傳染病醫院給排水設計探討

周建昌，畢學軍(.山東省建筑設計研究院有限公司，濟南 5000；.青島理工大學 環境與市政工程學院，青島 66033)

2019年底，新型冠狀病毒開始在全球肆虐，引發全球公共衛生健康危機，造成巨大人員傷亡，目前仍在繼續造成不利影響.當前嚴峻復雜形勢對于傳染病醫院建設提出了更高挑戰，建筑設計各專業包括給排水專業設計應與時俱進，針對不同傳染病防治要求進行合理、安全地專業設計.

本文給出了傳染病醫院建筑給排水各系統主要設計數據(給水系統用水量、設計秒流量、設計工作壓力；熱水系統用水量、小時耗熱量、小時熱水量；消防系統設計流量、用水量等)的確定方法并以表格清晰體現，闡述了給排水主要機房(生活水泵房、熱水機房、消防水泵房等)的選址方法，提出了排水及通氣系統的針對性設計手段、污水處理設計的核心原則，系統總結了此類特殊醫院建筑給排水系統的設計理論、方法及措施.

1 工程概況

山東省某傳染病醫院項目設計總床位516床，總建筑面積為108 655.42 m2，總建筑高度為45.15 m.該項目包含六棟建筑：1號樓為應急保障與行政辦公樓；2號樓為門診醫技樓；3號樓為其他傳染病住院樓；4號樓為小兒手足口病區傳染樓；5號樓為呼吸病區傳染樓；6號樓為醫護隔離樓.

3號樓地下1層，地上3層，其中地下室為人防戰時醫療救護站; 1—3層為負壓病房(每層36床，合計108床).4號樓地下1層，地上6層，其中地下室為變配電室、制冷機房；1層為出入院大廳、病房藥房、靜配中心；2層為ICU(40床)；3—6層為負壓病房(每層36床，合計144床).5號樓地下1層，地上9層，其中地下室為變配電室、生活水泵房、洗衣房；1層為呼吸科門診單元；2—8層為隔離病房(每層36床，合計252床)；9層為負壓隔離病房(12床).6號樓地下1層，地上12層，其中地下室為變配電室、消防水泵房、換熱站；1層為公寓式留觀房23間；2—12層為公寓式留觀房(每層27間，合計297間).

有1路總進水管自院區周邊市政道路市政給水管網接入，管徑為DN200，市政最低水壓為0.25 MPa.最高用水量為463.2 m3/d.院區北側新建1座污水處理站，處理水量能夠滿足工程建成后整個院區污水處理要求，污水排至院區周邊市政道路市政污水管網.院區內新設雨水排水管網，雨水排至院區周邊市政道路市政雨水管網.2座生活水泵房分別設在5號樓、6號樓地下1層.消防水泵房設在6號樓地下1層.消防水池位于室外地下，緊靠消防水泵房，消防儲水容積為864 m3.消防水箱(消防儲水容積36 m3)位于6號樓屋頂水箱間內.

2 傳染病病毒傳播方式及控制方法

2.1 病毒傳播方式

傳染病病毒通常有3種傳播方式：

第一種為空氣傳播方式.當病人說話、咳嗽、打噴嚏時，病毒、細菌等通過黏液、飛沫噴到周邊空氣、塵埃中，導致被易感者吸入體內引起疾病，主要見于呼吸道類傳染病，如新冠肺炎、非典型肺炎、麻疹、白喉、百日咳等.

第二種為水源、食物傳播方式.被病毒、細菌污染的水源被飲用或接觸；被病毒、細菌污染或帶有病原體的食物被人食用后引起腸道類傳染病，如霍亂、傷寒、細菌性痢疾、炭疽、絳蟲病、血吸蟲病、鉤端螺旋體病等.

第三種為接觸傳播方式.人與傳染源直接接觸或與傳染源的嘔吐物、大小便、用具等接觸，如狂犬病、脊髓灰質炎、白喉等.

2.2 病毒控制方法

傳染病醫院建筑設計，應遵照控制傳染源、切斷傳染鏈、隔離易感人群的基本原則，并應滿足傳染病醫院的醫療流程.傳染病醫院建筑給排水設計同樣應遵循上述要求.通過潔凈區、半污染區、污染區的劃分，分類別隔離了病人，避免了病毒通過空氣或接觸傳播；各個區域的生活給水、生活熱水分區域供水，避免了病毒污染水源；各區域排水系統分開設置，避免了病毒通過污廢水傳播；各區域通氣系統嚴格分開設置，避免了病毒通過空氣傳播.

3 生活給水系統

3.1 水質

生活給水水質是保證傳染病醫院內人員身體健康的重要一環，設計中對于生活水泵房、生活給水系統的各個設備、管網均需要采取措施以保證供水安全，使水質符合現行國家標準《生活飲用水衛生標準》(GB 5749)的有關規定.

3.2 生活水泵房

3.2.1 選址

對于新建傳染病醫院建筑，生活水泵房(包括其內設置的生活水箱、供水設備)屬于傳染病醫院建筑給水設計的核心區域，嚴禁任何病毒細菌污染，因此應設置在清潔區內，嚴禁設置在污染區.

鑒于6號樓獨立于其他建筑且距離其他建筑較遠，根據實際需要設置2座生活水泵房：1座(生活水泵房一)設在5號樓(呼吸病區傳染樓)地下1層，與地上樓層的傳染病區嚴格隔離，并采取嚴格安全防護措施，嚴禁無關人員進入；另1座(生活水泵房二)設在6號樓(醫護隔離樓)地下1層，與地上樓層的醫護人員隔離生活區亦嚴格隔離.

生活水泵房一負責的1—5號樓中5號樓為9層，建筑高度最大，生活用水量最高，考慮到靠近用水負荷中心，故選擇在5號樓地下室.生活水泵房二僅負責獨立于其他建筑的6號樓，故選擇在6號樓地下室.

3.2.2 供水安全措施

為保證供水安全，杜絕水質污染，該工程生活水泵房設計采取了以下措施：

1) 生活水泵房上方禁止設置各用水點以杜絕排水管進入水泵房內敷設.值得注意的是：生活水泵房上方有用水點采用同層排水的方式因為存在排水管漏水的隱患亦應禁止采用.

2) 生活水泵房地面標高比房間外高300 mm，避免地下室出現事故積水進入水泵房.

3) 生活水泵房內生活水箱基礎高度為600 mm；變頻供水泵組基礎高度為200 mm.

4) 生活水泵房內不設置集水坑，水泵房內地面積水通過排水溝就近接至泵房外庫房內集水坑內.集水坑采用密閉蓋板.

5) 生活水箱獨立設置，采用不銹鋼裝配式水箱.變頻生活給水泵組采用不銹鋼材質.水泵房內所有給水管道均采用不銹鋼管.

6) 生活水箱設置2座.5號樓生活水泵房內生活水箱有效儲水量按其負責1—5號樓最高日生活給水用水量的30%確定；6號樓生活水泵房內生活水箱有效儲水量按其負責6號樓最高日生活給水用水量的25%確定.

7) 進出生活水泵房的所有給水管在穿越墻體處均采取了密封措施.

8) 其他防止水污染具體措施：生活水箱進水管從水箱最高水面以上進入水箱，且進水管口最低點高出溢流邊緣的空氣間隙為150 mm[1]；接自市政給水管網的給水引入管閥門井內設置倒流防止器；生活水箱設置電子水處理消毒裝置.

3.3 生活給水供水模式

醫院建筑常規生活給水供水分為直供區和加壓區，具體模式為：低樓層區域采用市政給水管網供水，自市政給水管網引入管閥門井內設置倒流防止器；高樓層區域采用生活水箱加變頻給水泵組供水.兩種模式均采取了措施防止當市政給水管網出現壓力下降時，醫院建筑給水管道內水回流進市政給水管網，造成市政給水管網污染.

對于傳染病醫院建筑生活供水，應絕對保證市政給水管網安全，嚴禁傳染病醫院建筑生活給水管網內水回流污染市政給水管網.因此斷流水箱加給水泵組供水為傳染病醫院建筑首選推薦供水模式[2].

該項目生活用水水源來自市政給水管網，生活給水采用了斷流水箱加變頻給水泵組的供水模式.

3.4 生活冷水用水標準及用水量

項目的生活用水標準、小時變化系數均按照《建筑給水排水設計標準》選定，計算出最高日用水量及最大時用水量，結果見表1.

表1 生活用水標準及用水量

3.5 給水系統

3.5.1 室外給水

在室外設DN150環狀生活給水管網，管網上設適量的綠化灑水栓(灑水栓前的給水管道上設置真空破壞器).有1條引入管與市政給水管網連接.引入管上設水表和低阻力倒流防止器，入戶管閥門之后設軟接頭.

3.5.2 室內給水

1—5號樓室內生活給水系統豎向分為2個區；6號樓室內生活給水系統豎向分為2個區，具體分區信息詳見表2.1—5號樓4—6層、6號樓4—8層設置支管減壓閥，閥后壓力為0.20 MPa.各區生活給水系統采用下行上給式，分層敷設.給水病房區實行分科室(護理單元)計量設計；其他區域實行分樓層計量設計.

本項目生活給水設計秒流量根據給水當量總數計算確定；設計工作壓力根據最不利點與變頻供水泵組間高差及之間的水力損失加上最不利點最小流出水頭綜合計算確定.根據每個分區的給水設計秒流量、設計工作壓力合理選定變頻給水設備，結果見表2.

表2 室內生活給水豎向分區信息

3.6 防止交叉感染措施

1) 接至負壓隔離病房區域的生活給水干管上設置倒流防止器.非負壓隔離病房區域生活給水管若確須穿越負壓隔離病房區域時，管道應采用焊接連接或不帶接頭的法蘭、絲扣連接.5號樓9層為負壓隔離病房區域，本層生活給水干管上設置了倒流防止器[3].

2) 為避免交叉感染，污染區和半污染區衛生器具必須采用非接觸式(感應式閥門等)或非手動開關(腳踏閥門等).清潔區衛生器具宜采用非接觸式或非手動開關.醫療區域的衛生器具均采用了非接觸式或非手動開關，其中醫護人員使用的洗手盆，以及細菌檢驗科設置的洗滌池、化驗盆等，采用了感應水龍頭；公共衛生間的洗手盆采用了感應自動水龍頭，小便斗采用了自動沖洗閥，坐便器采用了感應沖洗閥，蹲式大便器采用了腳踏式自閉沖洗閥.

3) 室內生活給水系統配水干管、支管均設置了檢修閥門，閥門宜設在工作人員的清潔區內.

3.7 管材

從衛生角度出發，生活給水系統管道采用薄壁不銹鋼管.給水管件材質亦采用不銹鋼.

為避免給水管道破壞泄露造成傳染病病毒、病菌蔓延，生活給水管道應嚴格按要求做水壓試驗、閥門安裝前的強度試驗和嚴密性試驗.

4 生活熱水系統

為減少傳染病污染區內熱水設備數量，降低設備安裝、維修工作人員感染風險，縮短設備安裝工期，傳染病醫院建筑生活熱水系統宜采用集中熱水供應系統.本工程生活熱水系統采用集中熱水供應系統.

4.1 水源

本工程生活熱水系統水源由生活給水管網提供.

4.2 生活熱水機房

對于新建傳染病醫院建筑，其生活熱水機房同樣屬于傳染病醫院建筑熱水設計的心臟區域，嚴禁任何病毒細菌污染，應設置在清潔區內，嚴禁設置在污染區.

鑒于6號樓獨立于其他建筑且距離其他建筑較遠，根據實際需要設置2座生活熱水機房：1座(生活熱水機房一)設在5號樓(呼吸病區傳染樓)地下1層，與地上樓層的傳染病區嚴格隔離，并采取嚴格安全防護措施，嚴禁無關人員進入；另1座(生活熱水機房二)設在6號樓(醫護隔離樓)地下1層，與地上樓層的醫護人員隔離生活區亦嚴格隔離.

生活熱水機房一負責的1—5號樓中5號樓為9層，生活熱水用水量最大，考慮到靠近熱水用水負荷中心，故選擇在5號樓地下室.生活熱水機房二僅負責獨立于其他建筑的6號樓，故選擇在6號樓地下室.

4.3 熱源

傳染病醫院建筑生活熱水系統應有穩定安全可靠的熱源.院區設有熱水鍋爐房(鍋爐房宜獨立設置，遠離傳染病建筑或病區)時，高溫熱水鍋爐提供穩定可靠熱媒，經生活熱水機房換熱后產生穩定可靠熱源.其他熱源方式的確定應結合傳染病醫院所在地地理條件、能源環境、自身條件等綜合確定.

生活熱水系統熱媒為市政熱力管網提供的高壓蒸汽減壓后的低壓蒸汽(0.4 MPa)，主要熱源為低壓蒸汽分別經5，6號樓地下1層生活熱水機房內設置的各區半容積式汽水換熱器換熱后產生的60 ℃熱水.

太陽能熱水系統由屋頂太陽能集熱設備、生活熱水箱制備、儲存，5號樓太陽能熱水系統用于5號樓9層生活熱水系統的輔助熱源；6號樓太陽能熱水系統用于6號樓12層生活熱水系統的輔助熱源.

4.4 生活熱水用水標準及用水量

項目的生活熱水標準、小時變化系數均按照《建筑給水排水設計標準》選定，計算出生活熱水最高日用水量及最大時用水量，結果見表3.

表3 生活熱水標準及用水量

4.5 熱水系統

3—5號樓室內生活熱水系統豎向分為2個區：高區由5號樓地下1層換熱機房內設置的高區半容積式汽水換熱器提供60 ℃熱水；低區由5號樓地下1層換熱機房內設置的低區半容積式汽水換熱器提供60 ℃熱水.6號樓室內生活熱水系統豎向分為2個區：高區由6號樓地下1層換熱機房內設置的高區半容積式汽水換熱器提供60 ℃熱水；低區由6號樓地下1層換熱機房內設置的低區半容積式汽水換熱器提供60 ℃熱水.

本項目每個分區生活熱水設計秒流量根據本區熱水當量總數計算確定；每個分區設計小時耗熱量根據本區淋浴器的小時用水定額及淋浴器數量計算確定；每個分區設計小時熱水量根據本區設計小時耗熱量計算確定，結果見表4.

表4 室內生活熱水豎向分區信息

4.6 熱水系統管網

傳染病醫院建筑生活熱水系統使用人員包括醫護人員、病人；使用區域包括清潔區淋浴區、污染區病房衛生間.

為做到系統安全可靠，避免交叉感染，生活熱水系統根據樓層、護理單元、區域分別設置：不同樓層的熱水系統各自成獨立管網系統；每個樓層不同護理單元的熱水系統各自成獨立管網系統；每個護理單元內清潔區與污染區的熱水系統各自成獨立管網系統.

生活熱水系統采用上供上回同程式，為干管、立管同程循環.

室內生活熱水系統配水干管、支管均設置檢修閥門；生活熱水末端淋浴器采用恒溫閥.熱水實行分科室、分樓層計量設計.

5 污水排水系統

污水排水系統是傳染病醫院建筑給排水系統中防止傳染病交叉感染的重點、難點.

5.1 室外排水系統

傳染病醫院院區室外排水體制應采用雨污分流制.院區應根據建筑、道路布置設置單獨的雨水排水系統.室外排水系統采用雨污分流，設置獨立的雨水排水系統.

為了防止交叉感染，病區(院區東側2號樓、3號樓、4號樓、5號樓)污水、廢水與非病區(院區西側1號樓、6號樓)污水、廢水采取分流排放.在傳染病醫院院區內車輛停放處，設置沖洗和消毒設施.

室外污水排水盡量采用無檢查井的管道進行連接，盡量減少污水排水檢查井的數量，排水檢查井均采用密封井蓋.

5.2 室內排水系統

傳染病醫院建筑排水系統設計必須遵循下述原則：污染區排水系統與清潔區排水系統嚴格分開設置；污染區不同類型傳染病病區排水系統嚴格分開設置.“分開設置”要求排水管(包括排水干管、排水立管、排水支管)、衛生器具、地漏等均分開.

呼吸道發熱門(急)診內應設獨立衛生間，排水管及通氣管均不應與其他區域的管道連接，其排水管應單獨排出.

3號樓為3層，4號樓為6層，5號樓為9層.為保證安全，3號樓、4號樓、5號樓室內排水系統均采用伸頂通氣排水形式.病區相鄰衛生間的排水均通過各自衛生間內的排水立管排水，互相不借用排水立管.

排水系統水封破壞是造成傳染病病毒、細菌通過空氣傳播的主要因素之一.高層建筑排水立管通水量過大很可能導致排水系統產生負壓、水封破壞，排水立管的最大設計排水能力取值不應大于現行國家標準《水標》規定值的0.7倍.

5.3 室內通氣管系統

通氣管系統是控制病毒、細菌等通過空氣、氣溶膠等途徑傳播、造成感染的重要環節.

室內通氣管系統設計遵循了以下原則：污染區、半污染區、清潔區各區域排水通氣系統嚴格獨立設置，未與其他區域共用通氣系統(包括通氣立管、通氣匯集管等)；污染區不同類型傳染病病區通氣管系統嚴格分開設置，污染區內負壓隔離病房區排水通氣系統獨立設置[4].

通氣管獨立通至建筑屋頂，并在屋頂高空排放，通氣管帽高于屋面不小于2.0 m.為消除致病病毒、細菌對室外空氣環境的污染，病區排水系統通氣管出口設置了耐濕、耐腐蝕的高效過濾器過濾處理.

5.4 地漏

建筑病區內的準備間、污洗間、衛生間、浴室、空調機房等房間設置了地漏，護士室、治療室、處置室、診室、檢驗科、醫生辦公室等房間均未設地漏.

污染區、半污染區內地漏采用帶過濾網密封不銹鋼地漏，安裝后使用前密閉；負壓隔離病房排水地漏采用可開啟的不銹鋼密封地漏.地漏采用無水封地漏加存水彎保證水封的方式，水封高度不得小于50 mm，且不得大于75 mm.就近采用洗手盆的排水給地漏水封補水.

5.5 污水處理

污水處理是傳染病醫院防止傳染的最重要環節，也是防止對周邊水環境污染的最后環節.

傳染病醫院的污水、廢水宜單獨收集，污水應先排入化糞池，滅活消毒后應與廢水一同進入醫院污水處理站，并應采用二級生化處理后再排入城市污水管道[5].本項目病區污水按此要求進入醫院污水處理站，采用二級生化處理并采取強化消毒處理后排入院區東側市政道路市政污水管道.具體措施為：污水處理在化糞池前設置預消毒工藝，預消毒池的水力停留時間不小于1 h；污水處理站的二級消毒池水力停留時間不小于2 h.污水處理從預消毒池至二級消毒池的水力停留總時間不應小于48 h[6].

污水處理池采用密閉結構，處理池通氣經統一收集消毒處理后排放.

6 消防系統

6.1 消防水泵房

作為院區區域消防的核心，在6號樓地下1層設置1座消防水泵房.消防水泵房選擇基于下列理由：消防水泵房所在的6號樓為整個院區內最高的建筑，高位消防水箱設置在6號樓屋頂水箱間，水箱的室內消火栓出水管可以最短路徑接至室內消火栓系統，自動噴水滅火出水管可以最短路徑接至自動噴水滅火給水泵組出水管(水力報警閥前)；消防水泵房遠離醫療區，避免影響醫療區運行.

6.2 消防設計流量及消防用水量

本項目消防設計流量根據《消防給水及消火栓系統技術規范》確定，每個消防系統消防用水量根據該系統設計流量和火災延續時間經計算確定，結果見表5.

表5 消防設計流量

消防給水一起火災滅火用水量應按需要同時作用的室內外消防給水用水量之和計算[7].本項目消防一次用水量為864 m3.

6.3 室內消火栓系統

室內消火栓系統由消防水泵房內的室內消火栓給水泵組和室外地下消防水池聯合供水.

室內消火栓系統采用濕式消火栓系統，設計工作壓力為1.10 MPa，系統工作壓力為1.45 MPa.

6.4 自動噴水滅火系統

地下車庫按中危險Ⅱ級設計，設計噴水強度為8 L/(min·m2)，作用面積160 m2，其他場所按中危險Ⅰ級設計，設計噴水強度為6 L/(min·m2)，作用面積160 m2.自動噴水滅火系統設計用水量為30 L/s.系統由消防水泵房內的自動噴水滅火給水泵組和室外地下消防水池聯合供水.

自動噴水給水滅火系統采用臨時高壓濕式系統，設計工作壓力為1.10 MPa，系統工作壓力為1.45 MPa.噴頭均采用快速響應隱蔽型灑水噴頭.

5號樓9層病房為負壓隔離病房. 負壓隔離病房內不應安裝各類滅火用噴頭[8]，其消防要求可按照“手術室”考慮，即負壓隔離病房內不安裝自動噴水滅火灑水噴頭.

6.5 消防管道敷設

為防止傳染病病毒擴散，本工程穿越污染區和半污染區墻和樓板的消防管道均做套管，套管與墻和樓板之間、套管與管道之間采用不燃密封材料密封.

7 結束語

傳染病醫院給排水設計的特點和核心是確保生活給水和生活熱水供水安全，避免通過排水、通氣系統傳播病菌、病毒，以保證人員生命健康安全、周邊環境安全.在新冠肺炎疫情下對傳染病醫院應做到精心設計，與其他專業密切配合，保證給排水各系統正常運行.