應(yīng)對(duì)新冠肺炎疫情的船舶生活區(qū)防疫設(shè)計(jì)與分析

彭 輝 陶 勇 周清華 何小滿

（1.上海碧潔船舶管理有限公司 上海 200131；2.江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 上海 201913；3.武漢市中心醫(yī)院 武漢 430014）

0 引 言

2019年底爆發(fā)且快速蔓延的新冠肺炎（Corona Virus Disease 2019，COVID-19）疫情，對(duì)整個(gè)社會(huì) 生活層面產(chǎn)生了極大的沖擊，船舶行業(yè)也不可避 免地受到巨大影響。2020 年2 月1 日，鉆石公主 號(hào)豪華郵輪上1 名于1 月25 日下船的中國香港游客被確診為新冠肺炎。2 月18 日，感染人數(shù)增至542 例。截至2020 年3 月1 日，載有約3 700 人的 鉆石公主號(hào)郵輪累計(jì)確診新型冠狀病毒肺炎病例705 例。目前，已運(yùn)營船舶的新冠肺炎疫情防范措施多數(shù)為被動(dòng)常規(guī)方式，具有一定局限性。

船舶生活區(qū)處于一個(gè)狹小的密封空間，雖然安裝有空調(diào)系統(tǒng)以保障冬暖夏涼，但是為了節(jié)能其回風(fēng)系統(tǒng)通常設(shè)置為50%~75%，其余的才是抽吸的外界新鮮空氣，這樣就為病毒的傳播提供了可乘之機(jī)。隨著我國阻擊新冠肺炎疫情蔓延所采取的科學(xué)措施（如建立建設(shè)方艙醫(yī)院、火神山及雷神山醫(yī)院等）取得了良好成效，也為新造船的防疫設(shè)計(jì)提供了重要的參考價(jià)值。同時(shí)，為了使新造船具備一定的衛(wèi)生保障條件和疫情應(yīng)對(duì)能力，船級(jí)社于 2020 年相繼發(fā)布了新冠肺炎病毒相關(guān)的防范指南和入級(jí)符號(hào)。如ABS 的《Guide for mitigation of infections disease transmission on board marine and offshore assets》和IDM-A 符號(hào)，以及CCS 的《船舶防疫安全指南》和EPC N 符號(hào)等。這些指南對(duì)應(yīng)急預(yù)案、艙室布置、空調(diào)/通風(fēng)和空氣過濾系統(tǒng)，以及負(fù)壓隔離房等方面提出了相關(guān)的規(guī)定和要求。因此，科學(xué)有效應(yīng)對(duì)防控重大呼吸道流行性疫情，提升與改進(jìn)船舶艙室設(shè)計(jì)理論和方法顯得尤為必要。

1 醫(yī)療區(qū)域總體布局的防疫優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 常規(guī)船舶醫(yī)務(wù)室的一般要求

根據(jù)國際勞工組織公約MLC2006 的要求，對(duì)航程時(shí)間超過3 天、船上海員15 人以上的船舶應(yīng)設(shè)有獨(dú)立的醫(yī)務(wù)室，專供醫(yī)療使用。針對(duì)防止傳染性疾病的要求，通常設(shè)置為負(fù)壓通風(fēng)、獨(dú)立的衛(wèi)生單元及下水道系統(tǒng)、單獨(dú)床位等。

1.2 常規(guī)醫(yī)務(wù)室布局

常規(guī)醫(yī)務(wù)室設(shè)計(jì)僅能滿足1 人入住留觀及治療要求，無法適應(yīng)COVID-19 傳播速度快、擴(kuò)散廣的特點(diǎn)，增加病床位及疑似人員隔離床位勢(shì)在必行。初始設(shè)計(jì)中，醫(yī)務(wù)室安置在生活區(qū)A 甲板左舷前部，與船員餐廳對(duì)門并與高級(jí)船員娛樂室相鄰，該布置設(shè)計(jì)非常不利于呼吸性傳染病的隔離防控。

1.3 應(yīng)急狀態(tài)醫(yī)務(wù)室內(nèi)部布局優(yōu)化設(shè)計(jì)

借鑒醫(yī)療機(jī)構(gòu)的隔離區(qū)域布局要求，根據(jù)潔污分開原則，將醫(yī)務(wù)室移位至下一層主甲板右舷，與其他生活區(qū)形成物理隔離；在應(yīng)急狀態(tài)下，將醫(yī)務(wù)室內(nèi)部重新布置，取消藥品間和非必要的家具，預(yù)留出第2 個(gè)床位。

1.4 應(yīng)急狀態(tài)醫(yī)務(wù)室周邊區(qū)域優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對(duì)新冠病毒傳播速度快、初期接觸無癥狀的特點(diǎn)，對(duì)所有密切接觸者、疑似病員及新上船換班人員進(jìn)行有效隔離是關(guān)鍵管控措施。因此需要借鑒醫(yī)療機(jī)構(gòu)的消毒隔離規(guī)范相關(guān)要求，對(duì)包括醫(yī)務(wù)室在內(nèi)的整個(gè)隔離區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)改造。除了增加醫(yī)務(wù)室床位數(shù)量，還將改造進(jìn)出通道和輔助房間布局，使之符合“三區(qū)兩通道”原則要求。

為此，將船上現(xiàn)有的蘇伊士運(yùn)河工人房從左舷主甲板尾部移位至新布置的醫(yī)務(wù)室外側(cè)，并將防火門移動(dòng)到中部，從而將醫(yī)務(wù)室和蘇伊士運(yùn)河工人房加上原有的公共衛(wèi)生間作為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)與其他生活區(qū)物理隔離。該區(qū)域均設(shè)有鋼制圍壁板，可以有效地保證氣密性。在應(yīng)急狀態(tài)應(yīng)用過程中，防火門將從內(nèi)側(cè)鎖住，四周可用膠條封堵，防止不同區(qū)域間空氣流通。在防火門左側(cè)設(shè)有樓道門、機(jī)艙通道門、洗衣機(jī)間和更衣間等非長久人員逗留區(qū)域，見下頁圖1。

圖1 醫(yī)務(wù)室及隔離區(qū)域布局圖

結(jié)合艙室功能性設(shè)計(jì)特點(diǎn)，參照傳染病醫(yī)院的“三區(qū)原則”，劃分出清潔區(qū)、半污染區(qū)和污染區(qū)。其區(qū)分原則：將未被病毒污染的生活區(qū)域定義為清潔區(qū)（綠色及所有白色艙室區(qū)域）；將需更換防護(hù)服為病員提供服務(wù)，且需進(jìn)行消殺的服務(wù)人員區(qū)域定義為半污染區(qū)（黃色區(qū)域），即將主甲板右舷外走道定義為潛在污染區(qū)；將病員居住活動(dòng)艙室及其排風(fēng)口附近（即醫(yī)務(wù)室、蘇伊士運(yùn)河工人房及內(nèi)走道）定義為污染區(qū)（紅色區(qū)域）。如圖2 所示。

圖2 三區(qū)的示意圖

主甲板外走道為開放式通風(fēng)，無需額外控制，對(duì)人員進(jìn)入清潔區(qū)應(yīng)做好防護(hù)更衣和相應(yīng)的消殺。日常人員可通過主甲板或上一層的A 甲板左舷出入生活區(qū)。明確“三區(qū)兩通道”，可最大程度避免人員感染機(jī)率。

以全球首制的99 000 m超大型液化乙烷運(yùn)輸船（VLEC）為例，在應(yīng)急狀況下，制定了以下管控措施：

（1）主甲板：右舷的防火門應(yīng)完全緊閉并做好相應(yīng)的氣密，確保生活區(qū)的空氣不會(huì)串流到紅色的病員污染區(qū)；該區(qū)內(nèi)的所有門應(yīng)保持常閉狀況，非必要不使用該層甲板的更衣間、洗衣間、樓梯通道與機(jī)艙通道；出入機(jī)艙建議使用后部的機(jī)艙棚門。為病員送餐的人員應(yīng)在后部的黃色區(qū)域做好防護(hù)后，將餐飲放在右舷水密門后的餐桌。

（2）A甲板：因醫(yī)務(wù)室及蘇伊士室出風(fēng)口延伸到上一層的A甲板，其周圍應(yīng)嚴(yán)格限定人員進(jìn)入。同時(shí)，A甲板的右舷門應(yīng)嚴(yán)密關(guān)閉并做好相應(yīng)的氣密，非緊急狀況下不得啟用。人員應(yīng)以該甲板左舷門作為通道出入生活區(qū)。

經(jīng)過優(yōu)化后的艙室布置，可將醫(yī)務(wù)室確診人員和蘇伊士運(yùn)河房內(nèi)疑似人員分別隔離，類似醫(yī)院和隔離方艙。該區(qū)域也和生活區(qū)其他區(qū)域完全隔離，最大程度阻隔了病毒的傳播，保護(hù)船員的身體健康。蘇伊士運(yùn)河房的利用，不僅增加了更多的床位，且能滿足同時(shí)6~8名船員換班以及新上船人員隔離觀察的要求。同時(shí)，在疫情完全解除后，所有通道均可方便地開放，滿足日常船舶操作，達(dá)到平疫結(jié)合的目的。

2 艙室通風(fēng)系統(tǒng)的防疫優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 常規(guī)船舶艙室通風(fēng)

普通商船人員通常控制在30 人以內(nèi)，采用集中式空調(diào)裝置。集中式空調(diào)裝置原理如下：船舶空調(diào)一般都是將空氣經(jīng)過集中處理（過濾，制冷或加熱）后再分送到各艙室，僅某些特殊艙室（廚房、駕駛室及機(jī)艙集控室）單設(shè)專用的空氣調(diào)節(jié)器，這樣的空調(diào)裝置即稱為集中式空調(diào)裝置。船舶集中式空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)機(jī)從新風(fēng)吸口及回風(fēng)吸口分別吸入新風(fēng)（外界空氣）和回風(fēng)，兩者混合后經(jīng)空氣調(diào)節(jié)器處理，然后由主風(fēng)管、支風(fēng)管送至艙室的布風(fēng)器，艙室中多余空氣通過房門下部的格柵或留出的空隙流入走廊。

走廊有回風(fēng)風(fēng)閘，將各層的回風(fēng)送到通風(fēng)機(jī)回風(fēng)吸口。這樣既能使艙室溫度快速達(dá)到設(shè)定值，同時(shí)也可達(dá)到降低能耗的目的，減少設(shè)備投資成本。新風(fēng)吸口和回風(fēng)吸口各裝有1 個(gè)可調(diào)節(jié)風(fēng)門，可以根據(jù)外界環(huán)境和氣溫調(diào)節(jié)新風(fēng)與回風(fēng)的比例。船舶設(shè)計(jì)時(shí)通常將回風(fēng)率設(shè)定在50%~75%?；仫L(fēng)率越高，所需要的設(shè)備越小、投資越低、能耗越低，反之亦然。艙室內(nèi)布風(fēng)方式見圖3。

圖3 艙室內(nèi)布風(fēng)方式

非空調(diào)艙室（如廁所、浴室、配餐室等）以及走廊設(shè)有抽風(fēng)口?？諝庥沙轱L(fēng)口抽出，從高處排入大氣。這樣，由于非空調(diào)艙室中形成一定負(fù)壓，空調(diào)艙室中的空氣會(huì)自動(dòng)流入，使之達(dá)到一定的空調(diào)效果，并避免不良?xì)馕渡l(fā)到其他艙室。

2.2 應(yīng)急狀態(tài)下船艙通風(fēng)的布置優(yōu)化

傳染病醫(yī)院對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的要求，是應(yīng)合理控制氣流流向，保證有序的壓力梯度，以有效阻斷病毒傳播，保證人員安全健康。氣流沿著“清潔區(qū)→潛在污染區(qū)→污染區(qū)”的方向流動(dòng)，相鄰相通但不同污染等級(jí)房間的壓差不小于5 Pa。負(fù)壓程度由高到低依次為病房衛(wèi)生間、病房房間、緩沖前室與半污染走廊，清潔區(qū)相對(duì)室外大氣應(yīng)保持正壓。

為了保障整個(gè)隔離病員區(qū)域的負(fù)壓通風(fēng)，故需要進(jìn)行以下改進(jìn)：

（1）將醫(yī)務(wù)室通風(fēng)改造為“上送下排”式，即：上部新風(fēng)進(jìn)（選取艙室布風(fēng)方式為頂式，圖3（c）所示），下部（抽風(fēng)口距地面100 mm）機(jī)械式抽排風(fēng)，保證病員呼吸、咳嗽等廢氣從底部迅速抽出室外。

（2）抽風(fēng)口加裝高效過濾器經(jīng)管系延伸至室外舷側(cè)附近，以利迅速擴(kuò)散。

（3）新增蘇伊士運(yùn)河工人房的抽排風(fēng)裝置，設(shè)置要求與醫(yī)務(wù)室相同。

2.3 壓差控制數(shù)值計(jì)算

壓差與艙室的氣密性、送風(fēng)量和排風(fēng)量三者密切相關(guān)。相同縫隙下壓差大的門窗處滲透風(fēng)量大；同樣，相同壓差下，門窗縫隙大的滲透風(fēng)量亦大。開口流量與壓差的關(guān)系式為：

式中：為泄漏風(fēng)量，m/h；0.827 為計(jì)算常數(shù)；為縫隙面積，m；△為縫隙兩側(cè)空間壓差，Pa；為指數(shù)，對(duì)于門縫及較大漏風(fēng)面積取2，對(duì)于窗縫取1.6；1.25 為不嚴(yán)密處附加系數(shù)。

根據(jù)計(jì)算，醫(yī)務(wù)室送風(fēng)量為465 m/h，排風(fēng)量為625 m/h；蘇伊士間送風(fēng)量為298 m/h，排風(fēng)量為465 m/h；醫(yī)務(wù)室衛(wèi)生間排風(fēng)量為95 m/h；公共衛(wèi)生間排風(fēng)量為75 m/h；為避免走廊1 和走廊2之間壓差過大，走廊1 送風(fēng)量為165 m/h。

為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，根據(jù)艙室布置進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明：醫(yī)務(wù)室衛(wèi)生間靜壓約為101 280 Pa，醫(yī)務(wù)室、蘇伊士間、公共衛(wèi)生間約為101 285 Pa，走廊1 靜壓約為101 292.5 Pa，走廊2 靜壓約為101 305 Pa。不同污染等級(jí)房間的壓差不小于5 Pa，確保了負(fù)壓隔離病房區(qū)有序的壓力梯度以及氣流有序流動(dòng)。各個(gè)艙室的壓力云圖如圖4 所示。

圖4 艙室壓力云圖

3 艙室的滅菌殺毒

3.1 隔離病員區(qū)的空氣消殺

紫外線能消殺各種微生物，如細(xì)菌、結(jié)核桿菌、真菌、細(xì)菌芽孢和各種病毒。試驗(yàn)證明，照射劑量在30 000 μW/s.cm以上，對(duì)空氣中的流感病毒、麻疹病毒、金黃色葡萄球菌和結(jié)核桿菌殺滅率達(dá)到99.9%以上。因此，紫外線燈作為室內(nèi)空氣和物體表面的一種消殺手段，在醫(yī)院被廣泛應(yīng)用。

由于紫外線穿透性差，一般的紫外線只能在有限距離照射時(shí)起到消殺作用。紫外線燈輻射強(qiáng)度隨照射距離延長而降低，如30 W 紫外線燈照射距離大于1 m，其對(duì)物體表面的消殺便達(dá)不到預(yù)測(cè)效果?？諝鉂穸群突覊m也會(huì)影響其作用。

臭氧作為強(qiáng)氧化劑，可以和任何生物組織發(fā)生反應(yīng)。有資料顯示0.5 ppm 的臭氧可滅活空氣中99%的甲型流感病毒。臭氧對(duì)病毒的滅活機(jī)理首先是病毒的衣體殼蛋白的4 條多肽鏈，并使RNA受到損傷，特別是形成它的蛋白質(zhì)。噬菌體被臭氧氧化后，電鏡觀察可見其表皮被破碎成許多碎片，從中釋放出許多核糖核酸，干擾其吸附到寄存體上?？諝庀麣r(shí)，臭氧濃度應(yīng)為5 ppm;對(duì)物體表面消殺時(shí)，臭氧濃度應(yīng)達(dá)到10 ppm。

為了達(dá)到紫外線和臭氧的消殺作用，在醫(yī)務(wù)室、蘇伊士運(yùn)河工人房及走廊1 分別安裝有帶臭氧功能紫外線消殺燈。紫外線燈選用有臭氧雙端燈30W型號(hào)，安裝在天花板上并距地面2 m 高度。紫外線燈的配置按照《醫(yī)院空氣凈化管理規(guī)范 WS/T368-2012》要求≥1.5 W/m，具體配置見表1。

表1 艙室紫外線燈配置

紫外線的長期照射下會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害，如色素沉著、電光性眼炎、皮膚灼傷及嚴(yán)重情況下引發(fā)皮膚癌等。臭氧因其強(qiáng)氧化性，同樣也對(duì)人體的組織、細(xì)胞產(chǎn)生損傷甚至引起癌變，同時(shí)也對(duì)眼睛、呼吸道有刺激作用，進(jìn)而會(huì)影響人的視力和肺功能損傷。因此使用帶臭氧紫外線燈，應(yīng)在無人的時(shí)候使用。

選用的紫外線燈帶有定時(shí)功能，可選15 min、30 min 和60 min 工作時(shí)長。該紫外線燈應(yīng)在隔離人員進(jìn)入前一天及隔離人員撤離后投入使用。為達(dá)到使用的最佳效果，使用時(shí)應(yīng)關(guān)閉通風(fēng)，以便臭氧濃度達(dá)到10 ppm 并維持30 min 以上。消殺后，可以開啟排風(fēng)機(jī)、空調(diào)新風(fēng)供風(fēng)及門窗，待徹底消除異味后方可用于下次使用。

3.2 中央空調(diào)濾器原位消殺

雖然對(duì)全船的生活區(qū)進(jìn)行功能性分隔有效地阻隔了病毒在清潔區(qū)的傳播，但為了從源頭避免病毒通過中央空調(diào)系統(tǒng)在整個(gè)生活區(qū)的傳播，有必要對(duì)空調(diào)的濾器進(jìn)行原位消殺，徹底切斷病毒傳染途徑。

中央空調(diào)濾器原位消殺的方法主要有以下幾種：等離子體消殺、紫外線消殺和氣體熏蒸消毒，如甲醛、氣體二氧化氯和過氧化氫滅菌。氣體消殺僅應(yīng)用在專業(yè)醫(yī)院和生物試驗(yàn)室，而在陸地上的大型醫(yī)院和酒店等，中央空調(diào)濾器的原位消殺仍是以裝設(shè)等離子消殺器或紫外線殺毒為主。另外，定期更換濾器也是重要的方法。

一種排架紫外線殺菌模塊安裝在新風(fēng)與回風(fēng)的混合箱內(nèi)。其風(fēng)阻小（<20 Pa）且安裝方便，最大處理風(fēng)量可達(dá)20 000 m/h，對(duì)原有設(shè)備影響小，不需要額外設(shè)計(jì)，能夠很好地滿足原位殺毒的作用。由于該裝置安裝在通風(fēng)通道內(nèi)，風(fēng)速快、流量大，如果使用帶臭氧功能的紫外線燈達(dá)不到臭氧消殺濃度要求，只能在空調(diào)停止運(yùn)行進(jìn)行檢修期間使用臭氧消殺功能?？紤]到船舶中央空調(diào)長期運(yùn)行，不論是制冷、制熱或通風(fēng)，都不能停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，因此紫外線對(duì)空調(diào)系統(tǒng)濾器的原位消殺只需要紫外線功能即可，不需要帶臭氧功能。

在半污染區(qū)和污染區(qū)的通風(fēng)末端安裝有高效過濾送風(fēng)末端裝置。由于該裝置體積小、成本低，并且更換高效過濾網(wǎng)也很簡便，因此無需額外設(shè)置原位消殺裝置。

4 結(jié) 語

本文針對(duì)全球首制99 000 mVLEC 生活區(qū)的重大呼吸道流行性疫情防控需求，兼顧ABS 最新防疫入級(jí)符號(hào)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)防疫要求，提出醫(yī)療區(qū)域”三區(qū)兩通道”的總體布局、艙室通風(fēng)系統(tǒng)、艙室滅菌殺毒等防疫設(shè)計(jì)方案，最大程度地阻隔病毒傳播，保證船員健康。該方案已成功應(yīng)用于全球首艘獲得ABS 防疫入級(jí)符號(hào)IDM-A 的國際商船。