一、工程概況
本工程為某綜合醫(yī)院的公共衛(wèi)生應(yīng)急樓（以下簡稱傳染樓）新建項目，項目位于陜西省漢中市，地上3層，建筑面積4926.5㎡，空調(diào)面積4455㎡，建筑高度13.2m。一層為消化道專科門診、呼吸道專科門診，設(shè)置DR、CT各一間、門診手術(shù)室一間、負(fù)壓隔離病房一間；二層為40床的消化科護(hù)理單元；三層為40床的呼吸科護(hù)理單元。在呼吸道傳染病疫情時期消化科護(hù)理單元可轉(zhuǎn)換為呼吸科護(hù)理單元使用，消化道專科門診停用。在本項目醫(yī)院建設(shè)整體規(guī)劃中，傳染樓屬于前期建設(shè)的一個單體，在院內(nèi)其他單體投入使用前，傳染樓應(yīng)能獨立運行。
二、設(shè)計原則
1、避免交叉感染
傳染病醫(yī)院最基本和最重要的要求就是必須避免交叉感染。為此，建筑平面布置應(yīng)分區(qū)設(shè)計，劃分污染區(qū)、半污染區(qū)和清潔區(qū)，并明確潔污人流、物流通道。暖通專業(yè)要對建筑空間的氣流流向進(jìn)行控制，通過營造合理的壓力梯度確保氣流由清潔區(qū)至半污染區(qū)再至污染區(qū)有序流動，同時還要避免不潔空氣在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部的擴(kuò)散污染。此外，污染區(qū)的氣流組織應(yīng)使醫(yī)護(hù)人員得到充分保護(hù)，清潔空氣首先流過房間中醫(yī)護(hù)人員可能的工作區(qū)域，然后流過污染源進(jìn)入排風(fēng)口，避免病人的飛沫在醫(yī)護(hù)人員呼吸區(qū)亂流。
2、節(jié)能
傳染病醫(yī)療用房的新風(fēng)量與普通醫(yī)療用房存在明顯差異。考慮到人員舒適、氣味控制、稀釋空氣中細(xì)菌、病毒濃度等因素，《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》（GB 50849-2014）明確非呼吸道傳染病的門診、醫(yī)技用房及病房新風(fēng)量最小換氣次數(shù)為3次/h，呼吸道傳染病的門診、醫(yī)技用房及病房、發(fā)熱門診新風(fēng)量最小換氣次數(shù)為6次/h。對于控制空氣中致命性的病原體的負(fù)壓隔離病房，由于目前空調(diào)機(jī)對回風(fēng)的空氣處理不能保證100%阻隔或殺死病菌，所以要求采用全新風(fēng)直流式空調(diào)系統(tǒng)，換氣次數(shù)為12次/h。相比綜合醫(yī)院普通醫(yī)療用房2次/h的新風(fēng)量換氣次數(shù)要求，傳染病醫(yī)療用房數(shù)倍的新風(fēng)量帶來巨大能耗，因此必須重視節(jié)能設(shè)計。
3、平疫結(jié)合
非呼吸道傳染病房平時新風(fēng)量與突發(fā)呼吸道傳染病疫情時要求的新風(fēng)量相差一倍，為了控制氣流流向，排風(fēng)量也隨之改變，在設(shè)計通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)時要著重解決平疫不同時期風(fēng)量不同的矛盾。面對可能突發(fā)的未知傳染性疾病，由于病毒對人類、環(huán)境的影響尚不明確，應(yīng)對排風(fēng)采取必要的處理措施，在設(shè)計排風(fēng)系統(tǒng)時應(yīng)留有設(shè)置高效過濾器的條件。針對疫情傳播速度快的特點，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)能快速完成平疫轉(zhuǎn)換，且疫時系統(tǒng)應(yīng)便于維護(hù)。
三、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計
1、設(shè)計依據(jù)
設(shè)計主要依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)文件有《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》（GB 50849-2014）、《醫(yī)院負(fù)壓隔離病房環(huán)境控制要求》（GB/T 35428-2017）、《綜合醫(yī)院“平疫結(jié)合"可轉(zhuǎn)換病區(qū)建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》（國衛(wèi)辦規(guī)劃函〔2020〕663號）等。此外設(shè)計還應(yīng)遵守《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GB 50736-2012）、《建筑設(shè)計防火規(guī)范（2018年版）》（GB 50016-2014）等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
2、設(shè)計參數(shù)
項目地點的室外空氣計算參數(shù)為：夏季空調(diào)室外計算干球溫度32.3℃；夏季空調(diào)室外計算濕球溫度26℃；冬季空調(diào)室外計算干球溫度-1.8℃；冬季空調(diào)室外計算相對濕度80%；夏季通風(fēng)室外計算溫度28.5℃；冬季通風(fēng)室外計算溫度2.4℃；夏季大氣壓力947.8hPa；冬季大氣壓力964.3hPa。

 
注：表中P表示正壓5Pa，N表示負(fù)壓-5Pa，NR表示不要求。
3、風(fēng)系統(tǒng)
（1）避免交叉感染設(shè)計
從暖通專業(yè)的角度，傳染病可分為呼吸道傳染病和非呼吸道傳染病。非呼吸道傳染病的主要傳播途徑是手接觸、消化道攝入等，呼吸道傳染病的主要傳播途徑是吸入一定濃度的帶病菌氣溶膠。非呼吸道傳染病控制感染的措施主要是物理隔離與洗消，而呼吸道傳染病主要依賴于控制氣流流向和稀釋帶病菌氣溶膠濃度，因此呼吸道傳染病區(qū)是風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計時重點考慮的對象。無論是呼吸道傳染病還是非呼吸道傳染病，為避免交叉感染，受保護(hù)的醫(yī)護(hù)人員都不應(yīng)與患者直接接觸。這要求建筑平面應(yīng)按污染區(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)設(shè)計，清潔程度不同的分區(qū)之間設(shè)置更衣、緩沖等衛(wèi)生通過，患者、醫(yī)護(hù)人員分別在患者走道、醫(yī)護(hù)走道通行。在建筑平面分區(qū)的前提下，新風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)均按照污染區(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)獨立設(shè)置，不同樓層的污染區(qū)、半污染區(qū)的新風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)也獨立設(shè)置。由于理論上不同樓層的清潔區(qū)不存在交叉感染可能，各層新風(fēng)量、排風(fēng)量也較小，為方便設(shè)備選型和機(jī)房排布，本項目一至三層的清潔區(qū)新風(fēng)、排風(fēng)分別合用一個系統(tǒng)。
對呼吸道傳染病區(qū)，通過營造合理的壓力梯度來控制氣流流向，清潔區(qū)相對半污染區(qū)為正壓，半污染區(qū)相對污染區(qū)為正壓。病房、診室等污染區(qū)房間維持負(fù)壓。壓差大小取決于機(jī)械送、排風(fēng)量的差值和空間密封性。根據(jù)3.2節(jié)的新風(fēng)量設(shè)計參數(shù)容易得到各房間的機(jī)械送風(fēng)量，污染區(qū)房間的機(jī)械排風(fēng)量設(shè)計值根據(jù)維持房間負(fù)壓5Pa的規(guī)則確定，清潔區(qū)的淋浴、衛(wèi)生間等房間的機(jī)械排風(fēng)量按照換氣次數(shù)經(jīng)驗值估算。各分區(qū)的機(jī)械送、排風(fēng)量設(shè)計值見表 2。表中二層消化科護(hù)理單元的風(fēng)量按照呼吸道傳染病疫情時期的風(fēng)量設(shè)計。

  
為控制呼吸道傳染病區(qū)各分區(qū)之間的氣流流向，除設(shè)計合理的風(fēng)量差外，各分區(qū)的機(jī)械送排風(fēng)系統(tǒng)必須設(shè)計聯(lián)鎖：各區(qū)之間的風(fēng)機(jī)啟動先后順序為污染區(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)；清潔區(qū)先啟動送風(fēng)機(jī)，再啟動排風(fēng)機(jī)；半污染區(qū)、污染區(qū)先啟動排風(fēng)機(jī)，再啟動送風(fēng)機(jī)；關(guān)閉風(fēng)機(jī)時，清潔區(qū)先關(guān)閉排風(fēng)機(jī)，再關(guān)閉送風(fēng)機(jī)；半污染區(qū)、污染區(qū)應(yīng)先關(guān)閉送風(fēng)機(jī)，再關(guān)閉排風(fēng)機(jī)。呼吸道傳染病區(qū)的污染區(qū)房間氣流組織設(shè)計為上送側(cè)下排，送風(fēng)口采用散流器或百葉風(fēng)口，下排風(fēng)口采用自研圓筒形風(fēng)口，其結(jié)構(gòu)及安裝示意見3.3.3節(jié)。一般呼吸道污染區(qū)房間設(shè)風(fēng)機(jī)盤管承擔(dān)其熱濕負(fù)荷，負(fù)壓隔離病房采用全新風(fēng)直流式系統(tǒng)。普通呼吸道病房的風(fēng)管平面布置圖見圖。
  

圖中各項設(shè)備編號含義如下：YSV170-圓形散流器，設(shè)計風(fēng)量170m3/h；XPV170-圓筒形下排風(fēng)口，設(shè)計風(fēng)量170m3/h；FD-動作溫度為70℃的防火閥；RSV-CG-變風(fēng)量控制閥，規(guī)格為200×200mm；MD-電動風(fēng)閥，密封性滿足規(guī)范要求；CAVC180/360-配開關(guān)型電動執(zhí)行器的方型機(jī)械式定風(fēng)量閥，能在風(fēng)閥兩側(cè)壓差為50-1000Pa的條件下保持180/360m3/h兩態(tài)定風(fēng)量，CAVC250/500同理。
對于呼吸道病房、負(fù)壓隔離病房等需要保持負(fù)壓的房間，本項目采用“定新風(fēng)量、變排風(fēng)量"的控制策略。具體措施為：在上述房間的送風(fēng)支管上設(shè)置機(jī)械式定風(fēng)量閥，排風(fēng)支管上設(shè)變風(fēng)量控制閥，病房與緩沖間的隔墻、緩沖間與醫(yī)護(hù)走道的隔墻上設(shè)微壓差計，在一層醫(yī)生辦公室、二/三層護(hù)士站分別設(shè)控制器，將微壓差計的壓差信號輸入控制器后經(jīng)運算輸出控制信號調(diào)節(jié)變風(fēng)量控制閥，達(dá)到保持房間負(fù)壓的目的。
（2）節(jié)能設(shè)計
傳染樓新風(fēng)量大導(dǎo)致通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗大，考慮降低新風(fēng)熱濕處理能耗。注意到傳染病區(qū)的污染區(qū)、半污染區(qū)排風(fēng)為有組織的集中排風(fēng)系統(tǒng)，它們在本層收集后統(tǒng)一于高出屋面3米處排放，此特點為回收排風(fēng)中的冷熱量創(chuàng)造了得天獨厚的條件。本項目選用多臺分體式冷凝排風(fēng)熱泵熱回收空調(diào)機(jī)組用于回收排風(fēng)中的冷熱量，負(fù)壓隔離病房采用全直流新風(fēng)系統(tǒng)，原理圖見下圖，普通呼吸道病房采用風(fēng)機(jī)盤管加獨立新風(fēng)系統(tǒng)，原理圖見下圖。
負(fù)壓隔離病房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)原理圖
  
圖中各項設(shè)備編號含義如下：1-風(fēng)口，2-電動風(fēng)閥，3-分體式熱泵熱回收空調(diào)機(jī)組送風(fēng)段，4-連接其他空調(diào)設(shè)備的水管，5-空調(diào)水管，6-分體式熱泵熱回收空調(diào)機(jī)組送風(fēng)段與排風(fēng)段間的冷媒管，7-風(fēng)冷熱泵，8-分體式熱泵熱回收空調(diào)機(jī)組排風(fēng)段，9-手動風(fēng)閥，10-變風(fēng)量控制閥，11-排風(fēng)管，12-亞高效過濾器送風(fēng)口，13-設(shè)高效過濾器的圓筒形下排風(fēng)口，14-直流無刷風(fēng)機(jī)盤管，15-送風(fēng)管，16-機(jī)械式定風(fēng)量閥，17-微壓差計。
呼吸道病房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)原理圖
   

圖中各項設(shè)備編號含義如下：1-連接其他病房的送風(fēng)管，2-連接其他病房的排風(fēng)管，3-圓筒形下排風(fēng)口（預(yù)留高效過濾器安裝空間），4-風(fēng)機(jī)盤管，5-設(shè)雙位電動執(zhí)行器的機(jī)械式定風(fēng)量閥，其他未注明的設(shè)備編號含義同負(fù)壓隔離病房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)原理圖。
如圖所示，呼吸道病房的排風(fēng)口通過排風(fēng)管道連接屋頂?shù)姆煮w式熱泵熱回收空調(diào)機(jī)組排風(fēng)段，分體式熱泵熱回收空調(diào)機(jī)組送風(fēng)段通過送風(fēng)管道連接新風(fēng)口，排風(fēng)段與送風(fēng)段之間通過冷媒管道連接，排風(fēng)段設(shè)備內(nèi)包含壓縮機(jī)、換熱器、四通閥、膨脹閥等組件，送風(fēng)段設(shè)備內(nèi)包含換熱器、膨脹閥等組件。病房排風(fēng)通過排風(fēng)口送入排風(fēng)段中對冷媒進(jìn)行換執(zhí)，換熱后的冷媒通過冷媒管送入送風(fēng)段中對新風(fēng)進(jìn)行處理，處理后的新風(fēng)通過新風(fēng)口送入病房內(nèi)，由此實現(xiàn)冷熱量由排風(fēng)到新風(fēng)的轉(zhuǎn)移。
選用熱回收裝置時送風(fēng)狀態(tài)是不容忽視的問題。在3.2節(jié)的設(shè)計參數(shù)條件下，對本項目所選用的6ERM-AE(0500)型排風(fēng)段和6EIV-D(0500)型送風(fēng)段組成的熱泵系統(tǒng)進(jìn)行模擬計算得知，當(dāng)送排風(fēng)比為1時，夏季送風(fēng)狀態(tài)為干球溫度18.2℃，濕球溫度17.8℃，冬季送風(fēng)狀態(tài)為干球溫度28.7℃，濕球溫度12.7℃。將送風(fēng)狀態(tài)點繪制在焓濕圖上可知夏季送風(fēng)狀態(tài)點的比焓52.6kJ/kg小于室內(nèi)設(shè)計狀態(tài)比焓57.8kJ/kg，冬季送風(fēng)狀態(tài)點的比焓37.3kJ/kg大于室內(nèi)設(shè)計狀態(tài)比焓32 kJ/kg，呼吸道病房的風(fēng)機(jī)盤管僅需承擔(dān)部分房間冷熱負(fù)荷即可達(dá)到室內(nèi)設(shè)計狀態(tài)。
對于采用全新風(fēng)直流式系統(tǒng)的負(fù)壓隔離病房，根據(jù)夏季送風(fēng)狀態(tài)和房間熱濕比在焓濕圖上分析易知，經(jīng)熱泵熱回收系統(tǒng)處理后的送風(fēng)承擔(dān)全部室外新風(fēng)冷負(fù)荷和室內(nèi)冷負(fù)荷的能力不足。為解決此問題，如圖 2所示，負(fù)壓隔離病房的送風(fēng)管連接直流無刷風(fēng)機(jī)盤管，送風(fēng)經(jīng)過風(fēng)冷熱泵提供的空調(diào)冷水間接二次降溫減濕后再送入室內(nèi)，送風(fēng)溫度可由盤管上的模擬量電動調(diào)節(jié)閥及控制器調(diào)節(jié)。
本項目選用兩臺風(fēng)冷熱泵置于屋面作為空調(diào)設(shè)備冷熱源，相關(guān)參數(shù)見下表。
  
（3）平疫結(jié)合設(shè)計
建筑專業(yè)在設(shè)計平面布局時可按平時使用需求考慮，但應(yīng)符合醫(yī)患分離、潔污分區(qū)的設(shè)計理念，疫情時通過改造隔墻、門窗、增設(shè)衛(wèi)生通過等措施實現(xiàn)“三區(qū)兩通道"物理空間分隔。設(shè)計層高時考慮各專業(yè)的工藝要求，本項目設(shè)計層高為一層4.8m，二、三層4.2m，屋面機(jī)房3.9m。
為解決通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)平、疫風(fēng)量不同的矛盾，避免平、疫兩套系統(tǒng)共存，使用下列技術(shù)措施：
1）非呼吸道病房通風(fēng)空調(diào)風(fēng)管、設(shè)備均按照呼吸科護(hù)理單元的要求設(shè)計布置。
2）非呼吸道病房、呼吸道病房的新排風(fēng)設(shè)備按照兩臺設(shè)計，且采用變頻控制技術(shù)，方便通過改變運行設(shè)備臺數(shù)、變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)風(fēng)量。
3）非呼吸道病房、呼吸道病房的送風(fēng)支管上設(shè)置機(jī)械式定風(fēng)量閥，閥上設(shè)開關(guān)型電動執(zhí)行器，可在平、疫不同送風(fēng)量之間轉(zhuǎn)換。
4）非呼吸道病房、呼吸道病房、呼吸道門診的污染區(qū)、半污染區(qū)的送風(fēng)管段預(yù)留亞高效過濾箱，平時抽掉過濾器，疫情時再裝。
5）非呼吸道病房、呼吸道病房的排風(fēng)立管采用圓筒形排風(fēng)口，預(yù)留安裝高效過濾器的條件。
6）非呼吸道病房在呼吸道傳染病疫情期的新排風(fēng)量增大，且增設(shè)亞高效過濾器、高效過濾器，導(dǎo)致新排風(fēng)機(jī)運行功率增大，電氣專業(yè)設(shè)計供配電系統(tǒng)時按照疫時設(shè)備電量考慮。
考慮突發(fā)疫情時快速安裝高效過濾器的可實施性及維護(hù)操作的方便性，降低使用成本，本項目采用自研的可裝高效過濾器的圓筒形排風(fēng)口，其結(jié)構(gòu)和安裝示意圖見下圖 。
圓筒形排風(fēng)口結(jié)構(gòu)示意圖

   

圓筒形排風(fēng)口安裝示意圖
   
（4）其它系統(tǒng)
除了前述送排風(fēng)系統(tǒng)，防排煙系統(tǒng)、空調(diào)冷熱水系統(tǒng)、空調(diào)冷凝水系統(tǒng)、冷熱源系統(tǒng)等同樣重要，但不作為本文重點，不再贅述。值得注意的是，非呼吸道病房、呼吸道病房、呼吸道門診的空調(diào)冷凝水應(yīng)分區(qū)集中收集并隨生活污水排放消毒處理，非呼吸道病房及門診的空調(diào)冷凝水也要消毒處理后排放。
四、總結(jié)
本項目使用分區(qū)設(shè)置系統(tǒng)、控制氣流流向、采用上送側(cè)下排氣流組織等方法避免了因不合理的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)引起的交叉感染。節(jié)能方面，除了使用風(fēng)冷熱泵作為空調(diào)冷熱源，還采用分體式熱泵熱回收空調(diào)將排風(fēng)中的冷熱量轉(zhuǎn)移到送風(fēng)中，大幅降低了送風(fēng)熱濕處理能耗，而且優(yōu)化了排風(fēng)和新風(fēng)系統(tǒng)的布局。為了疫情來臨時能快速轉(zhuǎn)換，在一次建設(shè)時把空調(diào)、風(fēng)管、閥門等設(shè)備按照疫情工況安裝到位，預(yù)留過濾器安裝條件，通過改變設(shè)備運行臺數(shù)、變頻、使用兩態(tài)定風(fēng)量閥和變風(fēng)量控制閥等措施實現(xiàn)平疫轉(zhuǎn)換。