医院负压隔离病房压力检测及调试方法

万振，许华，刘勇

天津市海河医院 （天津 300350）

为满足传染病和突发疫情的防治需求，给医护人员提供安全的工作环境，天津市海河医院作为一家以治疗呼吸系统疾病为主的大型三级甲等综合医院， 呼吸重症监护病房（respiratory intensive care unit，RICU）内建有多个负压隔离病房。针对这类负压隔离病房，其空调设计区别于常规的舒适性空调，对负压值、负压梯度值、换气次数等主要技术指标都有相应的要求。本研究以天津海河医院RICU为例，探讨如何在安装初期以及后续长期使用过程中对病房进行调试检测，控制病房的新风量、排风量、换气次数以对应相应的负压值、负压梯度值，为负压隔离病房的调试及检测提供参考。

1 负压隔离病房的物理布局

建筑内部各房间的压力梯度布局可向患者和医护人员提供一级物理保护，负压隔离病房内气流组织控制气流流向，可提供二级物理保护，从而更大程度保障患者及医护人员的安全。

1.1 压力梯度布局：一级物理保护

为防止隔离病房中的污染源扩散至其他区域，需控制房间的负压值，保证压力值分布为：大厅＞缓冲间＞隔离病房。良好的压力梯度控制可保证气体由护士站治疗大厅（清洁区）流向缓冲间（半污染区），再流向隔离病房（污染区），防止气体反向窜流造成交叉感染。

《传染病医院建筑设计规范》[1]中要求，负压隔离病房与其相邻、相同的缓冲间、走廊压差应保持不小于5 Pa的负压，但该规范尚未规定需要维持的具体负压值。压差值在开门开窗、新风量轻微变化时均会对负压值造成影响，所以要适当放大从而减少开门开窗、新风量变化时对负压的影响，保证污染物不会在使用过程中发生泄漏。《经空气传播疾病医院感染预防与控制规范》[2]中对负压病房的定义为，病室与外界压差宜为-30 Pa，缓冲间与外界压差宜为-15 Pa。因此，为保证负压效果，负压隔离病房相对其他房间无污染性，本研究中的负压病房与大气压相对压力值取-30 Pa，缓冲间与大气压相对压力值取-15 Pa。负压隔离病房压力梯度示意图见图1。

图1 负压隔离病房压力梯度示意图

根据负压隔离病房的压力梯度示意图显示的各个功能区域的不同压力情况，负压隔离病房区域的空气流动示意图见图2。

图2 负压隔离病房空气流动流向示意图

负压隔离病房需保证负压状态，使进入病房的只有送入的新风和从相邻房间的门窗缝隙、吊顶缝隙、外墙门窗缝隙等空间进来的空气，而其室内空气不向其他房间流动，不会对外界和其他房间产生影响。

1.2 隔离病房内新风形式、排风形式及气流组织：二级物理保护

《传染病医院建筑设计规范》[1]中规定，负压隔离病房宜采用全新风直流式空调系统。因此，我院RICU新风系统采用的是全新风处理系统，由1台新风机组集中处理后再分别送至5个负压隔离病房。为保证负压状态，需通过调节新风量和排风量的进排风相对比例，从而保持房间所需的不同负压值。为调试方便，每个负压隔离病房分别配置了1台对应需求风量的排风机。

为提供最佳的气流组织方式，借鉴《医院建筑空调净化与设备》[3]与冯昕等[4-5]研究中描述的气流分布方式，结合RICU负压隔离病房的实际结构，最终风口定位在隔离病房内医护人员主要工作区域，排风口定位在呼吸传染患者头部附近，保证洁净空气首先流过医护人员工作区域，然后流过传染源进入排风口，既能保证医护人员工作安全，又能将传染源就近方式尽快排出隔离病房内部，保证病房内部的传染源浓度保持较低状态。病房内部气流组织流通情况见图3。

图3 负压隔离病房内部气流组织示意图

2 负压调试及检测方法

在既定的负压值及已知的病房尺寸下，为调试出负压病房与大气压相对压力值-30 Pa，应确定所需新风量、排风量，从而确定新风送风量以及排风量排风机的大小。

2.1 换气次数的确定

《传染病医院建筑设计规范》[1]中规定，负压隔离病房宜采用全新风直流式空调系统，最小换气次数应为12次/h。考虑到换气次数过低会导致隔离病房内污染物浓度过高，换气次数过高会加大能耗损失，所以取换气次数为12次，以保证隔离病房内污染物浓度较低以及相对较低的能源损耗。

2.2 确定通风量数值

换气次数由下式计算得到：

n=Q/V

式中：n为空间的换气次数（次/h），Q为通风量（m3/h），V为房间容积（m3）。

同时，考虑到管道缝隙、连接缝隙、安全余量，通风量增加1.1～1.2的安全系数以保证使用效果，即：

n=Q/V×K（K为安全系数，取1.1～1.2）

以其中一间隔离病房为例，房间长度（L）为3.93 m，宽度（W）为3.89 m，层高（H）为2.7 m，则房间容积V=H×L×W=2.7×3.93×3.89=41.28 m3，通风量Q1=V×n×1.1=41.28 m3×12次/h×1.1=545 m3/h。

2.3 排风量的确定

隔离病房内有稳定的负压值，病房周边的房间、门窗、吊顶等各处的空气会通过缝隙渗透到隔离病房中。根据空气流动方向可以得知，在负压病房中，新风量+缝隙进风量=排风量。

换气次数为室内空气置换次数，排风量是排走所有经过室内的空气，对于负压病房来说，排风量是新风量和缝隙进风量的总和，是单位时间内流经室内空间的所有气体流量，即为空气置换的风量，所以排风风量可确定为545 m3，调试中可选用550 m3/h的排风机即可。

2.4 调试负压及新风量、缝隙进风量的确认

调试开始之前，关闭病房与缓冲间之间的通道门，将病房内的新风送风风阀开至最大开度，然后开启排风机，通过风量罩可以测得此时隔离病房的精确排风量，保证排风量在550 m3/h的风量值基础上，使得隔离病房处于抽真空状态，再由病房与相邻缓冲室的相对压力表，可以看到所达到的负压值。负压值应当一直在加大状态，当负压接近-30 Pa时，逐渐调小新风送风阀开度，当负压值不再降低时，停止调节送风阀，此时即可将负压病房调试出稳定的-30 Pa需求负压值。此时，排风量达到12次换气次数要求，即满足负压隔离病房的需求。

当隔离病房调试完成时，通过风量罩可测得此时负压病房内的新风量，隔离病房1的新风量实测值为246 m3/h，已知排风量、新风量，进而得知该负压病房在-30 Pa的负压状态值时缝隙进风量为304 m3/h。

2.5 负压隔离病房检测

当负压隔离病房建成，或负压隔离病房使用一段时间后，需对其进行检测：在房间正常运作状态下，首先观察相对压力表，若压力值不满足-30 Pa,即房间负压值不满足要求，需要按照上述步骤重新调整房间压力值；若压力值稳定保持在-30 Pa时，通过测量病房尺寸数值，在12次换气次数基础上，计算出该房间所需换气量（排风量），再使用风量罩测量排风口，可根据排风口测得排风量，确定该负压隔离病房是否满足换气次数的需求，从而确定隔离病房是否满足使用需求，达到检测的目的。

3 优化的方法及体会

3.1 实际调试中的难点

在实际调试过程中，负压值是动态变化值，实际调试中的难点如下：（1）对于新风侧，采用的是全空气系统，由新风机组集中处理后再分别送至各个需求房间，负压隔离病房相对其他房间为负压，相对负压值和进入房间的新风量为正相关，普通房间的新风会被吸到负压隔离病房，当负压值增强时，被吸引进负压隔离病房的新风量将增大，新风量受负压影响，处于波动状态；（2）缝隙进风量受缝隙两侧压力差值影响，压力小的情况下，缝隙进风量减小，压力大则缝隙进风量加大。由此可得，新风量、缝隙进风量在调试过程中都将处于波动状态，这也给调试工作增加了难度。

3.2 调试顺序与检测方法的重要性

在实践过程中，风量值、压力值波动且互相关联难以稳定，现有国标、文献中针对负压隔离病房的调试及检测的描述相对泛泛，可提供的参考较少。本研究在负压隔离病房的调试初期及长期使用过程当中积累了大量实践经验，我们认为，在负压病房中，排风量即为在特定换气次数要求下的通风量，通过先确认排风量作为调试或检测的切入口，可以既保证各项指标监测的准确性，又保证调整后负压质量的精准性，解决了负压值变动的影响因素，极大地提高了调试及检测的效率，面对不同负压值、不同面积的房间，均可顺利调试出理想负压值，从而满足负压隔离病房对污染物控制的需求。

3.3 负压隔离病房的监测与监管

医护工作人员进出负压隔离病房，门窗渗透量变化都会对负压隔离病房的负压值产生一定的影响，相关研究[6-7]对此均有相应的描述讨论。为保证负压隔离病房处于长期稳定运行状态，本研究基于上述调试与检测方法，硬件配置相应风量计、压力反馈器等传感器，配套新风、排风电动风阀等执行装置，程序控制采用PID控制调节；通过长期记录经验数据，对比相应的参数曲线，一旦运行状态和设定参数产生偏差，PID控制器立即产生控制作用，控制新风风阀和排风风阀进行比例调节，可即时对医护工作人员进出负压隔离病房带来的负压值变化进行调整，并将负压隔离病房运行状态同步上传至数据采集系统平台，实现对负压隔离病房的智能监测与实时监管，增强针对负压值不稳定的预防性维护，保障负压隔离病房的洁净使用，可极大提高能效。舒海文等[8]研究表明，医院设备设施管理是一门新兴的交叉学科，需各专业密切结合，发挥智能监测与监管系统在设备实际运行中的作用，实现能源与设备精细化管理。

4 小结

本研究通过合理计算的方法确认换气次数及排风量，再通过科学的调试顺序，在实际调试过程中满足换气量的前提下，可以更为快捷有效地调试出稳定的负压值，从而测得新风量及缝隙进风量，保证调试数据的准确性、提升效率，为现有负压隔离病房调试研究提供参考。在检测过程中，本研究论证了可通过测量排风口的排风量确定负压病房是否满足换气次数的需求，为医疗净化行业针对负压病房的检测手段提供了相关依据。本研究最终目标为，实现负压隔离病房的智能监测与实时监管，极大提高运行效率且降低运行成本，通过数据分析与智能管理，满足负压隔离病房的稳定、可靠、安全、高效的要求，提高医疗设备管理服务的水平。