中南建筑設計院股份有限公司 宋 濤 彭 凱 李環(huán)環(huán) 呂中一 王羽珊 張銀安中建三局第一建設工程有限責任公司 閆 忠 孫照付 萬 巍 吳小凱 陳永康北京環(huán)都拓普空調有限公司 汪春風 徐國慶 楊 威

0 引言

2020年全球大規(guī)模暴發(fā)的COVID-19疫情使世界各國公共衛(wèi)生安全遭遇了前所未有的打擊，也充分暴露出我國綜合醫(yī)院防疫設計的缺失。目前我國既有綜合醫(yī)院傳染病科室規(guī)模小，硬件條件無法滿足傳染病醫(yī)院感控要求；既有傳染病?？漆t(yī)院數量少，收治能力有限，無法接收大量患者。疫情初期快速建造的應急臨時醫(yī)院、方艙醫(yī)院等在控制新冠疫情中發(fā)揮了重要作用。但在后疫情時期，這些臨時防疫醫(yī)院閑置，無法持續(xù)利用，造成資源浪費。

這種不計成本的快速建造方式是非常時期的非常之舉。目前世界各國的疫情仍在蔓延，疫情防控還需常態(tài)化。為了提升城市應對突發(fā)公共衛(wèi)生事件的能力，當前我國各地都在大力推動“疫后重振補短板強功能公共衛(wèi)生體系補短板工程”實施，醫(yī)療建筑進入快速建設的高潮時期。為指導《公共衛(wèi)生防控救治能力建設方案》(發(fā)改社會〔2020〕0735號)[1]實施，加強重大疫情救治基地建設，為綜合醫(yī)院“平疫結合”建設提供可借鑒的技術措施，國家衛(wèi)生健康委員會及國家發(fā)展和改革委員會頒布了《綜合醫(yī)院“平疫結合”可轉換病區(qū)建筑技術導則(試行)》[2]。因此，今后“平疫結合、快速轉換、綜合利用及智慧建造”是醫(yī)院建設的新方向。這對醫(yī)療建筑設計提出了更高要求，值得深入探討。

1 工程概況

云景山醫(yī)院位于武漢市江夏區(qū)鄭店街，距離雷神山醫(yī)院約10 km，東側為107國道，北側為規(guī)劃長途汽車站，建筑外景如圖1所示?？偨ㄖ娣e25.2萬m2，總床位數1 000張，預留應急床位1 000張。醫(yī)院以“醫(yī)養(yǎng)融合、健康養(yǎng)老、平疫結合”為目標，建設集區(qū)域康復綜合醫(yī)院和疫情防控醫(yī)院為一體的三級綜合醫(yī)院。醫(yī)院按照傳染病醫(yī)院建設標準設計，著眼提升市區(qū)重大疫情防控和應急醫(yī)療救治能力，疫情時期可轉化為傳染病醫(yī)院。該項目為武漢市2020年“四區(qū)二院”重大疫情救治基地項目之一，將于2021年10月投入使用，建成后將取代雷神山醫(yī)院所有救治功能，雷神山醫(yī)院將實現(xiàn)永久性“休倉”。

圖1 建筑外景圖

2 平疫結合救治體系與平疫轉換模式

2.1 構建分級、分層醫(yī)療救治體系

《綜合醫(yī)院“平疫結合”可轉換病區(qū)建筑技術導則(試行)》[2]中規(guī)定各級衛(wèi)生健康行政部門應當結合當地醫(yī)療資源布局，將一切救治定點醫(yī)院列入區(qū)域健康規(guī)劃中。在制定呼吸道傳染病應急預案的基礎上，重大疫情救治基地建設項目應當兼顧平時與疫情時的醫(yī)療服務內容，從總體規(guī)劃、建筑設計、機電系統(tǒng)配置上做到平疫結合，滿足結構、消防、環(huán)保、節(jié)能等方面的規(guī)范、標準要求。在符合平時醫(yī)療服務的前提下，滿足疫情時快速轉換、開展疫情救治的需要，應充分利用發(fā)熱門診、感染疾病科病房等建筑設施。

“平疫結合”醫(yī)院設計首先必須理清平疫結合醫(yī)院的功能構成和醫(yī)療流程與普通醫(yī)療設施的不同之處，然后明確防疫醫(yī)院需要預留的空間、場地、機電設備、管線接口，再針對具體情況制定相關措施預案，為疫情時的功能流程創(chuàng)造有利條件。

該項目以呼吸道傳染病患者癥狀為導向，按照“疑似患者”“無癥狀、輕癥”“中度癥狀”“危重癥癥狀”4類患者，通過建立“方艙醫(yī)院、臨時應急醫(yī)院、定點醫(yī)院、危重癥醫(yī)院”4類救治場所，形成高效的分級、分層醫(yī)療救治體系。

2.2 平疫轉換涉及的主要建筑功能空間(見圖2)

圖2 平疫轉換示意圖

1) 停車樓(4層)：平時作為停車樓使用，預留機電設備、管線接口，疫情時轉換為方艙醫(yī)院，可收治“無癥狀、輕癥”患者1 500人。

2) 應急預留用地：預留機電設備、管線接口，疫情時快速建造集裝箱裝配式應急醫(yī)院(2層)，可收治患者1 000人。

3) A棟醫(yī)療綜合樓(13層，240床)、B棟康復綜合樓(11層，320床)：平時為醫(yī)療及康復病房，疫情時轉換為負壓病房，收治危重癥患者560人。

4) C棟中端養(yǎng)老樓(9層，336床)、D棟高端養(yǎng)老樓(7層，150床)：平時為中高端養(yǎng)老房，疫情時轉換為負壓病房，收治中度癥狀患者486人。

5) 醫(yī)技樓手術室：平時為正壓手術室，疫情時其中2間轉換為負壓手術室(一用一備)。

6) 門診：平時感染門診、腸道門診、肝病門診空間隔離分開使用，疫情時腸道門診、肝病門診轉換為感染門診使用。

7) 其他行政辦公樓、醫(yī)技樓及急診等區(qū)域在疫情時關閉。

2.3 建筑醫(yī)療工藝及平疫結合要求

平疫結合醫(yī)院需根據其在市區(qū)重大疫情救治項目規(guī)劃中的定位，設計時采取相應符合平疫轉換要求的措施。在綜合醫(yī)院平時功能平面布局設計中，考慮疫時三區(qū)兩通道的設計要求，在疫時改造時，結合走廊或房間設置緩沖間，增設衛(wèi)生通過，實現(xiàn)清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)的物理分隔，快速將普通病區(qū)改造轉換為傳染病負壓病區(qū)，達到醫(yī)患分流、潔污分離的目的(住院部疫時基本流程圖見圖3)。病房在平時設置外陽臺，疫情時可拆除陽臺隔墻快速改造為敞開式患者走道，病房疫情時標準層建筑平面如圖4所示。

圖3 住院部疫時基本流程圖

圖4 住院部疫時標準層流程平面圖

3 通風空調系統(tǒng)平疫轉換技術路徑

平疫結合通風空調系統(tǒng)設計需滿足普通病房、負壓病房和負壓隔離病房的不同規(guī)范要求。采取彈性的設計原則，在保證通風空調系統(tǒng)平時運行經濟性及舒適性的前提下，采用快速簡易、經濟適用的轉換技術措施，使通風空調系統(tǒng)的溫濕度、新排風量、潔凈度、壓力梯度及氣流組織等滿足傳染病醫(yī)院的使用要求。同時需避免平疫2套系統(tǒng)共存。

3.1 平疫工況各功能房間室內設計參數(見表1)

表1 室內設計參數[3-4]

3.2 平疫工況通風量需求(見表2)

表2 新風換氣次數[3-4]

3.3 平疫工況壓力等級及壓力梯度要求

3.3.1疫時病區(qū)壓力控制值(見表3)

表3 疫時病區(qū)各房間壓力控制值[4-5]

3.3.2通風氣流組織與壓力梯度要求

平疫結合區(qū)的護理單元、門急診區(qū)平時按微正壓設計，疫情期間清潔區(qū)按正壓設計，半污染區(qū)、污染區(qū)轉換為負壓；建筑室內通風氣流組織形成從清潔區(qū)→半污染區(qū)→污染區(qū)有序的壓力梯度，實現(xiàn)空氣定向流動，避免空氣傳播途徑的交叉感染。病房與患者走廊、病房與緩沖間、緩沖間與醫(yī)護走道等相鄰房間保持不小于5 Pa的壓差。

3.3.3建筑門窗要求

為維持病房室內壓力及病房與相鄰、相通房間之間的壓差，建筑設計時需注意以下問題：

1) 病區(qū)通向外界的門向外開啟，內門向靜壓大的一側開啟。這與綜合醫(yī)院等非傳染病醫(yī)院的內門開啟方向相反(向房間開啟)，建筑專業(yè)設計中容易忽視、且不容易接受這個要求，主要原因是醫(yī)護人員及患者進出房間時，門向外開啟會影響走道的順暢。

2) 除普通工作區(qū)外，病區(qū)房間內門均為非木質門，均不采用密閉門，緩沖間與門下邊通常留有10 mm左右的縫隙，以防開關門時，造成室內外壓差波動較大。

3) 病區(qū)通向室外的門有密閉性要求。因疫時病房為負壓，為避免病房夏季出現(xiàn)“熱風滲透”、冬季出現(xiàn)“冷風滲透”，影響室內舒適性，其通向敞開式患者走道的外陽臺門采用密閉門。其外窗采用雙層玻璃的6級密閉窗，疫時不開窗，必要時由專人開窗。其漏風量需符合GB/T 7106—2008《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》[6]的規(guī)定。

3.4 冷熱源、水系統(tǒng)設計及設備選擇

1) 空調冷熱負荷計算。

根據平時功能房間及疫時可轉換功能房間的設計參數分別進行冷熱負荷計算。

2) 空調冷熱源主要設備選擇。

冷熱源主要設備選擇及容量搭配需充分考慮平疫工況負荷特點、平時夜間負荷等因素。該項目冷熱源采用電驅動水冷冷水機組+燃氣真空熱水鍋爐形式。根據空調系統(tǒng)冷熱負荷，夏季選擇3臺單臺制冷量4 220 kW的離心式冷水機組，2臺單臺制冷量1 400 kW的帶部分冷凝熱回收螺桿式冷水機組。空調供/回水溫度為6 ℃/12 ℃，冷卻水供/回水溫度為32 ℃/37 ℃。選擇4臺單臺制熱量4.2 MW的燃氣微壓相變熱水鍋爐作為冬季供暖及全年生活熱水的熱源，供/回水溫度為90 ℃/70 ℃。冬季供暖由熱水鍋爐提供供/回水溫度90 ℃/70 ℃的熱水至水-水換熱器交換成供/回水溫度60 ℃/45 ℃的熱水，供空調末端使用。同時配置2臺單臺額定蒸發(fā)量4 t/h的燃氣蒸汽鍋爐(1.0 MPa)，供洗衣房、中心消毒、廚房及冬季病房新風加濕等使用。

3) 空調水系統(tǒng)設計。

采用一級泵變流量(主機變流量)系統(tǒng)?？照{水系統(tǒng)按照各功能分區(qū)分別設置環(huán)路，其中疫時使用的功能區(qū)域的水系統(tǒng)設置獨立的環(huán)路。

3.5 標準病房新排風系統(tǒng)設計

標準病房平面圖見圖5。

圖5 標準病房平面圖

3.5.1平疫工況風量計算

病房新風換氣次數平時按3 h-1計算，疫時按6 h-1計算；疫時(平時)清潔區(qū)新風換氣次數按3 h-1計算。依據負壓病區(qū)各房間負壓值及壓力梯度分布，采用壓差法計算門窗縫隙滲透風量，采用式(1)計算病房及緩沖間各門窗的滲透風量L。

(1)

式中μ為流量系數，一般取0.3～0.5，建議取0.4；F為縫隙面積,m2，內房間門縫隙考慮3 mm,門下留10 mm縫隙,外陽臺門采用密閉門或密閉措施；Δp1為壓差，Pa；ρ為空氣密度，取1.2 kg/m3。

依據風量平衡，排風量+滲出風量=送風量+滲入風量，該項目送風根據新風換氣次數確定，可依次求出病房、緩沖間、醫(yī)護走廊等主要房間區(qū)域疫時通風量，見表4。

表4 標準病房通風量

3.5.2病房平疫工況空氣處理過程

病房平時采用風機盤管+新風系統(tǒng)的空調形式。疫時A、B棟收治危重癥患者，采用全新風系統(tǒng)；C、D棟收治中度癥狀患者，采用風機盤管+新風系統(tǒng)。

1) 平時工況。

夏季、冬季新風與風機盤管送風分別送入病房，其空氣處理過程如圖6所示。風機盤管承擔室內冷、熱負荷，新風只承擔新風負荷。設計工況下，夏季室內溫度tn=26 ℃、相對濕度φ=55%，新風處理后狀態(tài)點L1(室內狀態(tài)點等比焓線與相對濕度90%線交點)溫度為20.5 ℃，經風機溫升(1.5 ℃)與風機盤管處理后的空氣混合至室內狀態(tài)點N；冬季室內溫度tn=22 ℃、φ=40%，新風處理到室內溫度22 ℃，與風機盤管處理后的空氣混合至室內狀態(tài)點N。

2) 疫時工況。

疫時因A、B棟病房病人為危重癥患者，一些產生氣溶膠的操作(氣管插管、無創(chuàng)通氣、氣管切開術、心肺復蘇、插管前人工通氣和支氣管鏡檢查)[7-8]會增加傳播新冠病毒傳播的風險，在保證安全和節(jié)能的前提下，疫時病區(qū)收治需要上述操作的重癥病人時，采用全新風運行模式。其空氣處理過程如圖7所示。

注：W為室外狀態(tài)點；N為室內狀態(tài)點；ε為熱濕比線；L2、R2分別為夏季和冬季新風機組送風狀態(tài)點；L3、R3分別為夏季和冬季風機盤管出風狀態(tài)點；N1為風機盤管出風進入空調房間沿室內熱濕比線變到的狀態(tài)點。圖6 平時病房空氣處理過程

注：tL為室內狀態(tài)點的露點溫度；R1為冬季新風經過加熱盤管后狀態(tài)點。圖7 疫時病房空氣處理過程

新風機組承擔系統(tǒng)新風本身及室內冷熱負荷總和。設計工況下，夏季室內溫度tn=26 ℃、相對濕度φ=55%，新風處理至狀態(tài)點L1，經風機溫升(1.5 ℃)后沿熱濕比線送入室內，室內狀態(tài)點的露點溫度為15.8 ℃；冬季室內溫度tn=22 ℃、相對濕度φ=55%，新風加熱處理到R1(26.7 ℃)，再經過蒸汽加濕至R2，沿熱濕比線至室內狀態(tài)點N。

3.5.3標準病房平疫結合通風系統(tǒng)設計

通風空調系統(tǒng)需平疫結合統(tǒng)籌設計，避免平疫2套系統(tǒng)共存。病房通風空調系統(tǒng)設計平時和疫時的主要差別表現(xiàn)在送排風量、過濾要求、壓力梯度、氣流組織及系統(tǒng)分區(qū)等方面。

病房平時為微正壓，疫時轉換為負壓。病房平時通風空調系統(tǒng)對分區(qū)沒有嚴格規(guī)定，換氣次數為3 h-1，新風過濾要求為粗效+中效過濾器，排風無過濾要求。病房疫時通風空調系統(tǒng)要求按照清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)劃分系統(tǒng)，建筑室內通風氣流組織形成從清潔區(qū)→半污染區(qū)→污染區(qū)的有序的壓力梯度，實現(xiàn)空氣定向流動，避免空氣傳播途徑的交叉感染；疫時病房最小新風換氣次數為6 h-1，病房新風過濾要求為粗效+中效+亞高效過濾器，病房排風過濾要求為粗效+高效過濾器。

為滿足上述2種工況使用要求，病房平疫結合通風空調系統(tǒng)按照每層的清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)設置獨立系統(tǒng)，通風空調管道需按疫時的風量設計布置。新風機組設置于每層的新風機房內，機房設置于清潔區(qū)，每層排風機組均設置于屋面。

由于疫時病房新風量是平時新風量的2倍，病房排風量是平時排風量的3倍以上，因此新風及排風風道在相同風速下的面積及尺寸疫情時均比平時成倍增加，同時根據疫時室內氣流組織的送風及排風形式要求，室內裝修需要設置吊頂。因此建筑層高及室內凈高控制是設計重點考慮的問題。該項目標準層病房層高3.90 m、梁高0.75 m，走道實際控制凈高為2.35 m，房間凈高為2.80 m，見圖8、9。從實際使用角度分析，走道凈高2.35 m、房間凈高2.80 m偏低，建議類似項目層高宜為4.0～4.2 m。

圖8 病房通風空調系統(tǒng)BIM模型(單位：mm)

該項目A、B 2棟病房疫時收治重癥患者，均安裝室內排風立管，C、D 2棟病房疫時收治一般患者，在室內排風干管處預留接口，排風立管疫時再安裝進行平疫轉換，標準層病房通風空調系統(tǒng)平時及疫情轉換如圖10所示。

圖10 病房通風空調系統(tǒng)原理圖

3.6 疫時病房氣流組織設計

病房新、排風口布置見圖5。室內吊頂標高2.80 m，主送風口：尺寸250 mm×1 000 mm，送風量240 m3/h，送風速度0.27 m/s；次送風口：尺寸100 mm×300 mm，送風量120 m3/h，送風速度1.1 m/s；下排風口(2個)：尺寸200 mm×500 mm，排風量265 m3/h，排風速度0.74 m/s。病人廢氣呼出量按0.7 L/min[9]計算。

為驗證病房內氣流組織及污染物的擴散情況，基于某有限元分析軟件對病房通風系統(tǒng)進行CFD數值模擬，該有限元分析軟件計算采用標準K-ε模型，控制方程包括連續(xù)性方程、動量方程、能量方程、湍流脈動動能K方程及湍流能量耗散ε方程。為提高計算精度，利用某軟件劃分非結構化網格，并在風口及人呼吸口處進行網格加密處理，最終生成120余萬網格。按實際設計設置邊界條件后進行模擬計算。

A、B棟病房內氣流組織模擬結果如圖11所示，上送下排的氣流組織形式能實現(xiàn)氣流的連貫性，減少渦流的產生。病人處于氣流下風向，病人呼出的污染物能在第一時間被氣流裹挾排至室外。

圖11 病房氣流組織模擬流線圖

病房內氣流速度分布及病床附近污染物濃度分布如圖12、13所示。在送風口及排風口處風速較大，病人所處范圍內并無明顯渦流，病人呼出的污染物能夠及時排至室外，病房整體范圍內污染物濃度較低，能夠實現(xiàn)控制污染物、降低交叉感染風險的預期。

圖12 病床處(z=1.0 m)速度場

圖13 病床附近污染物濃度

3.7 平疫轉換設備及技術措施

3.7.1多工況風量調節(jié)器

進出病房等平疫轉換房間新風及排風支總管上均設置多工況風量調節(jié)器，設置為定風量控制模式，由最小風量設定器設定平時風量，最大風量設定器設定疫時風量，根據風量刻度表現(xiàn)場調節(jié)設定值?？蓪崿F(xiàn)平時風量、疫時風量及閥門開關3種狀態(tài)控制，疫時可替代電動密閉閥實現(xiàn)病房消毒時需要關閉或開啟的使用要求。

多工況風量調節(jié)器是針對后疫情時代平疫轉換醫(yī)療建筑在定風量閥的基礎上開發(fā)的新產品，也是負壓病房風量平衡及維持房間負壓的關鍵設備。其風量偏差為±10%，對于負壓病房最不利的情況是：新風管上的多工況風量調節(jié)器或新風機出現(xiàn)正偏差，即送風量過大；排風管上的多工況風量調節(jié)器或排風機出現(xiàn)負偏差，即實際風量小于設計或設定風量。這種情況下負壓排風量不夠，負壓達不到要求。所以在計算壓差排風量時，不僅要考慮漏風量，還需考慮風機、調節(jié)器風量正負偏差絕對值之和。

表5給出了多工況風量調節(jié)器與國產電動密閉閥漏風率比較，前者漏風率遠低于后者。

表5 多工況風量調節(jié)器與國產電動密閉閥漏風率比較

3.7.2平疫共用數字化新風機組

目前平疫共用數字化新風機組與排風機組均屬于定制化非標產品，是根據不同轉換設計要求進行設計。因此，需從使用要求及經濟性等方面對平疫共用數字化新風機組構造、風機形式、表冷器及機組控制進行單獨設計。設計中建議避免平疫2套系統(tǒng)共存，能實現(xiàn)平疫快速轉換，同時需考慮其表冷器容量及防凍措施等。

1) 新風機組配置要求。

設計采用高效節(jié)能EC風機(采用數字化無刷直流外轉子電動機的離心式風機)和數字化智能控制技術的平疫共用新風機組。

圖14為數字化新風機組各功能段組合圖。中標供貨商根據設計方提出的平疫轉換方式，進行設備本體構造設計及生產。其功能段依次為：粗效→中效→中間段→亞高效段→表冷(熱)段→蒸汽加濕段→擋水板段→風機段。其中，風機段采用雙風機形式，選擇2臺EC風機，平時使用時單臺風機運行，2臺風機交替使用，互為備用；疫時2臺風機同時運行。

圖14 數字化新風機組功能段組合圖

新風機組內的亞高效過濾器作為平疫轉換設備，平時不安裝，疫時再安裝。新風機組自帶智能控制柜，對風機啟停、風機狀態(tài)、故障報警、過濾器壓差報警及風機變速控制等進行一體化控制，并預留RS485通訊接口接入BA系統(tǒng)。新風機組及控制柜均安裝于清潔區(qū)新風機房內，便于疫時設備維護管理，避免維護管理人員出現(xiàn)交叉感染。

2) 新風機組表冷器設計要求。

平疫共用新風機組在設計工況下的冷、熱量需滿足在全新風運行時的新風負荷及所服務區(qū)域室內負荷之和。普通新風機組表冷器迎面風速一般按2.5 m/s設計，對于平疫共用新風機組表冷器如果依然按照2.5 m/s的迎面風速常規(guī)選型，那么在50%風量下，表冷器迎面風速僅為1.25 m/s，根據圖15表冷器風速換熱系數曲線可以看出，此時表冷器的傳熱系數衰減較大。如果表冷器按照3 m/s的迎面風速進行選型，這樣在50%風量下，表冷器迎面風速為1.5 m/s，此時表冷器的傳熱系數衰減在合理范圍內。

圖15 表冷器風速-傳熱系數曲線(供貨商提供)

平疫共用新風機組表冷器迎面風速按3 m/s設計校核表冷器冷凝水擋水率。由圖16可以看出，在表冷器迎面風速高于3 m/s的情況下，擋水板擋水率急劇下降，容易造成表冷器飄水，影響使用。表冷器設計迎面風速建議控制在3 m/s以內。

圖16 風速-擋水率曲線(供貨商提供)

在平疫結合的特殊使用情況下，表冷器的水路流程也需要進行特殊設計。機組冷量在50%～100%范圍變化時，通過機組的水流量及流速會發(fā)生大幅度變化。通常情況下，考慮表冷器水流阻力和換熱系數因素，流速一般按照1.8 m/s設計，但在平疫結合的需求下，流速可按2.4 m/s進行設計。

表冷器盤管水流速度的調節(jié)通過特殊設計的盤管回路實現(xiàn)，以圖17所示的盤管舉例說明：普通機組的標準盤管回路通常設置16個進口、16個出口，每個口流速為1.8 m/s；平疫結合機組的盤管回路中，為提高管路中的水流速度，可將16個口縮減為12個口，每個口水流速度提高為2.4 m/s。根據圖18可以看出，在2.4 m/s流速下，水阻力增加較小，并且可以保證50%流量下，流速1.2 m/s時，表冷器有較高的換熱效率(見圖19)，同時也減小了低速工況下表冷器盤管局部產生凍傷的可能。

圖17 表冷器水回路示意圖(供貨商提供)

圖18 表冷器液速-水阻曲線(供貨商提供)

圖19 表冷器液速-傳熱系數曲線(供貨商提供)

在平疫工況風量變化時，對過濾器的阻力進行復核。通過圖20可以看出：在過濾器迎面風速為3 m/s時，以中效袋式過濾器為例，過濾器的阻力相對處于可接受范圍內，迎面風速大于3 m/s時過濾器阻力急劇增加。

圖20 新風機組過濾器風速-阻力曲線(供貨商提供)

3.7.3平疫共用數字化排風機組

圖21為數字化排風機組各功能段組合圖，其功能段依次為：粗效→中間段→高效段→風機段。其中：風機段采用雙風機形式，選擇2臺EC風機，平時使用時單臺風機運行，2臺風機交替使用，互為備用；疫時2臺風機同時運行。排風機組自帶智能控制柜，對風機啟停、風機狀態(tài)、故障報警、過濾器壓差報警及風機變速控制等進行一體化控制，并預留RS485通訊接口接入BA系統(tǒng)。高效過濾器作為平疫轉換設備，平時不安裝，疫時再安裝。

圖21 數字化排風機組功能段組合圖

3.8 衛(wèi)生通過通風系統(tǒng)設計

衛(wèi)生通過是指采用換鞋、更衣、淋浴等措施控制人員、物品從非清潔區(qū)到潔凈區(qū)的凈化過程。衛(wèi)生通過區(qū)域，平時在更衣室新風換氣次數為2 h-1，衛(wèi)生間及淋浴室平時使用排氣扇側墻排風，排風換氣次數為10 h-1。疫時在一次更衣室設置換氣次數不小于30 h-1的送風，在脫隔離服間設置不小于40 h-1的排風，疫時排風機設置室外屋面，預留土建及機電條件，風機疫時安裝。排風過濾要求為粗效+高效過濾器，各相鄰隔間設置直徑為D300帶密閉閥的圓形通風短管，氣流流向從清潔區(qū)至污染區(qū)。該項目衛(wèi)生通過通風平面如圖22所示。

圖22 衛(wèi)生通過通風平面圖

4 平疫結合通風空調系統(tǒng)過濾器設置要求

4.1 通風空調系統(tǒng)過濾器的選擇

疫時各區(qū)域空調通風系統(tǒng)過濾器的選擇見表6。

表6 疫時各區(qū)域空調通風系統(tǒng)過濾器配置

4.2 各級別過濾器要求

粗效、中效、亞高效空氣過濾器過濾效率分別不低于現(xiàn)行國家標準GB/T 14295—2019《空氣過濾器》[11]的C2、Z3、YG類要求；高效過濾器效率不低于現(xiàn)行國家標準GB/T 13554—2020《高效空氣過濾器》[12]的過濾效率級別40類要求。對于回風的過濾要求是微生物一次通過率不大于10%，顆粒物一次計重通過率不大于5%，該項目所使用過濾器要求見表7。

表7 該項目所使用的過濾器效率及阻力

5 平疫結合通風空調系統(tǒng)控制策略

由于新風機組及排風機組過濾器在使用過程中隨著使用時間的延長，其阻力也逐步增加，其通風系統(tǒng)風量會逐步減小。為靈活控制通風系統(tǒng)風量，滿足平疫工況各病房的送排風量及疫時病房的負壓要求，對通風系統(tǒng)風機進行調速控制，即通風系統(tǒng)需采用變風量控制。普通變風量系統(tǒng)，空調機組定送風溫度運行，變風量末端根據室內負荷的變化調節(jié)運行風量，保證室內溫度，其末端會出現(xiàn)頻繁調節(jié)的情況。與普通變風量系統(tǒng)不同，平疫轉換變風量系統(tǒng)中，疫時每間病房新風量大小及每間病房在疫時與相鄰、相通的緩沖間、走廊的壓差大小要求固定，其送、排風量不會出現(xiàn)頻繁調節(jié)過程。在病房新風、排風支管上設置壓力無關型多工況風量調節(jié)器(定風量閥)是控制病房新、排風量及病房與其相鄰、相通的緩沖間、走廊壓差簡單有效的方法。

5.1 負壓病區(qū)壓差控制

GB 50849—2014《傳染病醫(yī)院建筑設計規(guī)范》[4]、GB 50686—2011《傳染病醫(yī)院建筑施工及驗收規(guī)范》[13]中明確規(guī)定：負壓(隔離)病房應設置壓差傳感器，負壓(隔離)病房與其相鄰、相通的緩沖間、走廊應保持不小于5 Pa的負壓差。建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)應監(jiān)視污染區(qū)、半污染區(qū)的壓差及負壓手術室的溫度、濕度與壓差，當壓差失調時聲光報警，維護人員到出現(xiàn)問題的現(xiàn)場進行處理。該項目通過設定及調整多工況風量調節(jié)器的風量，滿足負壓病房與其相鄰、相通的緩沖間、走廊保持不小于5 Pa的負壓差的要求。

5.2 新排風機組調速控制

采用定靜壓法控制方式。在風系統(tǒng)上游約1/3處設置壓力傳感器，PLC控制器根據測得的壓力值與設定值的偏差，通過調節(jié)EC風機電壓(0～10 V)來調整風機轉速，實現(xiàn)設置壓力傳感器處的壓力恒定，滿足系統(tǒng)設計資用壓力，克服下游風道的阻力損失。

該項目采用一體化數字新風機組與排風機組，并自帶控制柜，每個新風及排風系統(tǒng)的變風量控制、監(jiān)測報警等獨立完成，并預留RS485通訊接口接入BA系統(tǒng)。

5.3 平疫工況室內溫度控制

A～D棟病房平時及C、D棟病房疫時空調系統(tǒng)采用風機盤管+新風系統(tǒng)。新風機組采用定溫度送風，夏季送風溫度為20.5 ℃(室內設計溫度26 ℃，相對濕度55%；新風處理到室內狀態(tài)的等比焓線，不承擔室內冷負荷)，冬季送風溫度為20 ℃(室內設計溫度)。PLC控制器根據新風出口溫度與設定溫度的偏差對新風機組盤管水管上的電動兩通調節(jié)閥進行比例積分調節(jié)，維持送風溫度的恒定。同時，通過風機盤管(三擋調節(jié))控制室內溫度。

疫時A、B棟病房空調系統(tǒng)采用全新風運行(風機盤管停止運行)。為相對精確控制病房室內溫度，設計中在3個典型病房(正常使用)各設置1個溫度傳感器，通過新風機組控制柜通訊數據采集對房間溫度平均值進行計算，PLC控制器根據病房溫度設定值與平均值的偏差對新風機組盤管上的電動兩通調節(jié)閥進行比例積分調節(jié)，維持病房室內溫度相對恒定。當室外氣溫變化引起室內冷負荷波動時，新風機組出風口溫度不能低于室內狀態(tài)(設計工況)下的露點溫度tL(15.8 ℃)，避免送風口結露。

平疫工況可通過樓宇自動化(BA)系統(tǒng)進行切換。

5.4 新排風機組順序控制

疫時啟動通風系統(tǒng)時，清潔區(qū)先啟動送(新)風機，再啟動排風機；關停時，先關閉系統(tǒng)排風機，后關閉系統(tǒng)送(新)風機。半污染區(qū)、污染區(qū)先啟動系統(tǒng)排風機、后啟動送(新)風機，關停時先關閉系統(tǒng)送(新)風機、后關閉系統(tǒng)排風機。各區(qū)之間風機啟動先后順序為污染區(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)。

5.5 室內環(huán)境監(jiān)測

在醫(yī)院內人員密集及感染控制要求嚴格的場所(感染門診、重癥病房等)設置溫度、相對濕度、二氧化碳濃度、細顆粒物PM2.5濃度及菌落數等的監(jiān)測裝置，其監(jiān)測系統(tǒng)納入BA系統(tǒng)。

6 結論

1) 平疫結合通風空調系統(tǒng)平時及疫時的主要差別在送排風量、過濾要求、壓力梯度、氣流組織、系統(tǒng)分區(qū)及控制等方面。

2) 平疫結合通風空調系統(tǒng)建議采用簡易、適用、經濟及節(jié)能的技術措施，實現(xiàn)其快速轉換，滿足平時及疫時的使用要求。