医院用中央空调空气净化装置设想

李韵宜

摘 要：医院作为交叉感染的重灾区，其空气的清洁程度决定了患者恢复的快慢和疾病爆发的关键。本文首先对这一问题进行了分析，提出了医院用中央空调空气净化处理的需求，接着通过查找资料详细分析了有关技术方案，并对空气净化原理、空气净化系统及其工作过程进行了分析总结，对其实际的特点进行分析与总结，为其进一步得到应用提供技术参考。

关键词：中央空调;空气净化装置;TiO2;光催化杀菌

中图分类号：TU83 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）08-0079-02

0 引言

医院每天人员流动量较大，同时也是各类患者相对比较集中的地方，疾病通过各种途径传播，其中最难控制的就是空气微生物污染的传播。据相关数据统计表明，医院及其病房的空气清洁情况与内部疾病传染发生具有正相关性，即空气越清洁、内部交叉感染的可能性也就越低。因此在医院对各个病区的消毒以及通风也十分重视。而当前虽然各个医院都各项设施都已比较完善，比如都是采用中央空调实现全院范围的供热通风，但这种集中式的中央空调又给医院带来新的困惑，由于这种主动性的空气循环，很容易引起空气中的病毒细菌扩散，交叉感染。如何降低甚至阻止这种风险，已经成为医院急需解决的关键问题。

本文正是基于医院存在的这种特殊情况，结合当前中央空调系统没有净化消毒的功能，提出在医院中央空调系统中加装空气净化装置，并对其原理和系统设计进行了分析阐述。

1 设计背景介绍

医院既是患者生病就医的地方，但又是容易感染的场所。据报道，一般疾病在医院内感染的概率达到3%-20%，而其中由于空气中的微生物导致的呼吸道感染达到15%-20%，这主要由于医院环境十分复杂，各种疾病的患者在一起，未免会产生相互交叉感染，典型的如一些挂号大厅、病房等，其空气中的霉菌远高于其他地方，再加上病号本身的抵抗能力很弱，极易容易感染。还有在引言中提到的由于在使用中央空调系统后，实现了统一的通风系统，其实际的空调过滤系统只能对空气中的悬浮颗粒进行过滤，且过滤装置简单，甚至由于常年运行，疏于清理，积满灰尘，无法对灰层的处理，更谈不上实现对空气进行杀菌消毒。

但由于采用了中央空调系统，有了对空气的统一处理路径，因此也给实际空气消毒杀菌提供了有效的科学方法，本文正是从这个角度对医院这种特殊场合进行中央空调的空气净化方法展开设想。

2 净化装置设计分析

2.1 净化原理概况

对医院空气循环是非常必要的，但不仅仅局限于简单的过滤处理，还需要考虑杀菌消毒功能，来实现对空气中的一些病菌处理。近些年TiO2光催化杀菌技术研究取得了突破性的进展。TiO2可以在紫外线辐射下发生光的催化氧化，其中最为先进的是纳米TiO2杀菌消毒技术，因为其有着稳定可靠、无毒无害、低价高效等优点，已经成为生产生活中的理想消毒剂，特别重要的是当前的半导体TiO2氧化物对常见的有机类型污染物有着特有的吸附性，且本身氧化性强，经常被使用在一些有机会消毒领域。

与此同时，由于TiO2对一些微生物体具有极高的杀菌能力，且不像其他杀虫剂会将病毒细菌内部的毒素释放出来，造成二次危害，而TiO2可以防止这种情况放生，是当前医院空气杀菌消毒的理想选择。从有的医院监测数据来看，最新的纳米TiO2医院常见的病菌，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌沙门氏菌、肺炎杆菌等有着十分强大的杀菌效果，如对一种称为金黄色葡萄球菌具有99.81%的杀菌率，对常见的大肠杆菌有99.99%的杀菌率，对枯草芽孢有97.62%的杀菌率。可以看出，这种纳米TiO2光催化杀菌技术十分适合在医院这一特殊的场合当中使用。

其中TiO2主要的杀菌过程可以用化学反应的原理进行简单叙述：借助TiO2催化剂表面存在的H2O或OH-在空气中形成有强氧化性的（-OH）活性羟基，以及形成的超氧离子（O2-）。然后利用这种生成的活性超氧离子（O2-）和羟基（-OH）对梅毒细菌进行氧化反应，这种强氧化反应可穿透梅毒细菌的胞壁，破坏微生物的细胞膜，从而进入菌体阻止成膜物质的传输，阻断其呼吸系统，从而实现杀菌消毒功能。

2.2 净化系统设计分析

由于净化系统主要应用于医院这一特殊环境，试图解决中央空调内部集中唤起过程中可能带来的二次交叉感染问题。医院中央空调系统控制院内各个场所的温度与湿度，如对挂号大厅、病房、手术室等，借助空调系统实现通风目的，可以达到对药味、消毒剂等一些刺激性味道進行稀释，达到保持空气环境好，防止细菌停留与扩散。为了达到对空气进行灭菌目的，论文提出可以在中央空调系统中增加一套独立的空气净化装置，可简单地安装在中央空调系统当中，使得经过净化装置的空气在院内进行循环时基本没有携带病菌的潜在威胁。

现结合附图以及具体流程对于本文提出的方案进行进一步的说明，一种医院中央空调的空气净化装置工作流程图（如图1所示）和内部结构图（如图2所示）。

空气净化器作为可单独安装的个体存在于空调系统当中，空气通过风机吸进进气孔中，并在紫外灯的作用下发生TiO2光催化氧化反应，进行灭菌操作，经过净化器的空气还要经过活性炭吸附，最后进入空调循环系统中，实现洁净循环气的目的。

空气净化装置的结构图如图1所示，其中进风区包括进气口（2），风扇（4），电源电路控制（5）。电源采用锂离子可充电电池，质量轻，稳定性好，可多次使用。电源电路控制（5）控制风扇工作，从而将医院室内空气高效地吸入空气净化器中。

空气净化器的净化区域包括光催化反应滤盒（1），紫外线发射灯（6）。其中光催化反应盒中设置有滤网，反应盒内壁和滤网上均涂有TiO2光催化剂。当携带者灰尘，病菌等物质从进气口进入到光催化反应滤盒时，在紫外灯的催化作用下，TiO2发生反应，从而将病菌消灭，将空气变得洁净。

空气净化器的出风区构造与进风区类似，包括出气口（3），风扇（4）。洁净的空气有风扇送出出风口。考虑到空气中含有水蒸气及一些酸性废气，空调净化器整体隔板采用耐酸钢材质。

2.3 净化系统特点分析

如前第3部分的论述表明，本文提出的这种采用TiO2光催化杀菌技术较之常见杀菌技术，如臭氧杀菌，具有防止二次污染，更有效彻底等优点，有利于在医院这一特殊环境中使用。同时，紫外灯既起到光催化的作用，其本身也是具有一定的消毒杀菌功能。同时由于该空气净化系统并不依赖于中央空调系统，可作为空气净化器单独存在，且不需专门的氧化剂，只需空气氧、催化剂无毒、价廉、稳定。常见的用于激活催化剂的光也很容易可以获取，如可以采用紫外线等，也不需要额外电源，而且，改空气净化系统基本无需经常性维护，为医院日常运行维护节约了人力物力与财力。

3 结语

医院等一些特殊场合的空气质量十分关键，空气质量不好，患者不易恢复，尤其是對于一些手术完后的患者、老人与孩子等容易产生二次感染，因此医院一直不断寻找更加合理的方式实现院内场所的空气交换，如当前最为广泛使用的就是中央空调。本文结合中央空调的使用情况，结合医院的复杂环境条件，提出了一种增加空气净化装置，实现对空气中病毒细菌消毒功能，通过提出相应系统结构的设计思路，以供后续相关技术研发的参考。

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