上海某平疫结合应急发热门诊通风空调设计思考

张坤

0 引言

自2020 年初，武汉暴发了新冠肺炎疫情，当时有条件的医院均在院内新建、改建出了负压隔离病房，用于收容及治疗新冠肺炎患者。武汉雷神山及火神山医院的建设一方面反映了政府政策的实施效率以及中国的建设速度，另一方面也反映出国内现有疫时防控救治措施以及基础建设的不足。虽然现在国内的疫情已经得到了有效的控制，并且对疫情进行了常态化的防控，但是疫情并未消失，在2021 年11 月，上海等地的新冠肺炎感染者的数量逐渐增加，使国内再次进入了紧张的防疫状态，疫情防控任道而重远。根据国家发展和改革委员会及国家卫生健康委员会联合发布的国卫办规划函〔2020〕663 号文件《关于印发综合医院“平疫结合”可转换病区建筑技术导则（试行）的通知》，上海市政府要求各市级医院在现有院区内挖掘潜力、创造条件，新建、改扩建具有独立出入口、集感染性门诊、检查检验、疑似筛查、留观等为一体的发热门诊楼，以应对疫情暴发时现有院区缺乏应对措施。本文以上海某平疫结合应急发热门诊楼为例，探讨平疫结合发热门诊的通风空调设计。

1 工程概况

该项目为应急发热门诊，建筑用地面积为3 851m，总建筑面积为4 998m，建筑高度为24m，平时10 床发热留观+4床肠道留观+46 床急诊留观（非儿科、妇产科），疫时32 间（床）负压隔离病房。一层为肝炎、肠道、发热门诊区，二～四层为负压病房及负压隔离病房区。

2 设计原则

2.1 设计重点

气流组织的本质是采用一股人工气流来主动影响空间中的另一股气流，使之有序地流动。在发热门诊里就是采用人工气流对患者呼吸时排放到空气中的病原体进行有组织地排出，对于保证医护人员的健康有着重要的作用。

发热门诊与普通门诊最大的区别就是需要做好病毒的隔离与防止扩散，门诊楼内病毒的传播主要分为医护与患者之间的传播和患者与患者之间的传播，为了能够有效地防止病毒传播，室内划分了“三区两通道”，在各个分区之间设置压力梯度，压力差均不小于5Pa，保证室内气流由清洁区→半污染区→污染区的方向流动。

清洁区为空调机房、洁梯厅及其连通道组成；半污染区由医护办公、医护走廊、医护更衣室、医护卫生间组成；污染区由负压病房、病人走廊、缓冲区组成。

2.2 设计原则

（1）保证室内各个分区的压力梯度，减少医护患三者之间的病毒传播，救治患者的同时，保证医护人员的健康。

（2）通风系统的排风口需要高空排风，并且远离附近的建筑，保证室内的污染气体不会通过排风口对附近建筑内的人员产生影响。

（3）室内的设计参数按照标准选取，保证室内人员的舒适性，缓解医护人员的工作压力，有利于患者的康复。

3 空调通风系统

3.1 空调系统

本工程在屋顶设置独立冷热源，室内采用风机盘管加新风机组送风的形式。根据洁污分区，每个分区均独立设置新风系统与排风系统。风管在穿越洁污分区时，根据风管内的气体流动方向，风管内的气流应沿着洁净区向污染区与半污染区流动。在新风机组上设置电辅热盘管，在冬季遇到极端天气时，也能保证室内患者的舒适性，不影响他们的病情康复。

3.2 通风系统

本工程室内共分为洁净区、半污染区及污染区，各分区内排风系统均独立设置，由于各分区的功能不同，对于气体的处理方式也不相同。

（1）洁净区内的房间需要保证正压；污染区相对其余相邻房间需保证负压；半污染区的压力需要介于污染区与洁净区之间。

（2）洁净区的新风机组中设置了粗效（G4）、中效过滤（F7）；污染区及半污染区的新风机组中设置了粗效（G4）、中效（F7）、亚高效（H11）三级过滤。室外新风在通过两级过滤及三级过滤后，气体内可能的病毒及其余颗粒物阻隔系统外，保证送入室内新风的舒适性及安全性。

（3）半污染区及污染区的排风机设置于屋面，排风机吸入口处设置了粗效（G4）、中效（F7）、高效（H13）三级过滤，并且负压隔离病房内的排风口带有零泄漏高效过滤器。病房内的气体经过排风口一次过滤后，在排风机吸入口处进行二次三次过滤，以达到气体安全排放的目的。

（4）平疫结合的发热门诊需要通过更严格的措施来控制室内排风系统的排放位置，以保证新风系统内的空气清洁，同时减少排放气体对周边环境的影响。根据《医院负压隔离病房环境控制要求》（GB/T35428-2017）中的要求，通过竖向管道将室外排风口的排放高度控制在距离屋面3m 以上。新风口与排风口的水平距离大于20m，或竖向距离大于6m。

（5）在管道安装完成后，室内通风系统难以通过临时改造管道去实现平疫之间的切换，通风系统需要根据各个时期的最不利条件设置管道，满足最不利情况下的风速要求。根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012 中的规定：通风系统干管推荐风速为5.0～6.5m/s，最大风速为8.0m/s，支管推荐风速为3.0～4.5m/s，最大风速为6.5m/s。在通风系统平疫切换的过程中，均需满足以上风速要求，以减少风管阻力以及管道噪音。

3.3 病房气流组织

在发热门诊内，良好的气流组织是控制污染源不在室内传播的根本，对室内的人员安全有着重大的影响。

一方面通过划分“三区两通道”实现室内气流沿着洁净区→半污染区→污染区的方向流动，另一方面还需要考虑负压隔离病房内的气流组织。患者大部分的治疗时间处于负压隔离病房内，医护人员需要长时间停留于病房，为降低医护人员的感染风险，需要减少患者呼出的病毒流经医护人员的工作区域，同时尽快地将病毒排出室外。

根据《医院负压隔离病房环境控制要求》（GB/T35428-2017）内的要求，负压隔离病房的送风口与排风口布置应符合定向气流组织原则，负压病房通风平面图如图1 所示。送风口应设置在房间上部，排风口应设置在病床床头附近，应利于污染空气就近尽快排出。在这个原则上，负压病房内气流方向应控制污染源处于通风系统的排风口处或者室内气流组织的末端。采用机械通风系统，可将室内划分为三个区域：顶部清洁区、医护人员工作区、污染源所在的污染区。空调送风口设置于医护人员工作区域的上方及床位处，排风口位于床头附近。负压病房的空调送风口为双层百叶风口，排风口为单层百叶风口。当负压隔离病房区的空调运行时，洁净空气的由送风口送出，首先经过医护人员，再送至患者头部，最后由排风口排出，这样能使医护人员所在区域的病毒浓度远小于病房内的平均病毒浓度。

图1 负压病房通风平面图

在进入负压隔离病房中，送风支管与排风支管上均需要设置电动密闭阀。患者出院或者更改病房后，医护人员需要对病房进行清洁消毒，可临时关闭病房的送排风管，通过阻断室内通风系统的人工气流，防止系统中其余区域的污染气体进入待清理病房，可保证工作人员在工作过程中的健康，同时降低室内的换气次数，防止高频率的换气次数影响室 内杀菌消毒的效果。

3.4 压差控制

在负压隔离病房的送排风支管上设置定风量阀，可以控制每个房间的送排风量，保证室内压力梯度的稳定。在有压差的房间内设置压力传感器，并在外侧设置微压差显示装置，并在显示装置上标注安全压差的范围，人员在室外可通过微压差显示装置观察室内压差情况。通过压力传感器，可联动排风机自行运行，控制室内压差在一定范围内。新风机与排风机采用变频风机，初次调试时可以通过变频装置辅助风量调节，在平疫转换时，可通过变频装置实现两个阶段的风机切换。

4 通风量计算

为了保证室内不同污染等级区域的压力梯度，对各个分区的通风量需要进行严格的计算，负压隔离病房常用的通风量计算方法有以下两种：

（1）《洁净厂房设计规范》（GB50073-2013）中的缝隙法进行通风量计算。

（2）《传染病医院建筑设计规范》（GB50849-2014）中规定，污染区每个房间排风量应大于送风量的150m/h。

本工程选取典型的一个负压隔离病房区，如图2 所示，采用以上两种方法同时对该分区进行计算分析，对比两种计算方法在本工程中的差异。

图2 负压病房压力梯度平面图

4.1 采用缝隙法进行通风量计算

根据缝隙法公式可知，当相同压差的情况下，单位缝隙长度的渗透风量是恒定的，故在计算房间渗透风量前，可先计算平面图中门窗的渗透风量。负压房间的渗入风量与渗出风量的计算，仅需将房间围护结构上各个门窗的渗透风量相加减，可减少大量的计算过程。门窗渗透风量计算结果如表1 所示。

表1 门窗渗透风量计算结果

各房间的新风量根据《新冠肺炎应急救治设施负压病区建筑技术导则（试行）》中规定取值，洁净区最小新风量的换气次数取3/h，污染区及半污染区最小新风量的换气次数取6/h，负压隔离病房最小新风量的换气次数取12/h。各房间渗透风量计算结果如图表2 所示。

表2 各房间渗透风量计算结果

4.2 采用差值法进行通风量计算

根据规范规定，污染区每个房间排风量应大于送风量的150m/h。各房间通风量计算结果如图表3 所示。

表3 各房间通风量计算结果

通过对比可知，在该项目计算选定的负压隔离病房区中，采用差值法计算的结果与缝隙法计算的结果有一定的区别，由于缝隙法的结果是通过房间压差与围护结构计算得出，计算结果相对于差值法更加精确，但是在计算过程中，对房间格局与围护结构设计的完成度要求较高，并且计算所需时间较长。故在设计之初可通过差值法进行估算，通过估算的结果对建筑进行提资，在施工图设计时采用缝隙法进行详细的计算，得到准确的风量。

5.平疫切换控制

建筑内的空气质量需要通过通风空调系统来保障，在医院中空气质量好坏不仅影响着医患人员的舒适度，还影响着医患人员的安全及健康。在平疫结合的发热门诊中，平时与疫时的通风系统的主要目标有着一定的区别。在平时阶段，发热门诊的通风系统主要承担的是室内的医护人员以及患者的健康通风；在疫时阶段，发热门诊的通风系统主要承担的是医患人员的安全通风。在平时，发热门诊室内的非呼吸道传染区，主要的空气质量污染物是人员及医疗物品等产生的废气，如果不及时排出，会对医护人员的健康产生一定的影响，也会对患者的病情恢复造成影响。在疫时，发热门诊主要承担的是呼吸道传染病的收容及诊断，在室内会产生大量的传染性病毒，医护人员在这种情况下极容易被这些病毒感染，所以需要通过通风系统，及时的稀释室内空气中的病毒，控制室内病毒的传播，解决医护人员在室内的安全问题。

本工程平时作为发热门诊，疫时为应急发热门诊，在平疫转换时相对于其他诊疗建筑有着一定的优势：

（1）平时运行时也设置了洁污分区，在平疫转换时不需要对墙体做过多的改动。

（2）平时运行时也需要根据洁污分区设置单独的通风空调系统，在平疫转换时可以沿用原有的通风空调系统。

（3）根据规范要求，平时运行时室内也需要满足一定换气次数的新风量，在平时与疫情之间的切换可以通过风机的变频实现转换。

门诊区及医护办公采用全空气系统，平时运行时带回风功能，满足最低新风换气次数要求。在疫情时切换为全新风系统，开启对应的屋面排风机对门诊区进行排风。

负压隔离病房平时为负压传染病房，平时的新风机组低转速运行，保证平时6h的换气次数，在疫情时切换为高转速运行，满足规范要求的12h的换气次数，同时调整相应排风机的风量。

在新风机与排风机的风量调整时，仍然需要根据规范要求，满足各个分区的压力梯度。

6 总结

（1）压力控制计算是需要认真谨慎，保证合理的压力梯度才能最大的保障医护人员的安全。

（2）需要明确各个洁污分区，对于各个分区通风系统布置的思路明确，防止污染区、半污染区的风管穿越洁净区。

（3）结合通风系统选择合理的空调系统，保证压力梯度与新风量的同时，保障室内人员的舒适性。

（4）平疫切换时需要注意切换前后的风量，保证平时及疫情时的压力梯度能满足使用需求。