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压差在负压隔离病房中作用
来源:
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作者:负压隔离病房
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发布时间: 2020-12-03
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一、压差是实现静 态隔离的主要措施
正压抵挡传染性空气从縫院对病房内的入侵,如图4.2所示。负压防止传染性空气从缝隙由病房内渗至室外如图4.3所示。
以上压差的作用仅在隔离病房与邻室相通的洞口全部关闭的情况下在防止缝隙渗透上表现出来。
二、压差的时间特性
如果房门洞开,则压差立即消失,在整体上,两边空气压达到了平衡。图4.4是日本学者做的实验[1,表明一个对外有一15Pa的房间,开启内开门时不到1s压差即降为0,外开门和推拉门时可长到2s,但都足以说明压差在开门状态下不起作用。
美国ASHRAE(供热通风空调工程师学会)手册(1991年)[口也指出,打开两个区域之间的门或者封闭的开口,会使两个区域之间原有的压差瞬时即降低到零。
所以,美国CDC(疾病预防与控制中心)在其1994年的《卫生保健设施中防止肺结核分支杆菌传播指南》中肯定:“至关重要的问题是隔离病房和其他区域的门
窗应完全保持关闭状态(人进出除外)。”应注意,这里只提关闭状态,而未提密封状态,其原因以后说明。
所以,压差的作用主要局限于关闭开口的静态,在开门的瞬间，静压转化为通过开口的气流流速的动能,而气流的大小，阻挡污染进出的能力,并不取决于原来
压差的大小，补偿压差的风量既定后,这个流速就不变了。
因此,过去存在一种不完全的认识,就是隔离病房也包括隔离洁净室、生物安全实验室,其隔离原理主要被看成负压梯度(负压差)的作用,把负压作为隔离病房
或生物安全实验室的防止污染外泄的唯一手段。
三、压差抵消污染传播 的能力
上述ASHRAE手册也把正、负压看作可抵制其他因素的手段:“由于开门、工作人员和病人活动、温差以及被垂直开口如医院里常见的直管、电梯井、楼梯道和机械竖井所加剧的烟囱效应,常使房间之间不合理的气流难以控制。当其中一些因素超出实际控制范围时,通过设计调整某些房间或区域内的正、负压,可把这些因素的影响减小到最低程度。
从表4.1可见,在非密闭门时,当门全开后，由于高负压(OP= - 30Pa)而使原来全室的漏风量转化为从门洞流入室内的风量,才0. 101m'/s,密闭门时才
0.026m*/s,即在门洞.上的平均风速才0. 11m/s,比后面提到的0. 1C温差时对流风速仅大出约0.035m/s,实在很小。如果负压为一15Pa,引起的风速肯定还要小于对流风速。
所以,简单地认为“当关门时,室内是负压,开门时,气流量主要取决于负压的大小，实质上不过是主观想像。
正因为气流量很小，所以压差防止污染传播的作用有限。所以也有国外研究者在文献中指出隔离病房应该保持负压,但负压的大小并不重要(正压也如此)，
并通过表4.2和表4.3具体地说明了这一点:应该是负压的,如果变成正压,即使小到0.001Pa(~0Pa),也有1.3X10*efu/年的微生物粒子漏泄量。
实验是这样进行的:先对病房通入未经过滤的全新风，使其达到稳定的高含尘浓度。使病房对缓冲室保持设定的负压差,缓冲室对外间保持正压或零压,以防止
外间含尘浓度对缓冲间的干扰。但第一次忽略了这一压差,压差为负压,虽然负压值不足2Pa,但结果使缓冲室内浓度与室外相当,见表4.4工况
表4.5是进一步探索负压程度对开门时污染外泄量的影响的实验结果,实验在同一实验室中进行间。将缓冲室充分自净到设计的1000级水平,然后做开关门
2s实验。
从表4.5可以看出:
①只要病房对缓冲室不是正压,即使为零压,在开门前的关门状态下也不会有污染物漏到缓冲室,缓冲室仍处于自净后的水平,均相当于病房浓度的0.3%左
右,表中数据并未表现出0压时缓冲室浓度有升高的趋势,反而有相反的情况,那是和开门、人进出的残余影响有关。
②在相当的原始浓度下,负压差从0Pa增大到-6Pa,污染外泄量减少最多的是从0Pa平均值4810粒/L减少到-6Pa的2832粒/L,幅度约41%。由0Pa增大
到一30Pa,减少幅度约62%。外泄浓度的无量纲比值(外泄后达到的浓度先减去本底),列于表4.6.从表4.6可见,有人进出时,一6Pa和一30Pa的浓度比没有差别，但- 30Pa和0Pa比也不过仅减少45%,与压差的变化极不匹配。
③若开关门而无人进出,则0Pa和30Pa之间的差别还要小。
图4.6形象地表示出上述外泄浓度比和压差的关系。
若无人进出,变化关系相当平缓;若有人进出,只在6Pa以下,变化陡然加快,这也是可以理解的现象。
以上结果和日本学者的实验"有相同的规律。该实验是在一负乐室内进行200g添加剂的操作,等3min后认为操作散发的尘粒已充分在室内扩散均匀,开始测定回风口的浓度,直到其恢复到初始浓度,通过所增加的部分和回风量数据,求出发生的微粒数。该实验直接给出的每次发尘微粒数为2.6X10*粒。然后作开关
门实验,每次关门后人走到回风口测走廊回风口浓度,方法同上。
该实验的压差和污染微粒传播的关系见图4.7。
从该图可以看出:①随着室内负压的增大,开关门时向外传播的微粒数略有减少;②传播微粒数多少的次序是
当室内对走廊的负压由0Pa增至-30Pa时,按该文献直接给出的数据,对于外开门传播的微粒数从4.2X10*粒/次减至1.7X10*粒/次;对于内开门传播的
微粒数仅从1.3X10*粒/次减至1.2X10* 粒/次;对于推拉门传播的微粒数从0.36X 10*粒/次减至0.09X 10°粒/次。
从图4.7可以估计,负压从0Pa增至- 6Pa时,微粒传播量减少最多约40%，也和表4.5中作者的实验根据41%相当,从0Pa增至- 30Pa时,微粒传播量减少
约60%,也和表4.5中作者的实验数据62%相当。可见不论负压由0Pa增至-6Pa甚至-30Pa,开关门时并未出现可以完全遏止污染外泄的情况,污染量的数量级
没有变化。
实验菌种实验也证明了这点。在病房内发出有色的枯草杆菌芽孢,在对外面缓冲室分别具有-5Pa和0Pa压差时,测出病房内菌落数,再测出开门一次人从病房到级冲室后缓冲室的菌落数(两种压差时内外温差几乎一样),发现菌落数和压差不成反比,而是明显表示出受压差影响很小，见表4.7。
为了防止缓冲室中实验菌泄入外间,缓冲室应对外间保持负压,因为外间无实验菌,这和前面大气尘实验正好相反。
(2)第二方面，压力不是污染传播的唯一因素,是因为有温差等作用的存在，仅生活经验就告诉我们，由于它使对流气流有进有出,因此是不可能被压差削弱或
抵消的。因此压差不是唯一的防止污染入侵或外泄的手段。所以,隔离病房也包括隔离式洁净室、生物安全实验室的隔离原理不应仅仅是负压差的作用。
正压抵挡传染性空气从縫院对病房内的入侵,如图4.2所示。负压防止传染性空气从缝隙由病房内渗至室外如图4.3所示。
以上压差的作用仅在隔离病房与邻室相通的洞口全部关闭的情况下在防止缝隙渗透上表现出来。
二、压差的时间特性
如果房门洞开,则压差立即消失,在整体上,两边空气压达到了平衡。图4.4是日本学者做的实验[1,表明一个对外有一15Pa的房间,开启内开门时不到1s压差即降为0,外开门和推拉门时可长到2s,但都足以说明压差在开门状态下不起作用。
所以,美国CDC(疾病预防与控制中心)在其1994年的《卫生保健设施中防止肺结核分支杆菌传播指南》中肯定:“至关重要的问题是隔离病房和其他区域的门
窗应完全保持关闭状态(人进出除外)。”应注意,这里只提关闭状态,而未提密封状态,其原因以后说明。
所以,压差的作用主要局限于关闭开口的静态,在开门的瞬间，静压转化为通过开口的气流流速的动能,而气流的大小，阻挡污染进出的能力,并不取决于原来
压差的大小，补偿压差的风量既定后,这个流速就不变了。
因此,过去存在一种不完全的认识,就是隔离病房也包括隔离洁净室、生物安全实验室,其隔离原理主要被看成负压梯度(负压差)的作用,把负压作为隔离病房
或生物安全实验室的防止污染外泄的唯一手段。
上述ASHRAE手册也把正、负压看作可抵制其他因素的手段:“由于开门、工作人员和病人活动、温差以及被垂直开口如医院里常见的直管、电梯井、楼梯道和机械竖井所加剧的烟囱效应,常使房间之间不合理的气流难以控制。当其中一些因素超出实际控制范围时,通过设计调整某些房间或区域内的正、负压,可把这些因素的影响减小到最低程度。
0.026m*/s,即在门洞.上的平均风速才0. 11m/s,比后面提到的0. 1C温差时对流风速仅大出约0.035m/s,实在很小。如果负压为一15Pa,引起的风速肯定还要小于对流风速。
所以,简单地认为“当关门时,室内是负压,开门时,气流量主要取决于负压的大小，实质上不过是主观想像。
正因为气流量很小，所以压差防止污染传播的作用有限。所以也有国外研究者在文献中指出隔离病房应该保持负压,但负压的大小并不重要(正压也如此)，
并通过表4.2和表4.3具体地说明了这一点:应该是负压的,如果变成正压,即使小到0.001Pa(~0Pa),也有1.3X10*efu/年的微生物粒子漏泄量。
实验是这样进行的:先对病房通入未经过滤的全新风，使其达到稳定的高含尘浓度。使病房对缓冲室保持设定的负压差,缓冲室对外间保持正压或零压,以防止
外间含尘浓度对缓冲间的干扰。但第一次忽略了这一压差,压差为负压,虽然负压值不足2Pa,但结果使缓冲室内浓度与室外相当,见表4.4工况
表4.5是进一步探索负压程度对开门时污染外泄量的影响的实验结果,实验在同一实验室中进行间。将缓冲室充分自净到设计的1000级水平,然后做开关门
2s实验。
从表4.5可以看出:
①只要病房对缓冲室不是正压,即使为零压,在开门前的关门状态下也不会有污染物漏到缓冲室,缓冲室仍处于自净后的水平,均相当于病房浓度的0.3%左
右,表中数据并未表现出0压时缓冲室浓度有升高的趋势,反而有相反的情况,那是和开门、人进出的残余影响有关。
②在相当的原始浓度下,负压差从0Pa增大到-6Pa,污染外泄量减少最多的是从0Pa平均值4810粒/L减少到-6Pa的2832粒/L,幅度约41%。由0Pa增大
到一30Pa,减少幅度约62%。外泄浓度的无量纲比值(外泄后达到的浓度先减去本底),列于表4.6.从表4.6可见,有人进出时,一6Pa和一30Pa的浓度比没有差别，但- 30Pa和0Pa比也不过仅减少45%,与压差的变化极不匹配。
③若开关门而无人进出,则0Pa和30Pa之间的差别还要小。
若无人进出,变化关系相当平缓;若有人进出,只在6Pa以下,变化陡然加快,这也是可以理解的现象。
以上结果和日本学者的实验"有相同的规律。该实验是在一负乐室内进行200g添加剂的操作,等3min后认为操作散发的尘粒已充分在室内扩散均匀,开始测定回风口的浓度,直到其恢复到初始浓度,通过所增加的部分和回风量数据,求出发生的微粒数。该实验直接给出的每次发尘微粒数为2.6X10*粒。然后作开关
门实验,每次关门后人走到回风口测走廊回风口浓度,方法同上。
该实验的压差和污染微粒传播的关系见图4.7。
从该图可以看出:①随着室内负压的增大,开关门时向外传播的微粒数略有减少;②传播微粒数多少的次序是
微粒数仅从1.3X10*粒/次减至1.2X10* 粒/次;对于推拉门传播的微粒数从0.36X 10*粒/次减至0.09X 10°粒/次。
从图4.7可以估计,负压从0Pa增至- 6Pa时,微粒传播量减少最多约40%，也和表4.5中作者的实验根据41%相当,从0Pa增至- 30Pa时,微粒传播量减少
约60%,也和表4.5中作者的实验数据62%相当。可见不论负压由0Pa增至-6Pa甚至-30Pa,开关门时并未出现可以完全遏止污染外泄的情况,污染量的数量级
没有变化。
实验菌种实验也证明了这点。在病房内发出有色的枯草杆菌芽孢,在对外面缓冲室分别具有-5Pa和0Pa压差时,测出病房内菌落数,再测出开门一次人从病房到级冲室后缓冲室的菌落数(两种压差时内外温差几乎一样),发现菌落数和压差不成反比,而是明显表示出受压差影响很小，见表4.7。
为了防止缓冲室中实验菌泄入外间,缓冲室应对外间保持负压,因为外间无实验菌,这和前面大气尘实验正好相反。
(2)第二方面，压力不是污染传播的唯一因素,是因为有温差等作用的存在，仅生活经验就告诉我们，由于它使对流气流有进有出,因此是不可能被压差削弱或
抵消的。因此压差不是唯一的防止污染入侵或外泄的手段。所以,隔离病房也包括隔离式洁净室、生物安全实验室的隔离原理不应仅仅是负压差的作用。
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