某中醫(yī)院醫(yī)療救護(hù)站通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)

1 工程概況

該工程為北方某中醫(yī)院遷建項(xiàng)目，總建筑面積53 000.0 m2，人防建筑面積9 865.5 m2，其中醫(yī)療救護(hù)站防護(hù)面積1 388.0 m2。醫(yī)療救護(hù)站設(shè)于地下1層，層高3.9 m，平時(shí)作為地下汽車庫，戰(zhàn)時(shí)則為人防救護(hù)站，掩蔽人數(shù)145人，包含一個(gè)人防移動式柴油電站。

當(dāng)遭受大規(guī)?？找u后，尤其是核生化武器襲擊，大批傷員需要搶救和治療。醫(yī)療救護(hù)站作為戰(zhàn)時(shí)救治傷員的場所，需要在短時(shí)間內(nèi)對大量傷員進(jìn)行分類、診治和護(hù)理。因此，在保證戰(zhàn)時(shí)防護(hù)的前提下，滿足戰(zhàn)時(shí)醫(yī)療救護(hù)工作的需要，將醫(yī)療救護(hù)站劃分為2個(gè)不同功能的密閉區(qū)域，見圖1。

圖1 人防救護(hù)站平面圖

1) 第一密閉區(qū)設(shè)置。第一密閉區(qū)設(shè)在第一防毒通道與清潔區(qū)之間，由分類急救部、第二防毒通道和洗消間組成。分類急救部包括分類廳、急救觀察室、診療室、污物間、衛(wèi)生間和盥洗室等。分類廳與主要出入口的第一防毒通道之間設(shè)防護(hù)密閉門[1]7。其中分類急救部作為戰(zhàn)時(shí)對傷員進(jìn)行收容分類、補(bǔ)充急救和應(yīng)急處理的場所，相當(dāng)于醫(yī)院的急診室，允許有輕微的染毒，故其工作狀態(tài)隨著室外條件和通風(fēng)方式有所不同。

2) 第二密閉區(qū)設(shè)置。第二密閉區(qū)位于第一密閉區(qū)之后,屬于清潔區(qū)，第一密閉區(qū)與第二密閉區(qū)通過第二防毒通道連通，人員通過第二防毒通道進(jìn)入清潔區(qū)。該區(qū)域相當(dāng)于醫(yī)院的住院部，設(shè)有醫(yī)技部、手術(shù)部、護(hù)理單元和保障用房等。

2 戰(zhàn)時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)

2.1 通風(fēng)方式

為了保障戰(zhàn)時(shí)醫(yī)療救護(hù)站通風(fēng)功能的需要，設(shè)清潔通風(fēng)、濾毒通風(fēng)和隔絕防護(hù)時(shí)的內(nèi)循環(huán)通風(fēng)3種方式。清潔通風(fēng)是指通過風(fēng)井、消波設(shè)施、送風(fēng)機(jī)把室外未受污染的空氣送入工程內(nèi)部，將室內(nèi)產(chǎn)生的CO2稀釋至規(guī)范要求的容許濃度以下。同時(shí)，采用排風(fēng)機(jī)把室內(nèi)產(chǎn)生的有害氣體和污濁氣體直接排至室外。

濾毒通風(fēng)是指戰(zhàn)時(shí)室外遭受襲擊，空氣已經(jīng)被污染或染毒的情況下，通過過濾吸收設(shè)備濾毒后將空氣送入室內(nèi)。同時(shí)設(shè)全超壓排風(fēng)，由第二防毒通道依次通過檢查穿衣室、淋浴室、脫衣室、第一防毒通道、擴(kuò)散室和防爆波活門排至室外。

隔絕防護(hù)時(shí)的內(nèi)循環(huán)通風(fēng)是指室外大面積起火，CO、CO2氣體濃度較高，吸收過濾器未能吸收，或者敵方釋放毒氣種類未查明，或者吸收過濾器損壞時(shí)，室內(nèi)外完全隔絕，房間內(nèi)部空氣通過風(fēng)機(jī)內(nèi)循環(huán)的通風(fēng)方式。

2.2 通風(fēng)量計(jì)算

2.2.1清潔通風(fēng)

依據(jù)RFJ 005—2011《人民防空醫(yī)療救護(hù)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第4.2.2條規(guī)定，清潔通風(fēng)室內(nèi)人員新風(fēng)量取20 m3/(人·h)[1]16。清潔通風(fēng)室內(nèi)人員所需新風(fēng)量按式(1)計(jì)算：

Lq=nL1

(1)

式中Lq為清潔通風(fēng)掩蔽人員所需新風(fēng)量，m3/h；n為室內(nèi)掩蔽人員數(shù)量，人；L1為清潔通風(fēng)掩蔽人員設(shè)計(jì)新風(fēng)量，m3/(人·h)。

經(jīng)計(jì)算Lq=2 900 m3/h。戰(zhàn)時(shí)清潔通風(fēng)時(shí)，某些排風(fēng)房間設(shè)負(fù)壓排風(fēng)，如手術(shù)室、廁所、盥洗室等房間，排風(fēng)換氣次數(shù)按RFJ 005—2011《人民防空醫(yī)療救護(hù)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》表4.3.8[1]18確定，經(jīng)計(jì)算總排風(fēng)量Lp=7 300 m3/h，大于Lq。當(dāng)Lp大于清潔通風(fēng)室內(nèi)人員計(jì)算新風(fēng)量時(shí)，清潔通風(fēng)設(shè)計(jì)新風(fēng)量應(yīng)按總排風(fēng)量的1.05～1.10倍確定[1]18，故清潔通風(fēng)新風(fēng)量Lq=7 884 m3/h。

2.2.2濾毒通風(fēng)

依據(jù)RFJ 005—2011《人民防空醫(yī)療救護(hù)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第4.2.2條規(guī)定，濾毒通風(fēng)室內(nèi)人員新風(fēng)量取7 m3/(人·h)[1]16。濾毒通風(fēng)室內(nèi)人員所需新風(fēng)量按式(2)計(jì)算：

LR=nL2

(2)

式中LR為濾毒通風(fēng)掩蔽人員所需新風(fēng)量，m3/h；L2為濾毒通風(fēng)掩蔽人員設(shè)計(jì)新風(fēng)量，m3/(人·h)。

經(jīng)計(jì)算LR為1 015 m3/h。

依據(jù)RFJ 005—2011《人民防空醫(yī)療救護(hù)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第4.2.4條規(guī)定，人員主要出入口最小防毒通道的通風(fēng)換氣次數(shù)不小于50 h-1[1]16。濾毒通風(fēng)室內(nèi)人員所需新風(fēng)量按式(3)計(jì)算：

LR=VFKH+Lf

(3)

式中VF為最小防毒通道體積，m3；KH為人員主要出入口最小防毒通道的換氣次數(shù)，h-1；Lf為室內(nèi)保持超壓時(shí)的漏風(fēng)量，m3/h，按清潔區(qū)有效容積的4%(每小時(shí))計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算LR=2 085.2 m3/h。

依據(jù)RFJ 005—2011《人民防空醫(yī)療救護(hù)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第4.2.4條規(guī)定，第一密閉區(qū)分類廳的通風(fēng)換氣次數(shù)不小于40 h-1[1]16。濾毒通風(fēng)室內(nèi)人員所需新風(fēng)量按式(4)計(jì)算：

LR=V1N

(4)

式中V1為第一密閉區(qū)分類廳容積，m3；N為第一密閉區(qū)分類廳的通風(fēng)換氣次數(shù)，h-1。

經(jīng)計(jì)算LR=5 400 m3/h。

綜上所述，濾毒通風(fēng)時(shí)掩蔽人員所需新風(fēng)量應(yīng)為三者中的最大值，故濾毒通風(fēng)時(shí)掩蔽人員所需的新風(fēng)量LR=5 400 m3/h。

2.2.3隔絕防護(hù)時(shí)間校核

隔絕防護(hù)時(shí)的內(nèi)循環(huán)通風(fēng)是室內(nèi)空氣循環(huán)流動，需滿足隔絕防護(hù)時(shí)間不短于6 h，室內(nèi)CO2體積分?jǐn)?shù)不大于2.0%。隔絕防護(hù)時(shí)間按下式計(jì)算：

(5)

式中τ為隔絕防護(hù)時(shí)間，h；V0為人防工程內(nèi)清潔區(qū)的容積，m3；C為人防工程內(nèi)CO2容許的體積分?jǐn)?shù)，取2.0%；C0為隔絕防護(hù)前人防工程內(nèi)CO2初始體積分?jǐn)?shù)，取15%；C1為清潔區(qū)內(nèi)每人每小時(shí)呼出的CO2量，L/(人·h)，取20 L/(人·h)。

經(jīng)計(jì)算τ=21.5 h>6 h，滿足規(guī)范要求。

2.3 戰(zhàn)時(shí)進(jìn)、排風(fēng)口部通風(fēng)原理

醫(yī)療救護(hù)站戰(zhàn)時(shí)送排風(fēng)與二類人員掩蔽所送排風(fēng)有所不同。醫(yī)療救護(hù)站送風(fēng)系統(tǒng)不但要滿足室內(nèi)掩蔽人員新風(fēng)量要求，而且還要對室內(nèi)空氣進(jìn)行溫濕度處理，達(dá)到室內(nèi)空氣舒適性和醫(yī)療衛(wèi)生要求。經(jīng)過處理后的新風(fēng)，通過送風(fēng)管道送入第一、二密閉區(qū)的功能房間。新風(fēng)機(jī)組設(shè)在戰(zhàn)時(shí)新風(fēng)機(jī)房內(nèi)，新風(fēng)系統(tǒng)由粗效過濾器、中效過濾器、風(fēng)管和消聲設(shè)備等組成。戰(zhàn)時(shí)清潔通風(fēng)系統(tǒng)新風(fēng)依次經(jīng)由風(fēng)井、消波設(shè)施、油網(wǎng)濾塵器、送風(fēng)機(jī)、密閉閥等防護(hù)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)入新風(fēng)機(jī)組，同時(shí)關(guān)閉密閉閥M3、M4。戰(zhàn)時(shí)濾毒通風(fēng)系統(tǒng)新風(fēng)依次經(jīng)由風(fēng)井、消波設(shè)施、油網(wǎng)濾塵器、過濾吸收器、送風(fēng)機(jī)、密閉閥等防護(hù)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)入新風(fēng)機(jī)組,同時(shí)關(guān)閉密閉閥M1、M2。由于清潔通風(fēng)和濾毒通風(fēng)新風(fēng)量和壓力損失相差較大，因此分別設(shè)1臺新風(fēng)機(jī)組和與之相對應(yīng)的送風(fēng)機(jī)，保證新風(fēng)通過新風(fēng)管道送入各空調(diào)房間。送風(fēng)管道穿越第一密閉區(qū)與第二密閉區(qū)的隔墻處設(shè)密閉閥門。手術(shù)室設(shè)置獨(dú)立排風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)量按換氣次數(shù)15 h-1[1]17計(jì)算，排風(fēng)量按換氣次數(shù)12 h-1計(jì)算。將手術(shù)室內(nèi)的空氣通過擴(kuò)散室、防爆波活門排至室外，使手術(shù)室內(nèi)維持微正壓狀態(tài)，防止污染區(qū)的有毒或者受污染氣體進(jìn)入手術(shù)區(qū)。另外，洗滌消毒室、檢驗(yàn)室、X線室、制劑室、衛(wèi)生間、分類廳和水泵房等設(shè)備用房設(shè)排風(fēng)系統(tǒng)，總送風(fēng)量小于總排風(fēng)量，使以上房間保持負(fù)壓狀態(tài)。計(jì)算濾毒通風(fēng)量時(shí)，不但要考慮分類廳換氣次數(shù)不小于40 h-1，同時(shí)要校核最小防毒通道換氣次數(shù)不小于50 h-1和清潔區(qū)超壓值不小于50 Pa。進(jìn)、排風(fēng)口部通風(fēng)原理圖見圖2、3。

圖2 醫(yī)療救護(hù)站進(jìn)風(fēng)口部通風(fēng)原理圖

圖3 醫(yī)療救護(hù)站排風(fēng)口部通風(fēng)原理圖

3 戰(zhàn)時(shí)空調(diào)系統(tǒng)

3.1 室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)

該工程醫(yī)療救護(hù)站設(shè)置集中空調(diào)系統(tǒng)，滿足戰(zhàn)時(shí)空調(diào)房間使用要求。室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 戰(zhàn)時(shí)室內(nèi)空氣溫濕度及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[1]17

參考GB 50736—2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄A室外空氣計(jì)算參數(shù)[2]，該項(xiàng)目參照西安地區(qū)的室外空氣計(jì)算參數(shù)：供暖室外計(jì)算溫度-3.4 ℃，冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度-0.1 ℃，冬季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算溫度-5.7 ℃，夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算干球溫度35.0 ℃，夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算濕球溫度25.8 ℃，夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度30.6 ℃。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)形式及冷熱源

3.2.1空調(diào)系統(tǒng)形式

因?yàn)閼?zhàn)時(shí)醫(yī)療救護(hù)站功能房間較多，室內(nèi)溫濕度要求不同，空調(diào)末端采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的形式，新風(fēng)由送風(fēng)管道送入室內(nèi)各個(gè)空調(diào)房間。空調(diào)房間新風(fēng)與風(fēng)機(jī)盤管送風(fēng)分別送入空調(diào)房間。新風(fēng)由新風(fēng)機(jī)組從室外狀態(tài)點(diǎn)W處理到室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N的等焓線與100%相對濕度線的交點(diǎn)L1(即室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N的露點(diǎn))后送入空調(diào)房間；風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組則把室內(nèi)空氣從狀態(tài)點(diǎn)N處理到機(jī)組出風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)L2后送入室內(nèi)，進(jìn)入空調(diào)房間后沿室內(nèi)熱濕比線變到狀態(tài)點(diǎn)N1，在空調(diào)房間中，狀態(tài)點(diǎn)L1的新風(fēng)與狀態(tài)點(diǎn)N1的空氣混合到室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N。由于室外新風(fēng)處理到室內(nèi)空氣等焓線，新風(fēng)不承擔(dān)室內(nèi)冷負(fù)荷，只承擔(dān)全部新風(fēng)冷負(fù)荷，室內(nèi)冷負(fù)荷則全部由風(fēng)機(jī)盤管承擔(dān)。夏季新風(fēng)與風(fēng)機(jī)盤管空氣處理過程如圖4所示。

圖4 夏季新風(fēng)與風(fēng)機(jī)盤管空氣處理過程

3.2.2冷熱源

在戰(zhàn)時(shí)狀態(tài)下，集中空調(diào)系統(tǒng)冷熱源作為重要的被防護(hù)設(shè)施，為避免遭受破壞，需設(shè)在地下室，而人防工程內(nèi)部無水源。因此，采用空氣源熱泵機(jī)組作為冷熱源，夏季提供供/回水溫度為7 ℃/12 ℃的空調(diào)冷水，冬季提供供/回水溫度為65 ℃/50 ℃的空調(diào)熱水。機(jī)組自帶循環(huán)水泵，設(shè)在室外機(jī)防護(hù)室內(nèi)。由于地下空間有限，為了盡可能多地設(shè)置清潔區(qū)供掩蔽人員使用，把空氣源熱泵機(jī)組設(shè)在與柴油發(fā)電機(jī)房相鄰的室外機(jī)防護(hù)室內(nèi)，這樣可以與移動式柴油發(fā)電機(jī)房共用防護(hù)設(shè)施，減少占用掩蔽面積。

經(jīng)冷熱負(fù)荷計(jì)算，該醫(yī)療救護(hù)站總冷負(fù)荷為105.5 kW，單位面積冷負(fù)荷為76.0 W/m2，總熱負(fù)荷為82.3 kW，單位面積熱負(fù)荷為59.3 W/m2。該工程雖處在寒冷地區(qū)，室外氣溫較低，但該工程設(shè)在地下室，無太陽輻射得熱量，圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量全年基本恒定，空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷相對較少。且該工程地處北方，空氣相對干燥，根據(jù)人防工程襯砌散濕量實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算，防水性能較好的工程，散濕量按0.5 g/(m2·h)計(jì)算，對于全天在人防工程中生活的人員，平均人為散濕量為30 g/h[3]254，因此濕負(fù)荷也相對較少。并且選用的空氣源熱泵機(jī)組制冷系數(shù)COP不小于3.0[4]，有較高的能效比，能滿足室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度要求。

3.3 室外機(jī)防護(hù)室通風(fēng)設(shè)計(jì)及冷熱源防護(hù)

3.3.1通風(fēng)設(shè)計(jì)

借用柴油發(fā)電機(jī)房送排風(fēng)設(shè)施對空氣源熱泵機(jī)組排熱冷卻，設(shè)獨(dú)立的送排風(fēng)系統(tǒng)，與移動電站通風(fēng)系統(tǒng)互不干擾。該醫(yī)療救護(hù)站選用1組空氣源熱泵機(jī)組，排風(fēng)量為16 056 m3/h。為了將空調(diào)室外機(jī)散熱量及時(shí)排至室外，設(shè)1臺風(fēng)量為20 500 m3/h的排風(fēng)機(jī)，同時(shí)設(shè)1臺風(fēng)量為18 856 m3/h的送風(fēng)機(jī)，送風(fēng)量不小于排風(fēng)量的80%。由室外引入新風(fēng)補(bǔ)充風(fēng)量，保持室外機(jī)防護(hù)室負(fù)壓狀態(tài)。需要注意的是室外進(jìn)風(fēng)需要設(shè)油網(wǎng)濾塵器，其數(shù)量需要根據(jù)移動式柴油電站送風(fēng)量和室外機(jī)防護(hù)室送風(fēng)量之和來確定。

3.3.2冷熱源防護(hù)

醫(yī)療救護(hù)站作為戰(zhàn)時(shí)救治傷員的重要場所，需要保證室內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定的空調(diào)環(huán)境，為了免受空襲破壞，冷熱源設(shè)在室外機(jī)防護(hù)室內(nèi)，設(shè)置相應(yīng)防護(hù)設(shè)施，室外的進(jìn)排風(fēng)風(fēng)井，應(yīng)做防倒塌設(shè)計(jì)，土建專業(yè)應(yīng)引起重視。進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)依次由送風(fēng)井、防爆波活門、進(jìn)風(fēng)擴(kuò)散室、除塵室、集氣室組成；排風(fēng)系統(tǒng)依次由排風(fēng)井、防爆波活門、排風(fēng)擴(kuò)散室組成。室外機(jī)防護(hù)室可通過防護(hù)密閉門或防毒通道進(jìn)入清潔區(qū)。人防移動電站及室外機(jī)防護(hù)室通風(fēng)布置平面圖見圖5。

1.超壓排氣活門；2.密閉閥；3.70 ℃防火風(fēng)口；4.單層百葉風(fēng)口；5.送風(fēng)機(jī)；6、7.排風(fēng)機(jī)；8.氣密測量管；9.油網(wǎng)濾塵器。圖5 人防移動電站及室外機(jī)防護(hù)室通風(fēng)布置平面圖

4 其他注意事項(xiàng)

1) 分類廳面積不小于40 m2，人防凈高不小于2.6 m，為了滿足在濾毒通風(fēng)時(shí)換氣次數(shù)40 h-1的要求，在滿足戰(zhàn)時(shí)使用的前提下，分類廳的容積不宜過大[1]52-53。

2) 風(fēng)管穿越第一密閉區(qū)與第二密閉區(qū)隔墻時(shí)，應(yīng)在隔墻上設(shè)預(yù)埋套管進(jìn)行密閉處理，兩邊各設(shè)手動密閉閥，清潔和濾毒通風(fēng)時(shí)打開，隔絕防護(hù)時(shí)內(nèi)循環(huán)通風(fēng)關(guān)閉。在穿過人防圍護(hù)結(jié)構(gòu)處應(yīng)采取可靠的防護(hù)密閉措施，并應(yīng)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)設(shè)置工作壓力不小于1.0 MPa的閥門[3]117。

3) 人防工程內(nèi)功能房間有噪聲要求，需要給傷員提供舒適的環(huán)境，應(yīng)采取消聲降噪的措施。主風(fēng)管風(fēng)速4～7 m/s，支管風(fēng)速2～3 m/s，出機(jī)房主風(fēng)管處可設(shè)消聲器[2]。機(jī)房內(nèi)選用低噪聲設(shè)備，設(shè)備吊支架采取減振措施。

5 結(jié)論

1) 醫(yī)療救護(hù)站戰(zhàn)時(shí)清潔通風(fēng)量按室內(nèi)人員新風(fēng)量計(jì)算，同時(shí)按清潔設(shè)計(jì)新風(fēng)量為室內(nèi)總排風(fēng)量的1.05～1.10倍計(jì)算，兩者取大值；戰(zhàn)時(shí)濾毒通風(fēng)量按室內(nèi)人員新風(fēng)量計(jì)算，同時(shí)按人員主要出入口最小防毒通道的通風(fēng)換氣次數(shù)不小于50 h-1計(jì)算，還要按第一密閉區(qū)分類廳的通風(fēng)換氣次數(shù)不小于40 h-1計(jì)算，三者取大值。

2) 人防救護(hù)工程作為戰(zhàn)時(shí)對傷員進(jìn)行早期救治的工作場所，不僅要滿足戰(zhàn)時(shí)防護(hù)設(shè)計(jì)和通風(fēng)設(shè)計(jì)，還要考慮室內(nèi)溫濕度要求。針對該項(xiàng)目實(shí)際情況，末端采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，冷熱源采用空氣源熱泵機(jī)組，夏季制冷、冬季制熱。該空調(diào)系統(tǒng)布置靈活，能進(jìn)行局部區(qū)域的溫度控制，且操作簡單、容易控制。由于機(jī)組分散，日常維修工作量大，對施工要求嚴(yán)格。因此，空氣源熱泵機(jī)組無需冷卻水系統(tǒng)，比較適合工程內(nèi)部無水源的情況，防護(hù)簡單易行，初投資也相對較小。

3) 室外機(jī)防護(hù)室通風(fēng)既可以與人防移動式柴油電站合用通風(fēng)系統(tǒng)，也可以中間設(shè)隔墻分開設(shè)置獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)管穿越隔墻處需設(shè)70 ℃防火閥。