CN111486529A - 一种病原微生物防控病区空气定向传输装置及空气消杀系统 - Google Patents

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Abstract

一种病原微生物防控病区空气定向传输装置及空气消杀系统，包括在病区外部依次连接的风冷热泵新风机组模块、紫外线消毒模块和空气净化管道，还包括位于病区内一侧墙壁上方的条缝送风口，条缝送风口与空气净化管道连通且垂直向下送风；还包括位于条缝送风口下方的弧形导流板，弧形导流板向下凹陷，弯曲弧度为
Figure DDA0002424633080000011
Figure DDA0002424633080000012
还包括位于一侧墙壁相对墙壁下方的负压排风装置，清洁新风通过条缝送风口输出到达弧形导流板偏转输送，后由负压排风装置过滤排出。通过对部件结构的合理设置，形成定向清洁空气带直接送至人员呼吸区，解决医院病房有害气体、病毒无组织扩散及污染，解决医院内部空气品质要求改变时暖通系统调节手段能精准符合标准、通风效果差问题。

Description

一种病原微生物防控病区空气定向传输装置及空气消杀系统
技术领域
本发明涉及属于通风空调领域，具体涉及一种病原微生物防控病区空气定向传输装置及空气消杀系统。
背景技术
特殊功能的建筑，尤其对室内空气品质要求较高的医院病房、治疗室、医生值班室，从严重污染区到半污染区再到洁净区，其暖通空调系统设计方案均不同。医院建筑中有组织的通风极其重要，有组织的通风核心是控制通风：控制通风风量、控制通风时间、控制室内气流流向。在病患与医护人员集中饱和存在的医院建筑中：第一，能够提供新鲜空气，排除污染空气，保障空间内空气品质；第二，能够控制空气梯度压差，防止交叉污染，保障空气安全；第三，能够减少污染物停留，根据实际要求提供风量，进行集中化控制和管理。医院病房环境对医护人员的安全起着至关重要的影响，在新冠肺炎席卷全球的同时，医务人员感染了新型冠状病毒(包括确诊病例、疑似病例、临床诊断病例和无症状感染)，在总确诊人数中占比3.8％。同时最新研究表明新冠肺炎重症监护病房的空气中检测到了病原微生物，医院的空气严重被病毒污染,具有潜在的感染风险。针对经呼吸道飞沫和接触传播的传染病，一般隔离于室内空气品质严格控制的传染病隔离病房。当患者急剧增加，重症轻症混杂时，由于综合医院的房间数目众多，不能保证每个房间均达到传染病医院隔离病房的标准。同时轻症隔离病房的密闭性薄弱，气流量过大，常规的消毒方法无法消除空气中的病毒，这可能导致病毒感染。因此，这些轻症普通隔离病房需要进一步的环境质量保障手段。总体上看，医院各个功能的房间的室内空气品质控制标准不同、在面对极端情况时各个房间空气智能调节达不到要求、医院建筑规范性等多因素限制，传统的医院暖通系统设计无法精准控制每个房间送风量、排风量，及每个房间的空气流向。
要想控制医院病毒的无组织扩散，同时减少能源浪费、节约工程成本(人员、金钱、时间等)的巨大投资，从根本解决通风效果不理想、二次污染等问题，最有效的办法就是从通风空调设计方案出发，针对医院特殊情况制定简洁、高效的空调系统设计方案，精准有效地控制气流，彻底避免有害气体及病毒、细菌的无组织扩散及污染。
然而，常见的医院暖通设计规范中，只能保证少数重症病房达到隔离标准，无法防止其余各个房间的气流无组织扩散，在面对传染病患人数众多聚集的严峻挑战时，暖通空调系统不能进行有效调节，无法营造安全的室内环境。因此，对病房内部的空气气流定向传输，统一严格处理使得每个病房内部的空气处于高效洁净循环，既能提高医院整体的换气效率，又能在改善病房内部空气环境的同时，保障了内部空间空气的安全性。在疫情爆发期间，全面监测医院环境卫生，避免交叉感染及二次污染，有利于完善医院控制感染措施，这对确保医疗安全和医院感染控制质量具有重要意义。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种病原微生物防控病区空气定向传输装置及空气消杀系统，通过对部件结构的合理设置，形成定向清洁空气带直接送至人员呼吸区，解决医院病房有害气体、病毒无组织扩散及污染，解决医院内部空气品质要求改变时暖通系统调节手段能精准符合标准、通风效果差问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括：
一种病原微生物防控病区空气定向传输装置，包括在病区外部依次连接的风冷热泵新风机组模块、紫外线消毒模块和空气净化管道，还包括位于病区内一侧墙壁上方的条缝送风口，条缝送风口与空气净化管道连通；还包括位于条缝送风口下方的弧形导流板，弧形导流板向下凹陷，弯曲弧度为
Figure BDA0002424633060000031
其中，H为病区的高度，以一侧墙壁靠近风冷热泵新风机组模块角落处为原心，X和Y分别是一侧墙壁长和宽为坐标轴；还包括位于一侧墙壁相对墙壁下方的负压排风装置，清洁新风通过条缝送风口输出到达弧形导流板偏转输送，后由负压排风装置过滤排出。
可选的，还包括位于弧形导流板下方的空气净化模块，空气净化模块的气流垂直于一侧墙壁向病区内送风。
可选的，空气净化模块位于弧形导流板下方
Figure BDA0002424633060000032
可选的，还包括与所述负压排风装置依次连通的排风口紫外线消毒模块和排风口空气净化管道；还包括与所述排风口紫外线消毒模块和排风口空气净化管道依次连通的排风管道。
可选的，还包括位于病区外部的送风旁通管，送风旁通管与条缝送风口连通。
一种空气消杀系统，包括病原微生物防控病区空气定向传输装置，病原微生物防控病区空气定向传输装置为上述病原微生物防控病区空气定向传输装置。
可选的，一侧墙壁相邻墙壁为净化涂层涂抹墙壁。
可选的，一侧墙壁相对墙壁上设有紫外线消毒模块。
与现有技术相比，本发明的优点为：
(1)本发明的一种病原微生物防控病区空气定向传输装置及空气消杀系统，通过对部件结构的合理设置，形成定向清洁空气且出风速度能够满足病房内部的风速要求，其射流区域直接送至人员呼吸区，防止医院病房有害气体、病毒无组织扩散及污染，整体通风效果佳。
(2)本发明的一种病原微生物防控病区空气定向传输装置及空气消杀系统，通过对部件结构的合理设置，满足医院内部空气品质要求改变时暖通系统调节手段能精准符合标准，二次改造工程简易，成本较低。
(3)本发明的一种病原微生物防控病区空气定向传输装置及空气消杀系统，通过对部件结构的合理设置，循环排出的气流由排风口紫外线消毒模块和排风口空气净化管道消杀，避免对外界空气的污染。
(4)本发明的一种病原微生物防控病区空气定向传输装置及空气消杀系统，通过对部件结构的合理设置，病房墙壁科学涂抹净化功能涂层材料，达到全时段空气病毒被动式消杀，减少病房内病毒生存时间，有效改善空气质量。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为病原微生物防控病区空气定向传输装置及空气消杀系统的三维布置图；
图2为病原微生物防控病区空气定向传输装置的弧形导流板出风效果对比图；其中(a)为本发明的弧形导流板空气定向传输效果图，(b)为其他弧度导流板出风效果图；
图3为病原微生物防控病区空气定向传输装置及空气消杀系统与传统竖壁贴附带导流板的出风效果对比图；其中(a)为本发明的弧形导流板与空气净化装置空气定向传输效果图，(b)为传统竖壁贴附带导流板出风效果图；
图4为图1中弧形导流板弧度曲线拟合图；
图5为图1中净化涂层涂抹墙壁风速区域分布流线图；其中(a)为涂抹区域分区示意图，(b)为分区边界曲线分段标注图；
图中各标号表示为：1风冷热泵新风机组模块；2紫外线消毒模块；3空气净化管道；4条缝送风口；5弧形导流板；6病床；7负压排风装置；8排风口紫外线消毒模块；9排风口空气净化管道；10排风管道；11紫外线消毒模块；12为空气净化模块；13净化涂层涂抹墙壁；14送风旁通管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。
一种病原微生物防控病区空气定向传输装置，包括在病区外部依次连接的风冷热泵新风机组模块1、紫外线消毒模块2和空气净化管道3，还包括位于病区内一侧墙壁上方的条缝送风口4，所述条缝送风口4与空气净化管道3连通且垂直向下送风；还包括位于条缝送风口4下方的弧形导流板5，所述弧形导流板5向下凹陷，弯曲弧度为
Figure BDA0002424633060000051
Figure BDA0002424633060000052
其中，H为病区的高度，以一侧墙壁靠近风冷热泵新风机组模块1角落处为原心，X和Y分别是一侧墙壁长和宽为坐标轴；还包括位于一侧墙壁相对墙壁下方的负压排风装置7，清洁新风通过条缝送风口4输出到达弧形导流板5偏转输送，后由负压排风装置7过滤排出。风冷热泵新风机组模块1可选用大功率空调，紫外线消毒模块2可选用紫外线消毒机或紫外线消毒机灯，空气净化管道3可选用等离子空气净化设备。负压排风装置7设置在病床床头附近，避免空气气流回流，造成病房内气流无组织流动。送风主管气流通过风冷热泵新风机组模块1处理，紫外线消毒模块2消毒处理，空气净化管道3处理后，将清洁新风通过条缝送风口4送入病房内部，竖壁贴附射流到达弧形导流板5处，气流流向按照设计方向进行偏转，定向传输至病床6的人员呼吸区，再由床头部位带高效过滤器的负压排风装置7收集过滤。整体形成定向清洁空气且出风速度能够满足病房内部的风速要求，其射流区域直接送至人员呼吸区，防止医院病房有害气体、病毒无组织扩散及污染，整体通风效果佳。
还包括位于弧形导流板5下方的空气净化模块12，所述空气净化模块12的气流垂直于一侧墙壁向病区内送风。空气净化模块12位于弧形导流板5下方
Figure BDA0002424633060000061
弧形导流板5下部的空气净化器12送风气流垂直墙面射入病房，与弧形导流板5偏转输送的清洁新风一起两股气流在房间内部汇合，定向传输至标准病床6的人员呼吸区，防止医院病房有害气体、病毒无组织扩散及污染，整体通风效果佳。
还包括与所述负压排风装置7依次连通的排风口紫外线消毒模块8和排风口空气净化管道9；还包括与所述排风口紫外线消毒模块8和排风口空气净化管道9依次连通的排风管道10。上述两股气流在房间内部汇合，定向传输至标准病床6的人员呼吸区，再由床头部位带高效过滤器的负压排风装置7收集过滤，经过排风口紫外线消毒模块8消毒处理，并在排风口空气净化管道9进行等离子空气净化处理后，由排风管道10排出，避免对外界空气的污染。
还包括位于病区外部的送风旁通管14，送风旁通管14与条缝送风口4连通。送风旁通管14为连通室外空气的通道，当室外空气洁净度满足要求时，进风则不需要处理净化，直接从送风旁通管14进风。
一种空气消杀系统，包括病原微生物防控病区空气定向传输装置，病原微生物防控病区空气定向传输装置为上述的病原微生物防控病区空气定向传输装置。一侧墙壁相邻墙壁为净化涂层涂抹墙壁13；净化涂层涂抹墙壁13的涂层材料可选用石墨烯涂层材料。一侧墙壁相对墙壁上设有紫外线消毒模块11。
实施例1
与不同弧度导流板的速度分布对比，如图2所示，传统导流板为平直挡板不具有弧度，当导流板产生向上凸起与向下凹陷的不同弧度时，所产生的导流作用发生变化，影响气流组织形式。如图2(b)为弧形导流板5所形成的病房内速度分布云图。本发明的弧形导流板5为向下凹陷，弯曲弧度为
Figure BDA0002424633060000071
Figure BDA0002424633060000072
对比其他弯曲弧度，可以发现，在此向下凹陷弧度下，出风速度能够满足病房内部的风速要求，并且射流区域能够达到病人呼吸区，表明本发明的病原微生物防控病区空气定向传输技术弧形导流板具有良好的改进效果。
实施例2
将本发明与传统病房内部通风的气流组织进行了对比，如图3所示，发现传统病房通风系统送出的风覆盖性较差、风速不满足要求等，新鲜空气与房间内被污染空气混合。在传统病房加入竖壁贴附射流后，通过弧形导流板引流，同时与空气净化装置气流汇流，本发明的病原微生物防控病区空气定向传输技术将气流有组织送到指定区域，即表明该病原微生物病区空气定向传输技术具有良好的送风效果。
实施例3
如图5所示，为净化涂层涂抹墙壁13风速区域分布流线图，6条典型曲线将净化涂层涂抹墙壁13分成不同4个区域；其中区域一由典型曲线1、典型曲线2、典型曲线3和典型曲线4围成，区域二由典型曲线1、典型曲线2、典型曲线3、典型曲线4和典型曲线5围成，区域三由典型曲线5和典型曲线6围成，区域四由典型曲线6围成。
风速区域分布以各区域的风速比例系数确定，风速比例系数为区域风速占条缝送风口风速比值
Figure BDA0002424633060000081
其中，Vx为区域风速，区域风速为净化涂层涂抹墙壁13表面10公分范围内风速；V0为条缝送风口4的送风速度。
各区域风速比例系数为区域一＜区域二＜区域三＜区域四；其中，区域一风速比例系数为0.02～0.12，区域二风速比例系数为0.13～0.22，区域三风速比例系数为0.23～0.42，区域四风速比例系数为0.43～0.58。
净化涂层材料选用石墨烯的硅基抑菌新材料，在涂抹石墨烯的硅基抑菌新材料时，在风速大的墙壁面涂抹涂料厚度较薄，风速小的墙壁面易导致空气停留时间长，故需要厚涂净化功能涂层材料，起到对病毒停留后的消杀作用。因此，各区域净化涂层厚度为区域一＞区域二＞区域三＞区域四。
上述6条典型曲线分段如图5(b)，对各个曲线进行非线性拟合，曲线1拟合公式为：
Figure BDA0002424633060000082
曲线2拟合公式为：
Figure BDA0002424633060000083
曲线3拟合公式为：
Figure BDA0002424633060000084
曲线4拟合公式为：
Figure BDA0002424633060000085
曲线5拟合公式为：
Figure BDA0002424633060000086
曲线6拟合公式为：
Figure BDA0002424633060000091
，
以净化涂层涂抹墙壁(13)靠近风冷热泵新风机组模块(1)角落处为原点，净化涂层涂抹墙壁(13)底线和高为坐标轴，其中x为曲线上坐标点处横坐标相对于房间长度的比例系数，y为曲线上坐标点处纵坐标相对于房间高度的比例系数。当房间尺寸发生略微变化时，也能通过上述公式进行计算确定曲线及划分区域。
以本实施例为例，房间高度为3m，长度为4m，当实际坐标点为(1，1)，对应的
Figure BDA0002424633060000092
即将比例坐标
Figure BDA0002424633060000093
代入到曲线公式中。送风口速度5m/s，区域速度为0.3m/s，即风速比例系数为
Figure BDA0002424633060000094
时所在区域为区域一。通过射流到达病房墙面的气流速度分布图5(a)中的4个区域的风速比较，其中区域一区域风速最小，风速比例系数为0.06；区域二风速比例系数为0.16；区域三风速比例系数为0.36；区域四风速最大，区域风速比例系数为0.48。区域一涂抹净化涂层厚度为0.41厘米，区域二涂抹净化涂层厚度为0.33厘米，区域三涂抹净化涂层厚度为0.24厘米，区域四涂抹净化涂层厚度为0.1厘米。
空气消杀系统在病房墙壁不同区域涂抹净化功能涂层材料的厚度不同，有效的解决了不同风速下有害气体、病毒停留时间不同，对病房内有害气体、病毒聚集产生的无组织扩散问题，达到全时段空气病毒被动式消杀，减少病房内病毒生存时间，显著降低冠状病毒的传播率，能够有效改善空气质量。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式和实施例，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所发明的内容。

Claims (8)

1.一种病原微生物防控病区空气定向传输装置，包括在病区外部依次连接的风冷热泵新风机组模块(1)、紫外线消毒模块(2)和空气净化管道(3)，其特征在于，还包括位于病区内一侧墙壁上方的条缝送风口(4)，所述条缝送风口(4)与空气净化管道(3)连通；
还包括位于条缝送风口(4)下方的弧形导流板(5)，所述弧形导流板(5)向下凹陷，弯曲弧度为
Figure FDA0002424633050000011
Figure FDA0002424633050000012
其中，H为病区的高度，以一侧墙壁靠近风冷热泵新风机组模块(1)角落处为原点，X是一侧墙壁底线、Y是一侧墙壁高为坐标轴；
还包括位于一侧墙壁相对墙壁下方的负压排风装置(7)，清洁新风通过条缝送风口(4)输出到达弧形导流板(5)偏转输送，后由负压排风装置(7)过滤排出。
2.如权利要求1所述的病原微生物防控病区空气定向传输装置，其特征在于，还包括位于弧形导流板(5)下方的空气净化模块(12)，所述空气净化模块(12)的气流垂直于一侧墙壁向病区内送风。
3.如权利要求2所述的病原微生物防控病区空气定向传输装置，其特征在于，所述空气净化模块(12)位于弧形导流板(5)下方
Figure FDA0002424633050000013
4.如权利要求3所述的病原微生物防控病区空气定向传输装置，其特征在于，还包括与所述负压排风装置(7)依次连通的排风口紫外线消毒模块(8)和排风口空气净化管道(9)；
还包括与所述排风口紫外线消毒模块(8)和排风口空气净化管道(9)依次连通的排风管道(10)。
5.如权利要求1-4任一所述的病原微生物防控病区空气定向传输装置，其特征在于，还包括位于病区外部的送风旁通管(14)，送风旁通管(14)与条缝送风口(4)连通。
6.一种空气消杀系统，其特征在于，包括病原微生物防控病区空气定向传输装置，所述病原微生物防控病区空气定向传输装置为权利要求1-5任一所述的病原微生物防控病区空气定向传输装置。
7.如权利要求6所述的空气消杀系统，其特征在于，一侧墙壁相邻墙壁为净化涂层涂抹墙壁(13)。
8.如权利要求7所述的空气消杀系统，其特征在于，一侧墙壁相对墙壁上设有紫外线消毒模块(11)。
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