留观病房暖通设计要点及难点总结

冯腾元 王员兴

杭州市中医院 浙江 杭州 310051

引言

我院感染楼目前主要存在隔离病房数量不足、原有设备无法满足大型突发公共疫情救治需求等问题。为改善这一状况，我院在院内选址建造一处新冠留观病房楼，以补足我院在新冠疫情防护工作方面的短板。本文以此项目为例，概述负压留观用房中暖通空调设备系统的设计要点及难点总结，对同类项目的建设提供参考。

1 项目概况

本项目建筑面积为842m²，地上1层，包含2间负压隔离留观单间，10间普通留观单间，半污染区走廊及其辅房、污物走廊及其辅房及办公区。该项目的设计核心是暖通空调设计，通过保证各个功能区域之间的压差以实现预防交叉感染的目标。为确保空气能够沿着清洁区→半污染区→污染区的方向流动，压力梯度需要符合相邻不同污染区的压差＞5Pa。

2 设计要点

2.1 平面区域划分

建筑专业严格按照“三区两通道”的原则进行平面布局。本项目功能区域包括：医生护士办公室、值班室、清洁走道等区域为清洁区；医护走道、治疗室、缓冲间等区域为半污染区；负压隔离留观单间、普通留观单间、患者走道为污染区，共3个区域。

2.2 设计参数

各个分区按照不同的房间功能，设置合理的室内计算参数，详见表1。

表1 室内设计参数

2.3 送排风系统

2.3.1 负压隔离留观单间、普通留观单间隔绝病毒的原理就是负压的形成与保持，维持污染区负压以防止污染空气向其他区域扩散而造成病毒传播。即通过送风量与排风量的差，使房间内的气压低于房间外的气压，外界的空气可以流进房间内，而房间内被病毒污染过的空气通过排风机排至室外，不会外泄。清洁区为正压，污染区为负压，避免洁净空气与被污染空气交叉，有效阻断病毒传播，减少相互感染的概率，确保医护人员的安全[1]。

2.3.2 清洁区、半污染区、污染区3个区域分别设置独立的送排风系统。此外，根据浙江省传染病应急医院（呼吸类）建设技术导则第7.2.4条，系统集中设置时，每个系统服务的病房数量不宜超过6间，本项目又将污染区划分为3个区域，一是6间负压病房；二是4间负压病房及污物走道；三是2间负压隔离留观单间，分别设置3套独立的空调机组。送风采用直膨式全新风空气净化空调机组，均设置初、中、亚高效过滤段，新风直接从屋面室外取风。

2.4 压差计算

压力梯度的实现需要准确的风量计算。本项目对有压差要求的各个房间进行计算，本文以隔离单间所在系统为例，详见表2。此外，负压病房与负压隔离病房在外侧人员目视区域设置微压差计，并标志明显的安全压差范围指示。

表2 隔离留观风量平衡表

2.5 气流组织

半污染区及污染区均采用上送下排的气流组织方式，即送风口设置在吊顶上，排风口通过排风立管设置在房间下部。根据浙江省传染病应急医院（呼吸类）建设技术导则第7.4.3条，空调送风口设置于靠近病人床尾侧医护入口的上部，排风口应设置于床头下方，多人病房的每个床头下方均应设置排风口，排风口底部距地面不应小于，上边沿不应高于，以降低医护人员的感染风险[2]。

2.6 控制措施

本次设计区域总计共分5个控制柜控制，空气净化空调机组与排风机组实现连锁控制。半污染区、污染区通风系统内的送风机与排风机在控制箱内实现连锁控制，启动通风系统时，先启动排风机，后启动空气净化空调机组；关停时，先关闭空气净化空调机组，后关闭排风机。清洁区通风系统的空气净化空调机组与排风机应连锁控制，启动通风系统时，先启动空气净化空调机组，后启动排风机；关停时，先关闭排风机，后关闭空气净化空调机组。清洁区、半污染区、污染区通风系统启动顺序为先启动清洁区通风系统，后启动半污染区通风系统，最后启动污染区通风系统。空气净化空调机组关停后，机组内的紫外线灭菌灯自动打开进行消毒，设置为半小时后延时关闭。空气净化空调机组采用以下防冻措施：冬季当通过机组盘管的水温小于5℃时，启动防冻程序，如果温度继续下降，关闭新风密闭阀及风机。

2.7 屋面设备布置

本院留观用房为一幢独立建筑，与周边建筑较远，对其他建筑影响较小，主要考虑自身新风取风口与排风口的位置关系。空气净化空调机组就近布置在相对应的送风竖井旁，排风机组及排风口集中设置在远离院区主楼的南侧屋面，保证排风口与周围建筑的水平距离大于15m，排风口高度高出屋面3m，室外的排风口与新风口或可开启门窗水平距离不小于20m，新排风口均设置防雨防虫网。

3 设计难点分析与总结

3.1 系统设置与设备冷负荷参数

本项目设计之初考虑到“平疫结合”，在屋面设置一段回风管，一端与直膨式空调机组回风箱连接，另一端与本系统对应的排风管连接。回风管段中间设置电动比例调节阀，非疫情期间开启，疫情期间关闭。本意是在非疫情期间将一部分排风转化为回风，以到达节能的目的，然而在本项目中却存在安全隐患。原因在于本项目污染区的排风系统负担病房、卫生间、污物处理等房间，半污染区的排风系统负担治疗室、处置室等房间，这些房间都极易产生异味及有害气体。显然，将携带上述房间的排风气体与室外新风混合后作为空调送风送入房间，存在极大安全风险，是极为不合适的。清洁区内，卫生间及淋浴间等容易产生异味的房间的排风均独立设置，合用的排风系统仅负担办公室、值班室等清洁区域，故在非疫情期间将这部分排风作为回风以达到节能的目的是安全、合理的。综上所述，本项目在设计最终定稿阶段，仅保留了清洁区的回风管及电动比例调节阀。

此外，本项目所有空调机组的冷热负荷均按照全新风运行工况进行计算，以疫情来临期间的最不利工况进行校核，确保各季节的制冷、制热效果。伴随疫情常态化的现状，今后建设此类项目若着重于非疫情期间的使用，不妨将卫生间、处置室、污物处理间等房间的排风系统单独设置，其余房间的排风接入回风箱按一定比例与室外新风混合后送出，将大大减少平时工况下的新风负荷。

3.2 管线合理性与设备全压选型

本项目在进行风管设计的过程中，由于室内的系统分区、室外的新风口排风口距离要求等因素，势必会造成若干风管长度过长的问题。因此，设计时更应合理优化管线路径，预留足够的吊顶空间，尽量避免风管交叉安装所造成的上翻下翻。同时，也要优先选择局部阻力较小的风管连接件。平面图中无法表达清晰的细节应该重点关注，补充详图、大样图，如垂直风管接入水平风管处，也应采用三通、弯头等连接件。

为保证每个风口的风量满足设计要求，设备风压选型的准确性在本项目中就显得尤为重要，需对各个系统进行详细的风管水利计算。系统中存在大量下排风口，垂直风管的水利计算也不可或缺。此外多数风口采用高效、中效过滤器，高效过滤器的初阻力为120Pa，终阻力为240Pa。设计阶段宜考虑1.1～1.2的安全系数适当放大设备的全压。同时，项目中存在风机设备风量小而风压大的情况，在设计交底阶段明确设备需同时满足全压及风量两项参数。

3.3 阀门设置合理性

负压病房的核心在于利于送排风量的差值营造负压，因此风管上阀门的设置就成为整个系统的重点。除每个送排风口前端风管上的手动调节阀必不可少之外，在主风管接出的支管上也应设置手动调节阀，这些手动调节阀的设置为今后整个系统的调试打下了的基础。送、排风系统中，每间病房的送、排风支管上均设置可单独关断电动密闭阀，此阀门在病房进行消毒时关闭，确保房间内空气密闭、不流通。为方便后期医护人员的使用，电动密闭阀的控制可将负责同一房间的送排风阀门串联至同一个开关上，开关宜设置于距地1.8m的高度，且粘贴醒目标识与灯具开关区分，避免医护人员后期使用时误操作，开关设置在半污染走道与病房之间的缓冲间较为适宜。

3.4 控制箱布置点位选择

负压病房的空调系统存在大量控制箱，暖通设计师应在设计阶段与电气设计师充分沟通，根据实际情况选择最合适的位置安装控制箱。本项目中，主要考虑以下几个地点放置控制箱，一是配电间，外门直接通向室外，与负压病房功能区域不连通，如控制箱设置于配电间，控制线路最短，成本最低，也便于后勤人员后期维护，但是对于医护人员平时的使用却极为不便。二是设置于护士台，这也是医院项目的常规做法，然而，对于本类项目来说，护士台属于半污染区，这个负压病房空调、排风系统的控制箱如设置于半污染区，整个医护人员的流线违背了院感的退更要求，对于后勤人员后期的维保也极为不便。三是清洁区入口处，此位置所需敷设的控制线路径最长，成本造价最高，却能够同时满足医护人员和后勤人员的使用便利性要求，医护人员进入清洁区即开启所有空调机组及排风机，后勤人员也不必穿防护服进出检修。综上所述，本项目的控制箱安装位置选定与清洁区入口处。

3.5 风管保温层

通用设计说明中，风管的保温层条目往往仅针对空调的送风管、回风管，不会对排风风管做出要求。然而在负压留观用房的空调系统中，往往采用的是全新风直流空调系统，即在疫情期间采用全新风模式，无空调回风，房间内被污染的空气通过排风系统直接排出室外。在上述系统中，排风管替代了常规回风管的作用，夏季排风管内的空气温度会高于吊顶内非制冷区域的空气温度，如这段排风管不设置保温层，吊顶内的金属风管管壁上将极易产生冷凝水，对后期使用产生不利影响。因此，在设计阶段应完善对于排风管保温层的说明，避免后期施工时遗漏。本项目中，因预算不足为控制造价，对于屋面不用于回风作用的排风管段，不设置风管保温层，如此设计在节约造价的同时不会对能源造成浪费，也不会造成因冷凝水而引起的室内漏水情况[3]。

4 结束语

综上，合理的选择空调通风系统形式、准确的进行压差及风量计算、切实的完善管道及设备布置、严格控制各区域的压力梯度关系，都是负压隔离病房设计中不可或缺的关键要点。此外，设计人员在落实规范要求之外，更应把保障医护人员的安全视为己任，以更高站位、更强担当、更高要求完成此类项目的设计，在确保图纸的合理性、完整性、准确性的同时，还要统筹兼顾施工过程中的可实施性以及成本的可控性。