龍洋波 邢哲理 溫旭怡 房電偉

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可正負(fù)壓切換隔離病房通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)探析

龍洋波 邢哲理 溫旭怡 房電偉

（軍事科學(xué)院國(guó)防工程研究院 北京 100036）

隔離病房在防止疾病傳播、保護(hù)醫(yī)患方面起著越來(lái)越重要的作用。以北京地區(qū)某實(shí)際工程為例，從新風(fēng)量、壓力梯度、凈化以及氣流組織幾個(gè)方面作以分析，并從系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及運(yùn)行控制策略上進(jìn)行探討，總結(jié)提出了在正負(fù)壓隔離病房中應(yīng)注意的幾點(diǎn)事項(xiàng)。目前，我國(guó)有關(guān)可正負(fù)壓切換隔離病房的設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)不夠健全，各工程做法也不盡相同，望以此文與同行共商榷。

隔離病房；通風(fēng)空調(diào)；變風(fēng)量系統(tǒng)；自動(dòng)控制

0 引言

十幾年前，一種前所未有的致命性呼吸系統(tǒng)傳染病——SARS（通常稱(chēng)之為非典型性肺炎）疫情爆發(fā)，之后，禽流感病毒又不斷威脅著我們的健康，給世界各國(guó)人民身心帶來(lái)了巨大的傷害，造成了無(wú)法估量的經(jīng)濟(jì)損失[1]。隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，人們對(duì)多種傳染病的發(fā)病機(jī)理、傳播途徑有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)。為了保護(hù)易感人群的安全，我國(guó)加快了各類(lèi)隔離病房的建設(shè)步伐，并取得了較大的成就，文獻(xiàn)[2]對(duì)血液病房、燒傷病房以及負(fù)壓隔離病房做出了相關(guān)規(guī)定，文獻(xiàn)[3]對(duì)隔離病房氣流組織等進(jìn)行研究，提出了動(dòng)態(tài)隔離原理。但經(jīng)筆者了解，關(guān)于可正負(fù)壓切換隔離病房的文章甚少。本文結(jié)合實(shí)際工程，主要探討可正負(fù)壓切換隔離病房的空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)方法。

1 正負(fù)壓隔離病房的通風(fēng)空調(diào)措施

1.1 負(fù)壓隔離病房的通風(fēng)空調(diào)措施

負(fù)壓隔離病房建設(shè)的目的是控制以空氣為傳播介質(zhì)的烈性病毒傳染病，是一種采用分隔并配置空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制氣流方向，保證室內(nèi)空氣靜壓低于周邊區(qū)域空氣靜壓，并采取有效衛(wèi)生安全措施防止傳染的病房[4]。

對(duì)于負(fù)壓隔離病房來(lái)說(shuō)，應(yīng)從控制微生物污染的角度出發(fā)，通過(guò)合理的平面布局，采取必要的通風(fēng)空調(diào)控制措施以及過(guò)濾措施，有效去除空氣中的微生物和塵埃。主要從以下幾個(gè)方面入手：

1.1.1 壓差控制

整個(gè)隔離病區(qū)可劃分為清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)，以污染區(qū)為核心，經(jīng)過(guò)多重隔離緩沖和清潔區(qū)分開(kāi)，一般醫(yī)護(hù)辦公集中設(shè)置在清潔區(qū)，而隔離病房集中設(shè)置在污染區(qū)。壓差控制的目的就是通過(guò)有效的空調(diào)通風(fēng)措施，在不同的分區(qū)之間形成有序的壓力梯度，保證空氣在各區(qū)之間形成合理的定向流動(dòng)，使污染物控制在污染區(qū)之內(nèi)，從而保證清潔區(qū)不受污染。

1.1.2 新風(fēng)

隔離病房空調(diào)系統(tǒng)合理加大新風(fēng)比，可有效降低室內(nèi)病菌濃度，一般采用全新風(fēng)系統(tǒng)。

1.1.3 過(guò)濾消毒

高效過(guò)濾器是阻隔灰塵、隔斷病菌傳播途徑的有效手段，負(fù)壓隔離病房室內(nèi)送、排風(fēng)口均應(yīng)設(shè)置高效過(guò)濾器，并定期進(jìn)行消毒處理。

1.1.4 氣流組織

氣流組織設(shè)計(jì)是降低空氣污染隱患的重要舉措，合理的氣流組織可以有效地控制污染物的擴(kuò)散和對(duì)人員的危害，應(yīng)最大限度減小病房回流和渦流[5]，一般采用上送下回的方式，氣流方向與微粒沉降方向一致。送風(fēng)口一般設(shè)在探視人員站位上方，回風(fēng)口靠近患者頭部。

1.2 正壓隔離病房的通風(fēng)空調(diào)措施

正壓隔離病房建設(shè)的目的主要是采取高質(zhì)量、無(wú)病原體的潔凈空氣幫助抵抗力弱的病人盡快恢復(fù)。其通風(fēng)空調(diào)控制措施主要從以下幾個(gè)方面入手：

（1）壓差控制。病房相對(duì)緩沖間以及其他關(guān)聯(lián)區(qū)域?yàn)檎龎海刂茪饬鲝臐崈舳雀叩膮^(qū)域流向潔凈度低的區(qū)域。

（2）過(guò)濾消毒。為保護(hù)低抵抗力的病人，應(yīng)將新風(fēng)經(jīng)高效過(guò)濾器處理，必要時(shí)可進(jìn)一步消毒，再送入房間。

（3）氣流組織。一般采用上送下回方式，送風(fēng)口布置在患者病床附近，回風(fēng)口布置在側(cè)下方。

（4）補(bǔ)充新風(fēng)。新風(fēng)補(bǔ)充的多少，直接影響凈化空調(diào)系統(tǒng)的能耗。因此新風(fēng)量不宜過(guò)大，滿(mǎn)足人員以及正壓需求即可，除了個(gè)別特殊病房外，一般不需要全新風(fēng)。

2 某正負(fù)壓隔離病房通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)與分析

2.1 工程概況

該工程為北京市某醫(yī)院病房改造工程，原為淋巴腫瘤內(nèi)科病房，現(xiàn)改造為平時(shí)正壓隔離病房、應(yīng)急時(shí)負(fù)壓隔離病房，由于條件受限，沒(méi)有單設(shè)污物走廊、實(shí)現(xiàn)更加嚴(yán)格的潔污分流目標(biāo)是本工程的一個(gè)遺憾。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括空間系統(tǒng)劃分、房間壓力控制、環(huán)境潔凈等級(jí)實(shí)現(xiàn)、溫濕度、氣流組織形式等[6]。

圖1 病房層建筑平面圖

Fig.1 Floor plan of ward floor

2.2 主要房間設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2.1 換氣次數(shù)、溫濕度及新風(fēng)量

本項(xiàng)目為既有建筑內(nèi)局部改造工程，設(shè)備及管道安裝空間受限，設(shè)計(jì)時(shí)考慮凈化機(jī)組和風(fēng)道在平時(shí)、應(yīng)急合用。各房間換氣次數(shù)，均取兩種狀態(tài)下較大者，通過(guò)改變送排風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)房間不同狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。平時(shí)新風(fēng)量按表1取值，應(yīng)急時(shí)轉(zhuǎn)為全新風(fēng)直流系統(tǒng)。

表1 主要房間設(shè)計(jì)參數(shù)表

注：百級(jí)層流罩僅平時(shí)狀態(tài)用。

2.2.2 壓力梯度

合理的壓力梯度關(guān)系到病房的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及人員的舒適性。壓差越大，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性要求越高，初投資和運(yùn)行費(fèi)用增加，反之壓差越小，控制難以實(shí)現(xiàn)，給病房安全帶來(lái)隱患。一般來(lái)說(shuō)，不同等級(jí)的負(fù)壓控制區(qū)域之間，其靜壓差不應(yīng)小于5Pa，與室外的靜壓差不應(yīng)小于10Pa。

平時(shí)狀態(tài)下，病房性質(zhì)為保護(hù)性隔離病房，各典型房間的風(fēng)量及靜壓取值見(jiàn)表2。確保病房?jī)?nèi)靜壓值最高，空氣流向?yàn)椴》俊彌_間→走道，維持病房?jī)?nèi)空氣的潔凈度要求。

表2 平時(shí)風(fēng)量平衡及靜壓表

注：W—墻上安裝，C—吊頂安裝。

應(yīng)急狀態(tài)下，病房性質(zhì)為負(fù)壓隔離病房。本工程根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合文獻(xiàn)[7]的規(guī)定，對(duì)各典型房間的風(fēng)量及靜壓取值見(jiàn)表3，確保不同區(qū)域之間的空氣流向受控，病房?jī)?nèi)受污染的空氣不能泄露到其他區(qū)域。

表3 應(yīng)急風(fēng)量平衡及靜壓表

注：W—墻上安裝，C—吊頂安裝。

2.2.3 空氣凈化

負(fù)壓隔離病房一般沒(méi)有特殊的潔凈度要求，只需滿(mǎn)足文獻(xiàn)[2]中規(guī)定即可，但考慮生物安全防護(hù)的需要，為了防止病房?jī)?nèi)空氣污染外界，病房的回風(fēng)和排風(fēng)均設(shè)置高效過(guò)濾器。而平時(shí)正壓病房時(shí)，對(duì)房間潔凈度要求較高，一般采用三級(jí)過(guò)濾方式，凈化機(jī)組設(shè)初、中效過(guò)濾器，房間送風(fēng)口設(shè)型高效過(guò)濾器。

2.2.4 氣流組織

圖2 病房風(fēng)口布置平面圖

氣流組織主要考慮應(yīng)急使用時(shí)的需要，兼顧平時(shí)要求。為了使病房?jī)?nèi)空氣能夠形成固定方向的定向流，病房送風(fēng)口采取雙送風(fēng)口模式，送風(fēng)口（編號(hào)G1，G2）位置布置于醫(yī)護(hù)人員常規(guī)站位的上方，排風(fēng)口（編號(hào)P）布置于送風(fēng)口相對(duì)的病床床頭側(cè)下方[3]，具體風(fēng)口布置見(jiàn)圖2。這種布局，能使經(jīng)過(guò)處理后的潔凈空氣優(yōu)先流經(jīng)醫(yī)護(hù)人員，最大可能保護(hù)其不受感染，同時(shí)也使病房?jī)?nèi)受污染的空氣經(jīng)最短路徑到達(dá)排風(fēng)口，避免氣流在房間內(nèi)形成死角和渦流，降低污染物泄露概率。

2.2.5 冷熱源

由于此類(lèi)病房的特殊性，經(jīng)常需要24小時(shí)連續(xù)工作，如冷熱源只接大樓中央空調(diào)顯然不能滿(mǎn)足使用要求。因此另設(shè)一套風(fēng)冷熱泵機(jī)組及熱交換機(jī)組作為備份，供大樓中央空調(diào)不開(kāi)時(shí)使用。

2.3 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制

2.3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

空調(diào)系統(tǒng)劃分應(yīng)根據(jù)病房危害程度、平面布置等情況進(jìn)行劃分，應(yīng)采取有效措施，避免交叉污染。在條件允許情況下，宜將污染區(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)空調(diào)系統(tǒng)分開(kāi)設(shè)置，有利于空調(diào)系統(tǒng)控制和節(jié)能運(yùn)行。

（1）平時(shí)狀態(tài)

根據(jù)設(shè)計(jì)需求，病房局部百級(jí)，周?chē)f(wàn)級(jí)，其余房間十萬(wàn)級(jí)。由于百級(jí)僅為平時(shí)狀態(tài)所需，而房間維持局部百級(jí)的換氣次數(shù)較大，為降低機(jī)組風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)平時(shí)和應(yīng)急兩種狀態(tài)合用系統(tǒng)，病房局部百級(jí)通過(guò)層流罩和循環(huán)凈化機(jī)組來(lái)維持，而其周?chē)h(huán)境則通過(guò)集中凈化空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。凈化空調(diào)為一次回風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)和回風(fēng)混合后，經(jīng)初、中效過(guò)濾及溫濕度處理后，由高效過(guò)濾送風(fēng)口送入室內(nèi)。每個(gè)凈化循環(huán)機(jī)組均可獨(dú)立啟停，病房停用時(shí)，可關(guān)閉凈化循環(huán)機(jī)組，只需開(kāi)啟凈化空調(diào)機(jī)組，維持室內(nèi)低凈化級(jí)別及正壓即可，節(jié)約運(yùn)行能耗。

房間送、排風(fēng)支管上均設(shè)文丘里變風(fēng)量閥。房間無(wú)人時(shí)，變風(fēng)量閥根據(jù)設(shè)定的低態(tài)風(fēng)量運(yùn)行；房間有人使用時(shí)，變風(fēng)量閥高態(tài)風(fēng)量運(yùn)行，同時(shí)排風(fēng)變風(fēng)量閥根據(jù)房間壓差變送器信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)排風(fēng)量，維持房間正壓。

（2）應(yīng)急狀態(tài)

房間由平時(shí)轉(zhuǎn)為應(yīng)急狀態(tài)前，應(yīng)將平時(shí)用下回風(fēng)口更換為零泄露高效過(guò)濾回風(fēng)口，關(guān)閉凈化循環(huán)機(jī)組及層流罩，開(kāi)啟應(yīng)急專(zhuān)用排風(fēng)機(jī)組。凈化空調(diào)系統(tǒng)轉(zhuǎn)為全新風(fēng)直流模式，新風(fēng)在凈化機(jī)組內(nèi)經(jīng)初、中效過(guò)濾以及溫濕度處理后，由高效過(guò)濾送風(fēng)口送入房間，房間排風(fēng)經(jīng)高效過(guò)濾器處理后高空排放。凈化空調(diào)機(jī)組與排風(fēng)機(jī)組設(shè)乙二醇能量回收裝置，既可回收能量，又杜絕交叉污染。

房間氣流組織形式與平時(shí)狀態(tài)下基本相同，送排風(fēng)支管上的變風(fēng)量閥高態(tài)運(yùn)行，同時(shí)根據(jù)房間壓差變送器信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)排風(fēng)量，維持相鄰房間的壓差。

2.3.2 運(yùn)行及控制策略

隔離病房的運(yùn)行與控制十分重要，也比較復(fù)雜，自控系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)要求對(duì)送排風(fēng)進(jìn)行控制，使空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地工作，保證環(huán)境的溫濕度要求，保證壓差可靠實(shí)現(xiàn)，空氣流向正確。

（1）溫濕度控制?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)病房?jī)?nèi)設(shè)定的溫濕度和實(shí)測(cè)量控制潔凈空調(diào)機(jī)組制冷、加熱、加濕和除濕等環(huán)節(jié)，保證病房溫濕度的控制和舒適的環(huán)境。

（2）負(fù)壓控制及報(bào)警。應(yīng)急使用時(shí)，由于病人攜帶高度危害性的致病微生物，病原體逃逸出病房會(huì)造成較嚴(yán)重的后果，因此，必須對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行周密的設(shè)計(jì)，采取可靠的措施防止致病微生物對(duì)室內(nèi)和室外環(huán)境的污染。為提高系統(tǒng)的安全可靠性，凈化空調(diào)機(jī)組以及應(yīng)急排風(fēng)機(jī)組均應(yīng)設(shè)備用機(jī)組，一是運(yùn)行機(jī)組故障時(shí)應(yīng)能自動(dòng)切換成備用機(jī)組，二是兩臺(tái)機(jī)組可輪流運(yùn)行，便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并延長(zhǎng)機(jī)組壽命。同時(shí)，排風(fēng)機(jī)與送風(fēng)機(jī)可靠連鎖，排風(fēng)機(jī)先于送風(fēng)機(jī)開(kāi)啟，后于送風(fēng)機(jī)關(guān)閉，排風(fēng)機(jī)故障時(shí)，送風(fēng)機(jī)應(yīng)事故停機(jī)。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)壓差值，在相關(guān)房間設(shè)置微壓計(jì)及壓差變送器，當(dāng)房間壓差因開(kāi)門(mén)等原因被破壞時(shí)，自控系統(tǒng)通過(guò)微壓計(jì)感知壓差變化并迅速做出反應(yīng)，自動(dòng)調(diào)整定、變風(fēng)量閥的狀態(tài)，調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)各區(qū)間的空氣平衡。空調(diào)通風(fēng)設(shè)備除了能就地控制外，還應(yīng)能在清潔區(qū)自動(dòng)和手動(dòng)控制，一旦發(fā)生故障，能立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

隔離病房在投入運(yùn)行前，整個(gè)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)需要經(jīng)過(guò)多次系統(tǒng)的反復(fù)調(diào)試，根據(jù)調(diào)試情況修改自控程序。按照程序要求，自動(dòng)控制空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行、監(jiān)控和模式的切換，確保隔離病房的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)正常、可靠、合理運(yùn)行。

3 結(jié)論

正負(fù)壓隔離病房設(shè)計(jì)與普通隔離病房有很大的不同，其難點(diǎn)在于正負(fù)壓轉(zhuǎn)換前后的壓差控制，重點(diǎn)在于轉(zhuǎn)換為負(fù)壓隔離病房時(shí)的通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)。筆者認(rèn)為，在進(jìn)行正負(fù)壓隔離病房設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）合理地對(duì)病房區(qū)各建筑功能房間進(jìn)行平面布局，盡量有效的防止交叉感染。平面布局上遵循“功能滿(mǎn)足、潔污分明、分區(qū)合理、流程短捷”的原則[8]。

（2）在通風(fēng)空調(diào)上，各區(qū)之間采用合理的壓差控制，選取合理的換氣系數(shù)，依靠室內(nèi)合理的氣流組織，稀釋和排走室內(nèi)污染，用良好的空氣品質(zhì)來(lái)保護(hù)醫(yī)患人員。

（3）系統(tǒng)轉(zhuǎn)為負(fù)壓隔離病房運(yùn)行時(shí)，空調(diào)設(shè)計(jì)為全新風(fēng)直流系統(tǒng)，能耗較大，因此要兼顧節(jié)能要求。首先應(yīng)設(shè)置熱回收裝置，其次還應(yīng)加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性來(lái)降低送風(fēng)量、對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫減少冷熱負(fù)荷損失，最大限度減少病房運(yùn)行費(fèi)用，使它能經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行。

（4）合理的自控系統(tǒng)是整個(gè)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保證，因此要特別重視自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試。

（5）應(yīng)制定科學(xué)的管理制度。嚴(yán)格控制進(jìn)出人員，無(wú)關(guān)人員不得隨意進(jìn)出。盡量減少不必要的走動(dòng)以減少交叉污染。嚴(yán)格控制污染物擴(kuò)散，各類(lèi)廢棄物應(yīng)就近處理后打包并由專(zhuān)人運(yùn)走。

目前，我國(guó)的隔離病房建設(shè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，新建、改擴(kuò)建項(xiàng)目逐漸增多。設(shè)計(jì)人員一定要從源頭上把握住關(guān)鍵點(diǎn)，真正讓隔離病房發(fā)揮積極作用，為民造福。

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HVAC Design of a Pressure Transformation Isolated Ward

Long Yangbo Xing Zheli Wen Xuyi Fang Dianwei

(The Institute of defense engineering of The Academy of Military Sciences, Beijing, 100036)

Isolated wards play an increasingly important role in preventing disease transmission and protecting doctors and patients. Taking a practical project in Beijing as an example, this paper analyzes the new air volume, pressure gradient, purification and air flow organization first, then discusses the system design and operation control strategy and summarizes several points that should be paid attention to in the pressure transformation pressure isolated ward. At present, the design and construction standards of the pressure transformation isolated ward are not perfect, and the practice of each project is not the same. I hope this article will provide reference with the colleagues.

isolated ward; ventilating and air condition; VAV system; automatic control

1671-6612（2019）01-044-5

TU246.1+1

A

龍洋波（1982.4-），男，碩士，工程師，E-mail：lybisok@163.com

刑哲理（1986.9-），男，博士，工程師，E-mail：zheli86@sina.com

2018-04-23