CN106352463A

CN106352463A - 弱湍流均匀混风送风装置

Info

Publication number: CN106352463A
Application number: CN201610977149.4A
Authority: CN
Inventors: 殷晓冬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2017-01-25

Abstract

本发明涉及一种弱湍流均匀混风送风装置，具有：固定装置、新风入口和回风入口、以及送风模块，该送风模块包括：静压腔，其用于将引入的回风和新风进行混合；过滤层，其用于对引入的回风和新风进行净化过滤；定向送风器，其具有背向过滤层布置的送风孔，使得通过送风孔送出的新风在被送风装置的顶壁反弹以后与回风均匀地混合；均压膜或散流板，其用于对引入的回风和新风进行均压。利用该送风装置，可以降低术后感染风险，实现新建医疗设施的模块化建造，并且以较低成本实现新风和回风的均匀混合。本发明还涉及一种组装式弱湍流均匀混风送风装置。

Description

弱湍流均匀混风送风装置

技术领域

本发明总体上涉及医疗通风设施领域，具体而言涉及一种弱湍流均匀混风送风装置。

背景技术

目前，主流医疗通风设施采用单向流洁净技术。单向流，亦称“层流”，是指通过空气净化装置或洁净区的方向一致且流线大致平行的气流。单向流的判断条件为：通过洁净区的流线与理想直线的偏离不超过14°。然而，最新的医学研究数据表明，单向流通风手术室具有较高的术后感染风险。

其次，手术室等医疗设施的通风设施的改造往往涉及较大的改建成本，例如必须更换通风管道、通风净化设施等等，而这样的更换一般都需要对建筑物本身进行修复、重新装潢等等，从而增加改建成本，不利于通风设施的更新换代。

另外，在空气循环系统中，需要将新风和经处理的回风充分混合，然后再输送回到医疗房间中。如果混合不均匀，则将直接影响输出风的空气质量，例如局部输出风的含氧量偏低或温度较高。但是新风由于经过除湿、调温加湿和净化等处理而往往比回风具有明显更高的压头(或称风压)并相应地具有更高风速，因此在直接将风压不同的新风和回风混合时，很难实现均匀混合。而如果将二者在前置管道中事先混合，则一来需要较长的混合管道，二来高压头新风容易阻碍低压头循环风的正向流动，甚至使低压头循环风倒流，即发生所谓“气堵”现象。因此，在现有技术中，一般尽量避免直接合并传输压头相差大的新风和循环风的输送管道，而是首先对它们的压头进行调节以后再合并两条输送管道，但这也导致显著提高的成本。

发明内容

从现有技术出发，本发明的任务是提供一种弱湍流均匀混风送风装置，利用该送风装置，一方面可以以较低的改建成本有效地降低术后感染风险，有助于实现新建医疗设施的模块化建造，另一方面，可以以较低成本实现新风和回风的均匀混合，提高输出风的空气质量。

在本发明的第一方面，该任务通过一种弱湍流均匀混风送风装置来解决，该送风装置具有：

固定装置，其被配置为将送风装置固定在医疗设施的顶壁上；

新风入口，其用于将新风引入到弱湍流均匀混风送风装置中；

回风入口，其用于将回风引入到弱湍流均匀混风送风装置中；以及

送风模块，其包括：

静压腔，其用于将引入的回风和新风进行混合；

过滤层，其用于对引入的回风和新风进行净化过滤；

定向送风器，其布置在静压腔中并且与新风入口连通，所述定向送风器具有背向过滤层布置的送风孔，使得通过送风孔送出的新风在被均匀混风送风装置的顶壁反弹以后与回风均匀地混合；

均压膜或散流板，其用于对引入的回风和新风进行均压。

在此，应当指出，本发明中的使用的弱湍流是指，气流的紊流度(或湍流度，即气流速度相对于平均值波动的度量、即相对标准差)为5％至20％。另外，紊流度<5％为单向流或层流，紊流度>20％为紊流或湍流(参见德国标准：DIN1946-4：2008)。

根据本发明的弱湍流均匀混风送风装置至少具有下列优点：(1)利用该送风装置，可以有效地降低感染风险，这是因为，根据发明人的研究调查发现，单向流通风设备导致高感染率的主要原因在于，其空气过滤器(例如HEPA，High Efficiency Particulate，高效过滤器)尽管可以有效地捕集真菌、细菌等微生物，但在实际使用过程中，过滤器本身成为容留和繁殖微生物的温床，而且由于单向流设备的出风速度较高，且方向一般固定地对准手术台，使得易于通过单向气流将过滤层中的细菌直接吹送到手术台、例如手术操作部位，从而造成术后感染；而本申请中的送风装置采用弱湍流技术，由于弱湍流的方向随机性，因此即使将通风设备的出风方向对准手术台，将过滤层中的细菌直接吹送到手术台的概率也会大大降低，从而有效地降低术后感染风险；(2)在本发明的送风装置中，通过增加过滤层(或滤芯，即由滤纸等过滤材料形成的过滤单元)的厚度和/或调整过滤层的滤纸折叠的节距、即经折叠的滤纸的折叠节之间的距离，使得所输入的新风和回风(在经过均流膜和散流板以后)以弱湍流形式进入到医疗设施中，其原理是改变过滤层阻力，调节气流的湍流度，技术可靠，方法简便；(3)根据本发明的送风装置可以根据现场实际情况进行“装配式”(利用零件、型材和板材等进行现场装配，运输方便，现场拼接)或“组装式”(对几个部件进行现场拼装，运输体积较大)安装，并且通过安装送风装置就可以实现弱湍流送风，从而降低术后感染风险，而不需要更换整个通风系统，也不必对医疗设施本身进行破坏性改造，因此使用本发明的送风装置，可以以低改建成本实现先进的弱湍流技术；(4)利用根据本发明的送风装置，可以实现风压不同并由此风速不同的新风和回风的均匀混合，其基于的原理是，风压和风速较高的新风在背向过滤层的方向上传输一定距离并经过顶壁的反弹以后，其风压和风速已经减弱到合适水平，此时再与回风混合，可容易地实现较均匀的混合；本发明的送风装置无需专用阀门、执行机构以及复杂的控制流程，其控制流程简单、成本低廉而且混合效果好。

在本发明的一个扩展方案中规定，所述医疗设施包括：手术室、普通病房、新生儿病房、中央供应室以及ICU病房。通过该扩展方案，可以实现多种医疗设施的理想空气洁净度。其它医疗设施或者要求类似空气洁净度的房间也是可以设想的。

在本发明的另一扩展方案中规定,所述过滤层包括HEPA空气过滤层和/或IFD净化模组和/或活性炭滤网。通过该扩展方案，可以根据实际情况有针对性对空气进行净化过滤，实现理想的空气质量。

在本发明的一个优选方案中规定，改变过滤层的厚度，使得所引入的空气流以弱湍流形式进入手术区。所述过滤层用于对所引入的空气流进行净化过滤。

在本发明的另一个优选方案中规定，调整过滤层的滤纸折叠的节距(即经折叠的滤纸的各折叠节之间的距离)，使得所引入的空气流以弱湍流的形式进入手术区。

在本发明的又一优选方案中规定，在送风装置的下端布置有围挡，所述围挡以用于对送风装置输出的气流进行导流。该围挡的高度优选为450mm。通过优选方案，可以在较低风速、例如0.24m/s的情况下将净化空气输送至手术台工作面。安装围挡以后，下端距地面的高度应大于2.1m。

在本发明的第二方面，前述任务通过一种组装式弱湍流均匀混风送风装置来解决，该送风装置具有：

多个送风模块，所述多个送风模块能够在现场被拼装成3mx3m的送风装置，每个送风模块包括：

静压腔，其用于将引入的回风和新风进行混合；

过滤层，其用于对引入的回风和新风进行净化过滤；

定向送风器，其布置在静压腔中并且与新风入口连通，所述定向送风器具有背向过滤层布置的送风孔，使得通过送风孔送出的新风在被送风装置的顶壁反弹以后与回风均匀地混合；

均压膜或散流板，其用于对引入的回风和新风进行均压。

附加于第一方面的送风装置的前述优点、即低感染率、低构造成本、良好散流效果和低改建成本、低施工条件要求、以及良好混合效果，第二方面的组装式弱湍流均匀混风送风装置可现场拼装成更大面积的送风装置，或者相同面积的送风装置可拆分成更小单元运输和仓储，从而降低相应成本。

在本发明的一个优选方案中规定，所述多个送风模块为四个矩形的送风模块，所述送风模块通过接合被组装成方形的送风装置。通过该优选方案，可以较好地覆盖手术区，包括手术台、敞开放置无菌物品的器械桌以及穿着无菌服的手术团队，过滤层、均流膜、散流板被设计成“下装式”(手术室内安装)，工序简单，安装和更换方便。

在本发明的另一优选方案中规定，所述固定装置为套筒，送风装置通过所述套筒可旋转地且可升降地与医疗设施的顶壁连接，其中所述套筒穿过四个矩形的送风单元的中心位置处的方形缝隙并且与所述送风单元固定在一起。通过该优选方案，不仅实现了送风装置的对准方向和离地高度的调整，而且由于套筒正好从四个送风单元的中心位置处的方形缝隙中伸出并与它们固定，因此可以以低成本实现良好的安装强度，因为不必对送风装置打孔或其它方式破坏其结构以让套筒穿过。

在本发明的另一优选方案中规定，每个矩形的送风模块具有边长1400mm x1600mm，并且组装的方形送风装置具有边长3000mm x 3000mm，并且所述方形缝隙具有边长200mm x 200mm。通过该优选方案，可以良好地覆盖面积同样为3x3m²的手术台区域，从而实现手术台区域的更好通风效果。

附图说明

下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本发明。

图1示出了根据本发明的弱湍流均匀混风送风装置的示意图；

图2示出了根据本发明的组装式弱湍流均匀混风送风装置的底视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的弱湍流均匀混风送风装置100的示意图。在此应当指出，尽管本发明是以手术室为例进行说明的，但是本领域技术人员能够理解，这仅仅是示例性的，本发明还可以用于其它应用场合，比如普通病房、新生儿病房、重症监护室、中央供应室以及其它对空气质量具有类似高要求的场合。在此，还应当指出，本发明中的使用的弱湍流是一个客观参数，其是指，气流的紊流度(或湍流度，即气流速度相对于平均值波动的度量、即相对标准差)为5％至20％。另外，紊流度<5％为单向流或层流，紊流度>20％为紊流或湍流(参见德国标准：DIN1946-4：2008)。

图1中所示的弱湍流均匀混风送风装置100仅仅包括单个送风模块102，但是应当指出，这仅仅是最简单的情况，在其它情况下，组装式弱湍流均匀混风送风装置100’(参见图2)也可以包括多个送风模块，这些送风模块可以预先或现场组装成更大面积的送风装置，具体细节请参阅图2及其描述。

送风装置100包括固定装置、在此被示为套筒109。例如套筒109通过铰接、或者旋转连接与壁顶连接，并且套筒109可以在竖直方向上升降或伸缩、例如套筒109的旋转轴可以卡入套筒的在竖直方向上高度不同的不同卡位中，或者套筒本身可以伸长和缩短。

送风装置100还包括用于引入新风的新风入口104以及用于引入回风的回风入口105。

此外，送风装置100还包括送风模块102。送风模块102包括下列组件：

(1)静压腔110，其用于将引入的回风和新风进行混合，静压腔110例如为长方体形空腔，其空间足以使反弹后的新风与回风充分混合。

(2)过滤层103，其用于对引入的回风和新风进行净化过滤，过滤层103例如可以是HEPA过滤模块，其滤层厚度被增大和/或其滤纸折叠的节距被改变为使得所输入的空气流以弱湍流形式进入到医疗设施中。

(3)定向送风器101，其布置在静压腔110中并且与新风入口104连通，所述定向送风器101具有背向过滤层布置的送风孔(未示出)，使得通过送风孔送出的新风(参见图1中向上箭头)在被送风装置天100的壁部(如顶壁)反弹以后与回风均匀地混合。送风孔的大小和分布可以根据具体情况来设置。在本实施例中，定向送风器101被构造为管道，但是在其它实施例中也可以构造为其它形式、例如带孔风板、带孔环形管等等。定向送风器101的存在使得能够在不显著增加静压腔110的空间的情况下使新风和回风更加充分和均匀地混合，从而省去了传统空气净化设备中为了实现风压不同的新风和回风的均匀混合所采用的高成本和复杂的阀门系统及其执行机构。

(4)均压膜或散流板，其用于对引入的回风和新风进行均压，在此应当指出，均压膜和散流板的作用相同，即用于对回风和新风进行均压，因此在实际中可以二选一使用。

弱湍流均匀混风送风装置100优选地可以包括围挡106，所述围挡106布置在送风装置100的下端，以用于对送风装置100输出的气流进行导流。该围挡的高度优选为450mm。通过该优选方案，可以在较低风速、例如0.24m/s的情况下将净化空气输送至例如距地面1200mm的手术台工作面。围挡106可以由透明玻璃板或树脂材料制成。

此外，示例性地示出了弱湍流送风装置100的厚度尺寸，即HEPA过滤器103与送风装置100的上边缘相距600mm，而与下边缘相距450mm。其它尺寸也是可设想的。下边缘距地面例如2100mm。

下面阐述经过送风装置100后的气流方向以及本发明的弱湍流原理。

首先，新风通过新风入口104进入送风装置100的定向送风器101，然后通过定向送风器101上的送风孔向背向过滤层103的方向输送并且在经过送风装置100的壁部(如顶壁)反弹以后与从回风入口105输入的回风均匀地混合，经混合的回风和新风然后通过过滤层103被净化过滤，其中增加过滤层103的厚度和/或过滤层103的滤纸折叠的节距，使得所引入的空气流以弱湍流形式被吹送到手术台107的上方，这是因为，增加滤芯厚度或改变节距，使得过滤层阻力变化，从而调整气流的湍流度。

从图1中可以看出，经净化和散流后的空气流(以附图标记108来表示)以随机和无序方向被吹送到手术台107附近，因此由于弱湍流的方向随机性，因此即使将弱湍流送风天花100的出风方向对准手术台107，将过滤层中的细菌直接吹送到手术台107、尤其是手术部位的概率也会大大降低，从而有效地降低术后感染风险。

在经过手术台108的区域以后，所述空气流中的一部分从手术台两侧回风口(未示出)以回风形式回到送风装置100中，一部分经排风风机被排出到室外，同时向送风装置100补进新风，维持系统风量平衡。

根据本发明的弱湍流均匀混风送风装置100至少具有下列优点：(1)利用该送风装置，可以有效地降低感染风险，这是因为，根据发明人的研究调查发现，单向流通风设备导致高感染率的主要原因在于，其空气过滤器(例如HEPA，High Efficiency Particulate，高效过滤器)尽管可以有效地捕集真菌、细菌等微生物，但在实际使用过程中，过滤器本身成为容留和繁殖微生物的温床，而且由于单向流设备的出风速度较高，且方向一般固定地对准手术台，使得易于通过单向气流将过滤层中的细菌直接吹送到手术台、例如手术操作部位，从而造成术后感染；而本申请中的送风装置采用弱湍流技术，由于弱湍流的方向随机性，因此即使将通风设备的出风方向对准手术台，将过滤层中的细菌直接吹送到手术台的概率也会大大降低，从而有效地降低术后感染风险；(2)在本发明的送风装置100中，通过增加过滤层103(或滤芯，即由滤纸等过滤材料形成的过滤单元)的厚度和/或调节过滤层103的滤纸折叠的节距、即经折叠的滤纸的折叠节之间的距离，使得所输入的新风和回风(在经过均流膜和散流板以后)以弱湍流形式进入到医疗设施中，其原理是改变过滤层阻力，调节气流的湍流度，技术可靠，方法简便；(3)根据本发明的送风装置100可以根据现场实际情况进行“装配式”(即利用零件、型材和板材等进行现场装配，运输方便，现场拼接)或“组装式”(对几个部件进行现场拼装，运输体积较大)安装，并且通过安装送风装置就可以实现弱湍流送风，从而降低术后感染风险，而不需要更换整个通风系统，也不必对医疗设施本身进行破坏性改造，因此使用本发明的送风装置100，可以以低改建成本实现先进的弱湍流技术；(4)利用根据本发明的送风装置100，可以实现风压不同并由此风速不同的新风和回风的均匀混合，其基于的原理是，风压和风速较高的新风在背向过滤层103的方向上传输一定距离并经过壁部(顶壁)的反弹以后，其风压和风速已经减弱到合适水平，此时再与回风混合，可容易地实现较均匀的混合；本发明的送风装置100无需专用阀门、执行机构以及复杂的控制流程，其控制流程简单、成本低廉而且混合效果好。

图2示出了根据本发明的组装式弱湍流均匀混风送风装置100’的底视图。图2与图1的区别主要在于，图2的送风装置100’包括四个矩形的送风模块201-204，其中图2所示的送风模块201-204分别对应于图1所示的送风模块102，因此其具体结构在此就不加以赘述。在此应当指出，图2中的送风模块201-204的数目和形状仅仅是示例性的，在其它实施例中，送风装置100’可以由更多个或更少个(例如8个)送风模块装配而成，或者包括其它形状的送风模块。

在图2中，示意性地示出了各送风模块201-204的尺寸、即1400cmx1600cm，该尺寸的送风模块易于组装且存放方便，而且组装好的送风装置100’的尺寸为3000mm x 3000cm，恰好可以覆盖3x3m²手术台区域。但是其它尺寸也可以可设想的。

在图2中，通过将四个相同尺寸的送风模块201-204的侧面相接来组装成完整的方形送风装置100’。通过这样设计的送风装置100’，可以实现用较小送风模块201-204组装成较大送风装置100’，同时实现送风装置的标准化构造，以实现简化的拆卸、组装和仓储。组装好的方形送风装置100’的中部形成方形缝隙205，其用于容纳套筒109。所述套筒109用于将送风装置100’固定在顶壁上，具体参见图1。

虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是对本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims

1.一种弱湍流均匀混风送风装置，具有：

回风入口，其用于将回风引入到弱湍流均匀混风送风装置中；以及送风模块，其包括：

静压腔，其用于将引入的回风和新风进行混合；

过滤层，其用于对引入的回风和新风进行净化过滤；

均压膜或散流板，其用于对引入的回风和新风进行均压。

2.根据权利要求1所述的送风装置，其中所述医疗设施包括：手术室、普通病房、新生儿病房以及ICU病房。

3.根据权利要求1所述的送风装置，其中所述过滤层包括HEPA空气过滤层和/或IFD净化模组和/或活性炭滤网。

4.根据权利要求1所述的送风装置，其中改变过滤层的厚度，使得所引入的空气流以弱湍流形式进入手术区。

5.根据权利要求1所述的送风装置，其中调整过滤层的滤纸折叠的节距，使得所引入的空气流以弱湍流的形式进入手术区。

6.根据权利要求1所述的送风装置，其中在送风装置的下端布置有围挡，所述围挡以用于对送风装置输出的气流进行导流。

7.一种组装式弱湍流均匀混风送风装置，具有：

回风入口，其用于将回风引入到弱湍流均匀混风送风装置中；以及多个送风模块，所述多个送风模块能够在现场被拼装成3mx3m的送风装置，每个送风模块包括：

静压腔，其用于将引入的回风和新风进行混合；

过滤层，其用于对引入的回风和新风进行净化过滤；

均压膜或散流板，其用于对引入的回风和新风进行均压。

8.根据权利要求7所述的送风装置，所述多个送风模块为四个矩形的送风装置单元，所述送风模块通过接合被组装成方形的送风装置。

9.根据权利要求7所述的送风装置，其中所述固定装置为套筒，送风装置通过所述套筒可旋转地且可升降地与医疗设施的顶壁连接，其中所述套筒穿过四个矩形的送风模块的中心位置处的方形缝隙并且与所述送风模块固定在一起。

10.根据权利要求9所述的送风装置，其中每个矩形的送风模块具有边长1400mm x1600mm，并且组装的方形送风装置具有边长3000mm x3000mm，并且所述方形缝隙具有边长200mm x 200mm。