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公共建筑该如何防控病毒气溶胶传播

公共建筑该如何防控病毒气溶胶传播

2020/03/28 09:13
【摘要】:

    目前城市公共建筑如:办公楼、酒店、学校、商场、车站、医院等场所,均采用中央空调做通风, 中央空调新风和回风系统管路特性决定,系统内存在高风险人群能够交叉感染。这就要求我们针对公共环境的防控做出合理有效的措施。

以疫情爆发以来最让众人关注和关心的医院隔离病房为例:

    负压隔离病房内住的是致病菌发生源的病人,隔离的目的是防止空气传染致病菌排至室外影响环境和致病菌传染给进入病房的医护人员。病人处于自身散发、呼出、咳嗽等产生的含菌气溶胶的包围中,怎样防止病房内的含菌空气对环境和室内人员的危害呢?有一种意见是采用全新风。但有研究指出,隔离病房采用全新风不是一个必要条件。送风采用全新风就要求全排风,过去没有针对气溶胶的超高效过滤器时要求向室外高空排放,这样做的依据是高空排放完全不会或极少影响被吸入的新风,所以可采用全新风。但是含有危险传染性疾病的微生物排至室外是对环境的破坏。后来要求经高效过滤器后全排风。以下讨论说明全排风的必要性不充分。

国内外有关标准关于循环风的规定或建议的分析

对表1关于隔离病房一些要求分析后可以认为:(1)除了德国标准给出的信息太少,和其他标准不便于比较外,俄、日标准基本上是美国标准的翻版。(2)美国标准虽然首先提出全排风,但对于改造后的隔离病房,只要出风有高效过滤器即可再循环。这里要注意由标准病房改造的隔离病房也是正经的隔离病房,没有说它只住致病菌感染程度极轻的病人,“只要”是2008年修订后强调的,2013年版沿用。如果循环风应绝对避免,就不可能有上述例外,就不可能有表7–1注U 中允许在室内使用配有高效过滤器的附加空气循环设备。(3)从美国标准表7–1设计参数及其注U可以看出,至少表达易混淆——最小新风换气次数2h-1又要求全排风和12h-1换气,这是有矛盾的。(4)CDC指南给出的图示完全是室内自循环的系统,符合出(或回)风有高效过滤器即可室内循环。(5)俄罗斯标准参照美国标准但表述有不妥之处。既然说“不能进行空气循环”,但又说可用带高效过滤器的局部装置在室内循环,还给出了图示,这等于把可循环的室内上部送风口搬到下部地面上,或者说如果把局部装置安到顶棚上就是室内可循环的模式。(6)日本标准强调“原则上”不使用风机盘管等室内循环装置,这里重点在带冷热盘管的风机盘管机组,说明因其积尘、积菌不好清洁维护,也因为风机盘管压头小,不能带高效过滤器,带高效过滤器的循环系统在系统冷热盘管上几乎无细菌沉降滋生,所以可用。这可能也有对上述美国标准同样的理解。日本标准文字中没有提到优先使用全新风,给出的图示表明可以室内自循环——排(回)风经过高效过滤器,有10%排出以维持负压,其余则返回空调机组,与新风混合后送入室内。

伦登风机气溶胶净化防护单元分析:

    假设采用一般送风口,床头下排风,在送风口下方一小块区域内是全新风,该区域内没有室内病人产生的致病病毒。这种气流继续下送,与病人周围含病毒空气掺混形成含病毒气溶胶,将其稀释、吹散,从排风口排出。病人一个喷嚏约产生6万~30万个/min 0.06-10μm大小的含病毒液滴。根据北京计量测定,伦登风机气溶胶高效过滤单元≥0μm以上的气溶胶的过滤效率达99.9991%。假定取最大值一个喷嚏产生30万个/min含病毒液滴。据笔者观察,1位病人1h内可打5个喷嚏。病房体积为45m3,12h-1换气,设1h内能将喷出微粒全部排出(远小于实验病毒数,实际上由于气流不均匀等因素做不到这一点),则1次换气需要排出的微粒数为3×105个/min×5÷12=1.25×105个/min。如果按2h-1新风换气,即将1.25×105个/min微粒的83%再循环送入室内,按上述效率,约有0.000009%×1.25×105个/min×83%=0.93个/min微粒重新送入室内,与室内人员面临的患者喷出的病毒浓相比可视为零。从上面分析可见,有伦登风机高效过滤器时,一小部分排风对室外环境没有危害,而采用全新风时如果没有经过高效过滤器除病毒就全部排到室外(即过去的高空排放),对室外环境仍有潜在威胁。上述0.93个/min微粒相当于送风细菌浓为0.93个/min÷(12h-1×45m3)=0.102个/m3=0.102×10-4个/L。从保护医护人员角度出发,当医护人员未戴口罩时,假设要求在1.5h内吸入不超过1个0.06μm 微粒,则要求室内0.06μm微的浓度不应超过1.3×10-4个/L。可见上述0.102×10-4个/L计算结果远小于此要求限值,而且1.5h内只能吸入不超过1个0.06μm微粒是过严的要求。如果医护人员戴N95口罩,则室内允许的0.06μm微粒浓度可提高1万倍以上。此外室内还有日常消毒措施。

    所以经伦登风机气溶胶高效过滤单元过滤后的回风送入室内和采用全新风,室内致病菌或病毒数没有明显差别。而室内细菌或病毒浓度的分布主要与气流组织有关,与是否循环使用回风无关。当然,不论是全新风还是循环风,伦登风机气溶胶高效过滤器易于做到无泄漏的结构也是非常关键的,普通过滤器由于结构问题导致的泄漏,会导致这种过滤效率在测试时候得不到体现。应用伦登风机气溶胶高效过滤器和独特的防泄漏设计则排风、回风都是安全的。

    通过有关的实验、理论分析及对照国外发达国家的标准,可以认为:当负压隔离病房排(回)风口设有伦登风机气溶胶高效过滤器(过滤效率99.9991%)时,负压隔离病房可采用非全新风净化空调系统。这种非全新风系统应为每间病房独立使用本室空气循环的系统,也称自循环系统。当然这种气溶胶高效过滤器也适用于传统中央空调回风装置,可广泛应用于医院、行政办公大楼、学校、图书馆、机场、火车站等中央空调新设计和改造。由于我国幅员辽阔,还应提出:当室外气象条件合适并经过技术经济比较后适宜采用全新风系统的,可全部病房和辅助用房分别共用一个全新风系统。这对四季如春的地区是适宜的。

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