新冠负压隔离病房暖通空调设计及项目管理要点

褚 毅，付宏伟，霍志民

（吉林省建苑设计集团有限公司，吉林 长春 130000）

0 引言

因新型冠状病毒肺炎疫情的突然爆发，吉林省结核病医院(吉林省传染病医院)作为吉林省传染病专科医院，承担着吉林省危重传染病人和疫情诊断、隔离、集中救治的任务，是吉林省突发公共卫生事件应急医疗救治体系的重要组成部分。吉林省内现有医院的急救设施、设备难以满足传染病及突发公共疫情救治的需求。为改善省重大传染病的隔离救治设施、防护条件、公共卫生医疗设施不足的状况，满足新冠肺炎疫情防护工作需求，吉林省政府提出对吉林省传染病医院实施改造负压隔离病房和建设PCR 实验室（Polymerase Chain Reaction 聚合酶链式反应实验室，又叫基因扩增实验室）。项目建成后，可为全省疫情提供核酸检测及收治危重症新冠肺炎患者，它将是吉林省设施最完备的现代化核酸检测实验室。

改造负压隔离病房和PCR 实验室项目被称为吉林版的“火神山”项目，也是吉林省建苑设计集团接手的第一个医疗EPC（Engineering Procurement Construction）总承包项目。EPC 是指公司受业主委托，按照合同约定对工程建设项目的设计、采购、施工、试运行等实行全过程的承包。通常在总价合同条件下，对其所承包工程的质量、安全、费用和进度进行负责。

1 项目概况

本工程对该医院新门诊及住院部楼二层局部改造，改造面积1 474.21 m2，其中负压隔离病房548.87 m2（2 间）；PCR 实验室392 m2（1 间）；附属用房533.34 m2。

负压隔离病房和PCR 实验室，除对医疗工艺和医疗设备有专业要求外，建筑设计的核心是通风空调设计。

2 通风空调设计要点

2.1 设计重点

隔离和防护是传染病医疗建筑最主要的特点，确保各功能区域之间的压差、防止交叉感染是该项目设计的首要任务。交叉感染分为两类：一类是医护人员与患者间的感染；另一类是患者与患者间的感染。由于该医院收治的患者属于同一类型群体，故应优先预防“医—患”间的交叉感染，而预防“患—患”间的交叉感染需要通过详细的区域化分来实现。压力梯度的关系：气流沿清洁区→半污染区→污染区的方向流动[1]；压力的数值要符合规范要求，即相邻不同污染等级区的压差＞5 Pa。

2.2 区域划分

负压隔离病房区域包括：医生会议室、医生值班室等区域为清洁区；医护走廊、治疗室等区域为半污染区；2 间负压隔离病房、患者走廊等区域为污染区。实验室区域包括：标本接收、质谱室等半污染区；样本制备、扩增、产物分析等污染区。共2 大板块，7 个区域（如图1 所示）。

2.3 设计参数

根据各个区域，不同房间功能，设置合理的计算参数，见表1。

2.4 送排风系统

1）负压隔离病房、实验室其核心就是负压的形成和保持，维持室内负压以防止室内污染空气向外扩散而造成区域性传染。即在特殊的装置下，使病房内或实验室工作区的气压低于房间外的气压，外面的新鲜空气可以流进房间，而房间内被污染过的空气却不会外泄，它可以通过专门的通道及时排放室外，病房外的空间不会被污染。

表1 室内设计参数

2）7 个区域，分别设置独立的机械送排风系统。送风系统均需要按照要求配置粗效、中效、亚高效三级过滤器，送风系统直接从二层机房外墙取风[2]，机组采用直膨式全空气净化空调机组。

3）负压隔离病房区域和实验室区域都有严格的功能分区和医疗流程，医护人员、病人、物流都必须按照单向流活动。利用有序的压力梯度控制措施、合理控制气流方向是通风空调设计的重中之重；不同污染等级区域压力梯度的设置应符合定向气流组织原则，保证气流从清洁区→半污染区→污染区方向流动。医护区为微正压，负压隔离病房、实验室工作区为负压，以避免洁净空气与污染空气的交叉，减少相互感染概率，有效阻断病毒传播，保证医护人员安全健康。

4）在实验室区域，半污染区和污染区通风系统，均设置管道消毒装置，在实验室非工作时间状态下运行，保障实验室空间、管道、机组的洁净要求。

2.5 风量计算

准确的风量计算是压力梯度的保证。本项目对每个房间均进行了详细的计算（见表2~表4）。

2.6 送排风口位置与压差控制措施

1）为防止送排风气流发生短路，负压隔离病房的送排风口应按照定向气流组织原则布置。送风口设置在房间靠近医护入口的上侧；排风口设置在病房内靠近床头的下部并设高效过滤器，这有利于污染空气尽快就近高位排出而不会污染周围大气环境。实验室核心区域同样严格遵守气流组织原则，上送下排，排风口位置位于实验室最污染处（见图2~图3）。

表2 负压隔离病房房间压差及风量表（2 间相同）

表3 负压病房侧污染区

2）压差控制措施。在每个系统设置近、中、远3处检测位置，将压差检测、报警装置设置于送风亚高效风口处及排风高效过滤器前、后部位，当压差数值超过设定值时会引发传感器报警，此时需要更换设备。病房与医护走廊、每个污染区与半污染区、PCR 实验室每个房间之间的墙面上均装有显示不同区域压力的压差显示装置（如图4~图5 所示），便于医护和维护人员实时观察房间压力梯度与送排风系统是否正常运行。

表4 负压病房侧半污染区

2.7 控制措施

1）启动顺序：清洁区先启动送风机，再启动排风机；半污染及污染区先启动排风机，再启动送风机；各区之间风机启动顺序为污染区、半污染区、清洁区。

2）电动风阀：送风机组进口及排风机出口应设置与风机联动的电动保温密闭风阀；送风机组电加热器与风机连锁，风机停止时，电加热立刻停止。

3）冬季制热工况：室外温度t＜0 ℃时，机组电预热段启动，新风预热至5 ℃，直膨机组室外机不启动，水盘管加热段启动工作，达到出风温度25 ℃；当室外温度t≥0 ℃时，机组室外机启动，直膨机组制热，达到出风温度25 ℃。

夏季制冷工况：降温除湿后，电再热段启动，达到夏季送风温度20 ℃。

4）送排风过滤器点位设置压差控制、报警装置。

5）机组温控分段加热功能，过热保护及故障报警系统。

2.8合理的空间布局

由于本工程为改造项目，空间局限性较大，机房布置非常紧凑。室外排风管道需满足立面美观要求，对出户位置限制较多；7 个系统通风管道之间与消防排烟管道交叉处较多，对层高影响巨大；为保证负压隔离病房和实验室区域内部房间高度，需合理布局风管道，最大限度提高层高（见图6）。

2.9 设备与配件

为了保证系统的安全、稳定运行，通风系统采用直膨式全空气型净化空调机组全新风运行。负压隔离病房区域、实验室样本制备间、送排风支管上均设置与设计风量精准匹配的定风量风阀，病房送、排风支管同时装有可单独关断的电动密闭风阀，为设备的稳定运行提供可靠保证。

2.10 屋顶排风系统

按照新冠导则相关规定，所有排风需要经高效过滤器风口和排风机高空排放[3]，排风系统的排出口距离屋面应≥3 m，可满足风口空气稀释1 万倍的要求。负压隔离病房排风机设置1 用1 备，提高系统可靠性。

3 安装与调试

3.1 安装要点

1）设计之初，通风空调安装技术人员应及时全面熟悉设计图纸，基于现场实际情况制定详细的施工计划，包括管道加工制作安装方案、风管严密性检测方案、系统调试运行方案等。

2）建筑的围护结构要有良好的气密性，管道的加工制作及安装过程中要确保风管、风阀、风机之间接管的严密性。施工过程中，尤为重要的是要做好风管、制冷剂管等穿越屋面及侧墙等围护结构的管道防水及密封处理，若病房主体存在拼接缝隙时也需认真做好防水密封处理，确保不留死角。施工阶段务必严谨细致，严密封堵所有孔洞，以保证形成负压气流，为确保合理的室内压力梯度奠定基础。

3）在送、排风管道安装时，为方便日后维护人员的系统调试和后期维修管理，每间病房的送、排风支管上均需要安装定风量阀及电动密闭阀，且阀门均安装在病房外侧敞开的走廊上方。

4）为便于后期维护及更换，在安装每间病房下部排风口处的高效过滤器时，应留有足够的安装及更换空间。

3.2 调试要点

1）通风系统调试时，首先要确保各房间内的门窗必须紧闭并对每个房间进行风量平衡调试，以确保相邻房间的压差满足设计及使用要求。

2）系统调试时，应按照设计文件中规定的风量对定风量阀的风量进行设定。

3）为确保各区域间压差的合理性，已设定风量的定风量阀在无特殊情况下不得进行二次调整。如遇特殊情况，需将各阀门的开启角度进行记录，并在后期按照相同开启角度进行阀门恢复。

4）为确保各区域房间内压力梯度满足设计及使用要求，应将负压隔离病房、负压实验室等场所的压力梯度作为重点关注对象，当出现数值偏离时需及时进行调试。

3.3 调试结果

经仔细调试，各区域通风及空调系统运行正常，病房区、医护区、医技区、实验室区的温(湿)度、换气次数、压力梯度等参数均满足设计及使用要求，为传染病医院的正常投入使用打下基础。

4 对总承包项目管理的反思和总结

1）本项目团队在专业总工和专业负责人的统筹下，各分项负责人各负其责，团结协作，保证了各项设计工作有条不紊的推进，在所有参建单位的共同努力下，该项目如期建成，建设速度与工程质量均达标。吉林省医疗专家组对项目给予高度肯定，成为省内设施最完善、配置最高端的负压隔离病房和PCR 实验室，成为业内样板工程。

2）本工程是一个总承包交钥匙项目，最终需要向业主提交一个满足使用功能、具备使用条件的工程。项目时间紧任务重，医疗专项内容的特殊性，涉及专业多、专业性强，施工条件苛刻，设计方又是总包方，除了要满足基本的设计规范与要求，还要最大限度考虑图纸的合理性、完整性、可实施性。

3）项目从立项之初，就聘请疾控中心专家、临检中心专家、院感中心专家，共同确定平面布局，实验室设备位置等。

4）项目的建设时间短、任务重、技术复杂，属于非常规作业，各专业之间协调和配合的工作量极大。在设计的过程中就安排现场配合专班与现场管理专班、医院接收方、施工单位、设备供应商等进行密切对接，及时反馈建设要求，并根据现场情况及时进行设计调整，用45 天完成从设计到施工、验收全部改造任务。

5 结语

1）控制合理的压力梯度，确保气流的定向流动是通风设计的关键，应把避免医患之间的交叉感染放在首位，切实保证医护人员的安全。

2）合理配置负压隔离病房、实验室通风空调设备，采用相应的通风空调系统及气流组织形式，并严格控制各区域的压力梯度关系，加强医疗防护和病患防护，最大限度降低院感风险。

3）针对新型冠状病毒肺炎传染性强的特点和建设周期与安装调试等因素，综合考虑系统的可快速建设性、设备的可靠性、可维护性及操作的低风险性，关键设备和系统均按备用进行设计。

4）总承包项目除了要满足基本的设计规范与要求外，还要最大限度考虑图纸的合理性、完整性、可实施性、成本的可控性。