醫院用中央空調空氣凈化裝置設想

李韻宜

摘 要：醫院作為交叉感染的重災區，其空氣的清潔程度決定了患者恢復的快慢和疾病爆發的關鍵。本文首先對這一問題進行了分析，提出了醫院用中央空調空氣凈化處理的需求，接著通過查找資料詳細分析了有關技術方案，并對空氣凈化原理、空氣凈化系統及其工作過程進行了分析總結，對其實際的特點進行分析與總結，為其進一步得到應用提供技術參考。

關鍵詞：中央空調;空氣凈化裝置;TiO2;光催化殺菌

中圖分類號：TU83 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0079-02

0 引言

醫院每天人員流動量較大，同時也是各類患者相對比較集中的地方，疾病通過各種途徑傳播，其中最難控制的就是空氣微生物污染的傳播。據相關數據統計表明，醫院及其病房的空氣清潔情況與內部疾病傳染發生具有正相關性，即空氣越清潔、內部交叉感染的可能性也就越低。因此在醫院對各個病區的消毒以及通風也十分重視。而當前雖然各個醫院都各項設施都已比較完善，比如都是采用中央空調實現全院范圍的供熱通風，但這種集中式的中央空調又給醫院帶來新的困惑，由于這種主動性的空氣循環，很容易引起空氣中的病毒細菌擴散，交叉感染。如何降低甚至阻止這種風險，已經成為醫院急需解決的關鍵問題。

本文正是基于醫院存在的這種特殊情況，結合當前中央空調系統沒有凈化消毒的功能，提出在醫院中央空調系統中加裝空氣凈化裝置，并對其原理和系統設計進行了分析闡述。

1 設計背景介紹

醫院既是患者生病就醫的地方，但又是容易感染的場所。據報道，一般疾病在醫院內感染的概率達到3%-20%，而其中由于空氣中的微生物導致的呼吸道感染達到15%-20%，這主要由于醫院環境十分復雜，各種疾病的患者在一起，未免會產生相互交叉感染，典型的如一些掛號大廳、病房等，其空氣中的霉菌遠高于其他地方，再加上病號本身的抵抗能力很弱，極易容易感染。還有在引言中提到的由于在使用中央空調系統后，實現了統一的通風系統，其實際的空調過濾系統只能對空氣中的懸浮顆粒進行過濾，且過濾裝置簡單，甚至由于常年運行，疏于清理，積滿灰塵，無法對灰層的處理，更談不上實現對空氣進行殺菌消毒。

但由于采用了中央空調系統，有了對空氣的統一處理路徑，因此也給實際空氣消毒殺菌提供了有效的科學方法，本文正是從這個角度對醫院這種特殊場合進行中央空調的空氣凈化方法展開設想。

2 凈化裝置設計分析

2.1 凈化原理概況

對醫院空氣循環是非常必要的，但不僅僅局限于簡單的過濾處理，還需要考慮殺菌消毒功能，來實現對空氣中的一些病菌處理。近些年TiO2光催化殺菌技術研究取得了突破性的進展。TiO2可以在紫外線輻射下發生光的催化氧化，其中最為先進的是納米TiO2殺菌消毒技術，因為其有著穩定可靠、無毒無害、低價高效等優點，已經成為生產生活中的理想消毒劑，特別重要的是當前的半導體TiO2氧化物對常見的有機類型污染物有著特有的吸附性，且本身氧化性強，經常被使用在一些有機會消毒領域。

與此同時，由于TiO2對一些微生物體具有極高的殺菌能力，且不像其他殺蟲劑會將病毒細菌內部的毒素釋放出來，造成二次危害，而TiO2可以防止這種情況放生，是當前醫院空氣殺菌消毒的理想選擇。從有的醫院監測數據來看，最新的納米TiO2醫院常見的病菌，如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、肺炎鏈球菌沙門氏菌、肺炎桿菌等有著十分強大的殺菌效果，如對一種稱為金黃色葡萄球菌具有99.81%的殺菌率，對常見的大腸桿菌有99.99%的殺菌率，對枯草芽孢有97.62%的殺菌率。可以看出，這種納米TiO2光催化殺菌技術十分適合在醫院這一特殊的場合當中使用。

其中TiO2主要的殺菌過程可以用化學反應的原理進行簡單敘述：借助TiO2催化劑表面存在的H2O或OH-在空氣中形成有強氧化性的（-OH）活性羥基，以及形成的超氧離子（O2-）。然后利用這種生成的活性超氧離子（O2-）和羥基（-OH）對梅毒細菌進行氧化反應，這種強氧化反應可穿透梅毒細菌的胞壁，破壞微生物的細胞膜，從而進入菌體阻止成膜物質的傳輸，阻斷其呼吸系統，從而實現殺菌消毒功能。

2.2 凈化系統設計分析

由于凈化系統主要應用于醫院這一特殊環境，試圖解決中央空調內部集中喚起過程中可能帶來的二次交叉感染問題。醫院中央空調系統控制院內各個場所的溫度與濕度，如對掛號大廳、病房、手術室等，借助空調系統實現通風目的，可以達到對藥味、消毒劑等一些刺激性味道進行稀釋，達到保持空氣環境好，防止細菌停留與擴散。為了達到對空氣進行滅菌目的，論文提出可以在中央空調系統中增加一套獨立的空氣凈化裝置，可簡單地安裝在中央空調系統當中，使得經過凈化裝置的空氣在院內進行循環時基本沒有攜帶病菌的潛在威脅。

現結合附圖以及具體流程對于本文提出的方案進行進一步的說明，一種醫院中央空調的空氣凈化裝置工作流程圖（如圖1所示）和內部結構圖（如圖2所示）。

空氣凈化器作為可單獨安裝的個體存在于空調系統當中，空氣通過風機吸進進氣孔中，并在紫外燈的作用下發生TiO2光催化氧化反應，進行滅菌操作，經過凈化器的空氣還要經過活性炭吸附，最后進入空調循環系統中，實現潔凈循環氣的目的。

空氣凈化裝置的結構圖如圖1所示，其中進風區包括進氣口（2），風扇（4），電源電路控制（5）。電源采用鋰離子可充電電池，質量輕，穩定性好，可多次使用。電源電路控制（5）控制風扇工作，從而將醫院室內空氣高效地吸入空氣凈化器中。

空氣凈化器的凈化區域包括光催化反應濾盒（1），紫外線發射燈（6）。其中光催化反應盒中設置有濾網，反應盒內壁和濾網上均涂有TiO2光催化劑。當攜帶者灰塵，病菌等物質從進氣口進入到光催化反應濾盒時，在紫外燈的催化作用下，TiO2發生反應，從而將病菌消滅，將空氣變得潔凈。

空氣凈化器的出風區構造與進風區類似，包括出氣口（3），風扇（4）。潔凈的空氣有風扇送出出風口。考慮到空氣中含有水蒸氣及一些酸性廢氣，空調凈化器整體隔板采用耐酸鋼材質。

2.3 凈化系統特點分析

如前第3部分的論述表明，本文提出的這種采用TiO2光催化殺菌技術較之常見殺菌技術，如臭氧殺菌，具有防止二次污染，更有效徹底等優點，有利于在醫院這一特殊環境中使用。同時，紫外燈既起到光催化的作用，其本身也是具有一定的消毒殺菌功能。同時由于該空氣凈化系統并不依賴于中央空調系統，可作為空氣凈化器單獨存在，且不需專門的氧化劑，只需空氣氧、催化劑無毒、價廉、穩定。常見的用于激活催化劑的光也很容易可以獲取，如可以采用紫外線等，也不需要額外電源，而且，改空氣凈化系統基本無需經常性維護，為醫院日常運行維護節約了人力物力與財力。

3 結語

醫院等一些特殊場合的空氣質量十分關鍵，空氣質量不好，患者不易恢復，尤其是對于一些手術完后的患者、老人與孩子等容易產生二次感染，因此醫院一直不斷尋找更加合理的方式實現院內場所的空氣交換，如當前最為廣泛使用的就是中央空調。本文結合中央空調的使用情況，結合醫院的復雜環境條件，提出了一種增加空氣凈化裝置，實現對空氣中病毒細菌消毒功能，通過提出相應系統結構的設計思路，以供后續相關技術研發的參考。

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