CN101275769B - 通风系统、装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于使房间通风的系统和方法，该房间包括墙壁(103)、地板(107)和吊顶(105)，并且能够容纳患者的病床(140)，该系统包括至少一个送风单元(120)和一个排风单元(130)，其中所述送风单元(120)包括用于在一定方向引导气流的引导狭缝散流器(122)，从而平躺在病床上的患者(150)正面接受所述气流，并且所述排风单元(130)布置在地板(107)附近并且靠近病床(140)的头端(141)，从而空气在流经患者(150)之后流开房间。送风单元还设置有增压风机(124)，该风机与引导狭缝散流器(122)连通以便借助于所述增压风机(124)强迫新鲜空气通过引导狭缝散流器(122)形成第一气流，并且所述第一气流被引导离开散流器，携带更大质量的新鲜空气经由孔板(305，306)离开送风单元，形成用来冷却患者的气流。

Description

通风系统、装置和方法
本发明是中国发明专利申请号为03823919.1、发明名称为通风系统、装置和方法、国际申请日为2003年9月4日的分案申请。
技术领域
本发明涉及空调系统，尤其是在医院或者对洁净空气要求高的其他地方提供通风和空气调节的装置和方法。
背景技术
随着空调系统中的气流增大，扰动的风险增加，并且使在例如医院病房中卷起传染患者的传染媒介的风险增加。在为了舒适而通常需要较大冷气流来对患者进行冷却的热带国家中，这样的风险更突出。
在Nilsson的WO86/06460中公开了一种用于将洁净空气供给手术室的方法和装置。该装置包括：中央供送部件，用于被引向所述区域的控制承载束；以及至少两个辅助空气供送部件，与所述中央供送部件相邻，用于在围绕承载束的区域中供送辅助空气束。
Bush的US3935803公开了一种便携类型的空气过滤装置，用于引导在病床上方的向下的经过滤的气流。
Nilsson的WO00/32150公开了一种用于使带有墙壁和吊顶的房间通风的方法和装置，该装置包括布置在排出口处的用于送风的倾斜流动引导器。
Nilsson的SE513220公开了一种用于使带有墙壁和吊顶的房间通风的装置和方法，该装置包括布置在房间墙壁上的排出口。
但在现有技术中没有象在本发明中一样以高效和经济的方式提出和解决所述问题。
发明内容
本发明是基于发明人对空气形态，尤其是热带国家的病房和手术室中的空气形态的了解和认识。本发明的目的是解决当空气在房间中行进时始终使空气保持较低流速的问题，从而防止将灰尘和其他微粒卷起。当空气处于管道或者空气处理单元中时，这通常不是问题。在调节后的空气经过房间时出现该问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种便携式空调单元，其特征在于，所述空调单元包括至少一个主散流器和至少一个狭缝散流器，这些散流器布置成通过狭缝散流器的具有第一速度的第一气流与通过所述至少一个主散流器的具有第二速度的第二气流共射，所述第二速度低于所述第一速度，所述主散流器包括一个或多个孔板区域，所述孔板具有大约30％的开孔率。
根据本发明的另一个方面，提供了一种向躺在房间中的病床上的患者供送新鲜空气的方法，包括以下步骤：
以较小的体积流量提供第一较快的气流；
以较大的体积流量提供第二较慢的气流，并且与第一气流相邻以便所述第一气流与来自第二气流的空气共射；以及
提供低速大体积流量吸入以排出供送的空气。
上述方法也包括以下步骤：
通过强迫空气经过至少一个与一垂直平面平行的细长狭缝来供送所述第一气流，该垂直平面平行于所述病床的左侧或者右侧；以及
通过强迫空气经过金属或者类似材料的孔板来提供所述第二气流，该孔板具有大约30％的开孔率。
上述方法还包括以下步骤：
通过强迫空气经过两个具有会合的深度轴线的细长狭缝来提供所述第一气流；以及
以小于第一气流的空气流速的5％的空气流速且大于第一气流的体积流量的两倍的体积流量来提供所述第二气流。
根据本发明的一实施例通过设置具有大的有效送风面积的送风单元和用于控制流动的散流器、以及带有大的有效空气吸入面积的排风单元来解决这一问题，其中所述排风单元提供低的排气速度。
一优选的实施例包括至少一个送风单元和一个排风单元，其中所述送风单元包括用于在一定方向引导气流的引导狭缝散流器，从而平躺在病床上的患者正面接受所述气流，并且所述排风单元布置在地板附近并且靠近病床的头端，从而空气在流经患者之后离开房间。送风单元还设置有增压风机，该风机与引导狭缝散流器气体连通以便借助于所述增压风机强迫新鲜空气通过散流器形成第一气流，并且引导狭缝设置和排列成使所述第一气流被引导离开散流器，同时携带更大质量的新鲜空气经由孔板离开送风单元，形成用来冷却患者的气流。
本发明的原理使之能够通过应用所谓的共射(co-ejection)现象，即气流或者空气射流共射空气至其原始体积的10倍，来控制较低速度的气流。通过设置狭缝散流器，其中狭缝尺寸、狭缝距离和狭缝角度相对于增压风机控制的气流确定大小，从而产生一核心气流。狭缝散流器位于主散流器的中间。所述气流确保了共射气流从主散流器等朝向患者和最终朝向可选排风单元的流动及方向。所述布置提供了在患者上方的洁净空气的受控引导气流，并且不会提供在现有技术散流器中可能出现的难以控制的不可预见气流。
本发明的一个目的是简化并提高在多病床病房中对单个患者的通风。在病床多于一张的病房中，针对每个患者的单独气流是可优选的，从而在最小的传播感染风险下获得最佳的舒适性。
本发明通过提供一种系统来解决这一问题，该系统包括主散流器和狭缝散流器。该狭缝散流器包括至少一个但优选地包括两个狭缝。每个狭缝具有长度、宽度和深度。每个狭缝的纵轴基本平行于与患者的病床左侧或者右侧平行的平面布置。优选地，与所述病床的长度轴线平行，每个狭缝的深度轴线布置成在多狭缝系统中，所述轴线指向共同的小区域，即所述深度轴线会合布置，在其间形成一锐角。
每个狭缝优选地由金属或者其它合适材料，例如塑料的两个平行板制成。每个狭缝的深度比其宽度大许多倍。典型的尺寸包括：2mm的宽度，25mm的深度。每个狭缝的长度优选地以与病床相同的数量级选取。近似病床长度一半的长度可能是足够的。
附图说明
将在下文中借助于所公开的附图来描述本发明的优选实施例，附图中：
图1a是一房间的侧视图，该房间包括根据本发明一实施例的系统；
图1b以一不同的侧视图示出了图1a中的房间；
图2a和2b示出了送风单元和床的两个侧视图；
图3a示出了送风单元的正视图；
图3b示出了狭缝散流器的横截面图；
图4示出了用于为床上的患者提供新鲜空气的便携式空调单元；
图5a、5b和5c示出了图4所示单元的正视图、侧视图和顶视图；以及
图6示出了图4所示散流器部分的细节。
具体实施方式
在图1a和1b中示出了一优选实施例。具有墙壁103、吊顶105和地板107的房间101设置有空调系统，该空调系统包括至少一个送风单元120和至少一个低速排风单元130。送风单元120位于病床140上方的吊顶105内，用于将调节后的空气供送给病床140上的患者150。
图2a和2b更详细地示出了本发明的送风单元120。送风单元120设置有入口121、引导狭缝散流器122、增压风机124和空气过滤器125、用于放置过滤器125的开口、一些孔板和照明单元128。
空气被从控制系统供送给送风单元120。空气通过入口121进入，经过过滤器125，在该过滤器125处微粒被去除。然后使空气在送风单元120的内部散开。一部分空气进入增压风机124的吸入侧，随后增压风机124强制这部分空气通过引导狭缝散流器122排出。其余的空气被柔和地强制通过孔板305、306，如图3a所示。
由于设计成上述布局，因此冷却气流在送风单元外侧形成，包括被强制通过引导狭缝散流器122的空气和通过孔板305、306上的孔的空气。由于上述布局，因此来自该冷却气流外侧的室内空气将只以非常小的程度与所述冷却气流混合，留下高程度的未污染空气冷却患者。
来自送风单元120的空气由此在患者身体上方朝向患者流动，然后经由靠近所述病床140的枕头端141设置的低速排风单元130离开房间101。
图3a示出了送风单元120的正视图。引导狭缝散流器122包括具有第一狭缝301和第二狭缝302的长框架310。狭缝的方向优选地彼此平行，或者稍微会合使得狭缝的气流理论上将在散流器外侧几英尺处相遇。由于一个狭缝使得气流不得不驱动大量的周围空气，降低其速度，因此狭缝的数量优选地为两个。两个狭缝引发两个共同作用气流，这两个气流将形成到达散流器更远处的更稳定的气流。三个以上的狭缝将更昂贵而不会增加任何实质的优点。优选地，所述狭缝可进行方向调节，以便提供不同方向的气流。送风单元还包括孔板305、306，所述孔板305、306布置在引导狭缝散流器122的至少一个侧面上，因此当空气被强制通过狭缝301、302和空气被强制通过孔板305、306上的孔308时，形成具有如图1a所示方向D的气流，该方向朝向患者倾斜向下。在没有引导狭缝散流器122时，空气将缓慢流出并且非常容易被例如走过房间的人扰动。
在一优选实施例中，送风单元还包括照明管321、331以及相应的反射件320、330，这些反射件布置用来为房间和/或病床140以及患者150提供充足照明。
在一优选实施例中，孔板布置成总面积的近似30％为用于使空气通过的孔。孔板的面积优选地为大约1.2平方米，这使得开口部分为0.36平方米。在空气速度为0.05米/秒时，这将使流量为65立方米/小时。
散流器中的至少一个狭缝设计成具有0.004平方米的面积。在空气速度为2米/秒时，这将使狭缝流量为30立方米/小时。在该示例中，狭缝散流器的体积流量小于来自主散流器的体积流量的一半。
总之，这将使气体流量为95立方米/小时。在该实施例中，假定患者上方的空气体积为近似2立方米，则该空气将每小时被更换48次(48ACH)。
在另一优选实施例中，送风单元包括引导狭缝散流器，该散流器被布置成相对于所述送风单元的水平基础平面160成角度α。所述角度α优选地设计成离开送风单元的气流沿着方向D在患者上方流动，有利于同时朝向排风单元130流动的气流在患者上方流动。α的最佳数值取决于地板107和吊顶105之间的距离。但在所有的应用中，设计成5和10度之间的角度。应该明白也可将基础平面160设置成垂直延伸。但每个狭缝的纵轴位于与房间的侧壁平行、即平行于与患者所躺的病床的左侧或者右侧平行的墙壁的平面上。
图3b示出了图3a所示引导狭缝散流器122的横截面图。引导狭缝散流器122具有在上壁341、下壁342和侧壁343之间限定的内部空气导引空间340。狭缝301、302形成于侧壁343的超出部分351和狭缝内侧壁350之间。每个狭缝301、302具有深度DT。每个狭缝301、302的宽度等于侧壁343的所述超出部分351与狭缝内侧壁350之间的距离。每个狭缝的长度未在图3b中示出。深度DT设置成比宽度大几倍，即该深度比宽度大10至20倍。典型的尺寸包括25mm的深度和2mm的宽度。每个狭缝301、302具有深度轴线方向361、362。狭缝301、302，即它们的侧壁350、351布置成两个方向361、362以锐角GAMMA相交。优选地，角度GAMMA布置成数值为10度。在另一实施例中，狭缝301、302在相对于彼此可调节的两个侧壁350、351之间形成，进而角度GAMMA可调。通过调整该角度，可以给定气流更长或者更短的射程。也能给定气流不同的方向。
参见图4、5a、5b、5c和6，示出了一便携式空调单元500。该空调单元500包括空气入口410、散流器510，该散流器510具有之间以角度β布置的主散流器520、521以及狭缝散流器530。所述角度β优选地在80和120度之间，所述两个主散流器之间的角度β更优选在80和110度之间。在一优选实施例中，所述角度β约为99度。所述单元设置有风机和电源单元540、以及轮子560，从而可以将所述空调单元500从一个位置移动到另一位置，例如将空调后的空气提供给此刻最需要冷空气的患者。
在一个优选的实施例中，狭缝散流器530包括一狭缝，优选地为2mm宽，位于主散流器520、521之间，提供大约0.14平方分米的空气通过面积。两个主散流器520、521包括大约为400×700mm并带有30％孔的孔板605、607，每个孔板提供了大约8.4平方分米的空气通过面积。总的空气通过面积约为0.17平方米。
0.2m/s的空气流速所提供的空气量为122立方米/小时，大约为61次换气/小时。柱空气速度(air speed in column)为1.7m/s。
在一优选实施例中，狭缝散流器530布置在两个主散流器520、521的交角620处。

Claims (10)

1.一种便携式空调单元(500)，其特征在于，所述空调单元(500)包括至少一个主散流器(520，521)和至少一个狭缝散流器(530)，这些散流器布置成通过狭缝散流器(530)的具有第一速度的第一气流与通过所述至少一个主散流器(520，521)的具有第二速度的第二气流共射，所述第二速度低于所述第一速度，所述主散流器包括一个或多个孔板区域，所述孔板具有大约30％的开孔率。
2.如权利要求1所述的便携式空调单元(500)，其特征在于，所述第一和第二气流形成的结合气流呈现为通过所述狭缝散流器(530)的气流方向。
3.如权利要求1所述的便携式空调单元(500)，其特征在于，所述狭缝散流器位于所述主散流器的交角(620)处。
4.如权利要求3所述的便携式空调单元(500)，其特征在于，所述便携式空调单元包括两个主散流器，所述两个主散流器之间的角度(β)在80和110度之间。
5.如权利要求1所述的便携式空调单元(500)，其特征在于，所述空调单元(500)包括具有两个狭缝的狭缝散流器单元，所述狭缝的深度轴线之间成一锐角(GAMMA)。
6.如权利要求5所述的便携式空调单元(500)，其特征在于，每个狭缝具有比其宽度大得多的深度。
7.如权利要求6所述的便携式空调单元(500)，其特征在于，所述狭缝的宽度约为2mm。
8.一种向躺在房间中的病床上的患者供送新鲜空气的方法，包括以下步骤：
以较小的体积流量提供第一较快的气流；
以较大的体积流量提供第二较慢的气流，并且与第一气流相邻以便所述第一气流与来自第二气流的空气共射；以及
提供低速大体积流量吸入以排出供送的空气。
9.如权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：
通过强迫空气经过至少一个与一垂直平面平行的细长狭缝来供送所述第一气流，该垂直平面平行于所述病床的左侧或者右侧；以及
通过强迫空气经过金属或者类似材料的孔板来提供所述第二气流，该孔板具有大约30％的开孔率。
10.如权利要求9所述的方法，还包括以下步骤：
通过强迫空气经过两个具有会合的深度轴线的细长狭缝来提供所述第一气流；以及
以小于第一气流的空气流速的5％的空气流速且大于第一气流的体积流量的两倍的体积流量来提供所述第二气流。
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