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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Belüftungsanlagen in Gebäuden, wobei
das Gebäude
in Bereiche oder Räume
mit unterschiedlichen Luftreinheiten aufgeteilt ist. Insbesondere
ist die Erfindung im Gesundheitssektor, in Operationssälen usw.
sowie in der Reinraumindustrie oder in Zusammenhang mit besonders
verunreinigten Räumen
anwendbar. Die Erfindung ist jedoch in einer Anzahl weiterer Belüftungsgebiete
anwendbar, wo es wünschenswert
ist, die Weiterleitung von Luft mit besonderen Inhaltsstoffen oder
fehlenden besonderen Inhaltsstoffen (Pollen oder andere Allergene,
Gerüche,
Staub usw.) von einem Bereich zum anderen, wie zum Beispiel Isolierstationen
und sterilen Räumen,
zu verhindern oder zu verringern.
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STAND DER
TECHNIK
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Grundlegend
für alle
Formen der Abtrennung/Isolierung sind abgetrennte Räume/Kabinen/Stationen
(siehe zum Beispiel US-Patentschrift A-5,545,086). Wenn Schadstoffe
in der Luft mitgeführt
werden, versucht man, die Ausbreitung der Luft von einem verschmutzten
Bereich zu einem saubereren zu vermeiden. Ein weiteres allgemeines
Verfahren besteht darin, mit sauberer Luft zu verdünnen. Die
saubere Luft kann frische/behandelte Luft von außen sein oder Luft, die gereinigt
worden ist, bevor sie zurück
in den Raum geleitet wird:
Alle Räume für Menschen oder Tiere müssen mit
frischer Luft versorgt werden (Sauerstoff) und verbrauchte Luft
(Luft, die Abfallstoffe von Verbrauchern und aus der Umgebung enthält) muss
abgeleitet werden. Um zu verhindern, dass der erforderliche Luftumlauf
verunreinigende Stoffe aus einem verschmutzten Bereich in einen
sauberen Bereich trägt, werden
im Luftstrom von dem am meisten verschmutzten Ort aus Reinigungs-
und/oder deaktivierende Maßnahmen
ergriffen.
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Diese
Maßnahmen
beinhalten unter anderem Filter, UV-Licht und Zusatzstoffe zum Luftstrom, die
die verunreinigenden Stoffe deaktivieren oder entfernen. Solche
Zusatzstoffe können
in sich selbst Probleme verursachen, wenn sie sich auf die saubereren
Bereiche ausbreiten können.
In der Praxis ist es schwierig, Räume vollständig abzudichten. Damit nicht
der Zufall darüber
entscheidet, in welche Richtung die Luft in solchen Abzügen strömt, wird
ein höherer
Druck (Überdruck)
auf der saubersten Seite erzeugt und ein niedriger Druck (Unterdruck)
auf der weniger sauberen Seite. Dies wird dadurch erreicht, dass
die Differenz zwischen der zugeführten
und abgeleiteten Luftmenge geregelt wird. Solche Systeme sind unter
anderem von CDC (Center of Disease Control and Prevention, Atlanta,
Draft Guidelines for Environmental Infection Control in Healthcare
Facilities, 2001) beschrieben worden. Ein Problem in dieser Situation
besteht darin, dass Luftfilter, die oft im Luftstrom von der verschmutzten
Seite aus verwendet werden, verstopfen und die Luftmenge sich verringert.
Dadurch wird die gewünschte
Differenz von Druck und verschmutzter Luft vermindert oder sogar umgekehrt,
woraufhin verschmutzte Luft in den saubereren Bereich gedrängt wird.
Gegenmaßnahmen sind
eine erhöhte Überwachung
und häufigere
Wartung. Die Regelung kleiner Druckunterschiede ist schwierig. Darum
werden Anlagen mit einem „unnötig" großen Druckunterschied
konstruiert und gebaut, um die Regelung so einfach wie möglich zu
machen. Ein weiterer Ansatz besteht darin, die Regelung zu automatisieren
und sie mit einer automatischen Neueinstellung der Lüfterleistung
des Belüftungssystems zu
verbinden (US-Patentschrift 5,9512,394, US-Patentschrift 5,810,657).
Dichte Isolierungen sind einer solchen Druckumkehr stärker ausgesetzt
als weniger dichte Isolierungen und bisweilen bestehen Anforderungen
nach einer minimalen Leckage (CDC). Eine weitere Ursache von Druckumkehr
ist der Ausfall des Teils des Belüftungssystems (Lüfter), das
zu einem funktionellen Druckunterschied beiträgt, während der entgegen gesetzte
Teil intakt ist. Das Belüftungssystem
trägt in
solchen Situationen dazu bei, verunreinigte Luft wirkungsvoll zu
verbreiten. Darum werden kostspielige Reservesysteme gebaut, die
im Versagensfall einspringen. Alles in Allem tragen die Reservesysteme,
die die eigentlichen Funktionen sichern, mit einem erheblichen Anteil
zu den Gesamtkosten bei. Der Grund hierfür ist, dass gegenwärtige Systeme
in ihrer Grundfunktion ohne weitere Sicherheitsmaßnahmen
nur eine begrenzte Funktionssicherheit bieten.
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Eine
Person, die unter einer gefährlichen, durch
die Luft übertragenen
Infektion leidet (zum Beispiel Tuberkulose) wird im Krankenhaus
in einen Isolierraum mit Unterdruck verlegt, wohingegen Patienten,
die an Immundefizienz leiden, in Isolierräume mit Überdruck verlegt werden. Wenn
ein Patient mit geschwächtem
Immunsystem mit einer durch die Luft übertragenen Infektion infiziert
wird, besteht die Notwendigkeit nach beiden Arten der Isolierung
gleichzeitig. In der Praxis ist dies zu teuer, und wenn die Erwägung besteht,
ob der Patient oder die Umgebung zu schützen ist, wird zu Ungunsten
des Patienten entschieden und dieser in einen Isolierraum mit Unterdruck
verlegt. Die einkalkulierte minimale Leckage führt dann zusätzlich verunreinigte
Luft zu und ist in solchen Fällen
ein Nachteil. Entsprechende Probleme treten auch in Zusammenhang
mit chirurgischen Eingriffen an infektiösen Patienten und in anderen
Situationen auf.
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Zugangspfade
stellen ein Problem dar. In Zusammenhang mit Belüftung ist ein Türdurchgang
im Vergleich zu anderen Öffnungen
für Luft
eine ziemlich große Öffnung.
Druckunterschiede bei geschlossenen Türen verschwinden, wenn Türen geöffnet werden,
und kleine thermische Unterschiede auf jeder Seite des Türdurchgangs
reichen aus, damit Luft gleichzeitig im oberen Bereich in einer
Richtung und im unteren Bereich in der anderen Richtung fließt. Unter
Berücksichtigung
der großen
Fläche,
die eine Tür
darstellt, kann dies zu beträchtlichen
Luftmengen führen.
Darum wird empfohlen, dass der Durchgangsverkehr auf das absolut
Notwendige reduziert wird (CDC). Die Isolierung von Patienten steht
im Konflikt zu dem menschlichen Bedürfnis, Kontakt mit anderen
zu haben, und Patienten müssen
auch gepflegt und behandelt werden. Um die Verbreitung von Krankheiten
in Zugangsöffnungen
zu vermindern, werden zusätzliche
Räume (Schleusen,
Transferkammern) in Verbindung mit den Öffnungen gebaut, die eine Tür zu dem
speziellen Raum und zur Umgebung/dem gemeinsamen Bereich haben.
Diese Türen
sind günstig
angeordnet, sodass sie nicht gleichzeitig geöffnet werden können. Dies
verringert die Weitergabe der Verunreinigung, indem zuerst die Übertragung
von dem verunreinigten Bereich aus auf die Menge vermindert wird,
die in der Schleuse gemischt wird, und dann wiederum auf die Luftmenge
in der Schleuse, die in den gemeinsamen Bereich entweicht. Sogar
geringe Temperaturunterschiede zwischen den Räumen können dazu beitragen, dass diese
Leckage ziemlich erheblich wird. In einer Isolierstation, in der
ein Patient mit einer über
die Luft übertragbaren
Infektion (Unterdruck) untergebracht ist, führt eine solche Verbreitung
der Verunreinigung die Infektion direkt in zentrale Bereiche des
Krankenhauses. Durch Warten in der Schleuse können die infektiösen Bestandteile
verdünnt
werden, oft aber stehen nur begrenzte Luftmengen zur Verfügung, sodass
es eine lange Zeit dauert, um eine praktische Verdünnung zu
erreichen. Eine solche Wartezeit empfindet das Personal als lästig (und
ignoriert sie daher), und es ist teuer, Personal warten zu lassen.
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In
der Industrie werden kleine Reinräume mit einer zusätzlichen
Menge sauberer Luft versorgt. Es treten in der Industrie ähnliche
Probleme wie im Gesundheitswesen auf, wenn der Raum betreten oder verlassen
wird.
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In
Räumen
mit Unterdruck wird häufig
eine bestimmte zusätzliche
Menge Luft entzogen. Dies kann im Falle von Feuer oder Rauch schwerwiegende
Folgen haben, da Rauch und Gase vom Flur aus direkt in den Unterdruckraum
gezogen werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
erste Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu erhalten,
die auf einfache und zuverlässige
Weise ein hohes Maß an
Sicherheit für einen
geeigneten Druckunterschied zwischen Räumen erreichen kann, deren
Luft unterschiedliche Inhaltsstoffe enthält. Dies kann selbst bei einem
hohen Verstopfungsgrad von Filtern/Kanälen oder anderen Formen der
starken Herabsetzung der Funktionstüchtigkeit des Belüftungssystems
erreicht werden. In einem Unterdruck-Isolierraum zum Beispiel wäre es möglich, Überdruck
zu vermeiden, sogar wenn der Lüfter
aussetzt und der Luft zuführende
Lüfter
noch arbeitet. Sogar mit einem sehr einfachen kleinen Reservelüfter oder
einer örtlichen
Anordnung zur Wiederaufbereitung wäre es möglich, einen bestimmten Unterdruck
aufrechtzuerhalten.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu
erhalten, die die Luftströme dazu
bringen kann, sich zu den Türdurchgängen hin zu
verschieben, wenn die Türen
geöffnet
werden. Dadurch wird ein starker Luftstrom in den Türdurchgängen erreicht.
Die verunreinigte Luft kann durch Einstellen des Türdurchgangs
und der Luftmenge vollständig
oder in einem bestimmten Maß daran
gehindert werden, in den sauberen Bereich einzudringen.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine große Anzahl
an Luftverschiebungen in Schleusensystemen zu erreichen, die mit
unter Druck stehenden Räumen/Unterdruckräumen in
Verbindung stehen. Dadurch kann eine schnelle Verdünnung von
verunreinigter Luft erreicht werden, die in die Schleuse gesaugt
wird oder sich darin bildet. Dies bewirkt ein geringeres Maß an Verunreinigungsaustausch
und/oder die Möglichkeit
eines schnelleren Übergangs
mit dem gleichen Grad an Verunreinigungsaustausch. Die Schleuse
selbst erhält
die Eigenschaft, einen Reinraum schnell zu bedienen. Somit ist man
nicht abhängig
davon, ein bestimmtes Maß an „unkontrollierter" Leckage zuzulassen,
um sich gegen Druckumkehr zu schützen.
Dadurch wird ein noch höherer
Grad an Reinheit erreicht, da die zugeführte Luft bis zu dem gewünschten
Reinheitsgrad gereinigt werden kann. Auf diese Weise wird eine gute
Temperaturneutralisierung zwischen Luft in der Schleuse und den
anderen Teilen von speziellen Räumen
erreicht, was dazu beiträgt,
den Druck infektiöser
Leckagen zu verringern.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
bereitzustellen, die dafür sorgt,
dass ein Belüftungssystem
in geringerem Maße
durch zufällige
Druckveränderungen
in Fluren oder anderen Räumen
beeinflusst wird, die mit Zugangswegen verbunden sind. Auch das Öffnen und Schließen von
Türen sollte
die Umgebung hinsichtlich der Belüftung nicht beeinflussen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zur einfachen Regelung eines Belüftungssystems
bereitzustellen, damit sich das System in jedem örtlichen Bereich selbst regeln kann.
Eine Regelung der Gesamtmenge der zugeführten/abgeleiteten Luft kann
in einem gemeinsamen Bereich stattfinden, wo der Luftausgleich normalerweise
weniger entscheidend ist als in einem speziellen Raum. Außerdem werden
mehr Systeme, die an denselben Bereich grenzen, gleichzeitig stabilisiert.
Die einzelnen Überdruck/Unterdrucksysteme sind
in geringerem Maße
abhängig
von den Druckbedingungen im Flur/gemeinsamen Raum. Daher ist ausreichend
Raum vorhanden, um die Anforderungen unterzubringen, die ein zentrales
Belüftungssystem
stellt und/oder um weitere makroskopische Lösungen zu bieten.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen,
die Teil eines Belüftungssystems
ist, sodass das Belüftungssystem vollständig oder
teilweise auf die vorhandenen örtlichen
Druckbedingungen reagieren und unabhängig von Sensoren, Stellgliedern
und anderen Teilen von Regelkreisen funktionieren kann, die leicht
versagen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung in einem
Belüftungssystem
bereitzustellen, die Unterdruck und Überdruck miteinander kombiniert,
sodass verhindert wird, dass Verunreinigung von außen in einen
isolierten Bereich eindringt, wobei gleichzeitig Verunreinigung
von innen am Entweichen gehindert wird.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
in einem Belüftungssystem
bereitzustellen, die die Fähigkeit
besitzt, im Fall eines Feuers das Einströmen von Rauch in Unterdruckräume einzuschränken.
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Diese
Aufgaben werden in einer Vorrichtung nach dem anhängigen Patentanspruch
1 erfüllt.
Weitere Ausführungsformen
der Erfindung erscheinen in den nachfolgenden anhängigen Ansprüchen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben,
in denen:
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1 eine
Ausführungsform
der Erfindung zur Zufuhr/Ableitung von Luft darstellt.
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2 ein
Schema der Erfindung zur Zufuhr von Luft ist.
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3 ein
Schema der Erfindung zur Ableitung von Luft ist.
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4 ein
Schema der Erfindung mit einer Feuerklappe ist.
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5 ein
Schema der Erfindung ist, die in einem Unterdruckisolierraum mit
Schleusen-Patientenraum und Badezimmer mit der dabei enthaltenen Möglichkeit
angewendet wird, den Luftstrom durch Wiederaufbereitung von Luft
zu erhöhen.
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6 zwei
erfindungsgemäße Vorrichtungen
in demselben System veranschaulicht.
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7 Verbundvorrichtungen
zeigt.
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8 einen Überdruckisolierraum
zeigt.
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9 einen
vollständig
isolierten Raum mit sowohl Unterdruck als auch Überdruck zeigt.
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10 einen
unter Druck stehenden Raum zeigt, der auf einem einfachen Wiederaufbereitungsgenerator
basiert.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Zunächst wird
die Erfindung mit Bezug auf das Schema erörtert, das in 1 gezeigt
ist.
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Zentraler
Bestandteil der Erfindung ist eine Vorrichtung oder eine Anordnung
mit einem Minimum von drei verbundenen Kanälen/Fließpfaden, bei der Luft abhängig vom örtlichen
Druckverhältnis
in verbundenen Räumen/Zellen/Bereichen
unterschiedliche Pfade entlang strömen kann. In mindestens einem
Luftstrompfad 6 ist eine Anordnung vorhanden, die derart
funktioniert, dass ein Luftstrom in 6 einen bestimmten
Druckabfall ergibt. Eine solche Anordnung wird im Folgenden als
Widerstandselement bezeichnet. Das Widerstandselement, zum Beispiel
in 6, kann eine beliebige Vorrichtung sein, die durch Luftstrom
einen Druckunterschied erzeugt, wie zum Beispiel eine Querschnittsverengung,
ein Gitter, ein Filter, eine Vorrichtung, die durch das Fließ- und/oder Druckverhältnis in
oder in Verbindung mit 6 beeinflusst wird, eine Vorrichtung,
die durch Bedingungen beeinflusst wird, die in Verbindung mit einer
Tür oder Türen zwischen
Räumen
mit Kanälen
stehen, die mit der Erfindung verbunden sind, oder einer Kombination
zweier oder mehrerer dieser Möglichkeiten
oder Gleichartigem. Der Aufbau oder die Abmessungen des Luftstrompfads
können
auch ein Widerstandselement bilden oder Teil eines Widerstandselements sein.
Mindestens ein Luftstrompfad 10 weist einen niedrigen Fließwiderstand/eine
niedrige hydraulische Impedanz auf (im Folgenden geringer Fließwiderstand
genannt). Diese Luftstrompfade sind hydraulisch an einem Ende in
einem gemeinsamen Raum 8 verbunden. Die gemeinsame Verbindung
kann eine direkte Verbindung von Luftstrompfaden oder eine) größerer) oder
kleinerer) Kammer/Raum sein. Mit dieser gemeinsamen Verbindung ist
mindestens ein zusätzlicher
Luftstrompfad 9 verbunden, durch den eine bestimmte Luftmenge
gedrängt
wird. Die Luftmenge in dem Luftstrompfad 9 kann festgelegt
sein oder in Zeit und Raum von den Bedingungen in oder zwischen
verbundenen Räumen abhängen. Die
Luftstrompfade 6 und 10 erstrecken sich von der
gemeinsamen Verbindung 8 zu getrennten Räumen, die
mit 1 und 2 bezeichnet sind. Raum 1 ist
ein Bereich oder ein System mit speziellen Räumen oder ist ein Teil davon,
und die Bezeichnung 1 kann diesen als Ganzes umfassen oder
nur den Raum, der mit 6 verbunden ist. 2 ist ein
Teil der Umgebung/des gemeinsamen Raums, wie ein Flur oder ein 1 umgebender/1 benachbarter
Raum. Der Zugangspfad zwischen den Räumen 1 und 2 ist
schließbar.
In Raum 1 ist, abgesehen von dem, was durch 6 fließen könnte, ein
angemessenes Ungleichgewicht zwischen der Menge zugeführter Luft
und abgeführter
Luft eingestellt. Der Raum 1 kann verhältnismäßig dicht sein und das Ungleichgewicht
in der Luftstrommenge fließt
hauptsächlich
durch ein Widerstandselement im Luftstrompfad und bewirkt dort einen
Druckunterschied zwischen dem Raum 1 und der gemeinsamen
Verbindung 8. Sogar wenn der Raum 1 weniger dicht
ist, fließt
eine ausreichende Menge Luft durch das Widerstandselement im Luftstrompfad 6,
bis zu einem vorteilhaften Druckunterschied zwischen dem Raum 1 und
der gemeinsamen Verbindung 8. Aufgrund der niedrigen hydraulischen
Impedanz im Luftstrompfad 10 ist der Druckunterschied über das
Widerstandselement im Luftstrompfad 6 praktisch gleich
dem Druckunterschied zwischen den Räumen 1 und 2, unabhängig von
der Luftstrommenge im Luftstrompfad 10. Wenn das Widerstandselement
von dem Typ ist, bei dem sich der Druck verhältnismäßig geringfügig ändert, wenn sich die Luftmenge
im Luftstrompfad 6 verändert,
vielleicht innerhalb eines bestimmten Mengenbereichs, ändert sich
der Druckunterschied zwischen den Räumen 1 und 2 nur
geringfügig,
selbst wenn der verhältnismäßige Grad
an Dichtheit von 1 nicht gerade gering ist.
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Die
Luftströme
hin zu oder von der gemeinsamen Verbindung 8 sind insgesamt
gleich 0. Da der Luftstrom in Luftstrompfad 9 stärker ist
als der Luftstrom in Luftstrompfad 6 mit einer geschlossenen Tür, kann
man entweder sicherstellen, dass die zugeführte Luft die Qualität in 9 hat,
oder durch Sammeln aller Luft, die durch 6 fließt. Bei
freiem Durchfluss (offene Tür/en)
zwischen den Räumen 1 und 2 fällt der Druckunterschied
zwischen 1 und 2 bis nahe null ab, aufgrund der
sehr niedrigen hydraulischen Impedanz, die durch eine offene Tür dargestellt
wird. Außerdem
muss aufgrund der sehr niedrigen hydraulischen Impedanz zwischen
dem Raum 2 und der gemeinsamen Verbindung 8 nun
die gesamte oder eine bestimmte Menge des Luftstroms, der durch
den Luftstrompfad 6 floss, als die Tür geschlossen war, durch den
Türdurchgang
und den Luftstrompfad 10 fließen. Im Folgenden wird die
Bezeichnung Widerstandskanal für
den Luftstrompfad 6 benutzt, die Bezeichnung Referenzkanal
für den
Luftstrompfad 10 und die Bezeichnung Belüftungskanal
für den
Luftstrompfad 9.1 wird spezielles Volumen genannt und 2 Referenzvolumen.
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Ein
Nettoluftstrom durch den Türdurchgang trägt dazu
bei, dass Luft von einem sauberen zu einem verunreinigten Bereich
fließt,
sodass die Menge an Luft, die in entgegen gesetzter Richtung fließt, vermindert
oder sogar gleich null wird. Um die Wirkung zu verstärken/sogar
bessere Ergebnisse zu erzielen, kann ein begrenzter Türdurchgang
für den
Durchgangsverkehr benutzt werden, der keinen vollständig offenen
Türdurchgang
erfordert. Alternativ und/oder zusätzlich kann ein System angeordnet
werden, das die Gesamtmenge des Luftstroms erhöht, sodass die mittlere Luftstromdichte/-geschwindigkeit
durch den Türdurchgang
höher wird,
als sie es sonst geworden wäre.
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Der
Luftstrom in Belüftungskanal 9 kann
von einem Teil des zentralen Belüftungssystems
kommen, einem getrennten Belüftungssystem,
das Luft außerhalb
des Gebäudes/der
Anlage sammelt/zuführt,
Luft, die innerhalb des Gebäudes/der
Anlage gesammelt/zugeführt
(wiederaufbereitet) wird oder eine Kombination des zuvor Genannten.
Luft, die wiederaufbereitet wird, sodass sie von einem verschmutzten
Bereich in einen saubereren Bereich gebracht wird, muss angemessen
gereinigt/inaktiviert werden. Die Luft kann auch anderen Formen
der Behandlung unterzogen werden, zum Beispiel Erwärmung, Kühlung und/oder
Regulierung der Feuchtigkeit, Ionisierung, Neutralisierung, Aromatisierung usw.
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In
Verbindung mit Räumen/Bereichen
können
mehrere Vorrichtungen zur Belüftung
vorhanden sein, die alle gleichzeitig arbeiten, und Teile von Vorrichtungen
können
von mehreren Räumen/Bereichen benutzt
werden. Varianten sollen Verbindungen 6, 6', 6'', ... schaffen, von Verbindung 8 zu
demselben Raum oder zu mehreren Räumen 1, 1', 1'', ... mit Zugangspfad zum entsprechenden
gemeinsamen Raum 2 oder 2, 2', 2'', ... mit ihren Verbindungen 10, 10', 10'', ..., und dort, wo vorbestimmte
Luftvolumina in 9 oder 9, 9', 9'', ... zugeführt oder herausgeführt werden.
In einer praktischen Ausführungsform
könnte
eine beliebige Anzahl der Komponenten vorhanden sein: 6, 1, 10, 2, 9,
einschließlich
eins und darüber.
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Beispiele
für Mittel,
die verwendet werden, um ein Gesamtsystem zu erhalten, können ausgehend
von einem Beispiel eines Unterdruckisolierraums entwickelt werden,
der aus einer Schleuse besteht, die von einem Flur aus zugänglich ist,
einem Patientenraum, der von der Schleuse aus zugänglich ist,
und einem Badezimmer, das von dem Patientenraum aus zugänglich ist.
Grundsätzlich
sind alle Entlüftungsöffnungen
im Badezimmer platziert und Luft wird in einer äußeren erfindungsgemäßen Vorrichtung
zugeführt,
die sich über
(der äußeren) Tür zwischen
dem Flur und der Schleuse befindet (6 führt zur Schleuse und 10 zum
Flur). Bei geschlossenen Türen
(Zugangspfaden durchfließt
die Luft Überlauföffnungen
oder spezifische Widerstandselemente, sodass der Luftdruck allmählich von
Raum zu Raum in der Isolierung abfällt. Das Öffnen von Türen erzeugt einen Nettoluftstrom
durch die Türdurchgänge, wobei
der Nettoluftstrom für alle
Türen gleich
ist, außer
bei Veränderungen,
die durch Luftleckage verursacht sein könnten. Die betreffende Luftmenge
kann der Luftmenge entsprechen, die benötigt wird, um die Luft zu erneuern,
die eingeatmet werden soll. Oft könnte es wünschenswert sein, die Luftmenge
zu erhöhen,
um einen erhöhten
Nettoluftstrom durch den Türdurchgang
zu erhalten und/oder eine schnellere Verdünnung der in der Luft enthaltenen
verunreinigenden Stoffe zu erreichen, die in der Isolierstation erzeugt
werden. Dann kann die Menge an frischer Luft, die durch die Isolierstation
strömt,
erhöht
werden. Dies führt
jedoch oft zu zusätzlichen
Kosten für die
Luftbehandlung oder erfordert große Investitionen und beträchtlichen
Raum für
die Installation von Kanälen.
Dann kann gereinigte Luft, die örtlich
wiederaufbereitet worden ist, verwendet werden. Die Wiederaufbereitungsfunktion
kann bei einem größeren oder
kleineren Teil der Isolierstation zur Anwendung kommen. Oft ist
es praktisch, wiederaufbereitete Luft aus Badezimmern/Toiletten
wegen des Geruchs zu vermeiden. Luft wird dann oft aus dem Patientenraum
entzogen, behandelt und in den Patientenraum oder einen weiter entfernten
Raum zurückgeleitet.
Durch die Wiederaufbereitung von Luft in den Belüftungskanal 9 in der äußeren Vorrichtung entsteht
durch Öffnen
der beiden äußersten
Türen und
die gleichzeitige schnellere Verdünnung von in der Luft enthaltenden
verunreinigenden Stoffen sowohl in der Schleuse als auch im Patientenraum/in Patientenräumen ein
erhöhter
Luftstrom nach innen. Wenn ein zu starker Luftstrom in der Schleuse
vorhanden ist, wenn die Türen
geschlossen sind, kann die wiederaufbereitete Luft erfindungsgemäß in eine innere
Vorrichtung über
der Tür
zwischen der Schleuse und dem Patientenraum/den Patientenräumen geleitet
werden. Im Vergleich mit dieser Vorrichtung entspricht die Schleuse
dem Referenzvolumen 2 und der Patientenraum dem speziellen
Volumen 1. Die innere Vorrichtung kann parallel eine Überlaufvorrichtung
aufweisen, zwischen 1 und 2. Durch Regelung/Bemessung
dieser Überlaufvorrichtung
kann die gewünschte
Luftmenge, die durch die Schleuse fließt, wenn die Tür geschlossen
ist, geregelt/bemessen werden.
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In
der äußeren Vorrichtung
im Referenzkanal 10 kann eine Feuerklappe platziert werden.
Im Fall von Feuer oder Rauch/Gas im Referenzvolumen 2 kann
diese Feuerklappe geschlossen werden. Somit entsteht ein Überdruck
in der Schleuse und es wird verhindert, dass Rauch/Gas/Hitze in
die Isolierstation gesaugt werden, mit all den Konsequenzen, die
dies nach sich ziehen könnte.
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Durch
Bemessung der inneren Vorrichtung auf Luftmengen, die über die
Luft übertragene
Infektionen vollständig
isolieren, sogar wenn die Türen zwischen
der Schleuse und dem Patientenraum geöffnet sind, ist die infektiöse Leckage
vom Patientenraum aus unabhängig
von dem Druck in der Schleuse. Weiter wird die Schleuse durch Umkehr
des Luftstroms in der äußeren Vorrichtung
und Zufuhr der Luft von der äußeren Vorrichtung
zur Schleuse in einen Überdruck/Reinraum
verwandelt. Da alle Leckagen vom Patientenraum aus abgedichtet sind,
wird eine vollständige
Isolierstation erreicht, die keine über die Luft übertragbaren
Infektionen vom Patientenraum durchlässt und gleichzeitig keine
verunreinigte Luft von außen
aufnimmt. Eine entsprechende Anordnung wäre für Operationssäle usw.
und für
Patienten geeignet, die an über
die Luft übertragenen Infektionen
leiden.
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Im
Prinzip haben Reinräume
dieselbe Aufteilung zwischen sauberen und infizierten Bereichen. Die
erforderlichen Luftrichtungen und Druckunterschiede sind im Vergleich
zu Infektionsisolierungseinrichtungen lediglich umgekehrt
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1 veranschaulicht
eine Ausführungsform
einer Vorrichtung, die von der Erfindung umfasst wird. 1 ist
der Raum, der belüftet
werden soll (das spezielle Volumen). 2 ist die Umgebung
oder ein benachbarter Raum, der als Referenz (das Referenzvolumen)
für den
Druck im speziellen Volumen 1 dient. Zwischen dem speziellen
Volumen 1 und dem Referenzvolumen 2 befindet sich
eine Tür 3, 4 ist
der Fußboden
und 5 sind die Decken in den Räumen. 1 wird belüftet, wodurch
ein Ungleichgewicht in der Luftmenge entsteht, die zugeführt oder
abgeleitet wird. Da das spezielle Volumen 1 verhältnismäßig geschlossen
ist, wenn die Tür
geschlossen ist, wird die Luftmenge, die von der anderen Belüftung im
speziellen Volumen 1 aus in Ungleichgewicht gebracht wird,
durch den Kanal 6 gedrängt
(Widerstandskanal). Aufgrund des Aufbaus/der Abmessung des Kanals
oder eines besonderen Widerstandselements 7 entsteht ein
Druckunterschied zwischen dem speziellen Volumen 1 und
der gemeinsamen Verbindung 8. Die Luftmenge, die durch
den Widerstandskanal 6 fließt, fließt weiter durch den Kanal 9 (den
Schacht) und/oder den Kanal 10 (den Referenzkanal). Die Luftmenge
in dem Schacht 9 kann auf eine angemessene Menge eingestellt
werden. Die Luftmenge im Referenzkanal 10 ist null oder
nur ein Teil der Luft, die durch den Schacht 9 fließt, abhängig von
den Luftmengen, die durch den Schacht 9 und den Widerstandskanal 6 fließen. Aufgrund
der niedrigen hydraulischen Impedanz zwischen der gemeinsamen Verbindung 8 und
dem Referenzvolumen 2 sind diese auf ungefähr gleichem
Druckniveau, selbst wenn sich der Luftstrom im Referenzkanal 10 verändert. Wenn
die Tür 3 geöffnet wird,
sinkt die hydraulische Impedanz von dem speziellen Volumen 1 zu
der gemeinsamen Verbindung 8 über den Türdurchgang und den Referenzkanal 10 ab
und die Luft strömt durch
den Türdurchgang
anstatt durch den Widerstandskanal 6. Fälle, in denen das Öffnen einer
Tür nur
zu einer Verminderung der Luftmenge im Widerstandskanal 6 führen, sind
eine Variante der Erfindung.
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2 und 3 sind
vereinfachte Schemata von 1, die eine
Bezeichnung der Fließrichtung
der Luft im Schacht 9 enthalten. 11 veranschaulicht,
dass Luft in die Vorrichtung geführt
wird, und 12 veranschaulicht, dass Luft abgeleitet (abgezogen) wird. 4 zeigt
die Platzierung der Feuerklappe 13 im Referenzkanal. Eine
Luftmenge, die größer ist
als diejenige, die normalerweise durch den Widerstandskanal 6 fließt, wird
in den Schacht 9 eingespeist. Die zusätzliche Menge fließt durch
den Referenzkanal 10 und hinaus in das Referenzvolumen 2.
Im Fall eines Feuers schließt
die Feuerklappe 13, die gesamte Luft von dem Schacht 9 wird
durch den Widerstandskanal und in das spezielle Volumen 1 gedrängt, wo
ein Überdruck
entsteht. Der Überdruck
verhindert das Einströmen
von Gasen, die in Verbindung mit dem Feuer entstehen.
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5 zeigt
die Erfindung, wie sie in einem Unterdruck-Isolierraum mit Tür 3,
die zu einem Flur 2 führt,
verwendet wird. Die Bezugszahl 1 ist eine Schleuse, 14 ist
ein Patientenraum und 15 ein Innenraum, wie eine Badezimmer/Toilette/Dekontaminationsraum
etc. Luft wird von der Isolierstation mit dem Belüfter 26 herausgeführt. Ausgenommen
für das
besondere Überlauf-/Widerstandselement 17, 20 oder Risse
durch Türen
ist die Isolierstation verhältnismäßig luftdicht.
Die Überlauf-/Widerstandselemente 17, 20 sind
aus Gründen
der Einfachheit in Türen 16, 19 dargestellt,
können
jedoch auch einfach in einer beliebigen anderen Barriere zwischen
den betreffenden Räumen,
wie Wänden,
platziert sein. Luft, die von dem Belüfter 26 herausgeführt wird,
erzeugt in dem Raum 15 einen Unterdruck, der Luft von dem
Patientenraum 14 über
Risse 18 und/oder das/die Widerstandselement/Überlaufvorrichtung 17 und
weiter über
Risse und/oder das/die Widerstandselement/Überlaufvorrichtung 20 von
der Schleuse 1 herausführt
und dort einen Unterdruck erzeugt. Schließlich wird Luft über den
Widerstandskanal 6 in der Vorrichtung 21, die
Luft von dem Schacht 9 mitnimmt, in die Schleuse abgeführt. Wenn
Luft ein Widerstandselement durchfließt, wird ein Differenzdruck
erzeugt, sodass sich ein graduell abfallender Druck in die Isolierstation
ausbreitet. Der Differenzdruck ist u. a. abhängig von der Luftmenge, die
durch die unterschiedlichen Widerstandselemente fließt. Wenn
die Belüftung 26 herabgesetzt
wird oder vollständig
versagt, wird der Unterdruck verringert und im Falle eines Versagens
verschwindet der Unterdruck. Der Überdruck in der Isolierstation
tritt jedoch nicht auf, wenn Luft, die in den Schacht 9 geblasen
wird, durch den Referenzkanal 10 entweicht. Das thermische
Ungleichgewicht kann einige deutliche Abweichungen verursachen,
die auftreten, wenn die Druckunterschiede nahe null sind. Wenn eine
Tür geöffnet wird,
fällt der Druckunterschied
auf nahe null ab und die Luft wird stattdessen durch die Türöffnung abgeführt. Eine
höhere
mittlere Luftgeschwindigkeit ist ein wichtiges Element, um zu verhindern,
dass die Verunreinigung von der verunreinigten Stelle zur sauberen
Stelle gelangt. Um dies zu erreichen, ist es wünschenswert, viel Luft zur
Verfügung
zu haben. Es ist auch mit sehr viel Luft wünschenswert, ein schnelles
Austauschen von Luft oder eine gute Reserve zu erreichen, um den
gewünschten
Unterdruck zu erzeugen. In 5 ist ein
möglicher
Weg, um die Luftmengen in der Isolierstation zu erhöhen, mit
einer gestrichelten Linie markiert. Mit einem Wiederaufbereitungsgenerator 23 können die
Luftmengen erhöht
werden, ohne die Anforderung für
die Luftmengen in dem Belüfter 26 und/oder
dem Schacht 9 zu erhöhen.
Der Wiederaufbereitungsapparat kann einfach als eine Verstärkung der
vorhandenen Belüftung
verwendet werden. Da es Probleme mit kleinen Innenräumen 15 (z.
B. Toilette) geben kann, wird Luft vom Patientenraum 14 mit
Kanal 24 und Richtung 25 zum Generator 23 abgeführt, wie
in 5 dargestellt. Der Generator selbst umfasst die
notwendigen Mittel, um die Luft von den vorhandenen verunreinigenden
Stoffen zu reinigen. Der Generator kann auch andere Formen von Luftbehandlung,
Heizung, Kühlung
oder anderes umfassen. In der Vorrichtung 21, treten 9 und 22 als kombinierter
Schacht auf. Verglichen mit den zwei äußeren Türen funktioniert die Isolierstation
wie zuvor und der einzige Unterschied ist, dass die Luftmenge erhöht wird.
In einer baulich abgedichteten isolierten Station wird dies dadurch
verdeutlicht, dass die Luftmengen im äußeren Teil, die gleich der
Luftmenge in 26 gewesen sind, nun der Summe der Luftmengen
in den Kanälen 24 und 26 gleicht.
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6 stellt
eine Alternative für
die Verwendung eines Wiederaufbereitungsgenerators dar, in der die
Luft vom Generator 23 in eine separate Vorrichtung 27 eingespeist
wird. Eine solche Anordnung kann verwendet werden, wenn nicht gewünscht wird, große Luftmengen
durch die Schleuse zu lassen, wenn die Tür zwischen der Schleuse und
dem Patientenraum geschlossen ist. Die Lösungen in 5 und 6 können kombiniert
werden, indem zugelassen wird, dass sich Luft von dem Generator 23 zu jeder
der Vorrichtungen 21, 27 ausbreitet. Eine weitere
Möglichkeit
ist in 7 dargestellt. Luft 9 wird hier von einem
gemeinsamen Belüftungssystem
und Luft 29 von dem Wiederaufbereitungsgenerator 23 an
einen gemeinsamen Schacht in der äußeren Vorrichtung 28 mit
Bezugskanal 10 und Widerstandskanal 30 eingespeist. 30 ist
gleichzeitig der Schacht einer Vorrichtung 31 mit Bezugskanal 33 und
Widerstandskanal 32. Hier kann die Luftmenge, von der gewünscht wird,
dass sie durch die Schleuse bei geschlossenen Türen fließt, abhängig von eingestellten Druck-
und Leckageunterschieden 18 zwischen der Schleuse 1 und
dem Patientenraum 14 und dem Widerstandselement 20 bestimmt
werden. Wenn Türen geöffnet sind,
ist die gesamte Luftmenge verfügbar, um
Barrieren für
Verunreinigungen in den geöffneten Türen zu erzeugen.
Im Falle von mikrobiologischer Verunreinigung können die Kanalsysteme mit ultraviolettem
Licht ausgestattet sein.
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8 zeigt
einen Isolierraum mit Überdruck. Ausgenommen
für den
Raum 15, entsprechen die Luftströmungen denen des Isolierraums,
der in 5 beschrieben ist (ohne die Wiederaufbereitungsanordnung),
wobei jedoch die Richtungen des Luftflusses entgegengesetzt und
die Druckunterschiede umgekehrt sind. Es ist erneut nicht wünschenswert, dass
sich Luft von Räumen,
die Geruch oder andere Belästigungen/Gefahren 15 enthalten
können,
in die anderen Räume
ausbreiten kann. Luft 35 wird daher in den Patientenraum 14 eingespeist
und eine kleinere Menge 26 wird aus dem Raum 15 herausgeführt. Mit
dem zusätzlichen Wiederaufbereitungsgenerator werden
entsprechende Vorteile erhalten, wie für die Isolierräume mit
Unterdruck, die in 5, 6 7 und
dargestellt sind, angegeben, aber im Falle der unter Druck stehenden
Räume ist
die Luftrichtung umgekehrt, sodass Luft in den Patientenraum 14 eingespeist
wird.
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9 zeigt
ein kombiniertes Unterdruck- und Überdrucksystem. Ein solches
System ist geeignet für
Patienten mit geschwächtem
Immunsystem, die an über
die Luft übertragenen
Infektionen leiden, Operationssäle
für Patienten,
die an über
die Luft übertragenen
Infektionen leiden etc.. Der Patientenraum 14 und der Raum 15 weisen
im Vergleich zur Schleuse 1 einen Unterdruck auf. Die Luftmengen, die
von Belüftern 45 und 26 abgeführt werden,
können
so groß sein,
dass selbst bei einer geöffneten Tür Luft von
dem Patientenraum nicht zur Schleuse zurückfließt. Folglich wird die über die
Luft übertragene
Infektion daran gehindert, aus dem Patientenraum heraus zu fließen. Eine
Voraussetzung ist, dass die Luft 26 und 45 ausreichend
gereinigt wird. Ein Generator eines entsprechenden Typs, wie er
zur Wiederaufbereitung verwendet wird, kann bei Bedarf verwendet
werden. Luft 40 wird von dem Generator 39 und
möglicherweise
von dem Referenzkanal in der Vorrichtung 41 in die Schleuse
eingespeist, so dass Luft durch den Widerstandskanal in der Vorrichtung 36 gedrückt wird.
Dies verleiht der Schleuse 1 einen Überdruck, im Vergleich zum
Flur 2. 9 zeigt eine mögliche Verbindung 46 zwischen
der Tür 3 und
dem Generator 39. Solch eine Verbindung kann aus einer möglichen Änderung
der Luftmenge in den Generator 39 bestehen, wenn die Tür 3 geöffnet wird.
Diese und andere Verbindungen sind grundsätzlich für einen beliebigen Generator
oder zentralen Teil eines Belüftungssystems
möglich.
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10 zeigt
eine einfache Anordnung, in der ein Wiederaufbereitungsgenerator 23 und
eine Vorrichtung 8 mit Referenzkanal 10, Widerstandskanal 6 und
Schacht 9 einen Überdruck
in den Raum 48 erzeugen, indem sie Luft 47 hineinblasen.
Sobald die Tür/das
Tor 3 geöffnet
ist, wird Luft durch den Türdurchgang/Tordurchgang
entzogen. Die Erfindung ist im Wesentlichen durch Beispiele für Isolierstationen veranschaulicht,
aber jeder Fachmann versteht, dass die Grundsätze sich ebenso gut auf einen
beliebigen anderen Raum anwenden lassen, in dem saubere Luft von
verunreinigter Luft isoliert werden soll. Auch wäre es selbstverständlich,
aus dem Dargelegten zu folgern, wie die Grundsätze auf mehrere oder weniger
aufeinander folgende Räume
angewendet werden können.
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8 zeigt
eine Überdruckisolierstation.
Abgesehen von dem Raum 15 ähneln die Luftströme denjenigen
in der Isolierstation, die in 5 beschrieben
ist (ohne die Wiederaufbereitungsanordnung) und mit umgekehrten
Fließrichtungen
und Druckunterschieden. Auch hier ist es nicht wünschenswert, dass sich Luft
aus Räumen,
in denen Gerüche
oder andere Belästigungen/Gefahren 15 möglich sind,
in andere Räume
ausbreiten kann. Daher wird Luft 35 in den Patientenraum 14 eingespeist und
eine kleinere Menge 26 wird aus Raum 15 herausgeführt. Mit
einem zusätzlichen
Wiederaufbereitungsgenerator werden entsprechende Vorteile erreicht,
wie sie für
die in 5, 6 und 7 veranschaulichten
Unterdruckisolierstationen beschrieben sind, aber für Überdruckisolierstationen
ist die Richtung der Luft umgekehrt, sodass Luft in den Patientenraum 14 eingespeist
wird.
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In 9 ist
ein kombiniertes Unterdruck- und Überdrucksystem dargestellt.
Ein solches System ist für
Patienten mit geschwächtem
Immunsystem geeignet, die an über
die Luft übertragenen
Infektionen leiden, für
Operationssäle
für Patienten,
die an über die
Luft übertragenen
Infektionen leiden usw. Der Patientenraum 14 und Raum 15 weisen
im Vergleich zu der Schleuse 1 einen Unterdruck auf. Die
Luftmengen, die durch die Ventilatoren 45 und 26 entzogen werden,
können
so erheblich sein, dass selbst bei einer geöffneten Tür keine Luft vorhanden ist,
die von dem Patientenraum zurück
zur Schleuse strömt.
Somit wird verhindert, dass eine über die Luft übertragene
Infektion aus dem Patientenraum austritt. Eine Voraussetzung ist,
dass die Luft 26 und 45 ausreichend gereinigt
ist. Ein Generator des Typs, der für die Wiederaufbereitung verwendet
wird, kann gegebenenfalls benutzt werden. Luft 40 wird
in die Schleuse von dem Generator 39 und möglicherweise
von dem Referenzkanal in der Vorrichtung 41 eingespeist,
sodass Luft durch den Widerstandskanal in der Vorrichtung 36 hinausgedrückt wird.
Dies erzeugt in Schleuse 1 im Vergleich zum Flur 2 einen Überdruck.
In 9 ist eine mögliche
Verbindung 46 zwischen der Tür 3 und dem Generator 39 dargestellt.
Eine solche Verbindung kann aus einer möglichen Veränderung der Luftmenge in dem
Generator 39 bestehen, sobald die Tür 3 geöffnet ist.
Diese und weitere Verbindungen sind im Prinzip für jeden beliebigen Generator
oder Teile eines Belüftungssystems
möglich.
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10 veranschaulicht
eine einfache Anordnung, in der ein Wiederaufbereitungsgenerator 23 und
eine Vorrichtung 8 mit Referenzkanal 10, Widerstandskanal 6 und
Schacht 9 einen Überdruck
in dem Raum 48 erzeugen, indem sie Luft 47 hineinblasen. Wenn
die Tür/das
Tor 3 geöffnet
ist, wird Luft durch den Türdurchgang/Tordurchgang
entzogen.
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Die
Erfindung ist im Wesentlichen durch Beispiele für Isolierstationen veranschaulicht,
aber jeder Fachmann versteht, dass sich ihre Grundsätze ebenso
gut auf andere Räume
anwenden lassen, in denen eine Trennung von sauberer und verunreinigter
Luft erwünscht
ist. Auf der Grundlage der Veranschaulichungen sollte es auch leicht
sein, zu folgern, wie die Grundsätze
auf weniger oder mehr aufeinander folgende Räume angewendet werden könnten.