1、背景
為了實現手術部潔凈區域對環境潔凈度和微生物的控制，潔凈手術部的空調系統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。系統都設多級過濾器，級數多產生的阻力大，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。下表為某潔凈手術室空調系統及其新風系統的壓降（過濾器為終阻力）。
新風系統壓降：

空調系統壓降：

由于過濾器阻力隨積塵量增加而上升，使得系統初阻力與設計工況相比差幾百帕。為保證空調參數在設計工況附近，很多工程都為送風機配置了變頻器。但是，在手術部空調工程竣工驗收中，時常能遇到空調機組風機設計壓力比系統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，手術室的換氣次數或截面送風速度仍超過上限值很多。對于某一系統而言，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級手術室的室內空調冷負荷通常為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
以空調系統壓降表格數值為例，各級過濾器壓降占系統全壓的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風系統的風機能耗提出了要求。該標準對普通空調系統的限值提出了要求，并未對凈化空調系統提出要求。盡管凈化空調系統與普通空調系統不同，不能*照搬該標準限值，但是可以使用同樣的原則，對手術部潔凈區新風機組和空調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壓降。為分析系統各部分的壓降特點，本文將空調風系統劃分為空調機組與其余風道系統兩個部分。
（1）風道系統阻力
新風系統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。
根據室內潔凈度要求，系統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《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級手術室送風采用平鋪高效過濾器或靜壓箱內過濾器采用W形側送布置時，初阻力在100Pa左右。本文中，空調機組機外余壓取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、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%，還可繼續降低機組內部壓降。合機外余壓確定風機單位風量耗功率限值。其中，新風機組和空調機組內迎面風速為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）新風機組內部阻力
對于單獨設置的新風機組，按三種室外環境空氣質量情況，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）空調機組內部阻力

對于利用部分回風的凈化空調機組，可分為如下表所示的兩種類型：
第1種類型，空調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，空調機組處理新風，即在第1種類型空調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。空調機組組合方式（機外余壓650Pa）

全新風空調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、結論
凈化空調系統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實際的迎面風速計算，不能簡單取額定風量下的壓降數值。機外余壓也應按照水力計算結果確定。過濾器阻力占系統總阻力的比例較大，由此產生的風機能耗很大。設計人員不應以“偏安全”為由而過分加大空調機組余壓。在滿足過濾效率的前提下，應優先選用低阻力的過濾器或過濾裝置。