醫(yī)院負(fù)壓隔離病房壓力檢測及調(diào)試方法

萬振，許華，劉勇

天津市海河醫(yī)院 （天津 300350）

為滿足傳染病和突發(fā)疫情的防治需求，給醫(yī)護(hù)人員提供安全的工作環(huán)境，天津市海河醫(yī)院作為一家以治療呼吸系統(tǒng)疾病為主的大型三級甲等綜合醫(yī)院， 呼吸重癥監(jiān)護(hù)病房（respiratory intensive care unit，RICU）內(nèi)建有多個負(fù)壓隔離病房。針對這類負(fù)壓隔離病房，其空調(diào)設(shè)計(jì)區(qū)別于常規(guī)的舒適性空調(diào)，對負(fù)壓值、負(fù)壓梯度值、換氣次數(shù)等主要技術(shù)指標(biāo)都有相應(yīng)的要求。本研究以天津海河醫(yī)院RICU為例，探討如何在安裝初期以及后續(xù)長期使用過程中對病房進(jìn)行調(diào)試檢測，控制病房的新風(fēng)量、排風(fēng)量、換氣次數(shù)以對應(yīng)相應(yīng)的負(fù)壓值、負(fù)壓梯度值，為負(fù)壓隔離病房的調(diào)試及檢測提供參考。

1 負(fù)壓隔離病房的物理布局

建筑內(nèi)部各房間的壓力梯度布局可向患者和醫(yī)護(hù)人員提供一級物理保護(hù)，負(fù)壓隔離病房內(nèi)氣流組織控制氣流流向，可提供二級物理保護(hù)，從而更大程度保障患者及醫(yī)護(hù)人員的安全。

1.1 壓力梯度布局：一級物理保護(hù)

為防止隔離病房中的污染源擴(kuò)散至其他區(qū)域，需控制房間的負(fù)壓值，保證壓力值分布為：大廳＞緩沖間＞隔離病房。良好的壓力梯度控制可保證氣體由護(hù)士站治療大廳（清潔區(qū)）流向緩沖間（半污染區(qū)），再流向隔離病房（污染區(qū)），防止氣體反向竄流造成交叉感染。

《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]中要求，負(fù)壓隔離病房與其相鄰、相同的緩沖間、走廊壓差應(yīng)保持不小于5 Pa的負(fù)壓，但該規(guī)范尚未規(guī)定需要維持的具體負(fù)壓值。壓差值在開門開窗、新風(fēng)量輕微變化時均會對負(fù)壓值造成影響，所以要適當(dāng)放大從而減少開門開窗、新風(fēng)量變化時對負(fù)壓的影響，保證污染物不會在使用過程中發(fā)生泄漏?！督?jīng)空氣傳播疾病醫(yī)院感染預(yù)防與控制規(guī)范》[2]中對負(fù)壓病房的定義為，病室與外界壓差宜為-30 Pa，緩沖間與外界壓差宜為-15 Pa。因此，為保證負(fù)壓效果，負(fù)壓隔離病房相對其他房間無污染性，本研究中的負(fù)壓病房與大氣壓相對壓力值取-30 Pa，緩沖間與大氣壓相對壓力值取-15 Pa。負(fù)壓隔離病房壓力梯度示意圖見圖1。

圖1 負(fù)壓隔離病房壓力梯度示意圖

根據(jù)負(fù)壓隔離病房的壓力梯度示意圖顯示的各個功能區(qū)域的不同壓力情況，負(fù)壓隔離病房區(qū)域的空氣流動示意圖見圖2。

圖2 負(fù)壓隔離病房空氣流動流向示意圖

負(fù)壓隔離病房需保證負(fù)壓狀態(tài)，使進(jìn)入病房的只有送入的新風(fēng)和從相鄰房間的門窗縫隙、吊頂縫隙、外墻門窗縫隙等空間進(jìn)來的空氣，而其室內(nèi)空氣不向其他房間流動，不會對外界和其他房間產(chǎn)生影響。

1.2 隔離病房內(nèi)新風(fēng)形式、排風(fēng)形式及氣流組織：二級物理保護(hù)

《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]中規(guī)定，負(fù)壓隔離病房宜采用全新風(fēng)直流式空調(diào)系統(tǒng)。因此，我院RICU新風(fēng)系統(tǒng)采用的是全新風(fēng)處理系統(tǒng)，由1臺新風(fēng)機(jī)組集中處理后再分別送至5個負(fù)壓隔離病房。為保證負(fù)壓狀態(tài)，需通過調(diào)節(jié)新風(fēng)量和排風(fēng)量的進(jìn)排風(fēng)相對比例，從而保持房間所需的不同負(fù)壓值。為調(diào)試方便，每個負(fù)壓隔離病房分別配置了1臺對應(yīng)需求風(fēng)量的排風(fēng)機(jī)。

為提供最佳的氣流組織方式，借鑒《醫(yī)院建筑空調(diào)凈化與設(shè)備》[3]與馮昕等[4-5]研究中描述的氣流分布方式，結(jié)合RICU負(fù)壓隔離病房的實(shí)際結(jié)構(gòu)，最終風(fēng)口定位在隔離病房內(nèi)醫(yī)護(hù)人員主要工作區(qū)域，排風(fēng)口定位在呼吸傳染患者頭部附近，保證潔凈空氣首先流過醫(yī)護(hù)人員工作區(qū)域，然后流過傳染源進(jìn)入排風(fēng)口，既能保證醫(yī)護(hù)人員工作安全，又能將傳染源就近方式盡快排出隔離病房內(nèi)部，保證病房內(nèi)部的傳染源濃度保持較低狀態(tài)。病房內(nèi)部氣流組織流通情況見圖3。

圖3 負(fù)壓隔離病房內(nèi)部氣流組織示意圖

2 負(fù)壓調(diào)試及檢測方法

在既定的負(fù)壓值及已知的病房尺寸下，為調(diào)試出負(fù)壓病房與大氣壓相對壓力值-30 Pa，應(yīng)確定所需新風(fēng)量、排風(fēng)量，從而確定新風(fēng)送風(fēng)量以及排風(fēng)量排風(fēng)機(jī)的大小。

2.1 換氣次數(shù)的確定

《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]中規(guī)定，負(fù)壓隔離病房宜采用全新風(fēng)直流式空調(diào)系統(tǒng)，最小換氣次數(shù)應(yīng)為12次/h。考慮到換氣次數(shù)過低會導(dǎo)致隔離病房內(nèi)污染物濃度過高，換氣次數(shù)過高會加大能耗損失，所以取換氣次數(shù)為12次，以保證隔離病房內(nèi)污染物濃度較低以及相對較低的能源損耗。

2.2 確定通風(fēng)量數(shù)值

換氣次數(shù)由下式計(jì)算得到：

n=Q/V

式中：n為空間的換氣次數(shù)（次/h），Q為通風(fēng)量（m3/h），V為房間容積（m3）。

同時，考慮到管道縫隙、連接縫隙、安全余量，通風(fēng)量增加1.1～1.2的安全系數(shù)以保證使用效果，即：

n=Q/V×K（K為安全系數(shù)，取1.1～1.2）

以其中一間隔離病房為例，房間長度（L）為3.93 m，寬度（W）為3.89 m，層高（H）為2.7 m，則房間容積V=H×L×W=2.7×3.93×3.89=41.28 m3，通風(fēng)量Q1=V×n×1.1=41.28 m3×12次/h×1.1=545 m3/h。

2.3 排風(fēng)量的確定

隔離病房內(nèi)有穩(wěn)定的負(fù)壓值，病房周邊的房間、門窗、吊頂?shù)雀魈幍目諝鈺ㄟ^縫隙滲透到隔離病房中。根據(jù)空氣流動方向可以得知，在負(fù)壓病房中，新風(fēng)量+縫隙進(jìn)風(fēng)量=排風(fēng)量。

換氣次數(shù)為室內(nèi)空氣置換次數(shù)，排風(fēng)量是排走所有經(jīng)過室內(nèi)的空氣，對于負(fù)壓病房來說，排風(fēng)量是新風(fēng)量和縫隙進(jìn)風(fēng)量的總和，是單位時間內(nèi)流經(jīng)室內(nèi)空間的所有氣體流量，即為空氣置換的風(fēng)量，所以排風(fēng)風(fēng)量可確定為545 m3，調(diào)試中可選用550 m3/h的排風(fēng)機(jī)即可。

2.4 調(diào)試負(fù)壓及新風(fēng)量、縫隙進(jìn)風(fēng)量的確認(rèn)

調(diào)試開始之前，關(guān)閉病房與緩沖間之間的通道門，將病房內(nèi)的新風(fēng)送風(fēng)風(fēng)閥開至最大開度，然后開啟排風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)量罩可以測得此時隔離病房的精確排風(fēng)量，保證排風(fēng)量在550 m3/h的風(fēng)量值基礎(chǔ)上，使得隔離病房處于抽真空狀態(tài)，再由病房與相鄰緩沖室的相對壓力表，可以看到所達(dá)到的負(fù)壓值。負(fù)壓值應(yīng)當(dāng)一直在加大狀態(tài)，當(dāng)負(fù)壓接近-30 Pa時，逐漸調(diào)小新風(fēng)送風(fēng)閥開度，當(dāng)負(fù)壓值不再降低時，停止調(diào)節(jié)送風(fēng)閥，此時即可將負(fù)壓病房調(diào)試出穩(wěn)定的-30 Pa需求負(fù)壓值。此時，排風(fēng)量達(dá)到12次換氣次數(shù)要求，即滿足負(fù)壓隔離病房的需求。

當(dāng)隔離病房調(diào)試完成時，通過風(fēng)量罩可測得此時負(fù)壓病房內(nèi)的新風(fēng)量，隔離病房1的新風(fēng)量實(shí)測值為246 m3/h，已知排風(fēng)量、新風(fēng)量，進(jìn)而得知該負(fù)壓病房在-30 Pa的負(fù)壓狀態(tài)值時縫隙進(jìn)風(fēng)量為304 m3/h。

2.5 負(fù)壓隔離病房檢測

當(dāng)負(fù)壓隔離病房建成，或負(fù)壓隔離病房使用一段時間后，需對其進(jìn)行檢測：在房間正常運(yùn)作狀態(tài)下，首先觀察相對壓力表，若壓力值不滿足-30 Pa,即房間負(fù)壓值不滿足要求，需要按照上述步驟重新調(diào)整房間壓力值；若壓力值穩(wěn)定保持在-30 Pa時，通過測量病房尺寸數(shù)值，在12次換氣次數(shù)基礎(chǔ)上，計(jì)算出該房間所需換氣量（排風(fēng)量），再使用風(fēng)量罩測量排風(fēng)口，可根據(jù)排風(fēng)口測得排風(fēng)量，確定該負(fù)壓隔離病房是否滿足換氣次數(shù)的需求，從而確定隔離病房是否滿足使用需求，達(dá)到檢測的目的。

3 優(yōu)化的方法及體會

3.1 實(shí)際調(diào)試中的難點(diǎn)

在實(shí)際調(diào)試過程中，負(fù)壓值是動態(tài)變化值，實(shí)際調(diào)試中的難點(diǎn)如下：（1）對于新風(fēng)側(cè)，采用的是全空氣系統(tǒng)，由新風(fēng)機(jī)組集中處理后再分別送至各個需求房間，負(fù)壓隔離病房相對其他房間為負(fù)壓，相對負(fù)壓值和進(jìn)入房間的新風(fēng)量為正相關(guān)，普通房間的新風(fēng)會被吸到負(fù)壓隔離病房，當(dāng)負(fù)壓值增強(qiáng)時，被吸引進(jìn)負(fù)壓隔離病房的新風(fēng)量將增大，新風(fēng)量受負(fù)壓影響，處于波動狀態(tài)；（2）縫隙進(jìn)風(fēng)量受縫隙兩側(cè)壓力差值影響，壓力小的情況下，縫隙進(jìn)風(fēng)量減小，壓力大則縫隙進(jìn)風(fēng)量加大。由此可得，新風(fēng)量、縫隙進(jìn)風(fēng)量在調(diào)試過程中都將處于波動狀態(tài)，這也給調(diào)試工作增加了難度。

3.2 調(diào)試順序與檢測方法的重要性

在實(shí)踐過程中，風(fēng)量值、壓力值波動且互相關(guān)聯(lián)難以穩(wěn)定，現(xiàn)有國標(biāo)、文獻(xiàn)中針對負(fù)壓隔離病房的調(diào)試及檢測的描述相對泛泛，可提供的參考較少。本研究在負(fù)壓隔離病房的調(diào)試初期及長期使用過程當(dāng)中積累了大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為，在負(fù)壓病房中，排風(fēng)量即為在特定換氣次數(shù)要求下的通風(fēng)量，通過先確認(rèn)排風(fēng)量作為調(diào)試或檢測的切入口，可以既保證各項(xiàng)指標(biāo)監(jiān)測的準(zhǔn)確性，又保證調(diào)整后負(fù)壓質(zhì)量的精準(zhǔn)性，解決了負(fù)壓值變動的影響因素，極大地提高了調(diào)試及檢測的效率，面對不同負(fù)壓值、不同面積的房間，均可順利調(diào)試出理想負(fù)壓值，從而滿足負(fù)壓隔離病房對污染物控制的需求。

3.3 負(fù)壓隔離病房的監(jiān)測與監(jiān)管

醫(yī)護(hù)工作人員進(jìn)出負(fù)壓隔離病房，門窗滲透量變化都會對負(fù)壓隔離病房的負(fù)壓值產(chǎn)生一定的影響，相關(guān)研究[6-7]對此均有相應(yīng)的描述討論。為保證負(fù)壓隔離病房處于長期穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，本研究基于上述調(diào)試與檢測方法，硬件配置相應(yīng)風(fēng)量計(jì)、壓力反饋器等傳感器，配套新風(fēng)、排風(fēng)電動風(fēng)閥等執(zhí)行裝置，程序控制采用PID控制調(diào)節(jié)；通過長期記錄經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對比相應(yīng)的參數(shù)曲線，一旦運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)定參數(shù)產(chǎn)生偏差，PID控制器立即產(chǎn)生控制作用，控制新風(fēng)風(fēng)閥和排風(fēng)風(fēng)閥進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，可即時對醫(yī)護(hù)工作人員進(jìn)出負(fù)壓隔離病房帶來的負(fù)壓值變化進(jìn)行調(diào)整，并將負(fù)壓隔離病房運(yùn)行狀態(tài)同步上傳至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)對負(fù)壓隔離病房的智能監(jiān)測與實(shí)時監(jiān)管，增強(qiáng)針對負(fù)壓值不穩(wěn)定的預(yù)防性維護(hù)，保障負(fù)壓隔離病房的潔凈使用，可極大提高能效。舒海文等[8]研究表明，醫(yī)院設(shè)備設(shè)施管理是一門新興的交叉學(xué)科，需各專業(yè)密切結(jié)合，發(fā)揮智能監(jiān)測與監(jiān)管系統(tǒng)在設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中的作用，實(shí)現(xiàn)能源與設(shè)備精細(xì)化管理。

4 小結(jié)

本研究通過合理計(jì)算的方法確認(rèn)換氣次數(shù)及排風(fēng)量，再通過科學(xué)的調(diào)試順序，在實(shí)際調(diào)試過程中滿足換氣量的前提下，可以更為快捷有效地調(diào)試出穩(wěn)定的負(fù)壓值，從而測得新風(fēng)量及縫隙進(jìn)風(fēng)量，保證調(diào)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、提升效率，為現(xiàn)有負(fù)壓隔離病房調(diào)試研究提供參考。在檢測過程中，本研究論證了可通過測量排風(fēng)口的排風(fēng)量確定負(fù)壓病房是否滿足換氣次數(shù)的需求，為醫(yī)療凈化行業(yè)針對負(fù)壓病房的檢測手段提供了相關(guān)依據(jù)。本研究最終目標(biāo)為，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓隔離病房的智能監(jiān)測與實(shí)時監(jiān)管，極大提高運(yùn)行效率且降低運(yùn)行成本，通過數(shù)據(jù)分析與智能管理，滿足負(fù)壓隔離病房的穩(wěn)定、可靠、安全、高效的要求，提高醫(yī)療設(shè)備管理服務(wù)的水平。