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暖通空调在医药行业的设计与使用

  来源:云顶娱乐游戏官网电器   [99-12-30]  浏览:1835

1、普通病房通风空调设计

近年来由于关注普通病房内的空气品质,美国标准已将换气量提高到6/h。普通病房的空调可以采用多种形式,其优缺点可参见表1。欧洲新建医院常采用辐射板(辐射吊顶或地板)与定风量系统结合的方式。我国目前绝大多数仍采用的风机盘管机组加独立新风系统的方式。这种系统与病房要求的隔离性(各室回风不串通)、灵活性(随时开关与温度调控)、可调性(病人可自行调节)和安全性(运行安全可*)相适应,另外室内噪声水平较为可取。但是长期运行实践表明普通的风机盘管系统并不理想,毕竟病房与旅馆建筑客房不同,两者的最大区别在于全天居住和室内污染。

1.1风机盘管系统优缺点

病房空调系统,由于风机盘管机组常处于湿工况,在病房中盘管的湿表面很容易滋生细菌,常常成为室内的细菌源、尘埃源和气味源(细菌的代谢物)。为避免因风机盘管机组湿工况诱发的二次污染,国外常使独立新风全部承担室内湿负荷,以保证室内风机盘管机组处于干工况。但我国东南大部分地区的气候条件使得风机盘管机组湿工况难以避免,从使用的经验来看,这种方式难以达到。由二次污染引起交*感染时有发生。国内常在机组进出口配置高中效或亚高效空气过滤器(或比色法效率≥60%),并没有消除产生污染的源,只是将已发生的细菌除掉。这种情况往往会引起风机盘管机组的风量下降或者噪声过大难以实现。现在有了低阻的抗菌过滤器,阻止了细菌进入盘管,这些问题就迎刃而解了。抗菌过滤器的广谱杀菌能力(直接将孢子也杀死)和安全性(无化学污染)必须引起注意。

采用这种系统的另一个缺点在于单*新风稀释以及所产生的微小正压难以从建筑缝隙排出室内污染,尤其是室内不良的气味。因此需要在病房内,或在天棚上设置排风,排风量与新风量相同。设置排风后,室内空气品质大为改善。

 

1                      适用于病房的空调方式

热媒方式

空调方式名称

                           

全空气方式

定风量单风管方式

·将中央和各层的空调机调整到一定的送风量,通过风管送风到各病房。由于不能各室独立地控制,至少将空调机分南北方向分成两个系统,可安装再加热器再热调节送风温度,进行分区控制。

·机器数量少,运行、维护保养可集中化,噪声处理较好,而且建设费也便宜。

·空调方式的特征是:空气净化能力优越,而且有条件直接利用外界大气供冷。

变风量单风管方式

·根据各病房的冷热负荷量变化,自动增减其送风量,自行控制各室温度,从而可降低空调机送风的输送功率。但从空气净化的观点出发,希翼能确保其最小风量。

双风管方式

·将冷风和热风同时供给各室或各区,各室送风根据负荷量变化,相应改变冷热风的混合比,送到室内。从而可同时进行供冷供热,但因混合产生能量损失,运行费用高。

·风管所占空间大,建设费用也较高。

全水方式

风机盘管机组(FCU)方式注)

·将冷水或热水送至设在各室的风机盘管机组,各自进行供冷、供热,而不是由集中空调送风。新鲜空气也可在各自的风机盘管机组背后由外墙引入。

·一般存在空气的净化性能、减湿、加湿能力的问题。

·由于不用风管,可减少管道所占空间。

空气水并用方式

风机盘管机组FCU(或散热器)和定风量风管方式

·这是由全空气方式的空气净化性能和由FCU各自温度控制优点并用的方式。在中等规模以上的医院中应用最普遍。在严寒地带也多用热水散热器(对流传热器等)来替代FCU

·与全空气方式相比,风管的尺寸小。

·在高规格医院可以使用4管制的FCU(系统同时供给冷水、热水),可以自由地供冷、供热。

辐射板与定风量风管方式

·辐射板(顶棚、墙、地板等)造成的温度差和冷风感少,可达到温和地供冷、热。由于辐射效果,室温和外界气温间温差小,保持了舒适性,也可期待减少室外新风负荷。

·面板的冷却、加热,可用水及空气两种方式。采用空气时,常用的方式是通过各室的FCU将水转换为空气。

·其优点是空调噪声小,温度控制响应迅速,有效地进行室内空调使用等。其缺点是设备费高,必要注意供冷时表面结露的问题,室内的吸声性能降低等。

冷媒方式

房间空气调节器方式

·在各室设置窗式、嵌墙式、分体型、多联机等热泵式房间空调器,进行供冷、供热。小型医院采用较多。

·一般存在空气净化、加湿、温度变化幅度、噪声、耐用年限等问题。最近在顶棚暗装型等机组中,也有中效过滤器和加湿器组合的,可变流量控制、送风温度变化小的机组。

组装型机组方式

·内藏制冷机的大型组装型空调机,可解决任何房间的空调,也是工厂大量生产的产品,比一般的空调机便宜。

·负荷(二次)侧,多是定风量单风管方式。

 

1.2风机盘管系统的配置

    其次病房中风机盘管机组的设置以及风机盘管机组与新风管互相之间配置对室内环境控制的影响很大。在1995年大家曾对上海办公大楼的风机盘管机组的配置方式与室内空气品质之间关系进行了调研。认为新风管直接入室或直接插入风机盘管机组送风管的方式对改善室内空气品质的效果最好。表2是日本《医院空调设备设计与管理指南》对风机盘管机组的设置方式及其利弊的一个分析,较为推荐第四种方式。

 

2             风机盘管机组的设置方式及其利弊                                                                                                                 

 

 

 

 

 

设置方式

通常在窗台下沿墙明装(也有暗装于窗台下的)。

机组设置于顶棚的中央,顶棚面装有送、回风一体化的装饰面板。    

一般多在*走廊侧将顶棚下凹,机组设于下凹部,横向送风。                                                    

FCU设置于病房外(走廊顶棚内),在适当位置设送风口,通过风管送风。                               地板面积全部有效地使用

温度、气流的分布                            

有效地防止窗面的冷气流。一般FCU送出的幅面比窗幅小,对大面积房间地板附近的温度与气流分布不太好。                                    较好地用于个别房间。对大地板面积房间有与窗帘的配合等问题。        装有高性能过滤器的FCU等多用于高规格的场合。

气流较易扩散,冬季送热风时,需要注意上下温差容易变大。      

送出的气流易产生吹风感,特别要注意地板附近直接回流气流。

可以通过送风口、回风口的形状和布置,较为容易改善室内气流分布。

保养性

因设在地板,保养可能最简单。       

采用装饰面板代检查口形式的,易于保养,但必须要有在拆卸过滤器等时防止尘埃飞散的对策。      

设置于较低顶棚面,又不在室中央而在人口处检查,仅为易于保养。

FCU设置走廊侧时,保养时不进入病房内,影响少。

设备费

价廉(窗台式含建筑费价较高)

价稍高   

价稍低   

价最高

有效空间

减少了部分地板面积

地板面积全部有效地利用

噪声

       近风机盘管机组的部位易产生问题。

问题最少

其他

配管漏水,改装工程之际可能影响到下层。

有照明器具、窗帘轨道和其他配合的困难情况。

较好地应用于特定房间。对大面积房间有与窗帘的配合等问题。

装有高性能过滤器的FCU等常用于高档的场合。

 

 

 

 

 

 

 

1.3普通病房压差分布与气流流向

    病房部的空气流向的管理和防止污染扩散措施十分重要,应该注意病房和护士站、走廊、厕所、浴室等各室相互之间的空气流向,尤其要防止臭气和污染物的扩散。这一原则是得到公认的,但是普通病房与公共走廊之间压差及气流流向存有不同见解。

    一种方式设定为将病房的送风先渗透到走廊,然后由公用厕所、污物处理室等排风排出的流动方式。另一种方式则在病房的各室同时设置送、排气口,使其空气平衡(即室内保持零压)。并向走廊送风,使走廊保持正压。同样在厕所、污物处理室等设排风。大家认为这两种方式的选用主要取决于病房实际使用状况。如易受感染患者的病房(如儿科病房等)则应采用第一种方式,如病房产生污染(如较强臭气)则应采用第二种方式,否则污染易扩散到走廊等公用空间。

    对公用厕所、污染处理室、垃圾保管场所等产生臭气及其他污染物的场所,应确保充足的排风量(换气次数1015/小时),而且必须24小时运行。在维持室内负压的同时,要充分考虑送排气口的布置和形状,不使局部空气的滞留。在夜间可以设定小风量运行,有利于运行经济性。

2.4护士站空调

    护士站24小时值班,工作繁忙,护士站内作业,需要有清洁的环境。护士站的空调要求与病房系统分开。希翼能设置独立运行与控制的空调系统。护士站病房部门的中心,往往设置在病房交通要道上,穿堂风气流大,尤其是开放形式的护士站,护士均反映腿部很冷,有风感。这种场合普通空调难以胜任,需要设置辅助供热设备以防备冷空气穿流。一般情况下常在护士站柜台下部设置辐射供热板,效果较好。

2、空气传染病隔离病房的通风空调

    隔离病房主要是控制以为传染媒介的传染性疾病患者,为不使室内的空气扩散到医院内的其他场所,阻止对其他区域的传染,必须维持病房负压。为防止病原菌传播到室外,必须考虑有效的除菌措施。原则上要求设置独立的空调和排气,新修订的美国标准将空气传染隔离病房的换气量提高到12/h。并且要求能够24小时连续运行。

    如果将建筑本身视为向病患和医护人员提供一级的物理保护。则通过压差设计来控制气流流向可提供二级物理保护。为了严格地防止室内空气向外部流出,希翼设置前室。负压程度由走廊前室隔离病房的依次增大。另外当有必要维持病房侧的洁净度时,考虑把前室分成两段,即形成走廊前室1→前室2→病房的空气流动形式。对送排气风管,希翼在每个房间安装密闭阀,且与配置风机连锁,风机停止时密闭阀关闭。每间隔离病房应装上可视监控器,并确保隔离病房的护理人员可以听到紧急报警。所有风量和警报应可直接连至医院的控制中心或医院管理系统。隔离病房监控器应直接装于隔离病房的外面。

    原则上在隔离病房内不能设置风机盘管机组等室内自循环机组。美国1994年颁布的疾病控制中心CDC准则卫生设施预防结核菌传染准则,对结核患者的隔离病房以单一疾病为对象时,为提高室内的空气洁净度,可以采用带高效过滤器的高余压风机盘管机组。并希翼这种场合下带高效过滤器机组设置在室外而用风管连接到室内(参见表24种形式),维修时不必进入室内。此外,为防止在过滤器保养或更换时不受污染,维修人员必须带上合适的呼吸保护器具,而更换的过滤器必须是严密不渗漏。

3、洁净护理单元

3.1特别监护病房(1CU

    现在我国已开始实行先进的护理制度(即PPC法),以充分发挥受过良好训练的医护人员的作用,以及先进的监护系统的功能,以达到最好的护理效果。建立起来的各类新型的护理室,如特别监护室(ICU)、术后监护室(PICU)、心血管病人监护室(CCU)、早产儿护理室(NICU)以及呼吸道病人监护室(RRCU)等都需要采用生物洁净技术。洁净度在300 000级至1000级之间,新风量大,中央空调(不采用自循环空调机组),通常要求保持正压。

    对于大多特别监护病房中的患者重在监护,室内洁净度级别一般在300 000级,换气次数为10/h。但对于接受各种治疗引起白血球减少的恶性肿瘤患者、严重烧伤患者、严重呼吸器官疾病患者要采用无菌病房。这种病人一般对别人无害,但万一被感染其后果不堪设想。采用生物洁净技术是切断传染链、防止被感染的最有效方法。大多在病床上方设置1000级送风末端分布装置。特别监护病房的空调系统应有如下特点:

对于特别监护病房往往以护士站为中心布置。采用独立的空调系统,要求能24小时运行,在维持空气无菌程度的同时,也应该注意室内温度分布和气流分布。

在特别监护病房中,由于重病患者抵抗力很弱,空气环境要求比一般病房的洁净程度高一些,但不要盲目提高洁净度级别,要保持对周围区域的正压,不使污染空气侵入室内。

病床上部的顶棚面上,一般应该在狭窄的区间内布置带HEPA过滤器的送风口、照明灯具、窗帘轨道、门轨道等多种设备。要注意病床面的送风气流均匀性、风速要小于0.2 m/s(国外则要求小于0.15 m/s)。

如要使用正、负压可以切换的特别病房来隔离传染病患者,排气吸风口仅设于病床的附近,在回风口处设置抗菌过滤器,以免回风道被污染。没有这一条,有的标准是不允许采用正、负压切换。该病房最好采用定风量装置切换送风量,排风量也能定量切换。

ICU中,对于器官移植等易感染的重症患者,有必要时可使用1000级无菌病房。

3.2无菌病房

    无菌病房是医院中洁净度级别最高的病房。往往独立布置,与护理室、治疗室、药浴室、护士站及其辅助用房构成一个特别护理区,自成体系。从里向外依次划分洁净区、准洁净区和污染区。近年来建立起来的各类新型的无菌病房已经向集结化、规模化、大型化转化,成为由无菌病房和辅助用房组成的自成体系的功能区域。不妨称为无菌病房部。无菌病房部内应有白血病重症护理病房,后期恢复病房,由于它是一个卫生学与工程学有机结合的多功能综合整体,除了上述集合性医疗优点外,这一综合整体起的医疗环境保障作用大大优于过去的单个病室的控制。平面设计时应采用入口分流内外廊分流的措施,严格控制洁净区和污染区的界面。所谓入口分流在护理区入口处能有效控制、组织进入洁净护理区的各种人、物流线,各行其道,以阻止污染流线对洁净流线的干扰。而内外廊分流是指将贴近洁净病房区设置封闭式的外廊作为探视廊,并配置污染流线(如与楼梯连接还可兼作疏散通道),护理区内廊仅配置洁净和准洁净流线。为防止外界干扰影响到室内侧,一般设置前室。在整个体系上保证了病房内达到一个完全无菌治疗环境。

    3.2.1这种病房的特点在于病人治疗时间长,病人活动区域有限而且密闭,不能与他人直接接触,容易产生烦燥。为此对净化空调系统提出了相应的要求,即要充分考虑其合适的居住性,特殊的医疗性,以及高度的可*性和安全性。为此提出了下面一些要求:

(1)为保持洁净病房内无菌状态,洁净度级别要求达到 100级,一般采用全室垂直单向流气流形式为多。采用水平单向流时,病人活动区布置在气流上游,休息时头部应朝送风墙。采用垂直单向流时,应采用上送、两侧下回的气流组织方式。

(2)与其他相比,这类病人要求的室内温度略为偏高一些,过高易引起病人烦燥,取2226较为合适(国外标准要求2124)。从细菌学观点出发,相对湿度取4560%,主要考虑不利于细菌的繁殖。有利于无菌环境的控制。对于大面积烧伤的患者,要注意其特殊的温湿条件。

(3)护理区净化空调系统对各洁净病房应采用多个独立的系统,能24小时运行。各病房在使用、消毒和维修时各不相关。区内不能采用对流型、串片式散热器,风机盘管机组或其它易污染的单元式空调器。但允许在系统中采用短循环机组,加大送风量。

(4)由于患者体弱,又长期紧闭在室,对室内气流很敏感,特别是晚上。要避免吹风感,尤其是采用水平单向流气流时,气流直接吹经患者的头部。风机应该采用调速装置,至少采用两档风速。病人活动或进行治疗时风速取大值,病人休息时取小值。

(5)维持室内正压是一个重要的隔离手段。为始终确保所需的正压梯度,可考虑采用加压用的一次空气与分区病房空调系统,并设置定风量装置等。级差为一级的洁净室间的静压差值应大于7.5Pa,洁净区与室外应大于15Pa。依次建立起阶梯式的压差。内走廊洁净度级别为1000级。如病房独立送回风,走廊的洁净级别为10 000级。

(6)在洁净区内的浴室、厕所等设置的排风装置,应装有中效过滤器作为阻尼层,并设置与排风机相连锁的密闭风阀。防止室外空气倒灌。

(7)患者在室内治疗时间长,平时无所事事,对噪声很敏感。为提高其居住性,噪声控制是一个重要问题。但考虑到室内是单向流气流,难以将噪声降到国外标准的要求。通过长期调研与实践,认为白天不超过50dB(A),晚上保持45dB(A),病人是可以接受的。

(8)系统要设计备用电源。洁净病房的独立系统宜采用双风机系统。目前常采用一大一小风机并联,并且互为备用的布置方式,以提高其可*性和安全性,运行也灵活。

(9)病房的消毒灭菌要求高,这些消毒药物对金属和橡胶有较强的腐蚀性。在选用无菌室的构造及配件要能经受得起消毒。

10)病房往往在中心区域,加上再循环风机的发热,即使在冬季也可能需要冷热源,而且在24小时运行中变化较大,应考虑相应的对策。

    4.2.2国外标准都强调病房非正常状态下送风量的调节,同时要求正压分布与各室之间定向流动不变。形成无菌病房部以后,各病房运行状态可以不同,但保持整个区域内恒定、有序的梯度压力分布,严格防止室外污染空气侵入无菌病房以及区域内气流有序流动势必也成为重要的控制问题。根据无菌病房部的控制要求,提出以下六种运行模式。

1)医疗状态(in operation):正常运行状态,医护人员进入,对患者进行正常医疗活动,房间的热湿、尘埃负荷最大,送风量最多,室内环境达到标准所要求的状态,保持正压。此时送风量称为动态风量。

2)休息状态(at rest):医护人员离开房间,患者休息,但无人干扰,此时热湿、尘埃负荷下降,房间的送风量可以降低,设为静态风量。但正压值维持不变。

3)备用状态(stand by):前一位患者出院,等待安排下一位患者,室内无人,房间送风量为空态风量,房间仍应保持相同的正压值。

4)清扫状态(clean up)病房前一位患者出院,在消毒前需要进行彻底清扫,此状态室内有人,在送风的同时需要进行排风,以使室内处于负压,保证室内清扫产生尘埃不渗漏到邻室。消毒时停止送排风并要求整个房间处于密闭状态(包括所有进出该房的风管)。

5)复原状态(recovery):病房清洁消毒后,此时室内无人。由于存在消毒药物的残余物,要求仍维持回风关闭,先开排风再开送风,是全新风全排风状态。对室内一边进行送风稀释,一边排风抽吸。此时送风量称为自净风量。房间处于负压。直至室内恢复到可使用状态,关闭排风,转入备用状态。

6)紧急状态(emergency):某个房间出现紧急情况或突发事件,如发现患者传染性病菌或死亡,必须马上进入隔离状态,关闭回风。因室内有人对患者进行紧急处理,要求全新风全排风。此时排风量最大,以室内保持最大负压,严禁室内空气向其它房间渗漏。

为了达到无菌病房以上这六种送风状态下各项环境控制要求,给空调设计提出了新的难题。一种思路是完全依赖自控,认为自控可解决一切,但事实上这种做法往往是事倍而功半,甚至系统调试失败的例子也很多。另一种思路认为先进的空调系统是有效控制的最重要的前提。从系统设置上想办法,尽量简化自控。设置巧妙的空调系统不但能够有效地控制各个工况中室内温度、湿度、气流组织及压力,而且从节能和安全的角度上也能简便有效地实施这六种运行模式的转换。尤其是保证整个区域的压力控制与改变,更能给予保证。所涉及的压力控制常有两种方法,传统方法是根据室内实时的压力参数值通过自控系统去调节各风量,达到整个区域的压力控制。这种压力跟踪法在理论上似乎十分有效,但事实证明控制并不理想。大家借鉴洁净手术部系统控制的成熟经验,采用正压风量(或称差值风量)控制法。通过各室的正压风量的控制来达到整个区域的压力控制。这样将压力参数控制变为正压风量的控制,大大简化控制手段,降低成本,也提高了控制精度,同样在洁净护理单元的运行实践仍证明是行之有效的方法。

 

 

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