新冠肺炎收治臨時應(yīng)急醫(yī)院醫(yī)技樓、手術(shù)室及ICU中心暖通空調(diào)設(shè)計

中信建筑設(shè)計研究總院有限公司 張再鵬 陳焰華 雷建平

收治新冠肺炎患者的臨時應(yīng)急醫(yī)院需要配套建設(shè)醫(yī)技樓、手術(shù)室及ICU中心，用于滿足新冠肺炎患者的篩查、檢驗、手術(shù)和監(jiān)護(hù)等需求。該類房間工藝復(fù)雜，建設(shè)要求高，是需要重點(diǎn)關(guān)注的醫(yī)療單元。本文結(jié)合火神山醫(yī)院的建設(shè)經(jīng)驗，重點(diǎn)介紹臨時應(yīng)急醫(yī)院中這三類功能房間的暖通空調(diào)設(shè)計。

1 醫(yī)技樓通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

1.1 項目概況

火神山醫(yī)院醫(yī)技樓的平面布置如圖1所示，總建筑面積1 758 m2，為鋼結(jié)構(gòu)板式房?？紤]到手術(shù)室、負(fù)壓檢驗室、CT室等功能房間的凈高要求高，工藝復(fù)雜，室內(nèi)管線多且交叉頻繁，最終決定梁下凈高按4.5 m設(shè)計。考慮到桁架空間的密封不易處理，待所有機(jī)電管線施工完畢后，在3 m標(biāo)高處做一道密閉吊頂，保證各房間的密閉性，方便通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行房間壓力控制。醫(yī)技樓設(shè)有負(fù)壓檢驗室、血庫、1間Ⅲ級負(fù)壓手術(shù)室及3間CT檢查室。

候診區(qū)、CT室、手術(shù)室、負(fù)壓檢驗室、檢查室為污染區(qū)，醫(yī)護(hù)走道、閱片室、操作間、值班休息室為半污染區(qū)，潔凈走廊、血庫及配套的休息間為清潔區(qū)。

注：UPS為不間斷電源。圖1 醫(yī)技樓平面圖

1.2 通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計原則

醫(yī)技樓通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的主要原則是保證各功能區(qū)之間的壓力關(guān)系正常，防止交叉感染。壓力梯度的優(yōu)先級是先?！百|(zhì)”，即壓力關(guān)系要正確；其次才是?！傲俊保磯翰顢?shù)值要基本符合規(guī)范要求。室內(nèi)溫濕度需基本達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。要綜合考慮系統(tǒng)的可快速建設(shè)性、設(shè)備的可得性、可維護(hù)性及操作的低風(fēng)險性。

1.3 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

1.3.1通風(fēng)系統(tǒng)形式

機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)是保證氣流有序流動的可靠手段。醫(yī)技樓主要功能房間的壓力等級見表1。

表1 醫(yī)技樓主要功能房間的壓力等級

清潔區(qū)、半污染區(qū)和污染區(qū)的機(jī)械送、排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)按污染情況分區(qū)獨(dú)立設(shè)置，同時考慮到醫(yī)技樓的功能房間較多，按不同功能分區(qū)對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)分，將通風(fēng)系統(tǒng)劃分成若干個獨(dú)立的小系統(tǒng)，不僅可以杜絕不同污染情況分區(qū)之間的相互干擾，還可以杜絕不同功能分區(qū)之間的相互干擾。由于項目工期緊，沒有條件進(jìn)行后期調(diào)試，較小的通風(fēng)系統(tǒng)分區(qū)還可以加快工程進(jìn)度。醫(yī)技樓的通風(fēng)系統(tǒng)按候診區(qū)、CT檢查區(qū)、閱片工作區(qū)、負(fù)壓檢驗室、辦公休息區(qū)、血庫及潔凈走廊劃分成7個獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。

1.3.2通風(fēng)量計算

機(jī)械送、排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量依據(jù)GB 50849—2014《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》[1]中呼吸道傳染病區(qū)的新風(fēng)量要求及壓力控制要求綜合確定。各房間的送風(fēng)量按6 h-1設(shè)計，排風(fēng)量=滲透風(fēng)量+送風(fēng)量，滲透風(fēng)量依據(jù)GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[2]的公式3.4.7計算確定，也可以參考GB 50073—2013《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》[3]條文說明表7的相關(guān)數(shù)據(jù)或換氣次數(shù)法估算確定。估算時，對于清潔區(qū)，送風(fēng)換氣次數(shù)取6 h-1，排風(fēng)換氣次數(shù)取4 h-1；對于半污染區(qū)，送風(fēng)換氣次數(shù)取6 h-1，排風(fēng)換氣次數(shù)取6 h-1；對于污染區(qū)，送風(fēng)換氣次數(shù)取6 h-1，排風(fēng)換氣次數(shù)取8 h-1。

1.3.3室內(nèi)氣流組織

經(jīng)核算，文獻(xiàn)[3]表7中非密閉門縫隙的漏風(fēng)量相當(dāng)于2 mm縫隙的滲透風(fēng)量，換氣次數(shù)法也是基于2 mm 的縫隙估算的結(jié)果。對于火神山醫(yī)院這類臨時建筑，墻體和屋面的密閉性能不可能優(yōu)于永久性建筑，依據(jù)經(jīng)驗估算可能不足以保證壓力梯度滿足規(guī)范要求。為了解決這個問題，在設(shè)計房間內(nèi)的送、排風(fēng)口時，將每個通風(fēng)系統(tǒng)所包含的各個房間進(jìn)行整體考慮。在醫(yī)護(hù)人員可能活動的房間或位置加強(qiáng)送風(fēng)，少排風(fēng)甚至不排風(fēng)，在病人可能活動的房間或位置及衛(wèi)生間等污染物較多的位置加強(qiáng)排風(fēng)，少送風(fēng)甚至不送風(fēng)，在系統(tǒng)內(nèi)部人為加大不同房間之間的壓力差，充分利用滲透風(fēng)量降低醫(yī)患之間感染的風(fēng)險。對CT檢查區(qū)的污物打包室、CT室加強(qiáng)了排風(fēng)，對操作間、登記室、緩沖間加強(qiáng)了送風(fēng)，充分利用滲透風(fēng)形成穩(wěn)定的氣流流向，如圖2所示。醫(yī)技樓的潔凈走廊靠近外墻，滲透風(fēng)量較大，設(shè)計時直接取消了該區(qū)域的排風(fēng)，保證清潔區(qū)的壓力等級滿足要求。

圖2 CT檢查區(qū)風(fēng)管平面圖

1.3.4過濾器設(shè)置問題

醫(yī)技樓過濾器的設(shè)置按GB 50849—2014《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)要求執(zhí)行，具體設(shè)置原則如下：所有新風(fēng)機(jī)及排風(fēng)機(jī)均配置粗、中、高效三級過濾器。由于醫(yī)技樓可能的病菌含量沒有病房多，且各個功能分區(qū)分別設(shè)置了排風(fēng)系統(tǒng)，相互之間沒有干擾，同時將過濾器集中安裝，可以避免采購、安裝、維護(hù)、更換消毒方面的諸多問題，排風(fēng)系統(tǒng)的三級過濾器布置在排風(fēng)機(jī)的入口處。

1.3.5室外氣流組織

室外排風(fēng)口高出地面9 m，室外新風(fēng)入口高出地面2.5 m，同時保證排風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口的豎直距離大于6 m，水平距離大于20 m。該措施較相關(guān)規(guī)范嚴(yán)格，例如：GB/T 35428—2017《醫(yī)院負(fù)壓隔離病房環(huán)境控制要求》規(guī)定排風(fēng)口應(yīng)高出屋面3 m(15 m范圍內(nèi))；GB 50686—2011《傳染病醫(yī)院建筑施工及驗收規(guī)范》[4]第6.3.9條要求“負(fù)壓隔離病房的排風(fēng)口應(yīng)高出屋面不小于2 m”；GB 50333—2013《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》[5]指出新風(fēng)口距地面或屋面應(yīng)不小于2.5 m，應(yīng)在排風(fēng)口下方，豎直方向距排風(fēng)口不應(yīng)小于6 m，水平方向距排風(fēng)口不應(yīng)小于8 m。更嚴(yán)格的技術(shù)措施有利于保證送風(fēng)的清潔，減小排風(fēng)對周邊環(huán)境的影響。

1.4 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

醫(yī)技樓除手術(shù)室外的各房間采用熱泵型分體柜式空調(diào)器+新風(fēng)的供暖形式。各房間布置壁掛式分體空調(diào)(型號1.5HP或2.0HP)，分體空調(diào)及新風(fēng)系統(tǒng)均帶輔助電加熱，保證各房間的供暖效果。采用壁掛式分體空調(diào)，方便凝結(jié)水管道的施工，集中收集的凝結(jié)水排至污水集中收集系統(tǒng)。

2 手術(shù)室通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

2.1 項目概況

火神山醫(yī)院配套建設(shè)有1間負(fù)壓手術(shù)室，用于新冠肺炎患者的手術(shù)治療，手術(shù)室凈化級別為Ⅲ級。負(fù)壓手術(shù)室的壓力相對室外為負(fù)壓，可以有效阻止室內(nèi)被污染的空氣外流，防止病毒的傳播，是傳染病醫(yī)院的重要配套設(shè)施。手術(shù)室平面布置如圖3所示，負(fù)壓手術(shù)室自成一區(qū)，對外設(shè)有獨(dú)立的病人和污物出入口，配備專用的消毒打包間，手術(shù)室與醫(yī)護(hù)走道之間設(shè)緩沖間，病人出入口部設(shè)前室。

圖3 手術(shù)室平面圖

2.2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

2.2.1空調(diào)形式

負(fù)壓手術(shù)室及其配套用房執(zhí)行凈化空調(diào)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，單獨(dú)設(shè)計了1套凈化空調(diào)系統(tǒng)，避免與其他區(qū)域的交叉感染。考慮到新冠病毒的傳染性較強(qiáng)，凈化空調(diào)系統(tǒng)采用全新風(fēng)工況運(yùn)行，執(zhí)行負(fù)壓隔離病房的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到該項目為臨時性應(yīng)急醫(yī)院，疫情結(jié)束后會拆除，且為了保證工程進(jìn)度，負(fù)壓手術(shù)室不考慮正負(fù)壓轉(zhuǎn)換問題，從而簡化了系統(tǒng)。手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)的主要參數(shù)見表2，手術(shù)室凈化空調(diào)及排風(fēng)系統(tǒng)流程圖見圖4。

表2 手術(shù)室凈化空調(diào)系統(tǒng)的主要參數(shù)

圖4 手術(shù)室凈化空調(diào)及排風(fēng)系統(tǒng)流程圖

空氣處理過程如下：夏季工況時，室外新風(fēng)通過表冷盤管進(jìn)行降溫除濕，再通過電加熱段加熱到設(shè)計的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)送風(fēng)；冬季工況時，室外新風(fēng)先經(jīng)過電預(yù)熱段加熱到5 ℃，再通過電加熱段加熱到設(shè)計的送風(fēng)溫度，最后通過加濕器加濕到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)送風(fēng)。

2.2.2室內(nèi)氣流組織

負(fù)壓手術(shù)室采用專用凈化天花集中送風(fēng)，雙側(cè)下排風(fēng)；輔助用房采用高效送風(fēng)口送風(fēng)，上送上排或下排的氣流形式。負(fù)壓手術(shù)室同時設(shè)置頂部排風(fēng)口，排風(fēng)口位于患者頭部正上方，用于排除麻醉氣體和室內(nèi)異味，排風(fēng)量按400 m3/h設(shè)計。負(fù)壓手術(shù)室設(shè)置2套集中的排風(fēng)系統(tǒng)，一用一備，提高系統(tǒng)的可靠性。同時，因為不需要考慮正負(fù)壓轉(zhuǎn)換問題，并未對患者頭部的排風(fēng)系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置排風(fēng)機(jī)，進(jìn)一步簡化了系統(tǒng)，提高了建設(shè)速度。

2.2.3過濾器設(shè)置問題

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的過濾器設(shè)置是保證醫(yī)院運(yùn)行安全的關(guān)鍵，負(fù)壓隔離病房、負(fù)壓手術(shù)室的過濾器設(shè)置要求見表3。由表3可以看出，不同規(guī)范的要求略有差異。為安全起見，該項目從嚴(yán)執(zhí)行，過濾器的具體設(shè)置原則如下：凈化空調(diào)機(jī)組配置粗效過濾器+中效過濾器，手術(shù)室送風(fēng)末端配置高效過濾器，輔助用房末端送風(fēng)口配置高效過濾器，室內(nèi)排風(fēng)口配置高效過濾器，室外排風(fēng)口處設(shè)置止回閥。

表3 過濾器設(shè)置

3 ICU中心通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

3.1 項目概況

火神山醫(yī)院臨近醫(yī)技樓位置設(shè)有重癥監(jiān)護(hù)ICU中心，ICU中心平面圖見圖5，總建筑面積約為2 180 m2，為鋼結(jié)構(gòu)板式房，梁下凈高4.5 m。共設(shè)有2個ICU病房單元，每個單元設(shè)有15張床位及配套的治療室、污洗間、辦公室、休息間、衛(wèi)生通過等用房。在建筑的西北角設(shè)有接診大廳，用于收治入院病人。項目配套設(shè)有空調(diào)機(jī)房及排風(fēng)機(jī)房。

ICU中心大廳、治療室、污洗間、纖支鏡室、接診大廳等房間為污染區(qū)，各類配套用房為半污染區(qū)，清潔走廊及休息間為清潔區(qū)。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

3.2.1空調(diào)形式

ICU是醫(yī)院集中監(jiān)護(hù)和救治重癥患者的專業(yè)病房，目前還沒有針對ICU病房的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。該項目考慮到ICU病房主要用來收治危重癥患者，其建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)低于負(fù)壓隔離病房的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，因此確定ICU中心的污染區(qū)(即ICU中心大廳及其配套輔助用房)執(zhí)行凈化空調(diào)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，凈化級別為Ⅲ級，同時采用全新風(fēng)工況運(yùn)行。每個ICU病房單元及其輔助用房設(shè)計3套凈化空調(diào)機(jī)組，合計6套凈化空調(diào)機(jī)組。ICU中心凈化空調(diào)系統(tǒng)的主要參數(shù)見表4。

圖5 ICU中心平面圖

表4 ICU中心凈化空調(diào)系統(tǒng)的主要參數(shù)

接診大廳、半污染區(qū)及清潔區(qū)不執(zhí)行凈化空調(diào)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，其空調(diào)形式為分體空調(diào)，同時其新風(fēng)經(jīng)過熱濕處理后送入，保證室內(nèi)的舒適性。新風(fēng)系統(tǒng)采用組合式新風(fēng)機(jī)組，接診大廳及2個病房單元分別設(shè)置1套新風(fēng)機(jī)組，共計3套新風(fēng)機(jī)組。新風(fēng)量設(shè)計參考了GB 50333—2013《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》中潔凈輔助用房的要求、07K505《潔凈手術(shù)部和醫(yī)用氣體設(shè)計與安裝》中潔凈輔助用房的要求和GB 50849—2014《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》中呼吸道傳染病區(qū)的要求，并取其較大值作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，最終確定新風(fēng)換氣次數(shù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為6 h-1。

3.2.2室內(nèi)氣流組織

ICU凈化區(qū)采用高效送風(fēng)口頂送風(fēng)，四周下部設(shè)置下排風(fēng)口排風(fēng)。圖6為ICU病房送排風(fēng)口大樣圖，排風(fēng)口布置在床頭側(cè)下部，距地100 mm，送風(fēng)口分兩處布置，主送風(fēng)口布置在床側(cè)邊，次送風(fēng)口布置在床尾。由于項目工期緊，凈化空調(diào)專用送回風(fēng)口沒辦法根據(jù)場地條件和規(guī)范要求采用不同尺寸的風(fēng)口，最后只能統(tǒng)一風(fēng)口規(guī)格，加快施工進(jìn)度。非凈化區(qū)采用單層百葉風(fēng)口頂送風(fēng)和頂排風(fēng)。

圖6 ICU病房送排風(fēng)口大樣圖

3.2.3過濾器設(shè)置問題

ICU凈化區(qū)過濾器設(shè)置按GB 50849—2014《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)要求執(zhí)行，具體設(shè)置原則如下：新風(fēng)機(jī)組配置粗效過濾器+中效過濾器，凈化空調(diào)送風(fēng)末端配置高效過濾器，排風(fēng)機(jī)組配置中效過濾器+高效過濾器。

4 結(jié)論

1) 通風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)污染情況分區(qū)獨(dú)立設(shè)置的同時，按不同功能分區(qū)進(jìn)一步細(xì)分系統(tǒng)，可以杜絕不同污染情況分區(qū)和功能分區(qū)之間的相互干擾，還可以減少后期的調(diào)試工作量，是適用于臨時應(yīng)急醫(yī)院建設(shè)的應(yīng)急技術(shù)措施。

2) 鑒于臨時應(yīng)急醫(yī)院的密封性不好，在設(shè)計房間內(nèi)的送、排風(fēng)口時，宜將每個通風(fēng)系統(tǒng)所包含的各個房間進(jìn)行整體考慮，加大不同房間之間的壓力差，充分利用滲透風(fēng)降低醫(yī)患之間感染的風(fēng)險。

3) 負(fù)壓手術(shù)室和ICU中心的凈化空調(diào)系統(tǒng)宜按全新風(fēng)工況運(yùn)行，降低交叉感染風(fēng)險。負(fù)壓手術(shù)室的頂部排風(fēng)系統(tǒng)和下部排風(fēng)系統(tǒng)可合并為1套排風(fēng)系統(tǒng)，并設(shè)置備用排風(fēng)系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性和建設(shè)速度。ICU病房的主送風(fēng)口布置在床側(cè)邊，次送風(fēng)口布置在床尾，床頭側(cè)下部布置排風(fēng)口。

4) 凈化空調(diào)系統(tǒng)的過濾器設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為：凈化空調(diào)機(jī)組配置粗、中效過濾器，送風(fēng)末端配置高效過濾器，室內(nèi)排風(fēng)口配置高效過濾器，室外排風(fēng)口處設(shè)置止回閥。