關(guān)鍵詞：方艙醫(yī)院 倉庫 氣流組織 通風(fēng) 空調(diào)設(shè)計
引 言
從2019年12月30日國家首次發(fā)布新型冠狀病毒感染的肺炎疫情相關(guān)公告開始，全國確診人數(shù)快速增加，為了應(yīng)對疫情，武漢市組織各方力量快速建成了火神山醫(yī)院、雷神山醫(yī)院，以及多所方艙醫(yī)院。武漢市陸續(xù)建設(shè)了洪山體育館方艙醫(yī)院、武漢國際會展中心方艙醫(yī)院、長征方艙醫(yī)院等十幾所方艙醫(yī)院，這些醫(yī)院都是以既有的體育場館、展覽館、廠房等大空間改建而成，設(shè)計主要依據(jù)為湖北省“方艙醫(yī)院設(shè)計和改建的有關(guān)技術(shù)要求”及國家衛(wèi)生健康委員會和住建部批準(zhǔn)的“新型冠狀病毒肺炎應(yīng)急救治設(shè)施設(shè)計導(dǎo)則（試行）”及其相關(guān)的國家規(guī)范。這一批方艙醫(yī)院建設(shè)周期短、工程量大，設(shè)計師要從時間、安全、規(guī)范、成本等方面綜合考慮，既要高效快速建成，又要基本滿足規(guī)范及使用要求。本文以長征方艙醫(yī)院的暖通設(shè)計為例，來探討倉庫、廠房類建筑改建方艙醫(yī)院通風(fēng)空調(diào)設(shè)計方法及措施，為同行提供一些參考。
1.工程概況
“疫情就是命令，防控就是責(zé)任”。2020年2月18日市政府決定將位于武漢市洪山區(qū)白沙四路長征工業(yè)園廠區(qū)有一處廢棄倉庫改造為方艙醫(yī)院。經(jīng)過現(xiàn)場踏勘、綜合區(qū)劃用地、檢查水電設(shè)施情況等一系列緊鑼密鼓的前期工作，確定最終方案，把總面積14452m2的12間空曠倉庫，建成可容納2200張床位的方艙醫(yī)院（圖1～圖2）。
圖1 長征方艙醫(yī)院衛(wèi)星視圖
圖2 長征方艙醫(yī)院總圖
12間空曠倉庫均為單層建筑物，普通塑鋼門窗，防盜大門，彩鋼板屋頂，門、窗及屋頂縫隙大，漏風(fēng)嚴(yán)重。圖3～圖4是長征方艙醫(yī)院改造前后實景圖。
圖3 改造前倉庫實景圖
圖4 改造后病房實景圖
建筑平面按照“三區(qū)兩通道”（污染區(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)、醫(yī)務(wù)人員通道、患者通道）的格局進(jìn)行設(shè)計改造。
2.通風(fēng)空調(diào)改造設(shè)計原則
方艙醫(yī)院是以部隊野戰(zhàn)機(jī)動醫(yī)療系統(tǒng)為模板，充分利用既有建筑，以最短時間、最小成本滿足最基本的防護(hù)要求為原則來快速改造的臨時收治場所，可以極大地緩解當(dāng)?shù)蒯t(yī)療資源緊張的問題，解決當(dāng)前大量新冠確診輕癥患者收治難的問題，從而實現(xiàn)有效控制傳染源、防止疫情擴(kuò)散、最大限度救治患者的目標(biāo)。
方艙醫(yī)院的建設(shè)關(guān)系到病人、醫(yī)護(hù)人員及外界環(huán)境的健康及安全，通風(fēng)空調(diào)總體設(shè)計原則如下。
（1）采取壓差控制措施，確保衛(wèi)生通過區(qū)域氣流合理的流向；
（2）采取較大風(fēng)量通風(fēng)換氣措施，稀釋隔離區(qū)內(nèi)病毒的濃度，保護(hù)隔離區(qū)內(nèi)病人及醫(yī)護(hù)人員的安全；
（3）充分利用既有建筑的防排煙系統(tǒng)，通過合理的改造手段，使得防排煙系統(tǒng)基本滿足規(guī)范需求，保證消防安全；
（4）充分利用既有建筑的空調(diào)系統(tǒng)，通過合理的改造手段，使室內(nèi)溫度環(huán)境基本滿足要求；
（5）應(yīng)充分考慮設(shè)備采購的便利性，以最短時間、較小成本為原則來考慮設(shè)計方案。
3.通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計
應(yīng)急醫(yī)療設(shè)施隔離病區(qū)應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計及壓力梯度控制參考負(fù)壓隔離病房的設(shè)計原則：機(jī)械送、排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)按清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)分區(qū)設(shè)置獨(dú)立系統(tǒng)。半污染區(qū)、污染區(qū)的排風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)置在建筑室外，高空排放。通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)形成合理的室內(nèi)空氣氣流方向，即氣流從清潔區(qū)半污染區(qū)污染區(qū)方向有序流動，保證相對的壓力梯度（相對室外氣壓），即清潔區(qū)（+）>半污染區(qū)（-）>污染區(qū)（--），通過機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力差維持污染區(qū)處于負(fù)壓狀態(tài)，清潔區(qū)處于正壓狀態(tài)。
3.1
衛(wèi)生通過區(qū)通風(fēng)設(shè)計
（1）氣流組織
衛(wèi)生通過區(qū)的氣流組織措施，目前沒有明確的規(guī)范參考，也未見相關(guān)氣流模擬分析研究，僅有臨時性技術(shù)要求指導(dǎo)，湖北省“方艙醫(yī)院設(shè)計和改建的有關(guān)技術(shù)要求”規(guī)定，醫(yī)護(hù)人員通過“一次更衣—二次更衣—緩沖間”后，從清潔區(qū)進(jìn)入到污染區(qū)，在“一次更衣”設(shè)置不小于30次/小時的送風(fēng)，各相鄰隔間設(shè)置D300通風(fēng)短管，氣流流向從清潔區(qū)至隔離區(qū)。醫(yī)護(hù)人員通過“緩沖間—脫隔離服間—脫防護(hù)服間—脫制服間—淋浴間—一次更衣”后，從隔離區(qū)返回清潔區(qū)，在“緩沖間—脫隔離服間”設(shè)置不小于30次/h的排風(fēng)，各相鄰隔間設(shè)置D300通風(fēng)短管，氣流流向從清潔區(qū)至污染區(qū)。該規(guī)定的設(shè)計思路是參考人防濾毒式通風(fēng)超壓排氣的氣流組織方式（圖5）。
圖5 人防濾毒式通風(fēng)超壓排氣示意圖
因各方艙醫(yī)院建筑條件差異，衛(wèi)生通過區(qū)的功能及方式不可能完全一致，設(shè)計的通風(fēng)方案應(yīng)因地制宜差異化設(shè)置，設(shè)計原則是確保氣流有序流動，通風(fēng)短管最好對角上下交錯布置，盡量保證不留通風(fēng)死角，且工程實施簡單易行。為進(jìn)一步探討衛(wèi)生通過口部處合理的氣流組織方法，參考長征方艙醫(yī)院及另一所方艙醫(yī)院的兩個口部方案。
圖6是長征方艙醫(yī)院衛(wèi)生通過口部平面示意圖，醫(yī)護(hù)入口通道在一次更衣處送風(fēng)，在緩沖間一處排風(fēng)，出于安全考慮，在緩沖間1隔墻的短管上設(shè)電動密閉閥門與排風(fēng)機(jī)連鎖，當(dāng)風(fēng)機(jī)故障停運(yùn)時，連鎖電動密閉閥門關(guān)閉，確保緩沖間的密閉性。醫(yī)護(hù)出口通道在脫制服走道處送風(fēng)，在脫隔離服及緩沖間處排風(fēng)；另一種通風(fēng)形式就是在緩沖間兩處正壓送風(fēng)，隔斷脫隔離服及污染區(qū)的氣流。
圖6 方案一衛(wèi)生通過區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)圖
圖7是另一所方艙醫(yī)院衛(wèi)生通過口部平面示意圖，內(nèi)走道區(qū)設(shè)置有少量辦公用房及庫房，此區(qū)域可視為一個半清潔區(qū)，在一次更衣處送風(fēng)，在脫隔離服及緩沖間兩處排風(fēng)，在緩沖間1、3處正壓送風(fēng)，隔斷污染區(qū)的氣流。出于安全考慮，在緩沖間兩隔墻的短管上設(shè)電動密閉閥門與排風(fēng)機(jī)連鎖，當(dāng)風(fēng)機(jī)故障停運(yùn)時，連鎖電動密閉閥門關(guān)閉，確保緩沖間的密閉性。另一種通風(fēng)形式就是在緩沖間兩處正壓送風(fēng)，隔斷脫隔離服間及污染區(qū)的氣流。
圖7 方案二衛(wèi)生通過區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)圖
（2）風(fēng)量平衡計算及壓力梯度控制
衛(wèi)生通過區(qū)域換氣次數(shù)按下列兩個條件計算確定：
a 參考人防二等人員掩蔽所慮毒通風(fēng)方法，防毒通道最小換氣次數(shù)為40h-1，即按最大更衣（或脫衣）室換氣次數(shù)大于40h-1計算（大于湖北省“方艙醫(yī)院設(shè)計和改建的有關(guān)技術(shù)要求”中30h-1的規(guī)定）；
b 按衛(wèi)生通過區(qū)域換氣次數(shù)均大于6h-1計算，比較上述兩種計算結(jié)果得到的風(fēng)量取二者大值。
壓差的建立與建筑物的氣密性、送風(fēng)量、排風(fēng)量三者相關(guān)，根據(jù)流體力學(xué)原理，開口流量與壓差的關(guān)系滿足公式（1）：
（1）
式中：
——流量系數(shù)；
——縫隙面積（m2）；
——縫隙兩側(cè)空間壓差（Pa）；
——空氣密度，取1.2kg/m2；
——泄漏風(fēng)量（m2/h）
工程中采用壓差法計算門窗縫隙泄漏風(fēng)量可簡化為公式（2）：
（2）
根據(jù)公式（2）可計算出各隔間門縫及短管的滲透風(fēng)量，當(dāng)送風(fēng)量確定后，各隔間的壓差關(guān)系及縫隙面積直接影響區(qū)域所需的排風(fēng)量。參照上一小節(jié)的兩個衛(wèi)生通過區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)圖，對口部的風(fēng)量平衡進(jìn)行計算從而推算出各房間的送排風(fēng)量。
圖8是方案一口部風(fēng)量平衡示意圖。圖中SA.表示送風(fēng)，EA.表示排風(fēng)。
圖8 方案一口部風(fēng)量平衡示意圖
當(dāng)緩沖間2采用30h-1換氣次數(shù)排風(fēng)且不補(bǔ)風(fēng)時，緩沖間2勢必需要一定的負(fù)壓值才能夠通過套管補(bǔ)風(fēng)，這樣可能會導(dǎo)致污染區(qū)氣流逆向流入緩沖間，這不符合定向氣流原則，因此建議緩沖間2按不小于6h-1換氣次數(shù)確定。另一種通風(fēng)方式就是在緩沖間2處正壓送風(fēng)，氣流阻隔效果好，也能控制好壓力梯度，系統(tǒng)可靠性高，但系統(tǒng)較為復(fù)雜。對比這兩種方案，考慮工程進(jìn)度等因素，工程實施采用第一種方案。
圖9是口部方案二風(fēng)量平衡示意圖。圖中SA.表示送風(fēng)，EA.表示排風(fēng)。
圖9方案通風(fēng)系統(tǒng)更為簡單，但需要更大的超壓值，對于方案二出口通道的緩沖間2的送排風(fēng)策略與方案一相同。
圖9 方案二口部風(fēng)量平衡示意圖
需要說明的是，各區(qū)域壓力、風(fēng)量及套管的大小應(yīng)根據(jù)風(fēng)量平衡計算確定，一個D300的套管不一定能滿足補(bǔ)風(fēng)需求，可以設(shè)置更大一些的套管，或多個D300套管組合，并應(yīng)滿足氣流從相對潔凈的區(qū)域流向相對污染的區(qū)域。
3.2
隔離病房區(qū)通風(fēng)設(shè)計
根據(jù)湖北省住建廳印發(fā)的《方艙醫(yī)院設(shè)計和改建的有關(guān)技術(shù)要求》，呼吸道傳染病的病房最小通風(fēng)量150m3/h·人，此次改造設(shè)計按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計通風(fēng)量。長征醫(yī)院隔離病房區(qū)由既有的單層廠房倉庫改建，無現(xiàn)成的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)可利用，通風(fēng)系統(tǒng)屬重新設(shè)計及建造。
通風(fēng)系統(tǒng)按6000m3/h一個系統(tǒng)設(shè)計，沿隔離病房內(nèi)護(hù)士站對面方向均布，按規(guī)范要求設(shè)置下排風(fēng)口并在排風(fēng)口部H13高效過濾器，H13高效過濾器對粒徑的顆粒計數(shù)效率可達(dá)99.99%，絕大部分病毒被高效過濾器截留，再補(bǔ)充紫外線消毒等方式，盡量消殺病毒。高效過濾器前后設(shè)置壓差傳感器，當(dāng)壓差數(shù)值超過設(shè)定值時傳感器報警，相應(yīng)進(jìn)行設(shè)備更換。過濾器過濾排風(fēng)中的病毒，使排風(fēng)對室外污染的程度降到最低。排風(fēng)系統(tǒng)模塊化配置，可方便快速同時施工，節(jié)約了施工時間，模塊化的通風(fēng)系統(tǒng)盡量根據(jù)設(shè)備噪聲來配風(fēng)機(jī)，從源頭上減小噪聲。通風(fēng)平面布置及部件設(shè)置參看圖10～圖12。
圖10 隔離病房區(qū)通風(fēng)平面圖
圖11 排風(fēng)模塊大樣圖
圖12 排風(fēng)系統(tǒng)過濾器及管道安裝圖
由于隔離病房為原廢棄單層廠房倉庫，區(qū)門、窗及屋頂縫隙大，漏風(fēng)嚴(yán)重，因此不設(shè)送風(fēng)系統(tǒng)，靠四周縫隙自然補(bǔ)風(fēng)，室內(nèi)排風(fēng)口需布置在遠(yuǎn)離護(hù)士站的病床區(qū)，使護(hù)士站位于滲透風(fēng)氣流的上風(fēng)側(cè)，室內(nèi)排風(fēng)口距地高度≤2.0m。在有限的條件，盡量提高醫(yī)護(hù)人員的安全。
關(guān)于風(fēng)機(jī)選型，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)實際需要的風(fēng)量以及壓頭進(jìn)行選擇，風(fēng)量及風(fēng)壓考慮不小于10%的安全余量。方艙醫(yī)院隔離區(qū)的排風(fēng)系統(tǒng)增加了多級過濾器，尤其是排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置了高效過濾器，在進(jìn)行風(fēng)系統(tǒng)水力計算時需注意過濾器的阻力變化，風(fēng)機(jī)壓頭選擇應(yīng)按過濾器終阻力計算。
4.空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)文獻(xiàn)的建議，方艙醫(yī)院應(yīng)注重?zé)岱謱涌刂?，可?yōu)先通過提高新風(fēng)量和在玻璃幕墻等冷壁面下方布置加熱器等措施，抑制人員活動區(qū)域內(nèi)的熱分層現(xiàn)象，降低交叉感染風(fēng)險。倉庫、廠房類建筑一般各類門、窗、屋頂縫隙大，漏風(fēng)帶來的新風(fēng)量已經(jīng)非常大，因此重點(diǎn)在沿外墻布置加熱器。
原廠房為倉庫，室內(nèi)未設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)。本次改造為隔離病房，在室內(nèi)增設(shè)了分體空調(diào)。同時沿外墻布置電熱油汀，時間短，速度快，抑制人員活動區(qū)域內(nèi)的熱分層現(xiàn)象，降低交叉感染的風(fēng)險。同時還在大門護(hù)士站等局部地區(qū)配置分體空調(diào)，每個床位配備電熱毯，加強(qiáng)空調(diào)效果。
5.設(shè)計注意事項
5.1
噪聲控制
廠房倉庫維護(hù)結(jié)構(gòu)密封性、隔聲性較差，因此，除了在通風(fēng)系統(tǒng)上采用軟接隔振、設(shè)置消聲器、降低風(fēng)管風(fēng)口風(fēng)速等降噪措施外，還需要采取措施降低室外風(fēng)機(jī)通過維護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的噪聲。排風(fēng)機(jī)需采用小風(fēng)量（額定風(fēng)量≤6000m2/h）低噪聲離心風(fēng)機(jī)箱，風(fēng)機(jī)的安裝位置需盡量遠(yuǎn)離門窗洞口。風(fēng)管利用窗洞穿入室內(nèi)時，窗洞宜采用礦棉彩鋼板等具有隔聲能力的板材進(jìn)行封堵，風(fēng)管與板材之間縫隙需進(jìn)行密封。
5.2
環(huán)境影響
污染隔離區(qū)排風(fēng)應(yīng)經(jīng)過高效過濾器過濾后排放，排風(fēng)口應(yīng)遠(yuǎn)離進(jìn)風(fēng)口與人員活動區(qū)域，與任何進(jìn)風(fēng)口水平距離不得小于20m，或垂直距離不得小于6m，本工程采用的是門窗縫隙自然補(bǔ)風(fēng)，此范圍內(nèi)的門窗縫隙均封堵。在廠房四周布置排風(fēng)機(jī)時需注意避開醫(yī)護(hù)通道、患者通道等人行通道。廠區(qū)外圍廠房排風(fēng)口需盡量遠(yuǎn)離廠區(qū)四周的居民樓，以確保安全，避免造成恐慌。
5.3
設(shè)計施工配合
設(shè)計施工配合。設(shè)計過程中應(yīng)與設(shè)備廠家、施工單位充分溝通，按訂購的風(fēng)機(jī)、過濾器等設(shè)備實際尺寸進(jìn)行設(shè)計，確保設(shè)備、材料到現(xiàn)場后能順利組裝，提高安裝效率。施工安裝中要注意的細(xì)節(jié)，譬如高效過濾器安裝方式、維護(hù)結(jié)構(gòu)孔縫封堵等需在設(shè)計和施工交底中交代清楚。
6.結(jié)語
疫情期間武漢市的方艙醫(yī)院均由不同形式的建筑改造而成，其建筑共同點(diǎn)是空間高、體量大，針對暖通專業(yè)其不同點(diǎn)是倉庫、廠房類建造改造，方艙建筑一般無通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，或原系統(tǒng)不滿足防護(hù)隔離要求，需要全部重新設(shè)計建造。為快速方便建造，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)盡量模塊化設(shè)計，模塊化的通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)設(shè)備噪聲等因素合理控制風(fēng)機(jī)容量，從源頭上減小噪聲。
衛(wèi)生通過是方艙醫(yī)院必要的重要功能區(qū)域，合理的氣流組織及通風(fēng)系統(tǒng)是保證清潔區(qū)不被污染區(qū)影響，確保隔離區(qū)內(nèi)污染的空氣不能擴(kuò)散到醫(yī)院內(nèi)的其他場所的重要手段?？紤]到建造時間極短的因素，本方艙醫(yī)院的衛(wèi)生通過區(qū)借鑒人防防毒通道的通風(fēng)方式，以簡單的氣流組織形式，詳實的風(fēng)量平衡計算來設(shè)計通風(fēng)系統(tǒng)，保證衛(wèi)生通道區(qū)以最短建造時間、最小的建設(shè)成本來滿足基本的隔離防護(hù)要求。
隔離病房區(qū)應(yīng)采用機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)維持房間微負(fù)壓，排風(fēng)口處設(shè)置不宜低于國家標(biāo)準(zhǔn)B類的高效過濾器。倉庫及體育館等高大空間建筑的隔離病房區(qū)，建議沿外墻布置電熱油汀，抑制人員活動區(qū)域內(nèi)的熱分層現(xiàn)象，降低交叉感染風(fēng)險。
本文結(jié)合長征工業(yè)園內(nèi)廠房倉庫改造方艙醫(yī)院的設(shè)計工程案例，對廠房倉庫類方艙醫(yī)院暖通系統(tǒng)設(shè)計和改造進(jìn)行介紹，探討一些經(jīng)驗及總結(jié)，以供同行參考，如有考慮不全之處期盼指正。