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公共建築該如何防控病毒氣溶膠傳播

公共建築該如何防控病毒氣溶膠傳播

2020/07/08 09:13
【摘要】:

    目前城市公共建築如:辦公樓、酒店、學校、商場、車站、醫院等場所,均采用中央空調做通風, 中央空調新風和回風係統管路特性決定,係統內存在高風險人群能夠交叉感染。這就要求我們針對公共環境的防控做出合理有效的措施。

以疫情爆發以來最讓眾人關注和關心的醫院隔離病房為例:

    負壓隔離病房內住的是致病菌發生源的病人,隔離的目的是防止空氣傳染致病菌排至室外影響環境和致病菌傳染給進入病房的醫護人員。病人處於自身散發、呼出、咳嗽等產生的含菌氣溶膠的包圍中,怎樣防止病房內的含菌空氣對環境和室內人員的危害呢?有一種意見是采用全新風。但有研究指出,隔離病房采用全新風不是一個必要條件。送風采用全新風就要求全排風,過去沒有針對氣溶膠的超高效過濾器時要求向室外高空排放,這樣做的依據是高空排放完全不會或極少影響被吸入的新風,所以可采用全新風。但是含有危險傳染性疾病的微生物排至室外是對環境的破壞。後來要求經高效過濾器後全排風。以下討論說明全排風的必要性不充分。

國內外有關標準關於循環風的規定或建議的分析

對表1關於隔離病房一些要求分析後可以認為:(1)除了德國標準給出的信息太少,和其他標準不便於比較外,俄、日標準基本上是美國標準的翻版。(2)美國標準雖然首先提出全排風,但對於改造後的隔離病房,隻要出風有高效過濾器即可再循環。這裏要注意由標準病房改造的隔離病房也是正經的隔離病房,沒有說它隻住致病菌感染程度極輕的病人,“隻要”是2008年修訂後強調的,2013年版沿用。如果循環風應絕對避免,就不可能有上述例外,就不可能有表7–1注U 中允許在室內使用配有高效過濾器的附加空氣循環設備。(3)從美國標準表7–1設計參數及其注U可以看出,至少表達易混淆——最小新風換氣次數2h-1又要求全排風和12h-1換氣,這是有矛盾的。(4)CDC指南給出的圖示完全是室內自循環的係統,符合出(或回)風有高效過濾器即可室內循環。(5)俄羅斯標準參照美國標準但表述有不妥之處。既然說“不能進行空氣循環”,但又說可用帶高效過濾器的局部裝置在室內循環,還給出了圖示,這等於把可循環的室內上部送風口搬到下部地麵上,或者說如果把局部裝置安到頂棚上就是室內可循環的模式。(6)日本標準強調“原則上”不使用風機盤管等室內循環裝置,這裏重點在帶冷熱盤管的風機盤管機組,說明因其積塵、積菌不好清潔維護,也因為風機盤管壓頭小,不能帶高效過濾器,帶高效過濾器的循環係統在係統冷熱盤管上幾乎無細菌沉降滋生,所以可用。這可能也有對上述美國標準同樣的理解。日本標準文字中沒有提到優先使用全新風,給出的圖示表明可以室內自循環——排(回)風經過高效過濾器,有10%排出以維持負壓,其餘則返回空調機組,與新風混合後送入室內。

倫登風機氣溶膠淨化防護單元分析:

    假設采用一般送風口,床頭下排風,在送風口下方一小塊區域內是全新風,該區域內沒有室內病人產生的致病病毒。這種氣流繼續下送,與病人周圍含病毒空氣摻混形成含病毒氣溶膠,將其稀釋、吹散,從排風口排出。病人一個噴嚏約產生6萬~30萬個/min 0.06-10μm大小的含病毒液滴。根據北京計量測定,倫登風機氣溶膠高效過濾單元≥0μm以上的氣溶膠的過濾效率達99.9991%。假定取最大值一個噴嚏產生30萬個/min含病毒液滴。據筆者觀察,1位病人1h內可打5個噴嚏。病房體積為45m3,12h-1換氣,設1h內能將噴出微粒全部排出(遠小於實驗病毒數,實際上由於氣流不均勻等因素做不到這一點),則1次換氣需要排出的微粒數為3×105個/min×5÷12=1.25×105個/min。如果按2h-1新風換氣,即將1.25×105個/min微粒的83%再循環送入室內,按上述效率,約有0.000009%×1.25×105個/min×83%=0.93個/min微粒重新送入室內,與室內人員麵臨的患者噴出的病毒濃相比可視為零。從上麵分析可見,有倫登風機高效過濾器時,一小部分排風對室外環境沒有危害,而采用全新風時如果沒有經過高效過濾器除病毒就全部排到室外(即過去的高空排放),對室外環境仍有潛在威脅。上述0.93個/min微粒相當於送風細菌濃為0.93個/min÷(12h-1×45m3)=0.102個/m3=0.102×10-4個/L。從保護醫護人員角度出發,當醫護人員未戴口罩時,假設要求在1.5h內吸入不超過1個0.06μm 微粒,則要求室內0.06μm微的濃度不應超過1.3×10-4個/L。可見上述0.102×10-4個/L計算結果遠小於此要求限值,而且1.5h內隻能吸入不超過1個0.06μm微粒是過嚴的要求。如果醫護人員戴N95口罩,則室內允許的0.06μm微粒濃度可提高1萬倍以上。此外室內還有日常消毒措施。

    所以經倫登風機氣溶膠高效過濾單元過濾後的回風送入室內和采用全新風,室內致病菌或病毒數沒有明顯差別。而室內細菌或病毒濃度的分布主要與氣流組織有關,與是否循環使用回風無關。當然,不論是全新風還是循環風,倫登風機氣溶膠高效過濾器易於做到無泄漏的結構也是非常關鍵的,普通過濾器由於結構問題導致的泄漏,會導致這種過濾效率在測試時候得不到體現。應用倫登風機氣溶膠高效過濾器和獨特的防泄漏設計則排風、回風都是安全的。

    通過有關的實驗、理論分析及對照國外發達國家的標準,可以認為:當負壓隔離病房排(回)風口設有倫登風機氣溶膠高效過濾器(過濾效率99.9991%)時,負壓隔離病房可采用非全新風淨化空調係統。這種非全新風係統應為每間病房獨立使用本室空氣循環的係統,也稱自循環係統。當然這種氣溶膠高效過濾器也適用於傳統中央空調回風裝置,可廣泛應用於醫院、行政辦公大樓、學校、圖書館、機場、火車站等中央空調新設計和改造。由於我國幅員遼闊,還應提出:當室外氣象條件合適並經過技術經濟比較後適宜采用全新風係統的,可全部病房和輔助用房分別共用一個全新風係統。這對四季如春的地區是適宜的。

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