章榮兵，董福海，張斌，吳德珠

（1.南方電網(wǎng)綜合能源股份有限公司，廣州，510010；2.廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣州，510010）

0 前言

自2020年初爆發(fā)新冠病毒以來，由新冠病毒引發(fā)的肺炎給我國(guó)人民的健康帶來了嚴(yán)重的威脅，其極強(qiáng)的傳播能力已對(duì)我國(guó)各地產(chǎn)生了極大的影響。我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，本來醫(yī)療資源就不足，現(xiàn)新冠病毒流行，一旦在某個(gè)地區(qū)爆發(fā)新冠病毒，當(dāng)?shù)蒯t(yī)療系統(tǒng)幾乎處于癱瘓，這就是各地建設(shè)方艙醫(yī)院和大型隔離點(diǎn)的原因。但方艙醫(yī)院屬于臨時(shí)的，且投入費(fèi)用不低，多數(shù)地區(qū)為應(yīng)對(duì)新冠病毒，加大了醫(yī)療建筑的建設(shè)力度，包括傳染病樓。通風(fēng)空調(diào)的設(shè)計(jì)好壞直接影響傳染病樓的使用。如何做好傳染病樓的暖通設(shè)計(jì)是暖通設(shè)計(jì)師應(yīng)該深入思考的問題，是暖通人在抗擊疫情中的直接表現(xiàn)。

1 設(shè)計(jì)重難點(diǎn)分析

傳染病樓的暖通設(shè)計(jì)重難點(diǎn)本人認(rèn)為有以下幾個(gè)方面：1）如何避免將污染源控制在一定的區(qū)域，降低醫(yī)護(hù)工作人員的風(fēng)險(xiǎn)；2）如何避免病毒通過通風(fēng)管道傳播到上下樓層；3）如何避免病毒通過冷凝水管道傳播到上下樓層；4）如何確定系統(tǒng)風(fēng)量建立起壓力梯度；5）如何設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，使其既滿足傳染病流行時(shí)期的疫情使用需求，又可在非傳染病時(shí)期作為普通病房使用時(shí)節(jié)能、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 項(xiàng)目概況

本工程總用地206658.98 m2（為整體院區(qū)用地紅線），在原醫(yī)院的預(yù)留發(fā)展用地上新建一棟呼吸類傳染病樓（300床），總建筑面積16500 m2，其中地上13130.2 m2，地下3369.8m2。地上8層，地下2層，建筑總高度為41.3m。負(fù)2層主要為機(jī)動(dòng)車庫、人防單元；負(fù)1層主要為消防水池及水泵房等設(shè)備房、機(jī)動(dòng)車庫；首層為住院大堂、住院藥房、商務(wù)中心及變配電房等，2～7層為住院標(biāo)準(zhǔn)單元，8層為ICU。

3 空調(diào)系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)的設(shè)計(jì)

3.1 冷熱源的設(shè)計(jì)

影響空調(diào)冷熱源方案決策的因素很多，要選擇一個(gè)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，我們需要綜合考慮各種因素的影響。冷熱源的選擇依據(jù)不僅包括系統(tǒng)自身的要求，而且還涉及工程所在地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)、價(jià)格、政策導(dǎo)向、環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃、建筑物用途、規(guī)模、冷熱負(fù)荷、初投資、運(yùn)行費(fèi)用以及消防、安全和維護(hù)管理等許多問題。是一個(gè)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的綜合比較過程，按安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性、適用性的原則進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定。經(jīng)方案對(duì)比，本項(xiàng)目除首層消防控制室采用分體空調(diào)外，其余區(qū)域共設(shè)一套中央空調(diào)水系統(tǒng)。逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算，本項(xiàng)目空調(diào)面積10159 m2，空調(diào)冷負(fù)荷1695 kW（含新風(fēng)負(fù)荷），熱負(fù)荷719 kW（含新風(fēng)負(fù)荷）?？紤]項(xiàng)目總冷量不大且項(xiàng)目需要冬季采暖，選用多臺(tái)螺桿式風(fēng)冷熱泵機(jī)組做冷熱源，一套設(shè)備實(shí)現(xiàn)夏季供冷、冬季供暖，做到經(jīng)濟(jì)合理。冷凍水供回水溫度分別為7℃/12 ℃，采暖供回水溫度分別為45℃/40 ℃。

3.2 空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

考慮到項(xiàng)目不存在同時(shí)供冷與供熱的需求，本項(xiàng)目采用2管制空調(diào)水系統(tǒng)。為適用不同負(fù)荷工況下的運(yùn)行需求，水系統(tǒng)采用一級(jí)泵變流量系統(tǒng)，為節(jié)能運(yùn)行創(chuàng)造條件?？紤]到風(fēng)機(jī)盤管和空調(diào)機(jī)組設(shè)備之間的阻力差異，本項(xiàng)目將風(fēng)機(jī)盤管和空調(diào)機(jī)組分別設(shè)置不同的水環(huán)路，同時(shí)每層風(fēng)機(jī)盤管管路設(shè)置成同程式，為系統(tǒng)水力平衡創(chuàng)造條件，為后期節(jié)能運(yùn)行打下基礎(chǔ)。

3.3 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

呼吸類傳染病樓的暖通設(shè)計(jì)最為重要且最為復(fù)雜的就是風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。傳染病的傳播和流行必須具備3個(gè)環(huán)節(jié)，即傳染源、傳播途徑及易感者。若能完全切斷其中的-一個(gè)環(huán)節(jié)，即可防止該種傳染病的發(fā)生和流行。在醫(yī)院建設(shè)中，常采用雙通道的方式切斷傳播途徑來控制傳染病的傳播?？照{(diào)專業(yè)需配合好建筑做好清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)的定義，通過送排風(fēng)風(fēng)量差建立壓力梯度，實(shí)現(xiàn)空氣壓力從清潔區(qū)至半污染區(qū)至污染區(qū)依次降低,且清潔區(qū)應(yīng)為正壓區(qū),污染區(qū)應(yīng)為負(fù)壓區(qū)。為避免病毒通過通風(fēng)管道從污染區(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)之間相互傳播，清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)的機(jī)械送、排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)按區(qū)域獨(dú)立設(shè)置。

直流式空調(diào)系統(tǒng)所處理的空氣全部來自室外，室外空氣經(jīng)過處理后送入室內(nèi)，然后全部排出室外。該系統(tǒng)能耗較高，一般僅適用于不允許采用回風(fēng)的場(chǎng)所。本項(xiàng)目作為呼吸類傳染病樓，按疫情使用時(shí)是全空氣系統(tǒng)是不允許采用回風(fēng)的。本項(xiàng)目空調(diào)末端的設(shè)計(jì)主要根據(jù)空間大小劃分設(shè)計(jì)，對(duì)首層住院辦理大廳、商務(wù)中心等大空間采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，平時(shí)一次回風(fēng)運(yùn)行，過渡季可加大新風(fēng)量。疫情期間轉(zhuǎn)換為全新風(fēng)直流空調(diào)系統(tǒng)，利用平時(shí)回風(fēng)口轉(zhuǎn)換為疫情期間的排風(fēng)口。機(jī)組內(nèi)配置粗效過濾器、中效過濾器，預(yù)留高效過濾器（疫情時(shí)安裝）。其余區(qū)域均采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)。新風(fēng)系統(tǒng)按污染區(qū)、半污染區(qū)和清潔區(qū)分區(qū)域設(shè)置。清潔區(qū)采用新風(fēng)豎井送風(fēng)，每層新風(fēng)水平主管接入立管取風(fēng)，新風(fēng)主機(jī)置于八層新風(fēng)機(jī)房。污染區(qū)、半污染區(qū)分別每層獨(dú)立設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)機(jī)組設(shè)置于各層機(jī)房?jī)?nèi)。污染區(qū)按平時(shí)和疫情各設(shè)置獨(dú)立新風(fēng)機(jī)組，平時(shí)新風(fēng)機(jī)設(shè)初效+中效過濾器，新風(fēng)處理后直接送入空調(diào)房間。疫情時(shí)，切換至疫情新風(fēng)機(jī)，機(jī)組內(nèi)設(shè)初效+中效+高效過濾器，新風(fēng)處理后直接送入空調(diào)房間。

3.4 壓力控制及風(fēng)量平衡措施

不同污染等級(jí)區(qū)域負(fù)壓真空度的設(shè)置符合定向氣流組織原則，保證氣流從清潔區(qū)→半污染區(qū)→污染區(qū)。各區(qū)域內(nèi)相鄰、相通不同污染等級(jí)房間的壓差不小于5Pa。

1）病房區(qū)域負(fù)壓真空度由高到低依次為病房房間→緩沖間（病人走廊）→醫(yī)護(hù)走廊。

2）半污染區(qū)域負(fù)壓真空度由高到低依次為處置/治療室→半污染區(qū)醫(yī)護(hù)走廊。

3）醫(yī)生辦公區(qū)域正壓值由高到低依次為值班室→清潔區(qū)醫(yī)護(hù)走廊。

4）衛(wèi)生通道負(fù)壓真空度由高到低依次為一脫→二脫→更衣淋浴。

如何建立穩(wěn)定的壓力梯度是傳染病樓暖通設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。為保證壓力梯度，本項(xiàng)目采用送風(fēng)支管上設(shè)置定風(fēng)量閥，實(shí)現(xiàn)送風(fēng)量恒定，通過調(diào)節(jié)排風(fēng)量來實(shí)現(xiàn)各個(gè)房間的壓力需求。由于負(fù)壓病區(qū)中各區(qū)域存在區(qū)域之間、區(qū)域與室外之間的壓力關(guān)系，氣流會(huì)通過縫隙流入或流出，計(jì)量風(fēng)量是時(shí)需打破了常規(guī)認(rèn)識(shí)中“負(fù)壓區(qū)域送風(fēng)量小于排風(fēng)量”的概念，建立起區(qū)域之間的風(fēng)量平衡關(guān)系，并以此確定設(shè)計(jì)風(fēng)量，不孤立的以單個(gè)區(qū)域單個(gè)房間的機(jī)械送排風(fēng)量差值確定負(fù)壓值。

本項(xiàng)目計(jì)算由于壓力差引起的氣流流入或流出風(fēng)量按以下公式計(jì)算：

其中△P為相鄰房間的壓力差，空氣密度ρ取1.2 kg/m3，A為門或傳遞窗的縫隙面積。

3.5 平疫轉(zhuǎn)換節(jié)能設(shè)計(jì)

為提高傳染病樓的利用率，在非疫情期間，傳染病樓往往會(huì)作為一般的住院樓使用。如何設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)使其同時(shí)滿足疫情使用及平時(shí)使用，且系統(tǒng)節(jié)能是傳染病樓設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)之一。

呼吸道傳染病是指病原體從人體的鼻腔、咽喉、氣管和支氣管等呼吸道感染侵入而引起的有傳染性的疾病。從呼吸類傳染病的定義可知，通過空氣傳播的呼吸類傳染病的主要途徑之一，因此，通風(fēng)換氣對(duì)呼吸類傳染樓非常重要。依據(jù)規(guī)范要求非疫情期間病房新風(fēng)量換氣次數(shù)不小于2次/h即可滿足要求，而疫情期間病房新風(fēng)量需滿足換氣次數(shù)不小于6次/h，兩者差距甚大。一般的風(fēng)機(jī)變頻下限為30HZ，即按疫情設(shè)計(jì)的新風(fēng)機(jī)組即使采用變頻電機(jī)，變頻下限風(fēng)量換氣次數(shù)也會(huì)達(dá)到3.6次/h，遠(yuǎn)大于實(shí)際風(fēng)量需求，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行能耗浪費(fèi)。如果完全分開兩套系統(tǒng)設(shè)置，增加成本的同時(shí)增加了室內(nèi)管線，影響了室內(nèi)凈高。為解決這一難題，本項(xiàng)目采用的方案是并聯(lián)設(shè)置平時(shí)專用新風(fēng)空調(diào)機(jī)組和疫情專用新風(fēng)空調(diào)機(jī)組，共用系統(tǒng)風(fēng)道并按疫情期間風(fēng)量設(shè)計(jì)風(fēng)道；如此設(shè)置平時(shí)使用的風(fēng)機(jī)及制冷主機(jī)耗功率還不到疫情時(shí)的1/3，可見如此設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)較大的節(jié)能運(yùn)行。

疫情期間各病房排風(fēng)至少比新風(fēng)大150m3/h，即排風(fēng)量比換氣次數(shù)6次/h還要大150 m3/h，而非疫情期間使用，排風(fēng)系統(tǒng)僅需滿足衛(wèi)生間的排風(fēng)需求即可，一般衛(wèi)生間排風(fēng)計(jì)算下來僅為90 m3/h，還不到疫情期間排風(fēng)量的1/6；如何設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)使其既能滿足平時(shí)和疫情使用，又能節(jié)能運(yùn)行是平疫兩用傳染樓設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)。

由于疫情期間排風(fēng)口需要設(shè)置到病房床位附近，而平時(shí)使用的排風(fēng)僅需要設(shè)置衛(wèi)生間排風(fēng)，若要參考新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)共用風(fēng)道，并聯(lián)風(fēng)機(jī)，需要解決末端排風(fēng)的轉(zhuǎn)換。設(shè)置電動(dòng)閥系統(tǒng)較為復(fù)雜，且衛(wèi)生間和病房的風(fēng)量難以調(diào)節(jié)，一旦調(diào)節(jié)不到位，將導(dǎo)致病房由負(fù)壓變成正壓，存在病毒外溢風(fēng)險(xiǎn)，顯然這是不可取的。為此，本項(xiàng)目排風(fēng)系統(tǒng)采用兩套系統(tǒng)的方式，一套專門做衛(wèi)生間的排風(fēng)，一套專門做病房的排風(fēng)。平時(shí)僅運(yùn)行衛(wèi)生間的排風(fēng)系統(tǒng)，此時(shí)風(fēng)機(jī)耗功率僅為疫情時(shí)的1/6；疫情時(shí)衛(wèi)生間和病房排風(fēng)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，保證房間的負(fù)壓。注意平時(shí)衛(wèi)生間排風(fēng)時(shí)不需設(shè)置初、中、高效過濾段，機(jī)組僅預(yù)留過濾器安裝位置（疫情時(shí)安裝），風(fēng)機(jī)按設(shè)置過濾器選用風(fēng)壓，平時(shí)變頻運(yùn)行。

3.6 防傳染的措施及效果

為避免病毒傳播感染，本項(xiàng)目除通過嚴(yán)格遵從污染區(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)分區(qū)設(shè)置系統(tǒng)外，還采取了以下的措施減低病毒擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)：通過冷凝水管道上下層傳播，冷凝水每層按清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)分別集中收集，然后通過獨(dú)立立管（上下層不共用）排放至集中處理處，實(shí)現(xiàn)了避免病毒通過冷凝水管上下層以及同層不同區(qū)之間的傳播；采用風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的回風(fēng)口設(shè)置設(shè)初阻力小于20 Pa、微生物--次通過率不大于10%和顆粒物一次計(jì)重通過率不大于5%的過濾裝置實(shí)現(xiàn)了避免病毒通過風(fēng)機(jī)盤管傳播；通過衛(wèi)生間排風(fēng)結(jié)合病房排風(fēng)水平匯總后上屋面排放，實(shí)現(xiàn)了避免病毒通過衛(wèi)生間排風(fēng)豎井上下層傳播；通過在進(jìn)入房間前的送、排風(fēng)支風(fēng)道上設(shè)置電動(dòng)密閉閥，實(shí)現(xiàn)了可對(duì)某個(gè)房間進(jìn)行單獨(dú)消毒；通過送風(fēng)口設(shè)置在房間上部，病房、診室等污染區(qū)的排風(fēng)口設(shè)置在房間下部，實(shí)現(xiàn)了利用合理的氣流組織對(duì)醫(yī)護(hù)工作者的最大保護(hù)；通過各排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置初、中、高效過濾單元并高空排放，實(shí)現(xiàn)了避免病毒外溢到室外。

圖1 典型病房風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4 結(jié)束語

傳染病樓的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)不同于普通的空調(diào)設(shè)計(jì)，它有著嚴(yán)格的系統(tǒng)劃分、壓力控制、新排風(fēng)過濾要求，系統(tǒng)風(fēng)量平衡計(jì)算較為嚴(yán)格，同時(shí)系統(tǒng)的設(shè)置要考慮平疫結(jié)合，使系統(tǒng)既能滿足平時(shí)和疫情期間的使用需求，又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。