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眉山夏熱冬冷區域基于醫療工藝環(huán)境的冷熱源和空氣處理

發(fā)布時(shí)間:2024-12-11 14:29:55 人氣:5124

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醫療工藝環(huán)境的基本要求





GB51039第七章對綜合醫院各場(chǎng)所提供了冬季和夏季室內溫濕度建議值,醫院的診療區域和病房區域冬季和夏季室內溫度介于22~26度之 間,冬季和夏季室內相對濕度介于40~60%之間;不同醫療工藝區域, 尚有相應的最低新風(fēng)換氣次數、最低房間換氣次數、室內潔凈度和室內正負壓的基本要求;但GB51039 (包括正修訂中的該規范征求意 見(jiàn)稿) 并未對醫療環(huán)境溫濕度為何需要控制在上述范圍做更多解釋?zhuān)?/p>

GB50333表4.0.1提出了醫院潔凈手術(shù)部的空氣環(huán)境基本要求,全年室內溫度介于21~25度之間,室內相對濕度介于30~60%之間;

GB50333第8.1.6條“當整個(gè)潔凈手術(shù)部設集中新風(fēng)冷熱處理設施時(shí),新風(fēng)處理機組應在供冷季節將新風(fēng)處理到不大于要求的室內空氣狀態(tài)點(diǎn)的焓值。當有條件時(shí),宜采用新風(fēng)濕度優(yōu)先控制模式?!辈⒃跅l文說(shuō)明中解釋“盡管凈化空調可以有效過(guò)濾掉送風(fēng)中的細菌,但仍需強調整個(gè)潔凈手術(shù)部系統內的濕度控制,因為只要有適當的水分,細菌就有了營(yíng)養源,就可以在系統中隨時(shí)隨地繁殖,最后會(huì )造成整個(gè)控制失敗,因此要對濕度的危害引起高度重視?!睂⒖刂茲崈羰中g(shù)部室內空氣濕度提出了目標。


醫院的診療區域和病房區域冬季和夏季醫院工藝環(huán)境的空氣參數,與控制有害微生物的生長(cháng)相關(guān),醫院嚴格的衛生程序、環(huán)境控制和員工意識都有助于控制微生物生長(cháng),但濕度控制卻是一種尚未被廣泛關(guān)注的潛在對策;

GB50333第8.1.6條的條文說(shuō)明已介紹了不論采取多少措施保持醫療環(huán)境的潔凈度,微生物也會(huì )繼續頑強抵抗是不可避免的事實(shí);雖并非所有的微生物都有害,但它們卻會(huì )污染醫院醫療環(huán)境而獲得立足之地; 醫院環(huán)境大家呼吸的空氣中每立方米有1萬(wàn)~100萬(wàn)個(gè)細菌孢子,細菌孢子可在沒(méi)有水分的情況下保持休眠狀態(tài)甚至長(cháng)達數十年,如獲得水分和食物來(lái)源,細菌孢子會(huì )萌芽并迅速繁殖,它們無(wú)需液態(tài)水只 需固體或潮濕的空氣中所含的水分即可;不受控制的細菌滋生會(huì )迅 速造成醫療感染,醫院工藝環(huán)境為此應采取全面清潔和消毒措施。

任何生物的生長(cháng)都離不開(kāi)水分,只要相對濕度達到80%以上,很多類(lèi)別的細菌和病毒并不需要液態(tài)水也能生長(cháng);


Mold Growth Prediction by Computational Simulation的研究報告提供了相對濕度對霉菌生長(cháng)的影響的關(guān)系,一旦相對濕度低于65%, 幾乎不可能滋生霉菌;若未有效控制室內相對濕度,那么一天中的不同時(shí)間段或隨著(zhù)季節變化,室內環(huán)境相對濕度會(huì )相應改變,霉菌等各類(lèi)細菌和病毒繁殖的風(fēng)險就會(huì )會(huì )增加;霉菌和細菌可將游離水  傳往較干燥區域, 由于霉菌的表面積較大具有較大吸濕性能從空氣中濾吸水分子,一旦霉菌在冷表面上滋生,該過(guò)程會(huì )進(jìn)一步增強; 該研究報告顯示降低相對濕度能夠顯著(zhù)降低霉菌滋生的可能性,在綜合醫院規范建議的醫療環(huán)境舒適溫度范圍是在22℃至26℃范圍里, 溫度變化對的霉菌滋生影響卻相對較低; 

該研究報告數據亦顯示霉菌經(jīng)多代繁殖才會(huì )顯現出一些潛在的問(wèn)題,各種霉菌的具體特點(diǎn)也各不相同。

雖之前展示了一般霉菌生長(cháng)的最壞情況,但所選的3種霉菌并沒(méi)有達到前面的生長(cháng)萌芽水平;如有效控制環(huán)境相對濕度,絕大多數霉菌的生長(cháng)都會(huì )受到抑制; 醫院室內建筑材料也對霉菌的生長(cháng)和萌芽期起重要的作用,通常多孔易吸潮的材料 (如壁紙和織物等) 是細菌滋生的良好基材; 一般而言,環(huán)境空氣或處理后的空氣的相對濕度高于50%,就會(huì )滋生一定的微生物,冷表面上的冷凝也會(huì )促使微生物生長(cháng)。

將環(huán)境濕度控制在相對濕度50%以下,絕大部分微生物都會(huì )停止生長(cháng);升高相對濕度 (50%到70%) 微生物會(huì )緩慢生長(cháng),但是也取決于環(huán)境、 物品及清潔工藝等;對于醫療環(huán)境,僅僅控制環(huán)境溫度不能抑制細菌和病毒,有些微生物能夠在極端溫度下存活;普通的除濕和常規空氣處理過(guò)程不會(huì )去除環(huán)境中現有的細菌或病毒團,它們滋生問(wèn)題將繼續,使用適當的隔絕過(guò)濾器才能有效降低空氣處理系統中殘留的細菌或病毒團; 前面引用了霉菌相關(guān)的研究報告,接著(zhù)看看涉及病毒的進(jìn)一步情況;  大量的細菌和病毒團等微生物,通過(guò)說(shuō)話(huà)、呼吸或咳嗽不斷地被人體排出,融入到漂浮在醫療環(huán)境空氣中的數以千計的微小水滴;有報告估計,在所有導致醫院感染的病原體中有10%到33%是由于空氣傳播造成的;  當這些液滴進(jìn)入一個(gè)相對濕度低于40%的房間時(shí),它們會(huì )迅速失去其體積的90%。發(fā)生收縮并漂浮很長(cháng)一段時(shí)間,覆蓋相當遠的距離;增加了它們到達另一個(gè)宿主,再補水并感染該宿主的機會(huì );這個(gè)現象通常被描述為氣溶膠云傳輸導致的感染; 環(huán)境相對濕度40~60%間,液滴將保持幾乎相同≈100μm的粒徑在離源頭1~2米內更快沉淀,可用傳統的清潔消毒方法更有效地消除; 美國大流感時(shí),美國CDC使用人體模型模擬流感患者咳嗽以及在兩米以外呼吸,將氣溶膠樣本采集到呼吸人體模型的口腔附近,并在不 同時(shí)刻對其傳染性進(jìn)行評估;研究顯示相對濕度40~70%間傳染性會(huì ) 從80%下降到20%!這是由于流感病毒在相當長(cháng)的一段時(shí)間內不能 繼續懸浮,并且許多空氣細菌和病毒在這種相對濕度范圍內的壽命 會(huì )縮短; 除了阻礙微生物和細菌的生長(cháng)外,適當的濕度管理還有大幅度降低其傳播速度的效果;在醫療環(huán)境中,病原體和對感染特別敏感的患 者共存,絕對必要做濕度管理。


對抗細菌或病毒的最后一道人體防線(xiàn)——呼吸系統壁

空氣傳播通過(guò)吸入的細菌或病毒團感染,細菌或病毒團通過(guò)呼吸系統,在呼吸道壁或肺泡中沉積,導致肺炎或血液感染;人體對這些侵襲的最后防線(xiàn)是由呼吸系統壁組成的,從鼻子到氣管和支氣管一小層粘液分泌出來(lái),加濕和加熱進(jìn)入的空氣,并將細菌俘獲;通過(guò)位于呼吸系統壁上的許多上皮纖毛的有節奏的運動(dòng),這 層粘液被不斷向上推粘液到達口腔,細菌被胃酸吞噬而變得無(wú)害, 成為腸道菌群的一部分而不會(huì )造成損害,該過(guò)程稱(chēng)為黏膜清除;它對人體健康至關(guān)重要,阻擋了人體呼吸的大部分病原體,但其功能受空氣相對濕度的強烈影響,若相對濕度低于40%粘液層就會(huì )脫水,纖毛運動(dòng)減速直至停止,從而使病毒和細菌侵入并感染體內細胞;

管理濕度在防止醫療環(huán)境感染起著(zhù)重要的作用,40~60%的相對濕度會(huì )抑制細菌菌落和霉菌的生長(cháng),更最重要的是會(huì )大大減少它們的傳播,并有助于我們的天然防御能力與之抗衡。

查空氣焓濕圖,對22~26℃和相對濕度40~60%可知以下組合參數:  26℃和60%對應的含濕量12.6g/kg和露點(diǎn)溫度17.6℃

26℃和40%對應的含濕量8.3g/kg和露點(diǎn)溫度11.3℃

22℃和60%對應的含濕量9.9g/kg和露點(diǎn)溫度13.9℃

22℃和40%對應的含濕量6.6g/kg和露點(diǎn)溫度7.8℃

醫療工藝環(huán)境對室內換氣次數亦有要求,各類(lèi)醫療場(chǎng)所隨室內潔凈度的要求室內換氣次數也不同。GB50333規定:

  • II級潔凈手術(shù)室的24~30次 /時(shí);

  • I級潔凈手術(shù)室按手術(shù)床上吊頂40~60%滿(mǎn)布HEPA折算換氣次數 達35~50次/時(shí);國家各類(lèi)節能設計標準的提升,

  • 普通病房6~8次/時(shí)換氣次數對應的夏季設計負荷下送風(fēng)溫差6~8℃ ,夏熱冬冷區域部分負荷和冬季設計 負荷下的送風(fēng)溫差將下降到1~2℃;

  • 醫院各負壓隔離病房、手術(shù)室、消毒中心和檢驗實(shí)驗室等換氣次數要求更高區域大部分均位于內區無(wú)外圍護結構,送風(fēng)溫差與室內發(fā) 熱量 (燈光、設備和人員等) 直接相關(guān),隨著(zhù)醫療設備如無(wú)影燈LED 化和照明LED化燈光負荷下降明顯對送風(fēng)溫差的影響下降到1℃左右, 除大量醫療工藝設備同時(shí)長(cháng)期運行的環(huán)境外,實(shí)測送風(fēng)溫差僅2~6℃。

空氣焓濕圖醫療工藝環(huán)境12.6-6.6g/kg含濕量和17.6-7.8℃露點(diǎn)溫度和室內換氣次數對應2-6℃的送風(fēng)溫差,有如下對應的結論:

不考慮新風(fēng)預處理的常規非再熱一次回風(fēng)系統, 由于醫療環(huán)境的送 風(fēng)溫差較小將導致室內會(huì )相對濕度偏往潮濕方向;普通病房過(guò)渡季 節隨著(zhù)房間顯熱負荷的值逐漸減小,相對濕度將更偏潮濕;冬季供 暖季醫療環(huán)境25~40%的新風(fēng)比導致設計工況下室內相對濕度偏干燥, 而冬季送風(fēng)溫差明顯低于夏季導致自然蒸發(fā)類(lèi)型的加濕方式很難滿(mǎn) 足醫療環(huán)境的冬季加濕要求;

 醫院各負壓隔離病房、手術(shù)室、消毒中心和檢驗實(shí)驗室等換氣次數 更高的內區雖然室內負荷全年變化較小和送風(fēng)溫差較小,但根據醫 療工藝要求不同使用區域的新風(fēng)比30~100%,乃至部分區域全新風(fēng)全 排風(fēng)負壓運行;不考慮新風(fēng)預處理時(shí)新風(fēng)進(jìn)風(fēng)參數對室內空氣處理 的干擾較顯著(zhù),過(guò)渡季節一天內可能供暖與供冷工況會(huì )多次轉換;

 綜上,醫療工藝環(huán)境的上述特點(diǎn)使得冬季工況室內加濕要求成為必 須;除外區病房夏季工況送風(fēng)溫差稍大采用常規一次回風(fēng)可基本滿(mǎn) 足要求外,即使采用普通二次回風(fēng)系統考慮風(fēng)系統調整穩定,宜在二次回風(fēng)后用再熱盤(pán)管調整送風(fēng)參數,即再熱難以避免成為必須; 夏熱冬冷區域由于冬夏兩個(gè)季節的溫差明顯小于寒冷區域及室內供暖負荷較小,再熱需求明顯,冬季部分負荷下需補償冷卻。

幾類(lèi)典型醫療工藝環(huán)境冷熱源和空氣處理


普通病房:國內最常用FCU+PAU,美國常用病區AHU配VAV Box;  血液病房、燒傷病房和哮喘病房等特殊病房:潔凈區雙風(fēng)機AHU連續運行,室內有定向氣流分布要求,維持5Pa正壓;

負壓隔離病房:執行GB50849全排風(fēng) (雙風(fēng)機) 和全新風(fēng)雙風(fēng)機AHU連續運行,室內有定向氣流分布要求,維持梯級負壓;

ICU:國內最常見(jiàn)FCU (或VRF) +PAU或將其定義為潔凈區用AHU,美國常用病區AHU;

手術(shù)部:執行GB50333,潔凈區國內常用一拖一或一拖多AHU+PAU,美國常見(jiàn)直膨機組;室內有定向氣流分布要求,維持正壓;少量負 壓手術(shù)室或正負壓轉換手術(shù)室空氣處理做法與負壓隔離病房相當;

門(mén)診部:國內最常用FCU (部分區域VRF) +PAU,美國常用AHU和AHU配VAV Box;門(mén)診部里配套的小型化驗室、處置室和換藥室配套微負 壓獨立排風(fēng)系統;其中急診門(mén)診部應設置獨立空調冷熱源系統且其 中部分區域負壓運行;大型綜合醫院門(mén)診部通常有高大空間醫療街 用于連通醫院各個(gè)部門(mén),醫療街常用AHU但煙囪作用導致的區域下冷 上熱通常是醫院空氣處理的難點(diǎn)之一;

中心供應室:滅菌區為潔凈區AHU正壓使氣流定向往負壓去污區流動(dòng);無(wú)菌存放區5Pa正壓,去污區5Pa負壓。

醫技科室:屬綜合醫院內空調型式最多而集中的區域,簡(jiǎn)述如下:

檢驗科、病理科和實(shí)驗室:按照各自工藝要求配套獨立AHU,部分區 域按潔凈區,部分AHU連續運行,室內有定向氣流分布要求,維持工 藝要求的正壓或負壓 (部分區域全新風(fēng)全排風(fēng)) ;

生殖醫學(xué)中心和心血管造影:潔凈區AHU,室內有定向氣流分布要求;

電生理、超聲和內窺鏡:國內最常見(jiàn)VRF+PAU,美國常用AHU配VAV Box;其中喉鏡區域應設置獨立全新風(fēng)AHU或直膨機組微負壓;

聽(tīng)力檢查室:30dB (A)接近播音室要求, 國內常用小規格VRF+PAU配 送回風(fēng)消聲器;

X光、CT、DSA、CR和DR等醫學(xué)影像:VRF+PAU,美國常用AHU配VAV Box;關(guān)注風(fēng)管迷宮穿輻射防護墻處理,室內排風(fēng)及部分氣體滅火事后排風(fēng);

CT和DSA設備散熱是否自帶冷卻設備對室內環(huán)境影響很大 應與醫療設備工藝做好溝通;

MR:空氣處理類(lèi)似醫學(xué)影像,設防泄漏獨立氦氣排風(fēng)系統,室內通 風(fēng)空調管和支吊架應采用非磁性材料;

鈷60和加速器:空氣處理類(lèi)似醫學(xué)影像,設獨立排風(fēng) (加速器室有 臭氧) 和氣體滅火事后排風(fēng),關(guān)注風(fēng)管迷宮穿輻射防護墻處理;設 備散熱對室內環(huán)境影響很大應與醫療設備工藝做好溝通。

夏熱冬冷區域醫院建筑的運行特點(diǎn)

綜合和前述匯總的典型醫療工藝環(huán)境空氣處理技術(shù)路線(xiàn),可知對綜合醫院的冷熱源提出了以下要求:

除中小型醫院外,單個(gè)院區800床位以上的大、 中型醫院大量以中央 空調系統為主;國內大中型醫院中央空調系統的主流做法是大容量 冷熱源+局部風(fēng)冷熱泵機組 (含四管制) ,即冬夏季高峰時(shí)間段運行 大容量冷熱源為主,過(guò)渡季運行風(fēng)冷熱泵機組 (含四管制) 為主;局部需要連續運行的區域配以多聯(lián)機或單元空調機組;

除美式VAV系統外,大部分外區病房過(guò)渡季可開(kāi)窗通風(fēng),這些外區病 房由于過(guò)渡季室內外負荷均很小,除需確保濕度優(yōu)先的區域外, 目 前常見(jiàn)雙廊病房樓自然通風(fēng)基本可以滿(mǎn)足外區病房處于醫療工藝可 接受的環(huán)境,但雙廊病房樓內區護士站周邊的醫生辦公室、示教室 等冬季和過(guò)渡季溫度明顯偏高2℃左右,并導致相對濕度偏干燥難以 滿(mǎn)足醫療工藝對病房樓內區的要求;

采用FCU+PAU方式但不加濕的病房樓和門(mén)診部區域,冬季約85%左右 時(shí)間段可控制室內相對濕度不低于30~40%勉強滿(mǎn)足醫療環(huán)境下限;

剩下15%左右未滿(mǎn)足相對濕度時(shí)間段非連續且通常持續時(shí)間不長(cháng),使 用FCU+PAU方式的醫療區域若未能在末端FCU (或VRF室內機) 位置加 濕而僅僅在采用PAU上加濕對室內相對濕度影響有限,即使在PAU上 設計了加濕功能,大量反映開(kāi)不開(kāi)沒(méi)感覺(jué);不如手術(shù)室差別明顯!

實(shí)際運行狀況:

調研大部分夏熱冬冷區域綜合醫院,真正全年按照濕度優(yōu)先原則滿(mǎn)足醫療工藝要求的區域,基本僅剩手術(shù)室區域、消毒供應中心、各類(lèi)檢驗實(shí)驗室和部分檢驗大型醫療設備室;這些區域冬季和過(guò)渡季以四管制風(fēng)冷熱泵冷溫水機組為冷熱源,部分醫院夏季高峰時(shí)間會(huì )停用四管制風(fēng)冷熱泵冷溫水機組供冷,改由醫院中央空調系統冷源統一供冷。

濕度優(yōu)先方式醫療工藝區域要求供水溫度穩定在設計溫度 (例如7℃) ,導致春末夏初和夏末秋初室外環(huán)境溫度與室內設計溫度差異較小的時(shí)間段也要按照設計供水溫度運行, 中央空調系統不能享受非滿(mǎn)負荷時(shí)間段供水溫度適當提高的節能好處;部分醫院選配了渦旋模塊四管制風(fēng)冷熱泵冷溫水機組,當多模塊并聯(lián)運行時(shí)機組的調節特性難以滿(mǎn)足在各種負荷率下持續穩定在設計溫度的要求,其服務(wù)的濕度優(yōu)先方式醫療工藝區域制冷工況下經(jīng)常出現相對濕度由于供水溫度偏高導致室內除濕能力不滿(mǎn)足使用要求的情形;

幾年來(lái),部分夏熱冬冷區域醫院在濕度優(yōu)先方式醫療工藝區域逐漸引入直接蒸發(fā)段 (或直膨機組) 做深度除濕,改善渦旋模塊四管制風(fēng)冷熱泵冷溫水機組部分負荷下難以穩定提供設計出水溫度的情 況,基本可以保證過(guò)渡季和春末夏初和夏末秋初的使用效果。



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