小，当送热风时下不来，在我国上海应用时就发生了这种情况。此时手术区达到的细菌浓度仅为室内的一半。后来柏林工业大学的费次纳教授（Fitzner）[5]继续研究了这项工作，对手术室送风天花作了一些改进，效果进一步提高。

从理论上分析，送风气流同时依靠出风动量和送风温差来维持其运动，后者相当于热（冷）动力，当送风温度低于室温时气流作下沉运动。从工程意义上讲，热（冷）动力对气流运动所起的作用一般不予考虑。但对于低速送风天花装置来说，因其出风动量不大，温差对气流的作用不容忽略。随着送风量的增大，出口风速变大，温差减小，即送风气流的空气动力增强，而热（冷）动力减弱，那么由温差引射的周边空气越少，且中心区抗干扰的能力增强，控制效果更好。送风温差太大，中心无菌区域会缩小；送风温差太小，送风气流送不下来。艾斯东教授研究认为送风温度低于室温不小于 0.5℃ 、不大于2 ℃~3 ℃ 的范围效果最佳[4]。当风量超过某一范围后，接近于等温送风时，热（冷）动力的作用已经很小，此时送风的动量对控制效果起决定性作用，如果局部装置的风速过大，易加剧射流诱导，把室内悬浮菌引导到送风天花上风侧，再被局部高速气流带至下风侧，导致污染程度的加大。

低速低紊流度的置换流为了克服避免热源（手术灯）和横向扰动（手术过程操作）对送风气流的干扰，早期产品不得不靠气流喷管来支撑着低速的送风气流（图1），继而又采用了塑料围帘（图2）来降低低速送风气流的衰减，两者效果均不理想。后来的送风天花装置开始向提高送风速度或缩小送风面积两个方向发展[6]，造就了各种形式的产品（图3），但现已很少采用气流喷嘴与塑料围帘。

传统的送风天花装置（图3）是将高效过滤器布置在送风静压箱的末端，靠末端过滤器性能和安装质量作最后把关来实现其性能。这种传统装置要在那么大的送风面积上安装那么多的高效过滤器、并产生洁净（完全过滤而不泄漏）、均匀（完善的气流分布）、单向和平行（垂直于过滤器面）的气流十分不易。这等于要求整个送风面上每个高效过滤器不仅仅本身起过滤作用，而且还起类似孔板的均流作用和气流分布作用，又要象盲板一样的不泄漏作用，这三个作用的“耦合”，使得满布高效过滤器的做法对送风末端要求异常高，无论静压箱本体，还是过滤器及其接合面只要有一点渗漏，就会沿着单向流直接达到工艺关键部位，会使得整个局部净化失败。因此传统装置不但加工难度高，安装复杂，检漏麻烦，而且其造价昂贵。

1995年，中国建筑科学院许钟麟教授提出了有自主知识产权的阻漏层理论，推动了送风天花装置进一步发展。阻漏层理论提出不再将高效过滤器设置在末端，而适当前移，单独组成的过滤箱设置在送风天花装置外。过滤箱内采用零压密封解决了高效过滤器安装接合面的渗漏问题。在送风装置内设有混流器和在末端设置具有亚高效水平的阻尼层。这种新型的送风天花装置，即使高效过滤器及其接合面有一点渗漏，渗漏粒子数相对于那样大的送风量是一个高价小量，经送风末端气流混合和过滤，使得原来局部的“漏”变成了整体的“不漏”，起到了阻挡渗漏的作用。大大降低了静压箱本体、高效过滤器本体及其接合面的安装要求，也简化了加工、安装和检漏过程。因此阻漏层理论将传统的送风末端装置的过滤、防漏和气流分布三个作用的“耦合”非常巧妙地解耦，从理论和实践上突破了高效过滤器必须布置在末端的传统模式，从本质上改变了末端密封堵漏的性质，消除了发生漏泄的危害。扩大了单向流洁净空间的活塞流满布比，提高了送风气流品质[7]。现在阻漏层理论已经转化为成熟的送风天花产品（图4），已经批量生产，并实现标准化、模数化和装配化，为设计者、施工者和使用者带来极大的方便。

三、手术室阻漏式送风天花的安全性

手术室送风天花的安全性主要取决于两个方面：送风天花的大小与性能。

德国权威的研究机构罗伯特-科赫研究所认为，送风天花形成的保护区域必须包含手术台与器械桌，这要求高度无菌手术室（相当于德国标准Ia级）送风天花的保护区域面积至少维持在2.8m×2.8m，德国2008年修订了标准DIN1946第4部分，规定送风天花的出风面积3.2m×3.2m。当然对于一般无菌手术室（相当于德国标准Ib级）的送风天花只要求保护手术台，即保护区域为2.0m×0.8m，出风面积需为2.4m×1.8m。如图5、图6所示。

而美国医疗机构则对此并不认同。美国设施指南学会（FGI）和美国供热通风空调制冷工程师学会合作，沟通了双方的观点，协调了双方的控制措施，同意采用手术区域集中送风，并将送风速度降到0.13~0.18m/s。2008年颁布的ASHRAE170规定手术室送风口每边只要比手术台面大0.3～0.45 m（这送风口尺寸与我国标准Ⅲ级手术室相仿，大大小于德国标准），并要求使用的无影灯和气塔投影面积不能超过送风口面积30%。

我们认为送风天花的大小与手术风险及保护级别有关。《医院洁净手术部建筑技术规范》根据手术室的级别提出了不同大小的送风天花的送风面积（表1），因为手术室的级别本身就体现了手术风险与保护级别。经过近十年来的实施，医护界认为是合适的。

其次是送风天花的性能。送风天花的性能主要表现为气流的极强抗干扰性，必须形成一股低紊流度的垂直置换气流。为此要提出“动态屏蔽”的概念，意在达到手术区域动态保护，不仅要求快速而有效地将源自手术区域的污染从保护区域排除出去，而且要对周围区域形成一个有效屏障进行屏蔽。这要求送风气流在手术区域仍保持较强的抑制污染的能力，为此德国不得不建议在送风天花增设围挡，并且该围挡可以延长至距地面2.1m处，以减缓送风气流衰减。

送风天花性能体现了动力和热力性对气流抗干扰性能的综合影响。送风气流动力性能主要体现了送风速度和紊流度。低速、均匀、致密的送风气流，对外的诱导性小，保护区域大，对内抗干扰能力大，能有效抑制污染。送风气流的热力主要涉及送风温湿度以及送风温差。这对低速气流来说十分重要。美国相关标准对此很少涉及。而德国标准DIN1946第4部分却有详尽的规定。规定了Ia级手术室的送风天花应达到以下要求[10]：

送风速度不低于0.23 m/s。

出风气流紊流度（除了4个角落的所有测试位置）：≤0.15；在4个角落的测试位置：≤0.25；在离地1.2m高的保护区域气流紊流度（除了4个角落的所有测试位置）：≤0.20；在4个角落的测试位置：≤0.30。

送风温度不低于室温0.5 K，送风温差不超过3 K；

我国《医院洁净手术部建筑技术规范》规定的送风速度不低于0.25m/s，在离地0.8m高的保护区域内送风气流的紊流度≤0.25。应该说中德两个国家标准基本相当。其实气流性能与末端过滤器的满布比有关，其他国家标准没有涉及，对此我国规范有明文规定。由于我国研发的阻漏式送风天花采用了阻漏层，极大地提高了满布比，大大提高了送风气流的性能。

送风天花的性能还表现在阻漏性。如上所述，传统的送风天花装置是将高效过滤器布置在送风静压箱的末端，一旦末端过滤器因自身或安装质量出现渗漏，就无法保障其送风的无菌性能。最新研究再次证实，引起手术部位感染的环境微生物源是细菌，而不是病毒。再次肯定了过滤除菌的有效性。因此保证末端过滤装置不渗漏是一个首要条件，各国的传统送风天花就是靠强调制造工艺、材料以及技术来达到不漏。

我国研发阻漏式送风天花，利用阻漏层理论解耦了送风末端装置的过滤、防漏和气流分布三个作用，从原理上保证了送风气流经过充分过滤，不渗漏，形成了均匀、致密的低紊流度的置换流。保证了在离地0.8m高的保护区域内送风气流的紊流度≤0.25。而且大量的实际应用也充分证明了这一点。阻漏层的原理大大简化了送风天花制造工艺、材料以及技术。由于阻漏式送风天花是靠原理保障不漏，可以长期保持不漏。而传统送风天花是依赖制造工艺、材料以及技术来达到不漏，因此只是暂时的，或者说需要在运行过程中不断监测、不断调整才能达到。

手术室送风天花高性能以及高可靠性为我们提出了一个新的控制理念――“动态保护”。因为手术室真正要求保护的是某特定时间段（手术过程）内的局部区域（手术部位），无论室内处于任何污染状态下，只要手术室的送风天花一开启，就能够保证手术区域的无菌状态，使整个手术过程均能得到所期望的保护，送风天花这一性能被定义为“动态屏蔽”。这对送风天花的性能提出了更高的要求。可大大降低周边区域甚至整个手术部的无菌状态的控制，而且手术切口一旦被处理，完全可以大大降低送风天花的送风量。从工程上讲，可以降低对手术区域周边污染控制、邻室的环境控制以及整个手术部正压控制要求。这一节能、有效控制的思路正是由VDI2167提出[11]，现也被2008年12月颁布的最新一版德国标准DIN1946第4部分“医院通风空调”[10]所认可。

至于德国标准推荐的（不是规定）送风天花围挡，其要求不同于以往所使用的围挡。以前增设的围挡是为了使低速气流能送下来，围挡材料大多为塑料布，常因气流流动产生静电而吸附尘埃，增加了清洁的工作量。如今采用围挡是保护高速气流流动过程中维持低紊流度，围挡材料较为高级、结构较为复杂（图7），或与医疗气体供气桥架结合在一起（图8），形成了新型的送风装置。

四、结束语

手术是一种高风险的医疗，从工程控制角度来说，手术部位感染控制就是将可控因素处于受控状态。而将手术环境处于受控状态，是一项主要任务。从手术室的医疗要求与环境控制特点来看，手术室送风天花对局部手术区控制的重要性与安全性高于净化空调系统与控制系统。目前手术室送风天花性能在我国并没有引起足够的重视。我国应该了解手术室送风天花对手术区域控制的重要性与安全性，也是今后手术室节能运行的关键部件。必须高度重视手术室送风天花的研发、生产与检测，正确理解与执行我国《医院洁净手术部建筑技术规范》对送风天花性能及手术环境控制的要求[12]。

我国《医院洁净手术部建筑技术规范》对送风天花性能有较为详尽的规定，推荐较为简易、有效的区域控制思路与措施，强调了送风天花的重要性与安全性，并对送风天花的高效过滤器满布比、截面平均风速值和速度均匀度等要素提出了较高的要求[1]。最新颁布的德国标准1946第4部分也对手术室送风天花提出更高要求，促使我们对送风天花重要性认识进一步提高，也迫使我国必须进一步提高手术室送风天花的性能。我国大多工程公司生产的手术室送风天花的性能，如紊流度，难以达到我国《医院洁净手术部建筑技术规范》要求的0.25。手术室送风天花普遍存在气流均匀性较差，气流易扩散，抗干扰性差，污染诱入角较大，断面平均速度衰减较快，难以满足手术区域的环境控制要求。我们认为只有改变了一家一户的生产送风天花的制造模式，走专业化生产、专业化抽检之路，才能有效提高我国手术室送风天花的质量。目前我国由专业厂家生产的阻漏层手术室送风天花性能已经达到了国外标准，已被在华外商认可，并应用到工程实际[13]。

笔者期望本文有益于提高对手术室送风天花的重要性和安全性的认识，有助于进一步提高我国手术室送风天花性能，使得我国手术室环境控制更上一层楼，更为经济、更为有效。

参考文献

［1］ GB50333-2002. 医院洁净手术部建筑技术规范［S］.北京：中国计划出版社, 2002

［2］ 沈晋明. 医院洁净手术部的净化空调系统设计理念与方法［J］. 暖通空调，2001,31(5):7-12

［3］ 沈晋明. 局部净化设备对室内自净作用［C］.1984年全国暖通空调制冷学术年会论文集:60-63

［4］ Esdorn, H & Nouri, Z.. Vergleichsuntersuchungen Ueber Luftfuehrungssysteme mit Mischstroemung in Operationsraeumen［J］. HLH 28 (1977) Nr.4.

［5］ Fitzner,K.. Operationsraum-Zuluftdecken.［C］ XXII. Internationaler Kongress Technische Gebaeudeausruestung, Berlin (1989).

［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］ 沈晋明，许钟麟，梅自力等. 空气净化系统末端分布装置的新概念［J］. 建筑科学，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.