1 潔凈病房門簡介潔凈病房門是指通過凈化空調系統提供一定潔凈等級的環境，為免疫力極度低下患者提供治療、恢復的生物潔凈病房門。作為病房門，強調其居住性，特別對于治療時間較長的白血病房門，病人普遍有煩躁情緒，應充分考慮到室內環境的重要性，硬件方面包括室內溫濕度、空氣流速、室內用品的舒適方便、室內裝飾材料的質感與色彩、病人視野開闊性、病人與親屬交流的探視窗等，軟件方面包括室內裝飾品的布置與更新、醫護人員的親和力等。病房門內氣流組織一般采用典型的上送下回形式，以防止塵粒、細菌在室內滯留繁殖。綜合考慮病房門運行經濟性及護理需要、病人心理所接受的居住空間大小，目前潔凈病房門一般控制面積在7～11m2之間。潔凈病房門的環境保障系統（包括空調系統）的要求高，系統運行費用高，因此進行充分合理分析、確保設計技術及措施合理周到。1.1 潔凈病房門種類及其特點根據患者特點，潔凈病房門包括白血病房門、病房門、呼吸病房門、臟器移植病房門等。白血病是指白細胞不成熟導致免疫力缺乏的疾病，主要通過化療或骨髓移植治療；移植患者入住后，一般前10天內通過注射免疫抑制劑消除自身免疫力，隨后約15天時間為完全喪失免疫力的移植期，之后為患者自身逐漸產生、健全免疫力的恢復期，病人住院時間為2個月左右。白血病房門應按Ⅰ級潔凈用房設計，室內要求溫度22～27 ℃，相對濕度50％，空調氣流方式采用垂直層流或水平層流形式。傳統的病房門均設計為垂直層流病房門，隨著醫療方法、醫療手段的技術更新，目前病房門已經無需采用運行費用高昂的層流病房門。現在病房門分Ⅲ、Ⅳ級潔凈用房兩種，Ⅲ級潔凈用房收治重度以上患者（含重度：面積≥70%，Ⅲ度面積≥50%），多采用暴露療法；重度以下患者的病房門宜按Ⅳ級潔凈用房設計，病房門室內溫度要求30～32 ℃，相對濕度40％～69％。由于在護理初期病人不能下床活動，而此時正是皮膚結痂、易受到感染的時期，為避免病人自身細菌感染，空調氣流方式多采用上送下回形式，并在病人上方集中布置送風口。呼吸器官疾病的專用潔凈病房門在國內較為少見，該類病人對室內空氣參數比較敏感，嚴格控制室內過敏因子。哮喘病病房門宜按Ⅱ級潔凈用房設計，嚴格控制室內溫濕度波動，全年溫度要求25 ℃±1 ℃，相對濕度50%±5%。空調氣流方式應使潔凈空氣先經過病人呼吸區域。臟器移植病房門一般與手術室緊鄰，形成一個手術與治療功能的新醫療系統，病房門按Ⅰ級潔凈用房設計，室內要求溫度23～28 ℃，相對濕度50％，空調氣流方式多采用垂直層流形式。1.2 潔凈病房門分級表1 潔凈用房的分級標準（空態或靜態）1）為局部集中送風時的標準。若為全室單向流，則此局部標準即為全室標準。2）采用局部集中送風時，局部潔凈度級別可高一級。潔凈病房門的空調設計有其不同于手術室的特殊性，例如白血病房門、臟器移植病房門要考慮保持全室的單向流而不是手術室重點保證手術區域單向流的需要；潔凈病房門空調在病人入住后不間歇連續運行，直至病人出院，這就要求空調通風系統具有很高的可靠性及冗余，并應保證生命醫療設施具備備用應急條件；另外，為了給病人創造安靜的睡眠環境，空調系統具備雙風速運行的條件。各種類型潔凈病房門的空調系統按不同潔凈用房要求設計，由于Ⅰ級潔凈病房門的特殊性以及本文即將針對Ⅰ級潔凈病房門空調新方案的探討，以下將就白血病房門的設計展開討論。1.3 白血病房門平面設計簡介在平面布置上，白血病房門應符合五條流線的設計。，病人流線。病人應經過淋浴、藥浴后，經潔凈走廊、準備前室，再入住病房門。第二，醫護人員流線。醫生護士應經過更衣、刷手（個別醫院設有風淋）后進入潔凈區。第三，潔凈物品流線。所有物品經嚴格消毒后通過傳遞窗進入潔凈區。病房門內可回收利用的潔凈物品也通過傳遞窗運出。第四，污物流線。污物應在潔凈區內就近進行簡單打包后經污物傳遞窗、污物通道送出，污物通道應獨立設置，不可與潔凈通道混用及交叉。第五，探視人員流線。一般均需設置探視通道，一方面便于病人的親朋好友探視訪問，另一方面也方便醫生查房、觀察病人病情。在病房門內部設計上，應有醫護人員使用的觀察窗、病人欣賞室外風景的窗戶等，相關細微的設計已有資料介紹，不再贅述。本文要討論的是目前存在的影響到空調系統設計的不同做法，一種為病房門前室的設置，另外一種為病房門衛生間的設置。白血病房門前室有兩種形式：一是與病房門對應的獨立式封閉前室，這種形式的前室作為病房門與潔凈走廊之間的緩沖，方便醫護人員配藥、送藥，但不利于醫生護士直接觀察病人，并且由于前室與潔凈走廊為不同級別的潔凈用房，需要為前室單獨設置空調系統，導致空調系統多而管線復雜。二是開放式前室（見圖1），對層流潔凈病房門設置公用前室，其空調系統及管線相對簡單，并便于觀察病人病情，便于護理及管理，白血病房門的獨立封閉前室將會逐漸被開放式前室替代。圖1 層流血液病房門平面圖白血病房門內是否設置衛生間也存在重大分歧。不僅在醫護人員與設計單位之間、護理與感染控制的研究機構之間存在著爭議，甚至在醫護人員內部意見都很難統一。設置在潔凈病房門套內的衛生間應有潔凈要求，所以滿足換氣次數（推薦25 h-1）的要求，一旦套內住人，衛生間的排風系統連續運轉，衛生間的清洗、消毒要求遠高于一般病房門。套內衛生間的空氣潔凈度也是爭議分歧的焦點問題，有條件時，建議通過CFD進行模擬分析后優化設計，終確定衛生間的設置方案及換氣次數，在保證病房門內人員避免感染的前提下，降低運行能耗，減少建設投資。2 白血病房門的空調設計2.1 特點根據白血病房門平面布置上流線的需要，病房門一般處于建筑內區，因此室內冷負荷四季存在，但負荷量較小，送風量大，送風溫差小；每間病房門設置獨立的凈化空調系統；凈化空調系統設置雙風速工況以降低病人睡眠時噪聲影響；空調機組設置兩臺送風機并能自動切換，以提高可靠性；由于病人入住后空調機組和通風系統等保障系統連續運行，因此在設計中對系統的能耗也要給予充分重視，在空氣處理機和風機的選型、過濾器的選材設計中能耗小、質量高、符合凈化要求的設備和材料。2.2 設計參數目前國內尚無關于無菌病房門的設計規范，其室內設計參數可參照《軍隊醫院潔凈護理單元建筑技術標準》（YFB004-1997），摘錄如下：2.3 氣流組織方式目前白血病房門空調方式的現狀是垂直與水平層流共存，典型的水平層流形式為NCI（National Cancer Institute）形式（見圖2），其大優點是將病房門設置成開放式以減輕病人心理負擔，病房門敞開部位面積設計為送風面積的1/4，使敞開部位風速達到送風速度的4倍（約1.1 m/s），從而阻止外部污染空氣侵入病房門。這種形式的白血病房門國內已建成的有天津兒童醫院、上海兒童醫院等。圖2 NCI形式水平層流示意圖水平層流的空調形式雖然有一些優點，但也存在缺點，例如噪聲處理相對困難，送風先流經病人頭部，病人的舒適度差，且容易導致病人感冒，室內消毒擦洗不方便等，尤其是以上提到的NCI形式，醫護人員普遍擔心對病人管理不便，因而更傾向于采用垂直層流的方式。垂直層流可適用于設置獨立衛生間的病房門；對于設有獨立封閉前室的病房門，國外曾有做法將病房門與前室設計為串聯式的空調系統，即送風由病房門頂部垂直壓擠而下，經側墻回風口排入前室吊頂送風口，再由前室下部回風口送回病房門的循環空調機組，當然這種方法是否可行有很多制約條件，例如前室面積、前室空調負荷、建筑條件等，而且串聯系統對于作為獨立無菌空間的病房門也存在隱患，因此不推薦采用。2.4 系統設計配置在層流病房門空調系統設計上，由于新風系統設置不同而存在多種做法。對新風進行三級過濾處理的做法已經得到普遍的認同，問題主要在于新風是否集中處理、新風是否經過冷熱處理。以下分別展開討論。1）新風是否集中處理。新風集中處理即設置新風機組為所有病房門提供潔凈新風，這種做法優勢在于新風風機選型較為容易。由于新風經過三級過濾處理，系統終阻力高達650～800Pa，如果每間病房門單獨設置新風機組，其新風量僅為400m3/h左右，在這個風量范圍內要選配高達800Pa靜壓的風機是非常困難的，即使有，其噪聲也可能大得無法接受。因此，新風集中處理對層流病房門更為適用，雖然有人擔心一旦新風機組故障會導致所有病房門沒有新風供應，但只要設置備用新風機組即可解決此問題，另外，從設備維護及更換過濾器的角度出發，新風機組也應設置備用。2）新風是否經過冷熱處理。新風冷熱處理有兩方面優點。首先，可實現循環空調機組干工況運行，在生物潔凈空調中，循環空調機組干工況運行的優勢是很明顯的；其次，新風可直接經末端高效過濾器送入室內，這使得新風系統同時可作為各個病房門維持正壓的加壓系統而不需開啟循環機組，根據高效過濾器阻力－風量特性曲線近似為線性曲線的特點，末端高效過濾器（低阻型）對新風的阻力僅為15 Pa左右，因此，新風機組幾乎不需額外增加風機壓頭即可送入室內，而對于新風經過循環機組的做法，維持病房門正壓運行循環機組。在南方夏熱冬暖地區，冬季新風不需考慮加熱，更進一步簡化了系統。而在北方地區，冬季新風需加熱后才可以送入室內，全部采用電加熱能耗太大，采用熱水盤管加熱又存在防凍的問題，采用常規的關閉新風閥的防凍措施對層流病房門是不可行的，圖3采取了輔助電加熱的防凍措施，即當檢測到熱水加熱盤管后氣溫低于5 ℃時，強制快速啟動電加熱，圖中新風入口電動風閥的作用是在備用新風機組不運行時，關閉風閥以保護機組內過濾器不受室外空氣影響，而非作為防凍使用。2.5 空氣處理方案正如本文2.1節所述，層流病房門空調送風量大而送風溫差小，空氣處理方案的確定應避免冷熱抵消帶來的高能耗，傳統的一次回風系統顯然不適用于層流病房門，目前大風量小溫差場合多數采用二次回風系統，但病房門有其自身特點：室內負荷常年穩定而偏小、各個病房門負荷差別不大、新風負荷相對較大而且是空氣處理過程中幾乎的變量，利用這些特點，是否可以探尋一種新的空調方案——新風負擔全部空調負荷——來應用于層流病房門空氣處理呢？從理論上分析，由新風負擔全部空調負荷是完全可行的，同時由于循環機組僅起到凈化過濾、維持室內層流的作用，無二次回風、冷熱量的控制環節，大大提高了系統的安全可靠性；但新風負擔全部空調負荷勢必帶來高能耗，那么這種系統究竟會比二次回風系統高出多少的能耗呢？下面通過計算來比較一下。2.6 方案比較以北京一個病房門的夏季工況為例，其設計條件為：面積8m2，衛生間面積2.1 m2，設計參數：溫度24℃，相對濕度50%，室內空調顯冷負荷1.0kW，濕負荷0.12kg/h，系統設計參見圖3，4。經計算：總送風量為7200m3/h，送風溫度為23.6℃，衛生間排風量取200m3/h（相當于換氣次數32h-1），滿足衛生間排風及維持室內正壓所需新風量為450m3/h，總回風量為6750m3/h，新風處理到室內等焓線。圖3對應的h-d圖過程分析如圖5所示。圖5 二次回風系統h-d圖由ε線、送風溫度確定送風點，由O，LW兩點連線，則凈化空調機組出口狀態點C必然在此線上，由式Gx/Gh=(tC-tO)/(tO-tLW)（其中Gx為新風量，Gh為總回風量，tC為C點溫度，tO為O點溫度，tLW為LW點溫度）可得C點的溫度為tC=24 ℃。由于C點是一、二次回風混合后經風機溫升1.5℃后得到的，故由C點等濕降溫1.5℃可得到一、二次回風混合后狀態點C1，由N，C1兩點連線延長與φ=85%線的交點即為一次回風處理狀態點LN。一次回風量為Gh1=Gh(tN-tC1)/(tN-tLN)=930m3/h，二次回風量為5820m3/h，空調冷負荷為：循環風冷負荷CLQ1=ρGH1 (iN-iLN)/3600=4.6kW新風冷負荷CLQ2=ρGX(iW-iLW)/3600=5.1kW系統總能耗為9.7kW。在普通空調系統中可以通過調節一、二次回風量來滿足系統負荷變化的需要，而在潔凈空調系統中，為了簡化系統控制環節，一般采用定風量閥將一次回風量固定。對于新風負擔全部空調負荷的系統，其h-d圖過程分析如圖6所示。圖6 新風負擔全部負荷的h-d圖空氣由室內N點經風機溫升1.5 ℃到Nf點，由Nf，O兩點連線，則新風處理后狀態點L點必然在此線上，取此線與φ=90%線交點為L點。空氣由Nf點與L點混合到送風點O點，新風量為Gx=G(tNf-tO)/(tNf-tL)=1244m3/h。空調冷負荷為CLQ＝Gx(hW-hL)＝18.3kW。與二次回風系統比較，設計能耗增量為8.6kW，對于層流病房門這種特殊的場合，在一般醫院中建設的間數不超過5間，高等級專科醫院建設的間數可能達到二十幾間，總增加的設計能耗不超過200kW，考慮新風負荷隨季節變化，實際運行能耗增加的量就更少了。雖然能耗有所增加，但由新風負擔全部空調負荷帶來的系統優點卻很多：1）系統簡單、控制可靠，溫度調節只有新風機組一個環節，循環機組只起空氣過濾作用。2）新風量的增加能更好的改善室內空氣質量。3）設備選型靈活，由新風負擔全部空調負荷時，系統新風量為1200m3/h左右，可以比較容易選出與病房門一對一的新風機組；而二次回風系統新風量為400m3/h左右，如本文2.4中所述，只能采用多間病房門合用一臺新風機組的形式。4）循環機組再無“水患”，從根本上解決了空調機組內部細菌繁殖的問題。5）由于各間病房門負荷相差無幾，使得集中新風處理也適用于多間層流病房門共同應用此系統。綜上所述，新風負擔全部空調負荷的系統應該是層流病房門優的空調方案。3 結語潔凈病房門建設在我國起步較晚，而近期又面臨一擁而上大量建設的局面，仍有許多問題亟待各方包括政策上來完善，本文詳細分析了層流病房門的負荷等特點，從實際出發，探討可實施的優化的空調方案，期望能對潔凈病房門的建設有所幫助。