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负压隔离病房的隔离通风分析与设计

2018-04-04

本文主要介绍了负压隔离病房的概念,对负压隔离病房进行了深入的分析,结合工程实例介绍了负压隔离病房隔离通风的设计要求和设计方法。

2003年我国经历了SARS大流行,给国家经济和社会生活带来了很大的负面影响。前不久,世界又受到甲型H1N1流感的威胁,呼吸道传染病已经形成了对人类健康的严重挑战。为了适应传染病防治和突发疫情的需求 , 给医护人员提供安全的工作环境。国家加强了建设负压隔离病房的工作。

本文结合工程实例对负压隔离病房的隔离通风设计作如下介绍。



负压隔离病房的概念

负压隔离病房是通过净化空调通风系统,使病房内空气静压低于病房外相邻环境空气静压的病房。主要用于防止空气传播的疾病对病房以外的环境和患者以外的人的感染。负压隔离病房是救治传染性较强的呼吸道传染病人,隔离病原微生物及保护医护人员的重要医疗设施

1、负压隔离病房的隔离及安全作用

将病房与外界环境隔离,将病人与医护人员隔离。保证病房外环境及病房内医护人员的安全。

2、负压隔离病房的隔离实现

负压隔离病房的有效隔离主要是通过静态隔离和动态隔离结合的方式来实现的。静态隔离一般是指屏障隔离、压差隔离和两次隔离等。但因为隔离病房在实际中并不是完全隔离封闭的,其人流和物流是在不停变化的,所以要在静态隔离的基础上着眼于动态的控制即动态下的隔离,因此动态隔离是一种更有效的全过程隔离。而净化空调通风系统是实现以上动态隔离最重要的手段。这是本文要重点分析的。


负压隔离病房的特殊性

负压隔离病房的特殊性在于它是隔离的病房,且隔离是处于负压的状态下。且病房要求相对密闭、舒适、洁净,具备 ICU 病房的抢救功能。其设计复杂,施工难度大, 投资及运行维护费用高。


1、功能分区
为了确保负压隔离病房的隔离实现,负压隔离病房要采取严格的功能分区和医疗流程,医护人员、病人、物流都必须按照单向流程活动。医护人员与病人、清洁物资和污染物品都有各自的独立出入口和严格的流经路线。负压隔离病房按功能要求设置四个区域:工作人员生活区(清洁区) 、工作区(半污染区)、病房区(污染区)、设备区(空调排风机房)。并要求按五室二缓来进行建筑平面布局。各区既独立又相连接,连接处设缓冲区,并由隔离门进行隔离。
2、负压差 、定向流 、压力梯度
在进行合理分区的基础上,就要进一步采取措施使隔离病房处于负压的状态,使各区之间形成一定的负压差,既让污染区的空气压力低于非污染区的空气压力,空气经有序的气流组织 一一定向流,按一定压力梯度,经清洁区、半污染区、污染区再经有效过滤、消毒后排至室外。使病区外的地方不会被污染,保护医务人员免受感染。

3、全新风运行
根据需要负压隔离病房要采取大新风比直至全新风的运行方式,以适合治疗SARS、甲型H1N1等传染性强的呼吸道疾病病人。


负压隔离病房净化空调通风系统隔离通风的分析与设计
限于篇幅,本文仅对病房净化空调通风系统的负压隔离进行阐述,不涉及其空调冷源 、水系统 、消防等内容。下面通过工程实例做具体分析介绍。
某医院扩建工程——负压隔离病房楼,地上6层,地下1层,总建筑面积9000多平方米 , 设置100个标准床位, 14层为普通负压病房, 5层为高要求的负压隔离病房, 6层设置一个负压手术室 。本文重点分析介绍5层的负压隔离病房净化空调通风系统的隔离通风设计。
5层的负压隔离病房区共有16间负压隔离病房和4间负压ICU , 病房数量较多。总体上在国内属较大规模的负压隔离病房设施。该病房区建筑平面布置复杂, 功能要求很高。要实现其整个病房区的有效隔离 , 难度很大。特别是使用方还要求根据不同的疫情强度和患者人数, 可有选择的控制负压隔离病房的启用, 既可部分使用病房设施, 以尽可能降低运行费用。这无异又增加了病房区各病房之间隔离的难度。
根据该病房的以上特点, 为确保病房区内的有效隔离及不同时期的使用要求,我认为负压隔离病房净化空调通风系统的设计, 应特别注意以下几方面的问题。
1、设计采取的必要措施
1)从上述分析知道负压隔离病房要实现有效隔离,除进行严格的功能分区外,尤其要注意使各功能分区之间形成一定的负压差,并使空气在负压差的作用下按一定的压力梯度形成定向流的气流组织。
2)负压隔离病房的净化空调系统可采用有回风的部分新风系统,但应可切换至大新风比直至全新风的运行方式。以满足平时、疫情发生时及不同强弱等级疫情的使用需要。另外还要满足室内换气 , 有效稀释室内有害气体和医患人员的舒适性要求。
3)负压隔离病房主要是防止室内病原体的外泄和污染,所以排风必须经B类高效过滤后才可排至室外大气。但对室外新风,可以认为并不带病原微生物,对新风的处理只要求采取初、中效过滤就可。另外室内的洁净度并无明确要求,空调送风采用亚高效过滤即可满足要求。
2、设计参数和要求
1)负压值
首先确定负压隔离病房各功能分区内的负压要求。负压值是指污染区域空气压力与相对非污染区域空气压力的差值,一定的负压值用来控制污染区域空气向外扩散。一般来讲,不同等级的负压控制区域之间的静压差应不小于5Pa,负压控制区域与室外的静压差,应不小于l0Pa。但是各类负压房间的具体负压值应根据负压梯度加以确定。依照《负压隔离病房建设配置基本要求》并结合《医院洁净手术部建筑技术规范》、《生物安全实验室建筑技术规范》,参考国内有关工程情况,将清洁区及医务人员用房的负压值设为0Pa,将内走廊的负压值设为-5Pa,将病室的前室和缓冲间的负压值设为-10Pa,将病室的负压值设为-15Pa,将卫生间的负压值设为-17Pa。空气流程的基本压力梯度排列:医务人员用房内走廊前室/缓冲间病房病房内卫生间过滤后排至室外。确保病房内受污染的空气不能泄漏到其他区域 。(该工程5层负压隔离病房各功能分区的负压要求见图1)


(图1)

2)压力梯度
压力梯度是指隔离病房各功能区之间的负压递增的程度,是使内走廊、前室和缓冲间、病室、卫生间、更衣间等负压控制区域形成有序的压力差值,负压梯度用来保证空气从低污染区向高污染区流动
从图1可知,该工程5层负压隔离病房各功能分区之间的压力梯度一般是-5Pa
3)换气次数
隔离病房的换气次数取812/h,人均新风量50m3/h以上,其它辅助用房的换气次数取610/h。缓冲间、病房前室的换气次数 ≥60/h
4)净化要求
隔离病房并无特殊洁净度要求,但还是要求相对洁净的 。根据《负压隔离病房建设配置基本要求》DB11/663的要求,隔离病房的送风口应设低阻的高中效以上过滤设备,本工程采用亚高效过滤器(H10H11)。 病房前室及缓冲间的送风口设高效过滤器(H13)。 隔离病房的回风和排风口处设不低于B类的高效过滤器(H14)。隔离病房卫生间排风口处设可安全拆卸的零泄漏高效过滤(H14) 排风装置 。
3、风口布置
1)送风口
为使病房内空气流能够形成定向流的气流组织,负压隔离病房内的风口布置见图2


(图2)

2中送风口采用双送风口模式,既送风口分主、次两组,主送风口设于病床边的医护人员常规站位的上方,次送风口设于病医护人员常规站位的上方,次送风口设于病床尾的上方。主、次送风口的面积比为 2131 。采用双层百叶或格栅送风口。

2)排()风口
()风口设于送风口相对的病床头侧下方,采用零泄漏负压高效排风装置,其排风口下边沿距地面0.15m
4、定向流
通过送排()风口的合理布置,可使病房区和病房内空气流形成定向流气流组织,用流动的洁净气流保护在床边上工作的医护人员,使病房处于一种高效的动态隔离 。同时也使病房内受污染的空气不能泄漏到其他区域 。
病房区定向流:清洁区( 0Pa)→内走道(-5Pa)→病房前室/ 缓冲(-10Pa)病房(-15Pa)→卫生间(-17Pa)→室外(高效过滤消毒后排放)
病房内定向流:流向1:送风口医护人员患者排风口室外(高效过滤后排放)
流向2:送风口医护人员患者回风口高效过滤后与新风混合后进入病房内(无疫情或疫情较轻且可控时使用)
5、系统设置及运行控制
1)系统设置
为确保上述定向气流组织和负压要求的实现,同时也为满足室内新风和排风的要求,每间病房均考虑单独送新风和单独排风,并设有一个处理室内余热余湿的净化空调系统
另外,从便于系统调试、维护管理的角度和尽可能经济运行和灵活使用的要求,对整层病房的净化空调系统采取适度分散设置的原则,将每4间负压隔离病房和每2ICU分别设置一套净化空调通风系统。每套系统包括新风系统 、排风系统和空调系统 。
其中每个新风系统设一台净化空调新风机组,机组自带初中效过滤器,表冷器(加热器) 等。系统可部分新风或切换为全新风运行 。
每个排风系统设一台排风机。排风口设零泄漏高效过滤排风装置。排风系统也可部分排风或切换为全排风运行
每间病房的空调系统 , 设一台空调机,主要负担室内余热余湿处理。该空调系统与新风系统连接。送风口采用亚高效过滤风口,回风口(与排风口合一) 采用零泄漏高效过滤回风装置 。
另外每间病房的前室和缓冲均设有独立的净化送回风系统,维持前室和缓冲间的负压(-10Pa),通过病房前室和缓冲间与病房间形成稳定的负压差,在病房的前后形成有效的动态空气隔离 。
2)运行控制
运行方式主要按二种工况 、四种模式运行,即冬夏季和过渡季二种工况和每一工况下平时和疫情爆发时共四种基本模式运行。通过风管上的电动阀,控制空调通风系统在以上四种模式间切换运行
a. 冬夏季和过渡季的平时运行,采用非全新风模式:通过新风管和回风管上的电动阀控制室外新风按一定新风比引入,经新风机组的过滤消毒和热湿处理后被送至病房内,与病房回风混合后由病房空调机组进行二次热湿处理,最后经带亚高效过滤器的送风口送入室内。同时通过排风支管上电动阀,将病房内的一定比例的污染空气经零泄漏负压高效排风装置排出。要求排风量大于新风量,使病房内形成所需的负压(-15Pa)
b. 冬夏季和过渡季的疫情爆发时运行,此时采用全新风模式 , 病房回风管上的电动阀关闭 , 不再回风,按设计要求引入最大新风 , 经与上述同样过程处理后送入室内。此时 , 调节排风支管上电动阀 , 按最大比例将病房内的的污染空气经零泄漏负压高效排风装置排出 。 此时同样要求排风量大于新风量 , 使病房内仍然保持所需的负压( -15P a)
c. F介于以上两种情况之间时,即一般在疫情初起并可控时,我认为也可以采用非全新风模式运行,此时因疫情较弱,且空调回风是经过B类高效过滤器过滤和消毒处理的,所以应该是安全可靠的,从经济运行的方面看也更为合理。具体回风新风比的大小,应根据实际发生的疫情强弱等级进行控制 。
以上新风系统 、空调送回风系统 、排风系统组成了一套完整的净化空调通风系统 , 确保了隔离病房的有效隔离并满足了室内温湿度等净化空调要求 。
6、系统调试和自动控制
负压隔离病房的净化空调通风系统非常复杂 , 控制要求高 , 运行管理难度大 , 因此 , 要使其能正常可靠的运行 , 系统的调试和有效控制非常重要 。
首先 , 要解决各病房之间的送风排风量的平衡问题 , 也就是要确保每间病房的送风排风量都能满足病房实现所需的负压要求 , 而且要求相对稳定,既要求每间病房的送风排风量的变化都在许可的范围内( 一般10% )。 因此,在进出每间病房的送风排风管上均设有定风量调节阀,可自动平衡每间病房的送风排风量。另外,要设置数字化的自动控制系统(DDC),在病房、前室、缓冲间和卫生间均分别设置微压计和微压差变送器,送风排风机均采用变频风机,当开门等导致空气平衡的暂时破坏时,自动控制系统会通过微压计感知的压差变化迅速做出反应,自动控制变频风机的转速,调整送风排风量,维持病房各部分的负压差。恢复各区间的空气平衡。通过定风量平衡阀和变频风机的共同作用可在最短时间内使各区间的空气平衡恢复正常, 确保各区稳定的负压状态。
其次就是病房各部分负压值的调整和控制,这可以通过调节病房各部分送回风量和排风量来实现。在送回风和排风管上均设有电动调节阀,通过逐一调节各分区内送回风和排风管上的电动调节阀,使室内达到设计的负压要求,以上过程可能要反复多次,通过人工调整,难以实现,应通过自动控制系统来完成,根据设计要求进行编程,按程序要求自动控制系统的运行、调整、监控和运行模式的切换。唯其如此,才能确保负压隔离病房的净化空调通风系统的正常、可靠 、经济 、合理的运行。

小结
负压隔离病房是一个非常重要的医疗设施 , 其目的是在一个负压隔离的病房内收治抢救传染性较强的呼吸道传染病人,隔离病原微生物及保护医护人员。要实现其有效的负压隔离” , 笔者认为关键因素要注意以下几点:
第一要采用合理的建筑平面布局( 五室二缓),进行功能分区,可有效避免交叉感染并为全过程的隔离创造条件 。
第二是最重要的,就是通过对净化空调通风系统的送风、回风和排风的控制,使病房区处于一种负压状态,使空气按一定的负压梯度从低污染区向高污染区定向流动,形成有序的定向空气流。并通过合理布置风口,一方面用流动的洁净气流保护在床边上工作的医护人员;另一方面确保病房及病房区处于一种高效的动态隔离,使病房内受污染的空气不能泄漏到其他区域
第三是对净化空调通风系统进行认真调试,设置数字化的自动控制系统( DDC),进行科学化的运行管理,这对负压隔离病房最终是否能有效并可靠的运行至关重要 。




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