新冠肺炎收治臨時應急醫院醫技樓、手術室及ICU中心暖通空調設計

中信建筑設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急醫院需要配套建設醫技樓、手術室及ICU中心，用于滿足新冠肺炎患者的篩查、檢驗、手術和監護等需求。該類房間工藝復雜，建設要求高，是需要重點關注的醫療單元。本文結合火神山醫院的建設經驗，重點介紹臨時應急醫院中這三類功能房間的暖通空調設計。

1 醫技樓通風、空調系統設計

1.1 項目概況

火神山醫院醫技樓的平面布置如圖1所示，總建筑面積1 758 m2，為鋼結構板式房。考慮到手術室、負壓檢驗室、CT室等功能房間的凈高要求高，工藝復雜，室內管線多且交叉頻繁，最終決定梁下凈高按4.5 m設計。考慮到桁架空間的密封不易處理，待所有機電管線施工完畢后，在3 m標高處做一道密閉吊頂，保證各房間的密閉性，方便通風系統進行房間壓力控制。醫技樓設有負壓檢驗室、血庫、1間Ⅲ級負壓手術室及3間CT檢查室。

候診區、CT室、手術室、負壓檢驗室、檢查室為污染區，醫護走道、閱片室、操作間、值班休息室為半污染區，潔凈走廊、血庫及配套的休息間為清潔區。

注：UPS為不間斷電源。圖1 醫技樓平面圖

1.2 通風、空調系統的設計原則

醫技樓通風、空調系統設計的主要原則是保證各功能區之間的壓力關系正常，防止交叉感染。壓力梯度的優先級是先保“質”，即壓力關系要正確；其次才是保“量”，即壓差數值要基本符合規范要求。室內溫濕度需基本達到標準規范的要求。要綜合考慮系統的可快速建設性、設備的可得性、可維護性及操作的低風險性。

1.3 通風系統設計

1.3.1通風系統形式

機械通風系統是保證氣流有序流動的可靠手段。醫技樓主要功能房間的壓力等級見表1。

表1 醫技樓主要功能房間的壓力等級

清潔區、半污染區和污染區的機械送、排風系統應按污染情況分區獨立設置，同時考慮到醫技樓的功能房間較多，按不同功能分區對通風系統進行進一步的細分，將通風系統劃分成若干個獨立的小系統，不僅可以杜絕不同污染情況分區之間的相互干擾，還可以杜絕不同功能分區之間的相互干擾。由于項目工期緊，沒有條件進行后期調試，較小的通風系統分區還可以加快工程進度。醫技樓的通風系統按候診區、CT檢查區、閱片工作區、負壓檢驗室、辦公休息區、血庫及潔凈走廊劃分成7個獨立的通風系統。

1.3.2通風量計算

機械送、排風系統的風量依據GB 50849—2014《傳染病醫院建筑設計規范》[1]中呼吸道傳染病區的新風量要求及壓力控制要求綜合確定。各房間的送風量按6 h-1設計，排風量=滲透風量+送風量，滲透風量依據GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》[2]的公式3.4.7計算確定，也可以參考GB 50073—2013《潔凈廠房設計規范》[3]條文說明表7的相關數據或換氣次數法估算確定。估算時，對于清潔區，送風換氣次數取6 h-1，排風換氣次數取4 h-1；對于半污染區，送風換氣次數取6 h-1，排風換氣次數取6 h-1；對于污染區，送風換氣次數取6 h-1，排風換氣次數取8 h-1。

1.3.3室內氣流組織

經核算，文獻[3]表7中非密閉門縫隙的漏風量相當于2 mm縫隙的滲透風量，換氣次數法也是基于2 mm 的縫隙估算的結果。對于火神山醫院這類臨時建筑，墻體和屋面的密閉性能不可能優于永久性建筑，依據經驗估算可能不足以保證壓力梯度滿足規范要求。為了解決這個問題，在設計房間內的送、排風口時，將每個通風系統所包含的各個房間進行整體考慮。在醫護人員可能活動的房間或位置加強送風，少排風甚至不排風，在病人可能活動的房間或位置及衛生間等污染物較多的位置加強排風，少送風甚至不送風，在系統內部人為加大不同房間之間的壓力差，充分利用滲透風量降低醫患之間感染的風險。對CT檢查區的污物打包室、CT室加強了排風，對操作間、登記室、緩沖間加強了送風，充分利用滲透風形成穩定的氣流流向，如圖2所示。醫技樓的潔凈走廊靠近外墻，滲透風量較大，設計時直接取消了該區域的排風，保證清潔區的壓力等級滿足要求。

圖2 CT檢查區風管平面圖

1.3.4過濾器設置問題

醫技樓過濾器的設置按GB 50849—2014《傳染病醫院建筑設計規范》的相關要求執行，具體設置原則如下：所有新風機及排風機均配置粗、中、高效三級過濾器。由于醫技樓可能的病菌含量沒有病房多，且各個功能分區分別設置了排風系統，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、更換消毒方面的諸多問題，排風系統的三級過濾器布置在排風機的入口處。

1.3.5室外氣流組織

室外排風口高出地面9 m，室外新風入口高出地面2.5 m，同時保證排風口與進風口的豎直距離大于6 m，水平距離大于20 m。該措施較相關規范嚴格，例如：GB/T 35428—2017《醫院負壓隔離病房環境控制要求》規定排風口應高出屋面3 m(15 m范圍內)；GB 50686—2011《傳染病醫院建筑施工及驗收規范》[4]第6.3.9條要求“負壓隔離病房的排風口應高出屋面不小于2 m”；GB 50333—2013《醫院潔凈手術部建筑技術規范》[5]指出新風口距地面或屋面應不小于2.5 m，應在排風口下方，豎直方向距排風口不應小于6 m，水平方向距排風口不應小于8 m。更嚴格的技術措施有利于保證送風的清潔，減小排風對周邊環境的影響。

1.4 空調系統設計

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

2 手術室通風、空調系統設計

2.1 項目概況

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

圖3 手術室平面圖

2.2 空調系統設計

2.2.1空調形式

負壓手術室及其配套用房執行凈化空調設計標準，單獨設計了1套凈化空調系統，避免與其他區域的交叉感染。考慮到新冠病毒的傳染性較強，凈化空調系統采用全新風工況運行，執行負壓隔離病房的設計標準。考慮到該項目為臨時性應急醫院，疫情結束后會拆除，且為了保證工程進度，負壓手術室不考慮正負壓轉換問題，從而簡化了系統。手術室凈化空調系統的主要參數見表2，手術室凈化空調及排風系統流程圖見圖4。

表2 手術室凈化空調系統的主要參數

圖4 手術室凈化空調及排風系統流程圖

空氣處理過程如下：夏季工況時，室外新風通過表冷盤管進行降溫除濕，再通過電加熱段加熱到設計的送風狀態點送風；冬季工況時，室外新風先經過電預熱段加熱到5 ℃，再通過電加熱段加熱到設計的送風溫度，最后通過加濕器加濕到送風狀態點送風。

2.2.2室內氣流組織

負壓手術室采用專用凈化天花集中送風，雙側下排風；輔助用房采用高效送風口送風，上送上排或下排的氣流形式。負壓手術室同時設置頂部排風口，排風口位于患者頭部正上方，用于排除麻醉氣體和室內異味，排風量按400 m3/h設計。負壓手術室設置2套集中的排風系統，一用一備，提高系統的可靠性。同時，因為不需要考慮正負壓轉換問題，并未對患者頭部的排風系統單獨設置排風機，進一步簡化了系統，提高了建設速度。

2.2.3過濾器設置問題

通風空調系統的過濾器設置是保證醫院運行安全的關鍵，負壓隔離病房、負壓手術室的過濾器設置要求見表3。由表3可以看出，不同規范的要求略有差異。為安全起見，該項目從嚴執行，過濾器的具體設置原則如下：凈化空調機組配置粗效過濾器+中效過濾器，手術室送風末端配置高效過濾器，輔助用房末端送風口配置高效過濾器，室內排風口配置高效過濾器，室外排風口處設置止回閥。

表3 過濾器設置

3 ICU中心通風、空調系統設計

3.1 項目概況

火神山醫院臨近醫技樓位置設有重癥監護ICU中心，ICU中心平面圖見圖5，總建筑面積約為2 180 m2，為鋼結構板式房，梁下凈高4.5 m。共設有2個ICU病房單元，每個單元設有15張床位及配套的治療室、污洗間、辦公室、休息間、衛生通過等用房。在建筑的西北角設有接診大廳，用于收治入院病人。項目配套設有空調機房及排風機房。

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，各類配套用房為半污染區，清潔走廊及休息間為清潔區。

3.2 空調系統設計

3.2.1空調形式

ICU是醫院集中監護和救治重癥患者的專業病房，目前還沒有針對ICU病房的設計標準。該項目考慮到ICU病房主要用來收治危重癥患者，其建設標準不應低于負壓隔離病房的建設標準，因此確定ICU中心的污染區(即ICU中心大廳及其配套輔助用房)執行凈化空調設計標準，凈化級別為Ⅲ級，同時采用全新風工況運行。每個ICU病房單元及其輔助用房設計3套凈化空調機組，合計6套凈化空調機組。ICU中心凈化空調系統的主要參數見表4。

圖5 ICU中心平面圖

表4 ICU中心凈化空調系統的主要參數

接診大廳、半污染區及清潔區不執行凈化空調設計標準，其空調形式為分體空調，同時其新風經過熱濕處理后送入，保證室內的舒適性。新風系統采用組合式新風機組，接診大廳及2個病房單元分別設置1套新風機組，共計3套新風機組。新風量設計參考了GB 50333—2013《醫院潔凈手術部建筑技術規范》中潔凈輔助用房的要求、07K505《潔凈手術部和醫用氣體設計與安裝》中潔凈輔助用房的要求和GB 50849—2014《傳染病醫院建筑設計規范》中呼吸道傳染病區的要求，并取其較大值作為設計標準，最終確定新風換氣次數設計標準為6 h-1。

3.2.2室內氣流組織

ICU凈化區采用高效送風口頂送風，四周下部設置下排風口排風。圖6為ICU病房送排風口大樣圖，排風口布置在床頭側下部，距地100 mm，送風口分兩處布置，主送風口布置在床側邊，次送風口布置在床尾。由于項目工期緊，凈化空調專用送回風口沒辦法根據場地條件和規范要求采用不同尺寸的風口，最后只能統一風口規格，加快施工進度。非凈化區采用單層百葉風口頂送風和頂排風。

圖6 ICU病房送排風口大樣圖

3.2.3過濾器設置問題

ICU凈化區過濾器設置按GB 50849—2014《傳染病醫院建筑設計規范》的相關要求執行，具體設置原則如下：新風機組配置粗效過濾器+中效過濾器，凈化空調送風末端配置高效過濾器，排風機組配置中效過濾器+高效過濾器。

4 結論

1) 通風系統根據污染情況分區獨立設置的同時，按不同功能分區進一步細分系統，可以杜絕不同污染情況分區和功能分區之間的相互干擾，還可以減少后期的調試工作量，是適用于臨時應急醫院建設的應急技術措施。

2) 鑒于臨時應急醫院的密封性不好，在設計房間內的送、排風口時，宜將每個通風系統所包含的各個房間進行整體考慮，加大不同房間之間的壓力差，充分利用滲透風降低醫患之間感染的風險。

3) 負壓手術室和ICU中心的凈化空調系統宜按全新風工況運行，降低交叉感染風險。負壓手術室的頂部排風系統和下部排風系統可合并為1套排風系統，并設置備用排風系統，提高系統的可靠性和建設速度。ICU病房的主送風口布置在床側邊，次送風口布置在床尾，床頭側下部布置排風口。

4) 凈化空調系統的過濾器設置標準為：凈化空調機組配置粗、中效過濾器，送風末端配置高效過濾器，室內排風口配置高效過濾器，室外排風口處設置止回閥。