醫(yī)院平疫轉(zhuǎn)換壓差控制實(shí)現(xiàn)的兩種方法

盧濤 杜立志 夏旭輝

中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司

1 概況

自新冠病毒爆發(fā)以來，多個(gè)變種病毒已在全球擴(kuò)散，原有的傳染病?？漆t(yī)院由于規(guī)模受限，在疫情嚴(yán)重時(shí)，醫(yī)療資源嚴(yán)重不足，無法應(yīng)對(duì)疫情突發(fā)時(shí)大量病人的收治，因而造成大量人民生命和財(cái)產(chǎn)損失。針對(duì)此種情況，黨和國(guó)家統(tǒng)籌全局，各地政府依據(jù)實(shí)際情況實(shí)行建造平疫結(jié)合醫(yī)院、擴(kuò)大原有或新建傳染病專科醫(yī)院、建造方艙醫(yī)院等措施來應(yīng)對(duì)疫情的需求。其中興建平疫結(jié)合醫(yī)院既可以應(yīng)對(duì)突發(fā)疫情使用需求，又可以對(duì)各地平時(shí)醫(yī)療資源進(jìn)行擴(kuò)充，因而在各地大量實(shí)施。

平疫結(jié)合醫(yī)院的設(shè)計(jì)依照“平疫結(jié)合、快速轉(zhuǎn)換”原則設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)的傳染病?？漆t(yī)院和綜合類醫(yī)院設(shè)計(jì)，既要平時(shí)按滿足綜合類醫(yī)院要求設(shè)計(jì)，又要滿足應(yīng)對(duì)疫情時(shí)醫(yī)院按呼吸道傳染病醫(yī)院標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，醫(yī)院的平疫轉(zhuǎn)換措施應(yīng)綜合考慮疫時(shí)功能需求、建設(shè)成本、運(yùn)行維護(hù)成本、轉(zhuǎn)換速度、平時(shí)運(yùn)行能耗等因素。平疫轉(zhuǎn)換措施應(yīng)做好空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)相融合，平時(shí)與疫時(shí)系統(tǒng)相融合，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，抓住主要影響因素來綜合確定方案。

平疫結(jié)合醫(yī)院需按照傳染病醫(yī)院要求嚴(yán)格的劃分分區(qū)，功能分區(qū):采用"三區(qū)兩通道"設(shè)計(jì)。三區(qū)是指清潔區(qū)、半污染區(qū)和污染區(qū)；兩通道是指醫(yī)護(hù)人員和患者在進(jìn)入污染區(qū)時(shí)，應(yīng)分別設(shè)置獨(dú)立入口（或通道），醫(yī)護(hù)人員和患者應(yīng)通過不同的出口退出，且醫(yī)護(hù)人員返回清潔區(qū)的口部與其進(jìn)入污染區(qū)口部應(yīng)分別設(shè)置，不得合用。清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)，各區(qū)之間有嚴(yán)格的壓力梯度要求，必要時(shí)各區(qū)之間還會(huì)設(shè)置緩沖區(qū)域，通常各相鄰相通空間不小于5 Pa 的壓差，典型設(shè)計(jì)的壓力梯度為：清潔區(qū)+5 Pa →→緩沖間0 Pa→→半污染區(qū)-5 Pa→→緩沖間-10 Pa→→污染區(qū)-15 Pa 或-20 Pa。圖1 為典型傳染病房的壓力梯度。

圖1 典型傳染病房的壓力梯度

2 壓差設(shè)計(jì)計(jì)算

平疫結(jié)合醫(yī)院各分區(qū)之間的合理的壓差是保證各個(gè)分區(qū)氣流方向，保證各區(qū)相應(yīng)的隔離和防護(hù)的重要保證。工程中常用的壓差計(jì)算方法有：1、參照GB50073《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》6.2.3 條，潔凈室維持不同的壓差值所需的壓差風(fēng)量，根據(jù)潔凈室特點(diǎn)，采用縫隙法或換氣次數(shù)法確定[1]。2、參照《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》3.4.7 條規(guī)定，門開啟時(shí)，規(guī)定風(fēng)速值下的其他門漏風(fēng)總量應(yīng)按下式計(jì)算[2]：

式中：A為每個(gè)疏散門的有效漏風(fēng)面積，m2，疏散門的門縫寬度取0.002～0.004m；△P 為計(jì)算漏風(fēng)量的平均壓力差，Pa；n 為指數(shù)（一般取n=2）；1.25 為不嚴(yán)密處附加系數(shù)；N2為漏風(fēng)疏散門的數(shù)量。

由于醫(yī)護(hù)用房往往面積較小，房間整體換氣量較小，采用縫隙法或換氣次數(shù)法計(jì)算壓差的壓差數(shù)值占房間整體換氣量的占比過大，因而會(huì)造成較大的誤差。本文各區(qū)域的壓差均采用《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》3.4.7 提供的方法進(jìn)行計(jì)算。

3 典型區(qū)域壓差控制設(shè)計(jì)

平疫結(jié)合醫(yī)院中需要平疫轉(zhuǎn)換的區(qū)域主要是感染樓和住院樓。疫情常態(tài)化的趨勢(shì)下，感染樓經(jīng)常會(huì)接診傳染病人，平疫轉(zhuǎn)換的頻率較高。而住院樓平時(shí)主要接診非傳染病人，當(dāng)疫情大規(guī)模爆發(fā)時(shí)才會(huì)考慮平疫轉(zhuǎn)換。因此感染樓的平疫轉(zhuǎn)換主要考慮時(shí)效性，速度優(yōu)先，住院樓平疫轉(zhuǎn)換的需要結(jié)合平時(shí)運(yùn)行能耗及建設(shè)運(yùn)行維護(hù)成本和疫情轉(zhuǎn)換方便快捷?？紤]到這種差異，本文的感染樓和住院樓采用了兩種不同的平疫轉(zhuǎn)換措施。

3.1 感染樓平疫轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)

感染樓按照傳染病醫(yī)院規(guī)范設(shè)計(jì)，新風(fēng)、排風(fēng)按照樓層分區(qū)設(shè)置。新風(fēng)機(jī)組每層設(shè)置，排風(fēng)機(jī)設(shè)置在屋頂。感染樓采用動(dòng)力分布式智能通風(fēng)系統(tǒng)，新、排風(fēng)支路均設(shè)置智能風(fēng)量調(diào)節(jié)模塊。房間新風(fēng)量根據(jù)換氣次數(shù)要求調(diào)節(jié)送風(fēng)變風(fēng)量模塊，滿足各個(gè)房間的風(fēng)量需求；壓差傳感器將檢測(cè)到的壓差轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，傳遞到房間的排風(fēng)變風(fēng)量模塊，變風(fēng)量模塊根據(jù)信號(hào)智能調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，自動(dòng)精確控制房間排風(fēng)量，保證各功能區(qū)域間的壓差關(guān)系；根據(jù)各個(gè)支路智能風(fēng)量調(diào)節(jié)模塊風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)主風(fēng)機(jī)風(fēng)量。圖2 為感染樓污染區(qū)新排風(fēng)控制原理圖。

圖2 感染樓污染區(qū)新排風(fēng)控制原理圖

3.1.1 新/排風(fēng)機(jī)組控制邏輯

1）電動(dòng)風(fēng)閥與送風(fēng)機(jī)連鎖，當(dāng)送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)風(fēng)閥開啟，送風(fēng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，電動(dòng)風(fēng)閥關(guān)閉。

2）冷/熱水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與送風(fēng)機(jī)連鎖，當(dāng)送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，冷/熱水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開啟，送風(fēng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，冷/熱水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。

3）壓差開關(guān)檢測(cè)初中高效過濾器兩側(cè)的壓差，當(dāng)過濾器兩側(cè)壓差值超過其設(shè)定值時(shí)，壓差開關(guān)給出開關(guān)信號(hào)，指示過濾器阻塞報(bào)警。

4）新風(fēng)機(jī)組溫度控制為根據(jù)送風(fēng)實(shí)測(cè)溫度與送風(fēng)設(shè)定溫度的偏差，PID 調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，使實(shí)測(cè)溫度達(dá)到設(shè)定溫度值。

3.1.2 動(dòng)力分布式新/排風(fēng)系統(tǒng)控制邏輯

病房?jī)?nèi)安裝有排風(fēng)變風(fēng)量模塊及新風(fēng)變風(fēng)量模塊。通過微壓差傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)病房?jī)?nèi)壓差變化，控制柜邏輯運(yùn)算進(jìn)行PID 調(diào)節(jié)控制，輸出相應(yīng)控制電壓信號(hào)至新排風(fēng)變風(fēng)量模塊，從而實(shí)現(xiàn)末端新排風(fēng)風(fēng)量控制，使壓差保持在正常范圍內(nèi)。同時(shí)疊加運(yùn)算末端總的新排風(fēng)量，經(jīng)智能通風(fēng)控制柜邏輯運(yùn)算處理后，輸出相應(yīng)的電壓控制信號(hào)至新排風(fēng)主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)末端與主機(jī)風(fēng)量聯(lián)動(dòng)控制。

清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)（病患走廊、緩沖間）內(nèi)安裝有排風(fēng)變風(fēng)量模塊及新風(fēng)變風(fēng)量模塊，通過控制面板調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)輸出相應(yīng)控制電壓信號(hào)至新排風(fēng)變風(fēng)量模塊?？刂泼姘遄詭ㄓ嵔涌?，智能通風(fēng)控制柜通過通訊接口實(shí)時(shí)采集各手動(dòng)控制面板電壓輸出信號(hào)，經(jīng)智能通風(fēng)控制柜邏輯運(yùn)算處理后，輸出相應(yīng)的電壓控制信號(hào)至新排風(fēng)主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)末端與主機(jī)風(fēng)量聯(lián)動(dòng)控制。

3.2 住院樓平疫轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)

住院樓按照綜合醫(yī)院及傳染病醫(yī)院規(guī)范設(shè)計(jì)，新風(fēng)、排風(fēng)按照樓層分區(qū)設(shè)置。新風(fēng)機(jī)組每層設(shè)置，排風(fēng)機(jī)設(shè)置在屋頂。住院樓新排風(fēng)機(jī)組采用凈化排風(fēng)機(jī)組和凈化新風(fēng)空氣處理機(jī)組，平時(shí)和疫情使用的新排風(fēng)機(jī)均獨(dú)立設(shè)置，平時(shí)和疫情均共用風(fēng)管系統(tǒng)，平疫轉(zhuǎn)化時(shí)切換設(shè)置在新排風(fēng)機(jī)管道上的電動(dòng)風(fēng)閥轉(zhuǎn)換工況。新排風(fēng)系統(tǒng)支管均設(shè)置多工況風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，根據(jù)轉(zhuǎn)換需要設(shè)置1～2 檔定風(fēng)量，可以密閉關(guān)斷。半污染區(qū)、污染區(qū)平時(shí)排風(fēng)口設(shè)置在房間下部，根據(jù)轉(zhuǎn)換需求開關(guān)閥門及送排風(fēng)機(jī)。圖3 為住院樓病房平疫轉(zhuǎn)換新排風(fēng)控制原理圖。

圖3 住院樓病房平疫轉(zhuǎn)換新排風(fēng)控制原理圖

3.2.1 新/排風(fēng)機(jī)組控制邏輯

1）電動(dòng)風(fēng)閥與送風(fēng)機(jī)連鎖，當(dāng)送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)風(fēng)閥開啟，送風(fēng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，電動(dòng)風(fēng)閥關(guān)閉。

2）冷/熱水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與送風(fēng)機(jī)連鎖，當(dāng)送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，冷/熱水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開啟，送風(fēng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，冷/熱水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。

3）壓差開關(guān)檢測(cè)初中高效過濾器兩側(cè)的壓差，當(dāng)過濾器兩側(cè)壓差值超過其設(shè)定值時(shí)，壓差開關(guān)給出開關(guān)信號(hào)，指示過濾器阻塞報(bào)警。

4）新風(fēng)機(jī)組溫度控制為根據(jù)送風(fēng)實(shí)測(cè)溫度與送風(fēng)設(shè)定溫度的偏差，PID 調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，使實(shí)測(cè)溫度達(dá)到設(shè)定溫度值。

3.2.2 多工況風(fēng)量調(diào)節(jié)閥控制邏輯

病房?jī)?nèi)新排風(fēng)系統(tǒng)支管均設(shè)置多工況風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。通過微壓差傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)病房?jī)?nèi)壓差變化，控制柜邏輯運(yùn)算進(jìn)行PID 調(diào)節(jié)控制，輸出相應(yīng)控制電壓信號(hào)至新排風(fēng)變風(fēng)量模塊，從而實(shí)現(xiàn)末端新排風(fēng)風(fēng)量控制，使壓差保持在正常范圍內(nèi)。同時(shí)疊加運(yùn)算末端總的新排風(fēng)量，經(jīng)智能通風(fēng)控制柜邏輯運(yùn)算處理后，輸出相應(yīng)的電壓控制信號(hào)至新排風(fēng)主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)末端與主機(jī)風(fēng)量聯(lián)動(dòng)控制。清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)（病患走廊、緩沖間）內(nèi)新排風(fēng)系統(tǒng)支管均設(shè)置多工況風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，邏輯同病房?jī)?nèi)控制邏輯。

多工況風(fēng)量調(diào)節(jié)閥設(shè)置有統(tǒng)一的處理器，需平疫轉(zhuǎn)換時(shí)可統(tǒng)一切換末端的多工況風(fēng)量調(diào)節(jié)閥閥位和新排風(fēng)機(jī)組閥門狀態(tài)至對(duì)應(yīng)的平疫工況，并可實(shí)現(xiàn)管道的阻力平衡調(diào)節(jié)。

4 結(jié)論

平疫結(jié)合醫(yī)院的壓差控制設(shè)計(jì)是平疫結(jié)合醫(yī)院設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，合理的壓差控制，維持“三區(qū)兩通道”的單向氣流，是控制病毒交叉?zhèn)鞑ゼ氨Ｕ厢t(yī)護(hù)人員安全的有效措施之一[3]。

本文分析了工程中常用的壓差計(jì)算方法，介紹了平疫結(jié)合醫(yī)院感染樓采用采用動(dòng)力分布式智能通風(fēng)系統(tǒng)，新排風(fēng)支路均設(shè)置智能風(fēng)量調(diào)節(jié)模塊來實(shí)現(xiàn)壓差控制，以及住院樓新排風(fēng)機(jī)組采用凈化排風(fēng)機(jī)組和凈化新風(fēng)空氣處理機(jī)組，新排風(fēng)系統(tǒng)支管均設(shè)置多工況風(fēng)量調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)壓差控制的兩種不同措施，這兩種壓差控制的措施為平疫轉(zhuǎn)換的醫(yī)院壓差控制實(shí)現(xiàn)提供了一定的設(shè)計(jì)參考依據(jù)。