CN206191746U - 弱湍流医用空气净化系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种弱湍流医用空气净化系统,包括:新风机组,其具有风机、新风过滤模块、调湿、调温装置以及空调装置;送风天花,其布置在医疗房间的顶部,所述送风天花具有送风天花模块以对新风和回风进行混合、过滤和散流,使得所述新风和回风以弱湍流形式进入到医疗房间中;以及回风处理机,其包括回风风机和回风过滤装置。本空气净化系统将“空调功能”与“净化功能”分离,在满足使用功能的前提下大大降低能耗。新风风机、回风风机配置无刷直流电机,通过改变电机转速来调节新风量和回风量以满足不同类型手术室的需求。

Description

弱湍流医用空气净化系统
技术领域
本实用新型总体上涉及医疗通风设施领域,具体而言涉及一种弱湍流医用空气净化系统。
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。
此外,目前医疗空调系统多数采用新风集中处理(除湿、调温)和过滤,循环风在每间手术室都单独处理,处理方式分为“一次回风”或“一、二次回风”。“一次回风”是指手术室回风全部与所需新风混合并进入循环机组进行除湿、调温和过滤等处理;“一、二次回风”是指手术室一部分回风与所需新风混合并进入循环机组的表冷器进行除湿以后再与剩余回风混合并进行调温和过滤等处理。“一次回风”系统简单,但是所有回风全部经循环机组除湿以后达到机器露点温度(通常低于16℃),因此还需加热以达到送风温度,从而导致“冷”、“热”相抵,既浪费冷量又消耗热量,非常不节能。“一、二次回风”系统能达到节能的效果,但为了实现自动控制需要增加自动调节阀和执行机构,导致在实际应用中往往故障率高、调试难度大,造成该系统推广困难。
实用新型内容
本实用新型的任务是提供一种弱湍流医用空气净化系统,所述弱湍流医用空气净化系统能够降低术后感染率并且同时降低能耗。
根据本实用新型,该任务通过一种弱湍流医用空气净化系统来解决,该弱湍流医用空气净化系统包括:
新风机组,其与室外连通以用于向医疗房间引入新风,所述新风 机组具有用于从室外引入新风的风机、用于对引入的新风进行净化过滤的新风过滤模块、用于对引入的新风进行湿度调节的除湿装置、加湿装置、以及用于对引入的新风进行调温的预热装置和再加热装置;
送风天花,其布置在医疗房间的顶部并且通过引流管与新风机组的新风出风口连接并且通过止回阀与回风处理机的回风出风口连接,所述送风天花具有送风天花模块,所述送风天花模块包括静压空间、过滤层、均压膜和散流板以用于输入的新风和回风进行混合、过滤和散流,使得所述新风和回风以弱湍流形式进入到医疗房间中;以及
回风处理机,其回风进风口与医疗房间连接以用于从医疗房间中引入回风并且其回风出风口通过止回阀与送风天花连接以用于将经处理的回风回送到医疗房间中,其中所述回风处理机包括用于对引入的回风进行净化过滤的回风过滤装置。
根据本实用新型的弱湍流医用空气净化系统至少具有如下优点:(1)利用该弱湍流医用空气净化系统,可以有效地降低感染风险,这是因为,根据实用新型人的研究调查发现,单向流通风设备导致高感染率的主要原因在于,其末端的高效过滤器HEPA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;而本申请中的弱湍流医用空气净化系统采用弱湍流技术,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)利用该弱湍流医用空气净化系统,可以极大地节省电能,这是因为,根据实用新型人的独特洞察力发现,只需要对新风进行深度的除湿、调温和净化处理,而对回风仅需进行净化处理,就已经可以将医疗房间的空气质量保持在理想的水平,因为室内作业人员仅仅少量增加室内的湿度和温度,因此这部分少量增加的湿度和温度、即热湿负荷(包括显热和潜热)完全可以单单通过调节新风量来抵消,而不需要对回风进行除湿和调温;这样一来,不仅节省了用于对回风进行除湿、调温的电能,而且由于将除湿过程全部转移到新风机组中而不在回风处理机中执行除湿功能,还避免了一次回风中的“冷热相抵”缺 点,提高了温控效率。
在此,应当指出,本实用新型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)。
在本实用新型的一个扩展方案中规定,所述医疗房间包括: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,可以实现多种医疗房间的理想空气洁净度。其它医疗房间或者类似空气洁净度要求的房间也是可以设想的。
在本实用新型的一个优选方案中规定,由新风机组引入的新风量占引入送风天花的总风量的10%-15%。该优选方案是基于实用新型人的如下独特洞察力:实用新型人发现,当由新风机组引入的新风量占引入送风天花的总风量的10%-15%时,即可以抵消室内产生的热湿负荷(包括显热和潜热),同时实现节能。例如,在50m2的房间中,当总风量为12000m3/h时,新风量优选为1500m3/h左右,此时即可实现较好空气参数和较好节能效果。当然,新风量的占比可以根据更严格的空气参数来上调,例如25%、30%也是可设想的,此时总风量的数值比较小(例如III类、IV手术室)。
在本实用新型的又一优选方案中规定,所述送风天花包括四个矩形的送风天花模块,所述送风天花模块共同连接成方形的送风天花。所述送风天花模块也包括静压空间、过滤层、均压膜和散流板。通过该优选方案,可以实现送风天花的标准化构造,从而实现优化的拆卸、组装和仓储。
在本实用新型的另一优选方案中规定,其中调整所述送风天花过滤层(或滤芯,即由滤纸等过滤材料形成的过滤单元)的厚度和/或送风天花过滤层的滤纸折叠的节距并改变送风速度,使得所输入的新风和回风以弱湍流形式进入到医疗房间中。
在本实用新型的又一优选方案中规定,在送风天花的下端布置有围挡,以用于对送风天花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。
在本实用新型的一个扩展方案中规定,所述新风过滤模块和/或所 述送风天花过滤层和/或所述回风过滤装置包括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。
在本实用新型的另一优选方案中规定,还包括为空调装置提供冷源的户外机,所述户外机为数码变容量直膨式风冷机组,其冷量可调节。
在本实用新型的又一优选方案中规定,所述除湿装置是直膨式除湿器。通过制冷剂与空气直接换热,可省去制备空调冷水间接换热的中间环节,从而降低了损耗。通过该优选方案,可以低成本地实现有效的除湿效果。此时,低温送风,若考虑回风(循环风)的风机温升,则可以降低送风结露的风险,此外需要通过再加热器进行送风温升的调节,防止送风结露。
在本实用新型的另一优选方案中规定,回风处理机的风机配备有无刷直流电机。通过该优选方案可以无级地调节回风量。
附图说明
下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本实用新型。
图1示出了根据本实用新型的弱湍流医用空气净化系统的示意图;
图2A示出了根据本实用新型的弱湍流医用空气净化系统的集中送风装置、即送风天花的底视图;以及
图2B示出了根据本实用新型的弱湍流医用空气净化系统的集中送风装置、即送风天花的横截面图。
具体实施方式
图1示出了根据本实用新型的弱湍流医用空气净化系统100的示意图。在此应当指出,尽管本实用新型的实施例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,本实用新型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,本实用新型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的弱湍流医用空气净化系统100包括新风机组101,其与室外连通以用于向医疗房间111引入新风。所述新风机组101具有用于从室外引入新风的风机102、用于对引入的新风进行净化过滤的新风过滤模块103、用于对引入的新风进行湿度调节的除湿装置(未示出)、加湿装置(未示出)、以及用于对引入的新风进行调温的预热装置(未示出)和再加热装置(未示出)。在此,根据需要,新风机组还可以包括其它净化装置、比如用于通过使空气中颗粒电离来吸附颗粒的IFD净化模组、以及紫外线灭菌装置和化学过滤器等等。另外,空调装置可以是冷暖两用“热泵”型空调,可以方便地实现空调装置在制冷和制热模式之间的转换。此外,提供空调装置的冷源的户外机还可以是数码变容量直膨式风冷机组,其中在直膨式空调机中,制冷剂与空气直接换热,省去制备空调水冷等间接换热的中间环节,从而降低了损耗。
弱湍流医用空气净化系统100还包括送风天花104,其以天花板型布置在医疗房间111的顶部并且通过引流管112与新风机组101的新风出风口连接并且通过止回阀106与回风处理机107的回风出风口110连接。送风天花104具有送风天花模块105,所述送风天花模块105包括静压空间、过滤层、均压膜、散流板,其中调整所述送风天花过滤层的厚度和/或送风天花过滤层的滤纸折叠的节距,使得所输入的新风和回风以弱湍流形式进入到医疗房间111中,其中四个送风天花模块105的静压空间是相连通的。手术区只有9m2,层高2.8-3.0m,使用散流板已经能够满足要求。其它形式的散流器阻力大,而且弱湍流对风速的均匀度要求不高,仅仅关注“紊流度”。在实际中,也可以仅仅使用均压膜和散流板之一。
引流管112(亦称引流风道)优选为与止回阀所在管道的排气方向成15°-45°锐角度,以避免新风与回风发送“气堵”现象。
送风天花104通常布置在手术台115的正上方,以便尽量为手术环境提供洁净的空气。手术台115一般布置在3x3m2手术区中央(送风天花覆盖的面积即为手术区),在总风量为12000m3/h时,新风量优选为1200m3/h,即可实现较好空气参数和较好节能效果。实用新型人发现,当由新风机组引入的新风量占引入送风天花的总风量的 10%-15%时,即可抵消工作人员作业产生的热湿负荷(包括显热和潜热),同时实现净化空调系统的“空调功能”与“净化功能”分开实施,即对新风进行过滤除湿、调温,对回风进行净化,以达到节能目的。当然,新风量的占比可以根据手术室的类型、风量(新风量、排风量、循环风量)来调整,例如25%、30%也是可设想的。影响新风量比例的因素有:排风量、系统漏风量、换气次数(洁净度要求),同时要保证深度除湿后能够抵消室内人员作业产生的热湿负荷。新风量实际上是个变量,但是幅度不大。
弱湍流医用空气净化系统100还包括回风处理机107,其包括回风风机108和回风过滤装置109。回风处理机107的回风进风口117与医疗房间111连接以用于从医疗房间111中引入回风并且其回风出风口110通过止回阀106和引流管112与送风天花104连接以用于将经处理的回风回送到医疗房间111中。回风处理机107包括用于对引入的回风进行净化过滤的回风过滤装置109。在本实用新型的弱湍流医用空气净化系统100的回风处理机107中不必包括除湿器和空调装置,但是同样可以实现较好的空气质量。在本实施例中,示例性地采用了两个回风处理机107来加强回风处理能力。但是在其它实施例中,也可以使用更少数目或更多数目个回风处理机107来处理所需要的回风量。此外,运行的回风处理机107的数目可以根据手术室人员的数目来调整。例如,在手术室人员数目较少时,开启单个回风处理机107,而在手术室人员数目较多时,开启两个或更多个回风处理机107。手术室人员的数量与手术室的分类是相对应的,回风处理机107可以通过风机过滤单元(FFU,Fan FilterUnit)的机芯的风机和无刷直流电机来实现。
此外,还可以可选地布置排风口114,其用于将空气从医疗房间(手术室)111排出到室外,排风口114例如可以具有风机、比如排风扇。
下面阐述根据本实用新型的弱湍流医用空气净化系统100中的空气循环过程。室外空气首先在风机102的作用下进入新风风机101中,并经历除湿、调温、加热、加湿和净化过滤过程,经处理的新风通过引流管112与回风混合后进入送风天花104中,然后在送风天花模块105的作用下以弱湍流形式、即方向随机地吹送到手术台115附近、而不是单向地直接向手术台115吹送,这样可以防止将送风天花过滤 层或送风天花模块105中的细菌等微生物大量地吹送到手术台区域、尤其是手术操作部位,从而可以降低手术感染风险。手术室111内的空气然后从手术室底部的回风出口113被输送到回风处理机107的回风进风口117处,并且经过回风风机108和过滤装置109后通过回风处理机107的回风出风口110、止回阀106和引流管112与新风混合并被输送到送风天花104中,并且在经过送风天花模块105以后再次进入手术室111中以开始下一次空气循环。
根据本实用新型的弱湍流医用空气净化系统100至少具有如下优点:(1)利用该弱湍流医用空气净化系统100,可以有效地降低感染风险,这是因为,根据实用新型人的研究调查发现,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,过滤器本身成了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高且方向一般固定地对准手术台,使得易于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;而本申请的中的弱湍流医用空气净化系统100采用弱湍流技术,由于弱湍流的方向随机性,因此即使将出风方向对准手术台115,将过滤层中的细菌直接吹送到手术台115的概率也会大大降低,从而有效地降低术后感染风险;(2)利用该弱湍流医用空气净化系统100,可以极大地节省电能,这是因为,根据实用新型人的独特洞察力发现,只需要对一定量的新风进行深度的除湿、调温和净化处理,而对回风仅需进行净化处理,就已经可以将医疗房间111的空气质量保持在理想的水平,因为室内人员作业增加的室内湿度和温度完全可以单单通过新风来降低,而不需要对回风进行除湿和调温;这样一来,不仅节省了用于对回风进行除湿、调温的电能,而且由于将除湿过程全部转移到新风机组101中而不在回风处理机107中执行除湿功能,还避免了一次回风中的“冷热相抵”缺点,提高了温控效率。
图2A和2B分别示出了根据本实用新型的弱湍流医用空气净化系统的送风天花104的底视图和横截面图。
图2A中的送风天花104包括四个矩形的送风天花模块201-204。在此,应当指出,尽管图2A和2B将送风天花104示为由四个矩形天花板201-204构成,但是在其它实施例中,送风天花104也可以为一 体化成形的,由更多个或更少个送风天花模块构成,或者包括其它形状的送风天花模块。
在图2A中,示意性地示出了各送风天花模块201-204的尺寸、即1400mmx1600mm,该尺寸的送风天花模块易于组装,而且组装好的送风天花104可以较好地覆盖3x3m2手术台区域。例如在3x3m2手术区的情况下,送风天花的四个送风天花模块201-204均具有1400x1600mm的尺寸,其中每个送风天花模块201-204可以进一步由两个尺寸均为800mmx1400mm的送风天花单元或者由四个尺寸均为700mmx800mm的送风天花单元组成。但是其它尺寸也可以可设想的。
在图2A中,通过将四个相同尺寸的送风天花模块201-204的侧面相接合来组装成完整的送风天花104。通过这样设计的送风天花104,可以实现用较小送风天花模块201-204组装成较大送风天花104,同时实现送风天花的标准化构造,以实现简化的拆卸、组装和仓储。组装好的方形送风天花104的中部形成方形缝隙212,其用于容纳套筒301。所述套筒301用于将送风天花104固定在顶壁上,具体参见图2B。
图2B示出了送风天花104沿图2A中的A-A横截线做出的横截面图。
在图2B的横截面图中,示出了送风天花104的两个送风天花模块201和202,其中每个送风天花模块201和202都包括送风天花模块105,其包括静压空间、过滤层、均压膜和散流板。组装好的送风天花104以可相对于壁顶转动和升降的方式通过套筒301固定在顶壁上。在此,调整送风莲花过滤层的厚度和/或送风天花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),使得所输入的新风和回风以弱湍流形式进入到医疗房间中。
送风天花104优选地可以包括围挡205,所述围挡205布置在送风天花的下端,以用于对送风天花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。围挡205例如可以由透明玻璃板或树脂材料制成。
此外,示例性地示出了送风天花104的厚度尺寸,即送风天花过滤层与送风天花104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。
虽然本实用新型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实用新型的范围。所附权利要求书旨在限定本实用新型的范围,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 (10)

1.一种弱湍流医用空气净化系统,包括:
新风机组,其与室外连通以用于向医疗房间引入新风,所述新风机组具有用于从室外引入新风的风机、用于对引入的新风进行净化过滤的新风过滤模块、用于对引入的新风进行湿度调节的除湿装置、加湿装置、以及用于对引入的新风进行调温的预热装置和再加热装置;
送风天花,其布置在医疗房间的顶部并且通过引流管与新风机组的新风出风口连接并且通过止回阀与回风处理机的回风出风口连接,所述送风天花具有送风天花模块,所述送风天花模块包括静压空间、过滤层、均压膜和散流板以用于输入的新风和回风进行混合、过滤和散流,使得所述新风和回风以弱湍流形式进入到医疗房间中;以及
回风处理机,其回风进风口与医疗房间连接以用于从医疗房间中引入回风并且其回风出风口通过止回阀和引流管与送风天花连接以用于将经处理的回风回送到医疗房间中,其中所述回风处理机包括回风风机和用于对引入的回风进行净化过滤的回风过滤装置。
2.根据权利要求1所述的医用空气净化系统,其中所述医疗房间包括:手术室、普通病房、新生儿病房、中央供应室以及ICU病房。
3.根据权利要求1所述的医用空气净化系统,其中由新风机组引入的新风量占引入送风天花的总风量的10%-15%。
4.根据权利要求1所述的医用空气净化系统,其中在送风天花的下端布置有围挡,以用于对送风天花输出的气流进行导流。
5.根据权利要求1所述的医用空气净化系统,其中所述送风天花包括四个矩形的送风天花模块,所述送风天花模块共同连接成方形的送风天花。
6.根据权利要求1至5之一所述的医用空气净化系统,其中调整所述天花板过滤层的厚度和/或送风天花过滤层的滤纸折叠的节距并且改变送风速度,使得所输入的新风和回风以弱湍流形式进入到医疗房间中。
7.根据权利要求6所述的医用空气净化系统,其中所述新风过滤模块和/或所述送风天花过滤层和/或所述回风过滤装置包括HEPA空气过滤层和/或IFD净化模组和/或活性炭滤网。
8.根据权利要求1至5之一所述的医用空气净化系统,其中还包括 向空调装置提供冷源的户外机,所述户外机为数码变容量直膨式风冷机组,其冷量可调节。
9.根据权利要求1至5之一所述的医用空气净化系统,其中所述除湿装置是直膨式除湿器。
10.根据权利要求1至5之一所述的医用空气净化系统,其中回风处理机的风机配备有无刷直流电机。
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