留觀病房暖通設計要點及難點總結

馮騰元 王員興

杭州市中醫院 浙江 杭州 310051

引言

我院感染樓目前主要存在隔離病房數量不足、原有設備無法滿足大型突發公共疫情救治需求等問題。為改善這一狀況，我院在院內選址建造一處新冠留觀病房樓，以補足我院在新冠疫情防護工作方面的短板。本文以此項目為例，概述負壓留觀用房中暖通空調設備系統的設計要點及難點總結，對同類項目的建設提供參考。

1 項目概況

本項目建筑面積為842m2，地上1層，包含2間負壓隔離留觀單間，10間普通留觀單間，半污染區走廊及其輔房、污物走廊及其輔房及辦公區。該項目的設計核心是暖通空調設計，通過保證各個功能區域之間的壓差以實現預防交叉感染的目標。為確保空氣能夠沿著清潔區→半污染區→污染區的方向流動，壓力梯度需要符合相鄰不同污染區的壓差＞5Pa。

2 設計要點

2.1 平面區域劃分

建筑專業嚴格按照“三區兩通道”的原則進行平面布局。本項目功能區域包括：醫生護士辦公室、值班室、清潔走道等區域為清潔區；醫護走道、治療室、緩沖間等區域為半污染區；負壓隔離留觀單間、普通留觀單間、患者走道為污染區，共3個區域。

2.2 設計參數

各個分區按照不同的房間功能，設置合理的室內計算參數，詳見表1。

表1 室內設計參數

2.3 送排風系統

2.3.1 負壓隔離留觀單間、普通留觀單間隔絕病毒的原理就是負壓的形成與保持，維持污染區負壓以防止污染空氣向其他區域擴散而造成病毒傳播。即通過送風量與排風量的差，使房間內的氣壓低于房間外的氣壓，外界的空氣可以流進房間內，而房間內被病毒污染過的空氣通過排風機排至室外，不會外泄。清潔區為正壓，污染區為負壓，避免潔凈空氣與被污染空氣交叉，有效阻斷病毒傳播，減少相互感染的概率，確保醫護人員的安全[1]。

2.3.2 清潔區、半污染區、污染區3個區域分別設置獨立的送排風系統。此外，根據浙江省傳染病應急醫院（呼吸類）建設技術導則第7.2.4條，系統集中設置時，每個系統服務的病房數量不宜超過6間，本項目又將污染區劃分為3個區域，一是6間負壓病房；二是4間負壓病房及污物走道；三是2間負壓隔離留觀單間，分別設置3套獨立的空調機組。送風采用直膨式全新風空氣凈化空調機組，均設置初、中、亞高效過濾段，新風直接從屋面室外取風。

2.4 壓差計算

壓力梯度的實現需要準確的風量計算。本項目對有壓差要求的各個房間進行計算，本文以隔離單間所在系統為例，詳見表2。此外，負壓病房與負壓隔離病房在外側人員目視區域設置微壓差計，并標志明顯的安全壓差范圍指示。

表2 隔離留觀風量平衡表

2.5 氣流組織

半污染區及污染區均采用上送下排的氣流組織方式，即送風口設置在吊頂上，排風口通過排風立管設置在房間下部。根據浙江省傳染病應急醫院（呼吸類）建設技術導則第7.4.3條，空調送風口設置于靠近病人床尾側醫護入口的上部，排風口應設置于床頭下方，多人病房的每個床頭下方均應設置排風口，排風口底部距地面不應小于，上邊沿不應高于，以降低醫護人員的感染風險[2]。

2.6 控制措施

本次設計區域總計共分5個控制柜控制，空氣凈化空調機組與排風機組實現連鎖控制。半污染區、污染區通風系統內的送風機與排風機在控制箱內實現連鎖控制，啟動通風系統時，先啟動排風機，后啟動空氣凈化空調機組；關停時，先關閉空氣凈化空調機組，后關閉排風機。清潔區通風系統的空氣凈化空調機組與排風機應連鎖控制，啟動通風系統時，先啟動空氣凈化空調機組，后啟動排風機；關停時，先關閉排風機，后關閉空氣凈化空調機組。清潔區、半污染區、污染區通風系統啟動順序為先啟動清潔區通風系統，后啟動半污染區通風系統，最后啟動污染區通風系統。空氣凈化空調機組關停后，機組內的紫外線滅菌燈自動打開進行消毒，設置為半小時后延時關閉。空氣凈化空調機組采用以下防凍措施：冬季當通過機組盤管的水溫小于5℃時，啟動防凍程序，如果溫度繼續下降，關閉新風密閉閥及風機。

2.7 屋面設備布置

本院留觀用房為一幢獨立建筑，與周邊建筑較遠，對其他建筑影響較小，主要考慮自身新風取風口與排風口的位置關系。空氣凈化空調機組就近布置在相對應的送風豎井旁，排風機組及排風口集中設置在遠離院區主樓的南側屋面，保證排風口與周圍建筑的水平距離大于15m，排風口高度高出屋面3m，室外的排風口與新風口或可開啟門窗水平距離不小于20m，新排風口均設置防雨防蟲網。

3 設計難點分析與總結

3.1 系統設置與設備冷負荷參數

本項目設計之初考慮到“平疫結合”，在屋面設置一段回風管，一端與直膨式空調機組回風箱連接，另一端與本系統對應的排風管連接。回風管段中間設置電動比例調節閥，非疫情期間開啟，疫情期間關閉。本意是在非疫情期間將一部分排風轉化為回風，以到達節能的目的，然而在本項目中卻存在安全隱患。原因在于本項目污染區的排風系統負擔病房、衛生間、污物處理等房間，半污染區的排風系統負擔治療室、處置室等房間，這些房間都極易產生異味及有害氣體。顯然，將攜帶上述房間的排風氣體與室外新風混合后作為空調送風送入房間，存在極大安全風險，是極為不合適的。清潔區內，衛生間及淋浴間等容易產生異味的房間的排風均獨立設置，合用的排風系統僅負擔辦公室、值班室等清潔區域，故在非疫情期間將這部分排風作為回風以達到節能的目的是安全、合理的。綜上所述，本項目在設計最終定稿階段，僅保留了清潔區的回風管及電動比例調節閥。

此外，本項目所有空調機組的冷熱負荷均按照全新風運行工況進行計算，以疫情來臨期間的最不利工況進行校核，確保各季節的制冷、制熱效果。伴隨疫情常態化的現狀，今后建設此類項目若著重于非疫情期間的使用，不妨將衛生間、處置室、污物處理間等房間的排風系統單獨設置，其余房間的排風接入回風箱按一定比例與室外新風混合后送出，將大大減少平時工況下的新風負荷。

3.2 管線合理性與設備全壓選型

本項目在進行風管設計的過程中，由于室內的系統分區、室外的新風口排風口距離要求等因素，勢必會造成若干風管長度過長的問題。因此，設計時更應合理優化管線路徑，預留足夠的吊頂空間，盡量避免風管交叉安裝所造成的上翻下翻。同時，也要優先選擇局部阻力較小的風管連接件。平面圖中無法表達清晰的細節應該重點關注，補充詳圖、大樣圖，如垂直風管接入水平風管處，也應采用三通、彎頭等連接件。

為保證每個風口的風量滿足設計要求，設備風壓選型的準確性在本項目中就顯得尤為重要，需對各個系統進行詳細的風管水利計算。系統中存在大量下排風口，垂直風管的水利計算也不可或缺。此外多數風口采用高效、中效過濾器，高效過濾器的初阻力為120Pa，終阻力為240Pa。設計階段宜考慮1.1～1.2的安全系數適當放大設備的全壓。同時，項目中存在風機設備風量小而風壓大的情況，在設計交底階段明確設備需同時滿足全壓及風量兩項參數。

3.3 閥門設置合理性

負壓病房的核心在于利于送排風量的差值營造負壓，因此風管上閥門的設置就成為整個系統的重點。除每個送排風口前端風管上的手動調節閥必不可少之外，在主風管接出的支管上也應設置手動調節閥，這些手動調節閥的設置為今后整個系統的調試打下了的基礎。送、排風系統中，每間病房的送、排風支管上均設置可單獨關斷電動密閉閥，此閥門在病房進行消毒時關閉，確保房間內空氣密閉、不流通。為方便后期醫護人員的使用，電動密閉閥的控制可將負責同一房間的送排風閥門串聯至同一個開關上，開關宜設置于距地1.8m的高度，且粘貼醒目標識與燈具開關區分，避免醫護人員后期使用時誤操作，開關設置在半污染走道與病房之間的緩沖間較為適宜。

3.4 控制箱布置點位選擇

負壓病房的空調系統存在大量控制箱，暖通設計師應在設計階段與電氣設計師充分溝通，根據實際情況選擇最合適的位置安裝控制箱。本項目中，主要考慮以下幾個地點放置控制箱，一是配電間，外門直接通向室外，與負壓病房功能區域不連通，如控制箱設置于配電間，控制線路最短，成本最低，也便于后勤人員后期維護，但是對于醫護人員平時的使用卻極為不便。二是設置于護士臺，這也是醫院項目的常規做法，然而，對于本類項目來說，護士臺屬于半污染區，這個負壓病房空調、排風系統的控制箱如設置于半污染區，整個醫護人員的流線違背了院感的退更要求，對于后勤人員后期的維保也極為不便。三是清潔區入口處，此位置所需敷設的控制線路徑最長，成本造價最高，卻能夠同時滿足醫護人員和后勤人員的使用便利性要求，醫護人員進入清潔區即開啟所有空調機組及排風機，后勤人員也不必穿防護服進出檢修。綜上所述，本項目的控制箱安裝位置選定與清潔區入口處。

3.5 風管保溫層

通用設計說明中，風管的保溫層條目往往僅針對空調的送風管、回風管，不會對排風風管做出要求。然而在負壓留觀用房的空調系統中，往往采用的是全新風直流空調系統，即在疫情期間采用全新風模式，無空調回風，房間內被污染的空氣通過排風系統直接排出室外。在上述系統中，排風管替代了常規回風管的作用，夏季排風管內的空氣溫度會高于吊頂內非制冷區域的空氣溫度，如這段排風管不設置保溫層，吊頂內的金屬風管管壁上將極易產生冷凝水，對后期使用產生不利影響。因此，在設計階段應完善對于排風管保溫層的說明，避免后期施工時遺漏。本項目中，因預算不足為控制造價，對于屋面不用于回風作用的排風管段，不設置風管保溫層，如此設計在節約造價的同時不會對能源造成浪費，也不會造成因冷凝水而引起的室內漏水情況[3]。

4 結束語

綜上，合理的選擇空調通風系統形式、準確的進行壓差及風量計算、切實的完善管道及設備布置、嚴格控制各區域的壓力梯度關系，都是負壓隔離病房設計中不可或缺的關鍵要點。此外，設計人員在落實規范要求之外，更應把保障醫護人員的安全視為己任，以更高站位、更強擔當、更高要求完成此類項目的設計，在確保圖紙的合理性、完整性、準確性的同時，還要統籌兼顧施工過程中的可實施性以及成本的可控性。