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摘要:主要介绍了传染病医院工作流线,包括医护人员进出流线;解读负压区域的空调设计,包括气流组织、空调机组选型、冷热源设计;提出平疫结合系统方案。
关键词:气流组织;空调通风设计;平疫结合
0 引言
新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019,COVID-19),简称“新冠肺炎”,正文部分简称“新冠”。随着2019年底武汉新冠的爆发,残忍夺走了无数个宝贵的生命,笔者深感惋惜,同时也敬佩奋斗在一线的医护工作者,火神山医院、方舱医院的建立更是立足于世界奇迹。随着党中央正确的决策导向,中国新冠疫情得到了控制,但放眼全世界,新冠疫情还未平息,我们仍然要时刻注意;为了积极应对突发新冠疫情,全国性传染病医院也逐渐开始建造,另笔者于2020年参与过多家传染病医院暖通空调设计,期间收集了多家医院需求与建议,结合实地情况与周围暖通设计师交流,有一点点心得,现撰写了这篇文章,以供大家设计参考和批评指正。
1 工作流线
传染病医院病区划分为呼吸道传染病和非呼吸道传染病区,现以呼吸道传染病展开讨论,呼吸道传染病楼主要包括清洁区(医护办公区、新风机房、电井、水井)、半污染区(护士站、医护走廊)、污染区(负压病房、诊室、留观病房、患者走道、污物打包等)、缓冲区,以上为“三区两通道”划分方式。其平面布局如图1:
医护流线:一更->沐浴间->二更->医护通道->缓冲间->负压病房->患者通道->一脱->二脱->二更
污物流线:负压病房->污物暂存间
2 空调通风设计
2.1 系统划分
根据区域污染性质不同,按照污染区、半污染区、清洁区分设系统,清洁区竖向可共用一套系统,污染区按层分设系统。
图1
2.2 空气处理机组
根据T/CECS 661-2020《新型冠状病毒感染的肺炎传染病应急医疗设施设计标准》第7.0.2条“半清洁区送风系统应采用粗效、中效不少于两级过滤;半污染、污染区送风系统应采用粗效、中效、亚高效不少于三级过滤”,这里笔者根据厂家选型依据和搜集传染病医院建设的资料,总结了一套空调机组功能段位组合以及段长,作为日后空调机组选型依据,以下为三级过滤机组,二级过滤机组不再阐述。
功能段位:混风段、预热段、风机段、粗中效段、检修段、均流段、高效过滤段、检修段、加湿段、出风段
以上段位为就严寒和寒冷地区选出的功能组合,其中加湿段建议采用蒸汽加湿段,也可采用高压微雾加湿段,但是高压微雾段位较长,机组整体对机房面积需求较大,根据笔者经验,建议传染病医院空调机房面积选取4x7=28m2,段长根据功能段位组成,基本在4500~5400mm之间。
2.3 气流组织
新冠疫情传染性为呼吸道传染,因此,负压病房等污染性较严重的房间建议采用上送上排,控制气溶胶污染颗粒不漂浮于人员呼吸的高度。
2020年期间笔者去参观过几家早年建设的传染病医院,送风口形式、位置等或多或少存在一些问题,这里笔者根据自身理解,提出点意见以供大家参考指正,首先,从送风口角度入手,通常对于非高大空间,我们常用送风口有散流器、百叶风口、条形送风口、孔板送风口等,散流器风口通常有均匀散流特性,可以更好的使空间气流混合,条形送风口容易席卷周围空气,带动混合,孔板送风口可以垂直下吹;而负压病房旨在保护医护人员免受感染,因此,负压病房气流混合越均匀,越不容易排走有害气溶胶,因此,送风口应选择对负压区域气流组织影响小的,故笔者推荐双层百叶送风口和孔板送风口,但是考虑双层百叶风口可调,一般采用双层百叶风口。
其次,排风口位置应临近污染源,病人口部呼吸为主要产生污染源的地方,因此,排风口部应为病床床头下侧;但是考虑实际情况,负压病房一般为双人床,这也就意味着有两根排风柱,影响装修效果,或者单独设置夹层(参照洁净手术室下排风设计),这样会缩减病房空间,两种方案有利有弊,建议根据院方需求定制方案,同理,一些设计师在设计时也采用靠近患者走廊侧总共设置一个下排风口,笔者建议条件允许时尽量不此种方案,因为采用一个下排风口很可能不能保证位置较远的床位产生有害气溶胶可以及时排走,从一定程度上也增加了感染机率。
根据GB50346-2011《生物安全实验室建筑技术规范》第5.4.6条文“气流组织上送下排时,高效过滤器排风口下边沿离地面不宜小于0.1m,且不高于0.15m;上边沿高度不宜超过地面之上0.6m。排风口排风速度不宜大于1m/s。”传染楼医院下排风口要求可套用此条文,控制污染物。
2.4 卫生通过区
卫生通过区即为清洁区到半污染区的一个更衣换鞋的必备流程,作为清洁区和半污染区的一个交替空间,一更应维持正压,防止污染区系统失效传播到清洁区内来,考虑到新冠疫情发病慢、潜伏期长等特点,为了更加稳定确保医护人员安全,结合武汉方舱医院建设标准,卫生通过区可参考人防口部二级人掩要求,一更新风换气次数建议40次/h,保证防疫效果。
2.5 压差梯度
参照T/CECS 661-2020《新型冠状病毒感染的肺炎传染病应急医疗设施设计标准》第7.0.1条“空气静压应从半清洁区、半污染区、污染区依次降低”;这里根据GB/T 35428-2017《医院负压隔离病房环境控制要求》,可按照下图设置压差梯度,并保证相邻房间压差值不低于5Pa。
缓冲间与病房隔墙、缓冲间与潜在污染走廊隔墙设置微压差计,以便医护人员判断房间的安全性。
为了保证空气静压依次降低,笔者认为不应简单通过估算换气次数来计算,而应通过缝隙法计算各个区域,从而才能更好的保证房间的压差梯度关系。详细计算可参见文献{1},笔者认为文献中黄总所述,可以正确反映实际压力梯度关系。
2.6 冷热源
一般来说,传染病楼通常建筑规模不大,且设置位置均处于医院主要区域的下风向,且离非传染性医院较远。故空调设计可采用多联机或分体空调,室内机可放置在门上方,避免对气流组织造成影响。
但是,随着新冠的到来,疫情可能再次大规模爆发,各地传染病医院建筑规模也相继加大,如果采用多联机空调造价会增加不少,笔者建议采用集中水冷系统,各个房间单独设置空调机,冷凝水分区集中收集排放,如此也可满足院方需求。
3 平疫转换
“平疫转换”这个概念成为当今传染病医院建设热议的话题,也困扰着众多的设计师,笔者针对如何平疫转换也没有一个很好的解决方案,这里只能简单根据以往经验以及厂家推荐的方案做如下简要阐述:
既然说“平疫转换”,首先我们要搞清楚“平”和“疫”两个概念,“平”即为平时使用,如果平时为住院性质,则平时收治普通住院病人,根据平时定义使用性质不同,而有所差异。“疫”则显然是用于疫情期间收治的传染性病人,并且所有医护流程、平面布局全部变换为规定的流程。另外一个暖通设计上区别,即若平时使用定义为传染楼,那么通风系统不要求三级过滤,疫时使用则部分区域要求三级过滤或者末端排风口设置高效过滤。
方案一:空调通风系统一切按照疫情时考虑预留,重要区域通风支管加装定风量阀,保证压差效果,初期调试按照平时使用来考虑,疫情转换时留余一定时间安装末端过滤器及机组内部高效过滤器,重新调试,满足要求,缺点较为繁琐,疫情时是否具有及时转换的条件需要结合医院本身规模及人员安排来确定。
方案二:参照海润集团提供的通风模式,末端支管设置风机,变频设计,再配置一套自控系统,通过控制末端风机变频,空调机组风机根据主管局部阻力部件(例如消声器)压差变化,实现系统平衡,从而快捷实现平疫转换,此种方法相对于方案一调节比较方便,可以直接通过自控程序实现,缺点就是自控精度问题,随着运行时间的加长,运行精度也会出现偏差,系统变化也有一定的反应时间,后期也需要定期维护,相应初投资和日后费用也会有一定程度上的变化。
以上两种方案,笔者认为也是解决现在平疫转换的一种措施,仅供参考。
4 总结
本文主要介绍了疫情时期传染病医院建设中暖通空调设计的一些要点。传染病医院使用效果的成功与否除了空调设计之外,还涉及到医院管理流程等其他因素的方方面面,但是在设计中,作为设计师,应该以满足使用功能为前提条件,同时兼顾空调通风系统的可靠性和经济性。
参考文献:
[1]吕中一,陶邯,张银安.负压隔离病房通风空调系统设计与思考[J].华中建筑,2020,38(04):45-49
[2]沈晋明,刘燕敏.可实现“平战”转换的综合医院及通风空调设施设计[J].中国医院建筑与装备,2020,21(07):23-25.
[3]曾亮军,王学磊.传染病医院通风空调系统的设计特点[J].洁净与空调技术,2019(01):83-86+90.