洁净病房及其空调系统专项方案探讨.doc

干净病房及其空调系统方案探讨中华人民共和国中元国际工程公司 黄中摘要 简朴简介了干净病房特点，讨论干净病房惯用空调设计方案，提出合用于干净病房一种新空调方案。核心词 医院 干净病房 层流病房 净化空调 设计 Bio-clean Treatment Unit And HVAC DesignCHINA IPPR INTERNATIONAL ENGINEERING CORPOTATION HuangzhongAbstract This paper introduces characteristics of bio-clean treatment unit. Through discussion of the air-conditioning design for bio-clean treatment unit，a new air-conditioning scheme bring forward.Key word Hospital；Bio-clean treatment unit；Laminar air flow treatment unit；Bio-clean air-conditioning；Design1 干净病房简介干净病房是指通过净化空调系统提供一定干净级别环境，为免疫力极度低下患者提供治疗、恢复生物干净病房。作为病房，必要强调其居住性，特别对于治疗时间较长白血病房，病人普遍有烦躁情绪，应充分考虑到室内环境重要性，硬件方面涉及室内温湿度、空气流速、室内用品舒服以便、室内装饰材料质感与色彩、病人视野开阔性、病人与亲属交流探视窗等，软件方面涉及室内装饰品布置与更新、医护人员亲和力等。病房内气流组织普通采用典型上送下回形式，以防止尘粒、细菌在室内滞留繁殖。综合考虑病房运营经济性及护理需要、病人心理所接受居住空间大小，当前干净病房普通控制面积在711m2之间。干净病房环境保障系统（涉及空调系统）规定高，系统运营费用高，因而必要进行充分合理分析、保证设计技术及办法合理周到。1.1 干净病房种类及其特点依照患者特点，干净病房涉及白血病房、烧伤病房、呼吸病房、脏器移植病房等。白血病是指白细胞不成熟导致免疫力缺少疾病，重要通过化疗或骨髓移植治疗；移植患者入住后，普通前10天内通过注射免疫抑制剂消除自身免疫力，随后约15天时间为完全丧失免疫力移植期，之后为患者自身逐渐产生、健全免疫力恢复期，病人住院时间为2个月左右。白血病房应按级干净用房设计，室内规定温度2227 ，相对湿度50，空调气流方式采用垂直层流或水平层流形式。老式烧伤病房均设计为垂直层流病房，随着医疗办法、医疗手段技术更新，当前烧伤病房已经无需采用运营费用高昂层流病房。当前烧伤病房分、级干净用房两种，级干净用房收治重度以上烧伤患者（含重度：烧伤面积70%，度面积50%），多采用暴露疗法；重度如下烧伤患者病房宜按级干净用房设计，烧伤病房室内温度规定3032 ，相对湿度4069。由于在护理初期病人不能下床活动，而此时正是皮肤结痂、最易受到感染时期，为避免病人自身细菌感染，空调气流方式多采用上送下回形式，并在病人上方集中布置送风口。呼吸器官疾病专用干净病房在国内较为少见，该类病人对室内空气参数比较敏感，必要严格控制室内过敏因子。哮喘病病房宜按级干净用房设计，严格控制室内温湿度波动，全年温度规定25 1 ，相对湿度50%5%。空调气流方式应使干净空气最先通过病人呼吸区域。脏器移植病房普通与手术室紧邻，形成一种集合手术与治疗功能新医疗系统，病房按级干净用房设计，室内规定温度2328 ，相对湿度50，空调气流方式多采用垂直层流形式。1.2 干净病房分级表1 干净用房分级原则（空态或静态）级别沉降法（浮游法）细菌最大平均浓度/（个/（30 min90皿）（/（个/ m3）换气次数/h-1表面最大染菌密度/（个/cm2）空气干净度局部1）0.2（5）其她区域0.4（10）截面风速视房间功能而定5局部：100级其她区域：1000级1.5（50）1720510000级2）4（150）10135100000级2）5（175）8105300000级2）1）为局部集中送风时原则。若为全室单向流，则此局部原则即为全室原则。2）采用局部集中送风时，局部干净度级别可高一级。干净病房空调设计有其不同于手术室特殊性，例如白血病房、脏器移植病房要考虑保持全室单向流而不是手术室重点保证手术区域单向流需要；干净病房空调在病人入住后必要不间歇持续运营，直至病人出院，这就规定空调通风系统必要具备很高可靠性及冗余，并应保证生命医疗设施具备备用应急条件；此外，为了给病人创造安静睡眠环境，空调系统必要具备双风速运营条件。各种类型干净病房空调系统按不同干净用房规定设计，由于级干净病房特殊性以及本文即将针对级干净病房空调新方案探讨，如下将就白血病房设计展开讨论。1.3 白血病房平面设计简介在平面布置上，白血病房应符合五条流线设计。第一，病人流线。病人应通过淋浴、药浴后，经干净走廊、准备前室，再入住病房。第二，医护人员流线。医生护士应通过更衣、刷手（个别医院设有风淋）后进入干净区。第三，干净物品流线。所有物品必要经严格消毒后通过传递窗进入干净区。病房内可回收运用干净物品也通过传递窗运出。第四，污物流线。污物应在干净区内就近进行简朴打包后经污物传递窗、污物通道送出，污物通道应独立设立，不可与干净通道混用及交叉。第五，探视人员流线。普通均需设立探视通道，一方面便于病人亲朋朋友探视访问，另一方面也以便医生查房、观测病人病情。在病房内部设计上，应有医护人员使用观测窗、病人欣赏室外风景窗户等，有关细微设计已有资料简介，不再赘述。本文要讨论是当前存在影响到空调系统设计不同做法，一种为病房前室设立，此外一种为病房卫生间设立。白血病房前室有两种形式：一是与病房相应独立式封闭前室，这种形式前室作为病房与干净走廊之间缓冲，以便医护人员配药、送药，但不利于医生护士直接观测病人，并且由于前室与干净走廊为不同级别干净用房，需要为前室单独设立空调系统，导致空调系统多而管线复杂。二是开放式前室（见图1），对层流干净病房设立公用前室，其空调系统及管线相对简朴，并便于观测病人病情，便于护理及管理，白血病房独立封闭前室将会逐渐被开放式前室代替。图1 层流血液病房平面图白血病房内与否设立卫生间也存在重大分歧。不但在医护人员与设计单位之间、护理与感染控制研究机构之间存在着争议，甚至在医护人员内部意见都很难统一。设立在干净病房套内卫生间应有干净规定，因此必要满足换气次数（推荐25 h-1）规定，一旦套内住人，卫生间排风系统必要持续运转，卫生间清洗、消毒规定远高于普通病房。套内卫生间空气干净度也是争议分歧焦点问题，有条件时，建议通过CFD进行模仿分析后优化设计，最后拟定卫生间设立方案及换气次数，在保证病房内人员避免感染前提下，减少运营能耗，减少建设投资。2 白血病房空调设计2.1 特点依照白血病房平面布置上流线需要，病房普通处在建筑内区，因而室内冷负荷四季存在，但负荷量较小，送风量大，送风温差小；每间病房必要设立独立净化空调系统；净化空调系统设立双风速工况以减少病人睡眠时噪声影响；空调机组设立两台送风机并能自动切换，以提高可靠性；由于病人入住后空调机组和通风系统等保障系统必要持续运营，因而在设计中对系统能耗也要予以充分注重，在空气解决机和风机选型、过滤器选材设计中首选能耗小、质量高、符合净化规定设备和材料。2.2 设计参数当前国内尚无关于无菌病房设计规范，其室内设计参数可参照军队医院干净护理单元建筑技术原则（YFB004-1997），摘录如下： 级别空气干净度细菌浓度静压单向流截面风速温度相对湿度新风量噪声沉降菌（个/90皿30min）相邻最小压差Pa对室外最小正压差Pa垂直m/s水平m/s夏季冬季%RH次/hdB(A)100级1+8150.180.250.230.32426222445601045502.3 气流组织方式当前白血病房空调方式现状是垂直与水平层流共存，典型水平层流形式为NCI（National Cancer Institute）形式（见图2），其最大长处是将病房设立成开放式以减轻病人心理承担，病房敞开部位面积设计为送风面积1/4，使敞开部位风速达到送风速度4倍（约1.1 m/s），从而制止外部污染空气侵入病房。这种形式白血病房国内已建成有天津小朋友医院、上海小朋友医院等。图2 NCI形式水平层流示意图水平层流空调形式虽然有某些长处，但也存在缺陷，例如噪声解决相对困难，送风最先流经病人头部，病人舒服度差，且容易导致病人感冒，室内消毒擦洗不以便等，特别是以上提到NCI形式，医护人员普遍紧张对病人管理不便，因而更倾向于采用垂直层流方式。垂直层流可合用于设立独立卫生间病房；对于设有独立封闭前室病房，国外曾有做法将病房与前室设计为串联式空调系统，即送风由病房顶部垂直压挤而下，经侧墙回风口排入前室吊顶送风口，再由前室下部回风口送回病房循环空调机组，固然这种办法与否可行有诸多制约条件，例如前室面积、前室空调负荷、建筑条件等，并且串联系统对于作为独立无菌空间病房也存在隐患，因而不推荐采用。2.4 系统设计配备在层流病房空调系统设计上，由于新风系统设立不同而存在各种做法。对新风进行三级过滤解决做法已经得到普遍认同，问题重要在于新风与否集中解决、新风与否通过冷热解决。如下分别展开讨论。1）新风与否集中解决。新风集中解决即设立新风机组为所有病房提供干净新风，这种做法优势在于新风风机选型较为容易。由于新风通过三级过滤解决，系统终阻力高达650800 Pa，如果每间病房单独设立新风机组，其新风量仅为400 m3/h左右，在这个风量范畴内要选配高达800 Pa静压风机是非常困难，虽然有，其噪声也也许大得无法接受。因而，新风集中解决对层流病房更为合用，虽然有人紧张一旦新风机组故障会导致所有病房没有新风供应，但只要设立备用新风机组即可解决此问题，此外，从设备维护及更换过滤器角度出发，新风机组也应设立备用。2）新风与否通过冷热解决。新风冷热解决有两方面长处。一方面，可实现循环空调机组干工况运营，在生物干净空调中，循环空调机组干工况运营优势是很明显；另一方面，新风可直接经末端高效过滤器送入室内，这使得新风系统同步可作为各个病房维持正压加压系统而不需启动循环机组，依照高效过滤器阻力风量特性曲线近似为线性曲线特点，末端高效过滤器（低阻型）对新风阻力仅为15 Pa左右，因而，新风机组几乎不需额外增长风机压头即可送入室内，而对于新风通过循环机组做法，维持病房正压必要运营循环机组。在南方夏热冬暖地区，冬季新风不需考虑加热，更进一步简化了系统。而在北方地区，冬季新风需加热后才可以送入室内，所有采用电加热能耗太大，采用热水盘管加热又存在防冻问题，采用常规关闭新风阀防冻办法对层流病房是不可行，图3采用了辅助电加热防冻办法，即当检测到热水加热盘管后气温低于5 时，强制迅速启动电加热，图中新风入口电动风阀作用是在备用新风机组不运营时，关闭风阀以保护机组内过滤器不受室外空气影响，而非作为防冻使用。图3 层流病房空调二次回风系统2.5 空气解决方案正如本文2.1节所述，层流病房空调送风量大而送风温差小，空气解决方案拟定应避免冷热抵消带来高能耗，老式一次回风系统显然不合用于层流病房，当前大风量小温差场合多数采用二次回风系统，但病房有其自身特点：室内负荷常年稳定而偏小、各个病房负荷差别不大、新风负荷相对较大并且是空气解决过程中几乎唯一变量，运用这些特点，与否可以探寻一种新空调方案新风承担所有空调负荷来应用于层流病房空气解决呢？从理论上分析，由新风承担所有空调负荷是完全可行，同步由于循环机组仅起到净化过滤、维持室内层流作用，无二次回风、冷热量控制环节，大大提高了系统安全可靠性；但新风承担所有空调负荷势必带来高能耗，那么这种系统究竟会比二次回风系统高出多少能耗呢？下面通过计算来比较一下。图4 层流病房新风承担所有负荷2.6 方案比较以北京一种病房夏季工况为例，其设计条件为：面积8 m2，卫生间面积2.1 m2，设计参数：温度24 ，相对湿度50%，室内空调显冷负荷1.0 kW，湿负荷0.12 kg/h，系统设计参见图3，4。经计算：总送风量为7200 m3/h，送风温度为23.6 ，卫生间排风量取200 m3/h（相称于换气次数32 h-1），满足卫生间排风及维持室内正压所需新风量为450 m3/h，总回风量为6750 m3/h，新风解决到室内等焓线。图3相应h-d图过程分析如图5所示。图5 二次回风系统h-d图由线、送风温度拟定送风点，由O，LW两点连线，则净化空调机组出口状态点C必然在此线上，由式Gx/Gh=(tC-tO)/(tO-tLW)（其中Gx为新风量，Gh为总回风量，tC为C点温度，tO为O点温度，tLW为LW点温度）可得C点温度为tC=24 。由于C点是一、二次回风混合后经风机温升1.5 后得到，故由C点等湿降温1.5可得到一、二次回风混合后状态点C1，由N，C1两点连线延长与=85%线交点即为一次回风解决状态点LN。一次回风量为Gh1=Gh(tN-tC1)/(tN-tLN)=930 m3/h，二次回风量为5820 m3/h，空调冷负荷为： 循环风冷负荷CLQ1= GH1 (iN-iLN)/3600=4.6kW新风冷负荷CLQ2=GX (iW-iLW)/3600=5.1kW系统总能耗为9.7kW。在普通空调系统中可以通过调节一、二次回风量来满足系统负荷变化需要，而在干净空调系统中，为了简化系统控制环节，普通采用定风量阀将一次回风量固定。对于新风承担所有空调负荷系统，其h-d图过程分析如图6所示。图6 新风承担所有负荷h-d图空气由室内N点经风机温升1.5 到Nf点，由Nf，O两点连线，则新风解决后状态点L点必然在此线上，取此线与=90%线交点为L点。空气由Nf点与L点混合到送风点O点，新风量为Gx=G(tNf-tO)/(tNf-tL)=1 244 m3/h。空调冷负荷为CLQGx(hW-hL)18.3 kW。与二次回风系统比较，设计能耗增量为8.6 kW，对于层流病房这种特殊场合，在普通医院中建设间数不超过5间，高级别专科医院建设间数也许达到二十几间，总增长设计能耗不超过200 kW，考虑新风负荷随季节变化，实际运营能耗增长量就更少了。虽然能耗有所增长，但由新风承担所有空调负荷带来系统长处却诸多：1）系统简朴、控制可靠，温度调节只有新风机组一种环节，循环机组只起空气过滤作用。2）新风量增长能更好改进室内空气质量。3）设备选型灵活，由新风承担所有空调负荷时，系统新风量为1 200 m3/h左右，可以比较容易选出与病房一对一新风机组；而二次回风系统新风量为400 m3/h左右，如本文2.4中所述，只能采用多间病房合用一台新风机组形式。4）循环机组再无“水患”，从主线上解决了空调机组内部细菌繁殖问题。5）由于各间病房负荷相差无几，使得集中新风解决也合用于多间层流病房共同应用此系统。综上所述，新风承担所有空调负荷系统应当是层流病房最优空调方案。3 结语 干净病房建设在国内起步较晚，而近期又面临一拥而上大量建设局面，仍有许多问题亟待各方涉及政策上来完善，本文详细分析了层流病房负荷等特点，从实际出发，探讨可实行优化空调方案，盼望能对干净病房建设有所协助。参照文献：1 GB 50333 医院干净手术部建筑技术规范 中华人民共和国卫生部 北京 中华人民共和国筹划出版社 2 YFB 0041997 军队医院干净护理单元建筑技术原则 总后建筑设计研究院 西安 19973 梅自力.医疗建筑空调设计M.北京：中华人民共和国建筑工业出版社，1995黄中，1974年3月生，大学，高档工程师，北京西三环北路5号医疗建筑设计研究院，100089