方舱医院暖通设计方案分析——以某高校体育馆改建方舱医院为例

范文辉

（北京北建大建筑设计研究院有限公司，北京 100044）

1 项目背景

根据国家卫健委2022 年6 月底颁布的《新型冠状病毒肺炎防控方案（第九版）》的要求，我国新冠肺炎疫情防控要全面落实“动态清零”的总方针，坚持“预防为主、防治结合、依法科学、分级分类”的原则，坚持常态化精准防控和局部应急处置相结合，以最短时间、最小代价将疫情控制在最小范围内。

为贯彻国家的防疫方针，各省、市政府紧急出台了新冠肺炎隔离设施和方舱医院的设计导则，参照文献[1]和[2]的有关要求，利用既有高大空间建筑，如展览中心和体育馆，改造为集中收治轻症或无症状感染者的方舱医院或集中隔离场所，是一种非常有效的措施。

2 工程概况

北京某高校位于大兴新校区的体育馆，总建筑面积20 000 m2，建筑高度19.5 m，2017 年9 月投入使用。该体育馆地上主体为一层，为高大空间，内部局部3 层（看台下），地下两层。

原设计地上大厅的主要功能为篮球训练及比赛，南北两侧是观众席。阶梯看台下的房间主要是体育训练、比赛用房、体育教室、办公室，地下建筑主要功能为游泳馆、健身房、球类活动室和设备用房。

高校是人员密集场所，一旦发生疫情极易传播扩散，为使疫情在发现初期及时得到控制，结合国家和北京市的防疫政策，学校响应区政府的号召，拟将该体育馆（大厅）改造为临时方舱医院，用于及时收治轻症和无症状感染者。

3 新冠肺炎方舱医院的暖通设计原则和要点

3.1 呼吸道传染病收治场所环境控制措施

新冠肺炎属于乙类呼吸道传染病，研究表明，其病毒主要通过呼吸道飞沫和密切接触传染，在封闭环境内通过气溶胶传染。根据这些特点和文献[3]的阐述，加强室内，特别是呼吸道传染病收治场所的机械通风，对于控制气流流向和稀释降低带病毒颗粒物的浓度，有很大的作用。

3.2 新冠肺炎方舱医院暖通设计原则和要点

利用既有建筑改造为新冠肺炎方舱医院，根据文献[1]、[2]和[4]的有关要求，汇总得出方舱医院设计原则和要点如下。

1）方舱医院的格局应按“三区两通道”进行设计，污染区包括轻症患者收治区、治疗室、处置室，清洁区为医护人员生活区，半污染区为清洁区与污染区之间的办公室、护士站、治疗室、医疗器械室等，还有医护人员通道和患者通道。

2）改造的方舱医院，空调通风系统应按清洁区、半污染区、污染区分别独立设置，且尽量利用原建筑的空调通风系统，全空气空调系统采用全新风直流方式运行，关闭回风阀，新风阀全开；风机盘管+新风空调系统，按最大新风量运行，这两种方式的排风量均大于新风量，排风口设高效过滤器，排风机风量不够时，可以开启排烟风机。

3）原有空调和排风系统无法利用或未设置通风系统的，应增设通风系统。加装的排风系统应尽量采用下排风，排风管可结合建筑隔断明装，排风量标准应按150～200 m3/（人·h）设计。

4）清洁区的送风系统应采用粗效、中效，至少两级过滤；污染区的送风系统应采用粗效、中效、亚高效，至少三级过滤；排风应经过高效过滤器处理后排放。

5）在高大空间内设置的方舱医院，气流组织明显不利的区域，如增设排风口有困难，可分区设置具有杀菌消毒功能的空气净化器。

4 某高校体育馆方舱医院改造暖通设计方案分析

4.1 体育馆暖通空调系统现状

该体育馆地上一层大厅采用的是一次回风全空气定风量空调系统，夏季供冷，冬季供热，气流组织形式为上送风、下回风，屋顶风机排风。空调系统按观众区和场地区划分，根据建筑形式，南、北侧各设两个空调系统，共8 个空调系统。

大厅空调系统的总送风量约为200 000 m3/h，折合换气次数约为5 次/h。空调系统的热源为地下一层换热机房，冷源为屋顶风冷冷水机组。

4.2 体育馆方舱医院建筑改造方案

根据区政府和学校的要求，结合新冠肺炎隔离设施相关设计标准，建筑专业提出了方舱医院改造平面方案，划分了清洁区和污染区。

一层大厅主要区域为收治新冠轻症患者的污染区，内设123 张床位，每床之间有隔板，与大厅相通，还有值班护士25 人，医生4 人，保安、保洁12 人，共164 人。患者卫生间为现位于大厅南、北两侧的卫生间。大厅东侧为卫生通过区，作为医护人员的出入口，设有更衣间、缓冲间、洗消间、卫生间，房间均有顶板，为密闭空间，患者的出入口位于大厅西侧。

4.3 方舱医院污染区通风空调系统改造方案

由于该体育馆大厅的原空调通风系统是按大空间舒适性空调设置的，虽然总的送、排风量较大，但系统带有回风，送、回风口也未设高效过滤器，且排风口的位置较高，都不满足方舱医院的使用要求，因此，若改为方舱医院，则需要对空调通风系统进行整改。经分析，空调通风系统有以下3 个改造方案。

1）方案一：大厅污染区利用原空调系统送风，关闭回风口，利用原屋顶风机排风

利用原场地区的空调系统送全新风，仍采用位于高处的喷口送风，原位于低处的回风口关闭，利用屋顶的排风机排风，场地内分区设若干移动式空气消毒装置。

原场地区4 台空调机组的总送风量为25 000×4=100 000 m3/h，现排风量按200 m3/（人·h）计，总排风量为200×180=36 000 m3/h，则总送风量不大于30 000 m3/h 即可。原服务场地的空调机组只开其中两台（南、北各一台）送风，并通过加装变频装置，来降低风机转速和风量，或者用风阀调节风量，同时送风口加装亚高效过滤器。

原屋顶有4 台排风兼排烟风机，总排风量（低档）为22 000×4=88 000 m3/h，现运行其中两台风机（南、北各一台）即可满足排风量要求，屋顶原排风口适当改造，加一节三通风管，一支新增一个带高效过滤器的排风口，另一支风口还用于排烟，火灾时转换。

为保持室内良好的空气质量，春、秋过渡季节也可以加大送、排风量，即南、北区各开启一台空调机组送风，屋顶开启3 台排风机组排风。

此方案的优点是：充分利用现有空调通风设备和管道，仅做少量改造，施工难度小，周期短。缺点是：送、排风口均位于高处，且两股气流有交叉，不利于及时排除带有病毒的空气；冬、夏季全新风运行时，冷热负荷较大，室内温度不能达到原设计标准，特别是冬季高处送热风对地面不利，建议每床设电暖器来保持较舒适的环境温度。

2）方案二：大厅污染区利用原空调系统送风，原空调下回风口改为排风口

利用原场地区的空调系统送全新风，仍采用位于高处的喷口送风，原位于场地周围低处的回风口改为排风口，形成上送风，下排风的气流组织形式，新的排风管利用建筑两端原有管井的空间敷设，或重新在楼板上开洞，竖向敷设新管道，与屋顶的排风机连接排风，场地内分区设若干移动式空气消毒装置。送、排风量基本同方案一。

此方案的优点是：利用现有空调通风设备和送风系统，对原回风管道进行修改，改下回风系统为下排风系统，使气流组织更符合呼吸道传染病区的要求，及时排除有害气体。缺点是：对排风系统改造工程量较大，施工有一定难度，周期长，成本较高。

3）方案三：大厅污染区利用原空调系统送风，新增下排风立管，沿看台向上敷设，高空排风

利用原场地区的空调系统送全新风，仍采用位于高处的喷口送风，关闭原回风口，在场地周围新增若干下排风立管，沿两边看台向上敷设，连接屋顶原排风机排风，形成上送风，下排风的气流组织形式，场地内分区设若干移动式空气消毒装置，送、排风量基本同方案一，详见图1。

图1 体育馆（方舱医院）通风空调剖面示意图

此方案的优点是：利用现有空调通风设备和送风系统，废除原回风系统，新增下排风系统，使气流组织更符合呼吸道传染病区的要求。缺点是：新增排风系统的管道和部分风机，工程量较大，但因较少涉及对体育馆结构的改造，比方案二的施工难度小。

4.4 卫生通过区的通风空调改造方案

卫生通过区设在体育馆大厅东侧，紧邻原主席台，根据防疫需要，需增设送、排风系统。送风方案是在舞台后部一层进出口大厅顶部吊装一台直膨式新风机组，夏季供冷，冬季供热，室外机设在附近地面上，新风管送接至医护人员进入污染区方向的更衣间。在医护人员离开污染区方向的缓冲间设下排风口，并在舞台高处观众席顶部新增排风机一台，竖向排风管连接至排风口，从高处排风。

5 结语

从以上方案分析来看，通风空调系统在方舱医院的建设中占有举足轻重的位置，对于患者的顺利康复和医护人员的安全都非常重要。方案一改造工程量较小，施工速度快，工程造价低，且疫情结束后便于恢复原状，但空调通风系统运行效果一般，适合在短期内快速建成临时性方舱医院，并投入使用，以应对疫情的暴发。方案三改造工程量较大，施工难度大，周期长，造价高，疫情结束后恢复难度大，但空调通风系统运行效果最好，适合长期用作呼吸道传染病方舱医院。需要注意的是，上述各通风系统改造方案中，对原体育馆的防排烟系统不做改动，以确保体育馆在各种功能条件下都能安全运行。