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一、工程概況
本工程為某綜合醫院的公共衛生應急樓（以下簡稱傳染樓）新建項目，項目位於陝西（xī）省漢中市（shì），地（dì）上3層，建築麵積4926.5㎡，空調麵積（jī）4455㎡，建築高度（dù）13.2m。一（yī）層為消化道專科門診、呼吸道專科門診，設置DR、CT各一（yī）間、門診手術室一間、負壓隔離病房一間（jiān）；二層為40床的消化科護理單元；三層為40床的呼吸（xī）科護理單元。在呼吸道（dào）傳染病疫（yì）情時期消化科護理單（dān）元可轉換為呼吸科護理單元使用，消化道專科（kē）門診停用。在本（běn）項目醫（yī）院建設整體規劃中，傳染（rǎn）樓屬於前（qián）期建設的（de）一（yī）個單體，在院內其他單體投（tóu）入使用前，傳染樓應能獨立運行。
二、設計原則
1、避免交叉感染
傳染病醫院最基本和最重要的要求就是必須避免交叉感染（rǎn）。為此，建築平麵（miàn）布置應分區設計，劃分汙染區、半汙染區和清潔區，並明確潔汙人流、物流通道。暖通專業要對（duì）建（jiàn）築（zhù）空間的氣流流向進（jìn）行控製，通過營造合理的（de）壓力梯度確（què）保（bǎo）氣流由清潔區至半（bàn）汙染區再至汙染區有序流動，同時還要避（bì）免不潔空氣在通風空調係（xì）統內部的擴散（sàn）汙染。此外，汙染區的氣流組織應使醫護人員得到充分保護，清潔（jié）空氣首先流過房間中（zhōng）醫護人員可能的工作區域，然（rán）後流過汙染源進入（rù）排風口，避免病人的飛沫（mò）在醫護人員呼吸區亂流。
2、節能
傳染病醫療用房的新風量與普通醫療用房存在明顯差異。考慮到人員舒適、氣味控製、稀釋空（kōng）氣中細菌、病（bìng）毒濃度（dù）等因素，《傳染病醫院建築設計規範》（GB 50849-2014）明（míng）確非呼（hū）吸道傳染病的門（mén）診（zhěn）、醫技用房（fáng）及病（bìng）房新風量最小換氣次數為3次/h，呼（hū）吸道傳染病的門診（zhěn）、醫技用房及病房、發熱門診新風量最小（xiǎo）換（huàn）氣次數為6次/h。對於控製空氣中致命性的病原體的（de）負（fù）壓隔離病房，由（yóu）於目前空調機對回風的空氣處理不（bú）能保證（zhèng）100%阻隔（gé）或殺（shā）死病菌，所以要求采用全新風直流式空（kōng）調（diào）係統，換氣次數為（wéi）12次/h。相比綜合醫院普通醫療用房2次/h的新風量換氣次數要求，傳染病（bìng）醫療用房數倍的新風量帶來巨大能耗，因此必須重視節能設計。
3、平疫結（jié）合
非呼吸道傳染病房平時新風量與突發呼（hū）吸道（dào）傳染病疫情時（shí）要求的新風量相差一倍，為了控製氣流流向，排風量也隨之改變，在設計通風空調係統時要著重解決平疫不同時期（qī）風量不同的矛盾。麵（miàn）對可能突發的未知傳染（rǎn）性（xìng）疾病，由於（yú）病毒對人類、環境的影響尚不明確，應對排（pái）風采取必要的處理措施，在設計排（pái）風係統時（shí）應留有設置高（gāo）效過（guò）濾器的條件。針對疫（yì）情傳播速（sù）度快的特點，通風（fēng）空調係統應能快速完成平疫轉（zhuǎn）換，且（qiě）疫（yì）時係統應（yīng）便於維護。
三、通（tōng）風空調係統設計
1、設計依據
設計主要依據的標準文件有《傳染病醫院建築設計規範》（GB 50849-2014）、《醫（yī）院負（fù）壓隔離病房環境控製要求》（GB/T 35428-2017）、《綜合醫院“平疫結合"可轉換病區建築技術導則（試行（háng））》（國衛辦規劃函（hán）〔2020〕663號）等。此外設計還應遵守《民用建築供（gòng）暖通風（fēng）與空氣調節設計（jì）規範》（GB 50736-2012）、《建築設計防火規範（2018年版）》（GB 50016-2014）等相關標準。
2、設計參數
項目地點的室外（wài）空氣計算（suàn）參數為：夏季空調室外計算幹球溫度32.3℃；夏季空調室外計算濕球溫度26℃；冬季空調室外計算幹球溫度-1.8℃；冬季空（kōng）調室外（wài）計算相對濕度80%；夏季（jì）通風室外計算（suàn）溫度（dù）28.5℃；冬季通風室外計算溫度2.4℃；夏季大氣壓力（lì）947.8hPa；冬季大氣壓力964.3hPa。
注：表中P表示正壓5Pa，N表示負壓-5Pa，NR表示不要求。
3、風係統
（1）避免交叉感染（rǎn）設計
從暖通專（zhuān）業的角度，傳染病可分為呼吸道傳染病和非呼吸道傳染病。非呼吸道（dào）傳染病的主要傳播途（tú）徑是手接觸（chù）、消化道攝入等，呼吸（xī）道（dào）傳染病的主要傳播途徑（jìng）是吸入一定濃度的帶病菌氣溶（róng）膠。非呼吸道傳染（rǎn）病控製感染的措施主要是物理隔離與洗消，而呼吸（xī）道傳染病主要依賴於控製氣流流向（xiàng）和稀（xī）釋帶病（bìng）菌氣溶膠濃度，因此呼吸道傳染病區是風係統設計時重點考慮的對象。無論是（shì）呼吸道傳染病（bìng）還是非呼吸道傳染（rǎn）病，為（wéi）避免交叉感染（rǎn），受保護的醫護人員都不應與（yǔ）患者直接接觸。這要（yào）求建築平（píng）麵應按汙染區、半汙染區、清潔區設計，清（qīng）潔程度不同（tóng）的分（fèn）區之間設置更衣、緩（huǎn）衝等（děng）衛生通過，患（huàn）者、醫（yī）護人員分別在（zài）患者走道、醫護走道通行。在建築平麵分區的（de）前提下（xià），新風、排風係統均按照汙染區、半汙染區、清潔區獨立（lì）設置，不同樓層的汙染區、半汙（wū）染區的新風（fēng）、排（pái）風係統也獨立設置。由於理論上不（bú）同樓層的清潔區不存在交叉感染可能，各層新風（fēng）量、排風量也較小，為方便（biàn）設備選型和機房排布，本項目一至三層的清潔區新風、排風分（fèn）別合用一個係統。
對呼吸道傳（chuán）染病（bìng）區，通過營造合理的壓力梯度來控製氣流流向，清潔區相對（duì）半汙染區為正壓，半汙染（rǎn）區相對汙染（rǎn）區為正壓。病房、診室等汙染區房間維持負壓。壓差大小（xiǎo）取決於機械送、排風量的差值和空間密封性。根據3.2節的（de）新風量設計（jì）參（cān）數容易得到各房（fáng）間的機械送風量，汙染區（qū）房間的機械排（pái）風量設計值根據（jù）維持房間（jiān）負壓5Pa的規則確定，清潔區的淋浴、衛（wèi）生間等房間的機械排風量（liàng）按照換氣次數經驗值估算。各分區的（de）機械送、排風量（liàng）設計值見表 2。表中二層消化科護理單元的風量按（àn）照呼吸道傳染（rǎn）病疫情時期的風（fēng）量設計。
為（wéi）控製呼吸（xī）道傳染病區各分（fèn）區之間的氣流流（liú）向，除設計合理的風量差外，各分區的機械送排風係統必（bì）須設計聯鎖（suǒ）：各區之間的風機啟動先後（hòu）順序為汙染（rǎn）區、半汙染區、清潔（jié）區（qū）；清潔區先啟動送風（fēng）機，再（zài）啟動排風機；半汙染區、汙染區先啟動排風機（jī），再啟動送風機；關閉風機時，清潔區先關（guān）閉（bì）排風機，再關閉送風機；半汙染區、汙染區（qū）應先關（guān）閉送風機，再關閉排（pái）風機。呼吸道傳染（rǎn）病區的汙染區房間氣流組織設計為上送側（cè）下排，送風口采用散流器或百葉風口，下排風口采用自研圓筒（tǒng）形風口，其結構及安裝示意見3.3.3節。一般呼吸（xī）道汙染區房間設風（fēng）機盤（pán）管承（chéng）擔其熱濕負荷，負壓隔離病房采用全新風直流式係統。普通呼吸道病房的風管平麵布置圖見圖。
圖中各項設備編號含義如下：YSV170-圓形散流器，設計（jì）風量170m³/h；XPV170-圓筒形下（xià）排風口，設計風量170m³/h；FD-動作溫度（dù）為70℃的防火（huǒ）閥；RSV-CG-變風量控製閥，規格為200×200mm；MD-電動風閥，密封性滿足規範要求；CAVC180/360-配開關型電動執行器的方型機械式定風量閥，能在風閥兩側壓差為50-1000Pa的條件下保持180/360m³/h兩態定（dìng）風量，CAVC250/500同理。
對於呼吸道病房、負壓隔離病房等需要保持負壓的房（fáng）間，本（běn）項目采用“定新風量、變排風量"的控製策略。具體措施為：在上述房間的（de）送風支管上設置機械式定風量閥，排風支管上（shàng）設（shè）變風量（liàng）控製閥，病房與緩衝間的隔牆、緩衝間與醫（yī）護走道的隔牆上設微壓差計，在（zài）一層醫生辦公室、二/三層護士站分別（bié）設控製器，將微壓差計的壓差信號輸入控製器後經（jīng）運算輸出（chū）控製信號調節變風量控製閥，達（dá）到保持房間負壓的（de）目（mù）的。
（2）節能設計
傳染樓新風量大導致通風空調係統能耗大，考慮降低新風熱濕處理能耗。注意到傳染病區（qū）的（de）汙染區、半汙染區（qū）排風為（wéi）有組織的集中（zhōng）排風（fēng）係統，它們在本層收集後統一於高出屋麵3米處排放，此特點為回收排風中的（de）冷熱量創（chuàng）造了得天獨厚的條件。本項目選用（yòng）多台分體式冷（lěng）凝排風熱泵熱（rè）回收空調（diào）機組用於回收排風中的（de）冷熱量，負壓隔離病房采用全（quán）直流新風係統，原理圖見下圖，普通呼吸道病房采（cǎi）用風（fēng）機盤管加獨立新風係統，原理圖見下圖。
負壓隔離病房通風空調係統原理（lǐ）圖
圖中（zhōng）各項設備（bèi）編（biān）號含義如下：1-風口，2-電動風閥，3-分體式（shì）熱泵熱回收（shōu）空調機組送風（fēng）段，4-連接其他空調設（shè）備的水管，5-空（kōng）調水管，6-分體（tǐ）式熱泵熱（rè）回收空調機組送風段與排風段間的冷媒管，7-風（fēng）冷熱泵，8-分體式熱泵（bèng）熱回收空調（diào）機組（zǔ）排風段（duàn），9-手動風閥，10-變風量控製閥（fá），11-排風管，12-亞高效過濾器送風口，13-設高效過（guò）濾器的圓筒形（xíng）下排風口，14-直流無刷風機盤管，15-送（sòng）風管，16-機械式定風量閥，17-微（wēi）壓差（chà）計（jì）。
呼吸道病房通風空調係（xì）統原理圖
圖中各項設備編號含義（yì）如下：1-連接其他病（bìng）房的送風管，2-連接其他病（bìng）房的排風（fēng）管，3-圓筒形下排風口（預留高效過濾器（qì）安裝空間），4-風機盤管，5-設雙位電動執行（háng）器的機械式定風量閥，其他未注明的設備編（biān）號含義同負壓隔離病房（fáng）通風空調係統原理圖。
如圖所示，呼吸道病房的排風口通過排風管道連接屋頂的分體（tǐ）式熱泵熱回收空調（diào）機組排（pái）風段（duàn），分體式熱泵熱回收空調機組送風段通過送風管道連接新風口，排風段與送風段之間通過冷媒管道連接，排（pái）風段設備（bèi）內包含壓（yā）縮機、換熱器、四（sì）通閥、膨脹閥（fá）等組件，送風段設（shè）備內包含換熱器（qì）、膨脹閥等組件。病房排風（fēng）通過排風口送入排風段中（zhōng）對冷媒進行換執（zhí），換熱後的冷媒通過冷媒管送入送風段中對新風進行處理，處理後的新風通過新風口送入病房內，由此實現冷熱量由排風（fēng）到（dào）新風的轉移。
選（xuǎn）用熱回（huí）收裝置時送風狀態是不容忽（hū）視的問（wèn）題。在3.2節的（de）設計參數條件下（xià），對本項目所選用的6ERM-AE(0500)型排（pái）風段和6EIV-D(0500)型送風段組（zǔ）成的熱泵係統進行模（mó）擬計算得知，當送排風比（bǐ）為1時，夏季送風狀態為幹球溫度18.2℃，濕球溫度17.8℃，冬季送風狀態為幹球溫度28.7℃，濕（shī）球溫度12.7℃。將送風狀態點繪製在焓濕圖上可知夏季送風狀（zhuàng）態點的比焓52.6kJ/kg小於（yú）室內設計狀態比焓57.8kJ/kg，冬季送風狀態點的比焓37.3kJ/kg大於室內設計狀態比焓32 kJ/kg，呼（hū）吸道病房的風機盤（pán）管僅需承擔部分房間冷熱負（fù）荷即可達到室內設計狀態（tài）。
對於采用全新風（fēng）直流（liú）式係統的負壓隔離病房，根（gēn）據夏季送風狀態和房間熱濕比在焓濕（shī）圖上分（fèn）析易知，經熱泵熱（rè）回（huí）收係統處理後的送風承擔全部室外新風冷負荷和室內冷負荷的能力不足。為解決此問（wèn）題，如圖 2所示，負壓隔離病房（fáng）的送風（fēng）管連接直流無刷風機（jī）盤管，送（sòng）風經過風冷（lěng）熱泵提供的空調冷水間接二次降溫減濕後再送入室內，送風溫度（dù）可由盤管上的模擬量電動調節閥及控製器調節。
本項目選用兩台風冷熱泵置於屋麵作為（wéi）空調設備冷熱源，相關（guān）參數見下表。
（3）平疫結合設計（jì）
建築專業在設計平麵布局時可按平時使用需求考慮，但應符合醫患分離、潔汙（wū）分區的設計理念，疫（yì）情（qíng）時通過（guò）改（gǎi）造隔牆、門窗、增設衛生通過（guò）等措施實現“三區兩通（tōng）道"物理空間分隔（gé）。設計層高時考慮（lǜ）各專業的工藝要求，本項目設計層高為一層4.8m，二（èr）、三層4.2m，屋麵機（jī）房（fáng）3.9m。
為解決通風空調係統（tǒng）平、疫風量不同的矛（máo）盾，避免平、疫兩（liǎng）套係統共存，使用下列技（jì）術措施（shī）：
1）非呼吸道病房通風空調風管、設備均按照呼吸科護理單（dān）元的（de）要求設計布置。
2）非呼（hū）吸（xī）道病房、呼（hū）吸道病房（fáng）的新排風設備按照兩台設計，且采（cǎi）用變頻（pín）控製技術，方（fāng）便通過（guò）改變運行設（shè）備台數、變頻調節係統風（fēng）量。
3）非呼吸道病房、呼吸道病房的送風支管上設置機械式（shì）定風（fēng）量閥，閥上設開關（guān）型電動（dòng）執行（háng）器，可在平、疫（yì）不同送（sòng）風量之間轉換。
4）非呼吸道病房、呼吸（xī）道病房、呼吸道門診的汙染區、半汙染區的送風（fēng）管段預留亞高效過濾箱，平時（shí）抽掉過濾器，疫情（qíng）時再裝（zhuāng）。
5）非呼吸道病房、呼吸道（dào）病房的排風（fēng）立管采用圓筒形排風（fēng）口，預留安裝高效過濾器的條件。
6）非呼吸道病（bìng）房在呼吸道傳染病（bìng）疫情期的新排風量增大，且增設亞高效過濾器、高效過（guò）濾器，導致（zhì）新排風機運行功率增大（dà），電氣專業設計供配電係統時按照疫時設（shè）備電量考慮。
考慮突發疫情時快速安裝高效過濾器的（de）可實施性及維護操（cāo）作的方便性，降低（dī）使用成（chéng）本，本（běn）項目采用自研的可裝高（gāo）效過濾器的圓筒形排風（fēng）口，其結構和安裝示意圖見下圖 。
圓筒（tǒng）形排風口結構示意圖
圓筒形排風口安裝示（shì）意圖
（4）其它係統
除了前述送排風係統，防排煙係統（tǒng）、空調冷熱水係統、空調冷凝水係統、冷熱源（yuán）係統等同（tóng）樣重要，但不作為本文重（chóng）點，不再贅述。值得注意的是，非（fēi）呼吸道病房、呼（hū）吸道病房、呼吸（xī）道門診的（de）空調冷凝水應分區集中收集（jí）並（bìng）隨（suí）生（shēng）活汙水排放消毒處理，非呼吸道病房及門診的空調冷凝水也要消毒處理後排（pái）放。
四、總結
本項目使用分區設置係統、控製氣流流向、采用上送側下排氣流組織等方法避免了因不合理的通風（fēng）空調係（xì）統引起的交叉感染。節能方麵，除了使用風冷熱（rè）泵（bèng）作為空調冷熱源，還采用（yòng）分體式熱泵熱回收空調將排風中的冷熱量轉移到送（sòng）風（fēng）中，大幅降低了送風熱濕處理能耗，而且優化了排風和新風係統的布局。為了（le）疫情來臨時能（néng）快速轉換，在一次建設時把空調、風管、閥（fá）門等設備按照疫情工況安裝（zhuāng）到位，預（yù）留過濾器安裝條（tiáo）件，通過改變設備運行台（tái）數（shù）、變頻、使用兩（liǎng）態定風量閥和變風量控製閥等措施實現平疫轉（zhuǎn）換（huàn）。
當前位置：