李 偉 馮 磊 羅為民 李 華 龍紅芝 歐 翮

（貴州新基石建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 貴陽(yáng) 550087）

0 引言

2020年初爆發(fā)“新冠”疫情以來(lái)，國(guó)家立即啟動(dòng)了應(yīng)對(duì)措施，各地區(qū)加快傳染病醫(yī)院的建設(shè)，以防止疫情反撲，控制疫情。由于傳染病防治的特殊性，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于通風(fēng)系統(tǒng)的合理劃分、氣流組織的可靠設(shè)計(jì)、房間壓差的有效控制、空調(diào)系統(tǒng)的能耗等問(wèn)題讓設(shè)計(jì)師們較為困惑；本文就針對(duì)以上問(wèn)題提出筆者的意見(jiàn)和觀點(diǎn)，以供同行指導(dǎo)和借鑒。

1 傳染病房各分區(qū)內(nèi)的通風(fēng)量要求及壓差設(shè)定

眾所周知，傳染病醫(yī)院的平面功能及醫(yī)療流程明確要求醫(yī)療分區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置應(yīng)是“三區(qū)三緩三通道”。其中，“三區(qū)”分別為清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)。清潔區(qū)（普通工作區(qū)）：醫(yī)護(hù)入口前室、衛(wèi)生通過(guò)區(qū)（醫(yī)生通道）、配餐、庫(kù)房、值班室；半污染區(qū)（潛在污染區(qū)、輔助防控區(qū)）：走廊、更衣、檢驗(yàn)、治療室、配液室、護(hù)士站；污染區(qū)（防控區(qū)）：患者病房、衛(wèi)生間、緩沖間、患者走廊、污物暫存?！叭彙保呵鍧崊^(qū)進(jìn)入半污染區(qū)緩沖區(qū)、病房入口緩沖區(qū)、病員通道緩沖區(qū)，其中“病員通道緩沖區(qū)”指醫(yī)護(hù)走道等半污染區(qū)進(jìn)入患者走道設(shè)置的緩沖區(qū)?！叭ǖ馈保横t(yī)護(hù)走道、患者走道、污物通道。

明確“三區(qū)三緩三通道”的功能要求，對(duì)于傳染病醫(yī)院的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。尤其是通風(fēng)專(zhuān)業(yè)，必須根據(jù)“三區(qū)三緩三通道”的要求設(shè)置合理的空氣壓差，在各醫(yī)療分區(qū)內(nèi)形成合理的空氣流，防止病菌的反向交叉?zhèn)魅?。為防止污染區(qū)病菌通過(guò)空氣流向清潔區(qū)，增加醫(yī)護(hù)人員感染風(fēng)險(xiǎn)，所以清潔區(qū)應(yīng)為正壓區(qū)，污染區(qū)應(yīng)為負(fù)壓區(qū)。使空氣形成由清潔區(qū)經(jīng)醫(yī)護(hù)通道、半污染區(qū)至污染區(qū)的有序流動(dòng)，整個(gè)傳染病區(qū)的空氣流向根據(jù)壓差梯度的要求，空氣流向示意圖如圖1 所示。值得注意的是，由于受平面功能及防火疏散等因素制約，通常情況下污物通道與病患通道可以考慮合用。

圖1 空氣流向示意圖Fig.1 Air Flow Diagram

筆者根據(jù)呼吸道傳染病房要求[5]，列舉部分功能房間所推薦的通風(fēng)換氣次數(shù)及壓差設(shè)定值，房間風(fēng)量要求及壓差設(shè)定值如表1 所示。

表1 房間風(fēng)量要求及壓差設(shè)定值Table 1 Room air volume requirement and pressure difference setting value

上述表格中的推薦換氣次數(shù)再結(jié)合《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50849-2014）（以下稱(chēng)“GB50849”）中清潔區(qū)每個(gè)房間送風(fēng)量應(yīng)大于排風(fēng)量150m3/h，污染區(qū)每個(gè)房間排風(fēng)量應(yīng)大于送風(fēng)量150m3/h，對(duì)于有外窗的清潔區(qū)可不設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)，但應(yīng)保證房間新風(fēng)量及壓差要求，因此清潔區(qū)送風(fēng)量每個(gè)房間不小于150m3/h。

各功能房間進(jìn)行風(fēng)量計(jì)算及壓差設(shè)定，根據(jù)GB50849 的要求，非呼吸道傳染病的門(mén)診、醫(yī)技用房及病房最小換氣次數(shù)（新風(fēng)量）應(yīng)為3 次/h。要求污染區(qū)房間應(yīng)保持負(fù)壓，房間排風(fēng)量應(yīng)大于送風(fēng)量150m3/h。衛(wèi)生間、污物緩存、處置室等僅需設(shè)置排風(fēng)設(shè)施。但本區(qū)域內(nèi)房間面積普遍較小，負(fù)壓梯度較大，為滿足風(fēng)量及壓差調(diào)節(jié)，建議該類(lèi)房間的排風(fēng)量也不小于150m3/h。

另外在呼吸道傳染病的門(mén)診醫(yī)技用房及病房中，要求發(fā)熱門(mén)診最小換氣次數(shù)（新風(fēng)量）應(yīng)為6次/h。在房間壓差控制中，傳染病醫(yī)院建筑專(zhuān)業(yè)對(duì)流程控制要求較高，暖通專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)氣流組織流向、房間壓差控制的可靠性也是防止空氣傳染的重要手段。

2 通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及壓差調(diào)節(jié)

根據(jù)文獻(xiàn)資料[5]，在傳染病醫(yī)院中，在滿足通風(fēng)量要求及壓差設(shè)定的情況下，我們還應(yīng)根據(jù)醫(yī)院內(nèi)的清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū)分別獨(dú)立設(shè)置機(jī)械送、排風(fēng)系統(tǒng)；因考慮到上下樓層收容的病人的病種不同，避免上下樓層交叉感染，病房衛(wèi)生間不建議采用變壓式風(fēng)道豎向集中排風(fēng)，可結(jié)合污染區(qū)病房排風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)置，目的是為了防止不同樓層之間發(fā)生交叉感染。

為了方便施工完成后的調(diào)試及后期院方使用，建議將房間風(fēng)量及壓差設(shè)定值標(biāo)注于圖面，如圖2所示為風(fēng)量及壓差標(biāo)注平面圖。

圖2 風(fēng)量及壓差標(biāo)注平面圖Fig.2 Air Volume and pressure difference marking plan

根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，傳染病醫(yī)院的送風(fēng)末端通常采用定風(fēng)量閥，在設(shè)計(jì)中注明了風(fēng)量、壓差值，且也設(shè)置了微壓差計(jì)，在理論上是可以滿足使用要求的，在小規(guī)模的項(xiàng)目（如傳染科）中，壓差調(diào)節(jié)也比較容易實(shí)現(xiàn)；但在較大型項(xiàng)目的實(shí)際施工與調(diào)試過(guò)程中，因施工工藝等眾多因素問(wèn)題下，造成安裝完成后的房間風(fēng)量及壓差要求不盡人意，即使調(diào)試成功后，也會(huì)因?yàn)槊總€(gè)房間的產(chǎn)塵量不同，造成末端的過(guò)濾器經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，過(guò)濾器表面阻力增加值差異不同，在過(guò)濾器還未達(dá)到壓差報(bào)警值前，房間的風(fēng)量及壓差已經(jīng)失衡。一般常規(guī)的解決方法是將失衡系統(tǒng)的高效過(guò)濾器逐一拆卸更換，可以緩解房間風(fēng)量及壓差失衡現(xiàn)象；以上方法更換高效過(guò)濾器較為頻繁，工作量較大且運(yùn)行成本較高，院方也時(shí)常向設(shè)計(jì)方反饋，甚至抱怨認(rèn)為是設(shè)計(jì)存在缺陷。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們建議可以采用另外一種更加有效的通風(fēng)方式——?jiǎng)恿Ψ植际街悄芡L(fēng)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是在每個(gè)房間設(shè)置獨(dú)立的變頻通風(fēng)機(jī)；設(shè)置在房間內(nèi)的壓力傳感器探測(cè)到的壓力信號(hào)值通過(guò)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)值，然后再聯(lián)鎖末端變頻風(fēng)機(jī)進(jìn)行房間的風(fēng)量控制。如圖3 所示為分布式智能通風(fēng)系統(tǒng)平面示意圖。

圖3 分布式智能通風(fēng)系統(tǒng)平面示意圖Fig.3 Schematic diagram of distributed intelligent ventilation system

如上方案的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）可調(diào)性強(qiáng)

主風(fēng)機(jī)和支路變風(fēng)量模塊均選用直流無(wú)刷風(fēng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)0～100%無(wú)級(jí)調(diào)速S 調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)能力優(yōu)于“傳統(tǒng)交流風(fēng)機(jī)P 調(diào)節(jié)+變頻器”的方式。通常情況下，交流風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)到30%以下非常困難，視為變頻調(diào)節(jié)死區(qū)。若醫(yī)院某個(gè)感染病護(hù)理單元收容的病人較少，甚至遠(yuǎn)不足30%時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)還在全風(fēng)量運(yùn)行，這樣就極為不節(jié)能。

（2）穩(wěn)定性強(qiáng)

在要求維持負(fù)壓的病區(qū)房間內(nèi)，換氣次數(shù)與壓差值是硬指標(biāo)，必須滿足。這就對(duì)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性要求更高，要求通風(fēng)系統(tǒng)不僅要可調(diào)，而且還能維持風(fēng)量的穩(wěn)定性。則新風(fēng)變風(fēng)量模塊采用壓力無(wú)關(guān)型（此處的“壓力無(wú)關(guān)型”指系統(tǒng)末端模塊風(fēng)量不隨主風(fēng)管中壓力的波動(dòng)而產(chǎn)生風(fēng)量的變化）智適應(yīng)動(dòng)力模塊可滿足使用需求，在一定壓力區(qū)間范圍內(nèi)（300Pa 以?xún)?nèi)）可實(shí)現(xiàn)按需供應(yīng)、恒風(fēng)量運(yùn)行，保證最終的壓差要求。

（3）平衡性穩(wěn)定

平衡性是決定系統(tǒng)調(diào)試和后期運(yùn)行的核心要素。排風(fēng)變風(fēng)量模塊選用高靜壓型的風(fēng)機(jī)（300Pa～400Pa）可有效解決末端高效過(guò)濾器的阻抗，在過(guò)濾器有效范圍內(nèi)的臟堵后，可進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，加之新風(fēng)智適應(yīng)恒風(fēng)量能力，整個(gè)系統(tǒng)的平衡性更高。

（4）系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)性強(qiáng)且節(jié)能

傳染病院各護(hù)理單元滿床率一般為70%左右。例如：10 間負(fù)壓病房，啟用7 間，其余3 間病房在不使用時(shí)，這三間病房的通風(fēng)系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)。那么，病人入住的這7 間病房的模塊會(huì)將轉(zhuǎn)速信號(hào)（或0～10V）傳給主風(fēng)機(jī)，主風(fēng)機(jī)以此聯(lián)動(dòng)調(diào)速，滿足7 間病房的風(fēng)量輸配即可。系統(tǒng)節(jié)能性不僅體現(xiàn)在上述運(yùn)行方式，同時(shí)直流無(wú)刷風(fēng)機(jī)本就比交流風(fēng)機(jī)節(jié)能30%以上。

（5）系統(tǒng)投資的增加

在項(xiàng)目建設(shè)當(dāng)中，投資問(wèn)題通常也是建設(shè)方比較關(guān)心的問(wèn)題；關(guān)于設(shè)置智適應(yīng)動(dòng)力模塊的變風(fēng)量系統(tǒng)與設(shè)置定風(fēng)量閥的集中式定風(fēng)量系統(tǒng)投資的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段市場(chǎng)上技術(shù)比較成熟的廠家設(shè)備的了解，發(fā)現(xiàn)在同等級(jí)品牌要求的情況下，采用定風(fēng)量閥的系統(tǒng)比采用智適應(yīng)變風(fēng)量模塊的系統(tǒng)要便宜10～20%左右，若考慮平疫結(jié)合的情況，系統(tǒng)末端采用三工況閥（“三工況閥”即可關(guān)斷、平時(shí)、疫情時(shí)可相互轉(zhuǎn)換的閥門(mén)），其投資成本問(wèn)題應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況作分析論證。

最后，在送排風(fēng)機(jī)的啟停順序方面，機(jī)械送風(fēng)、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)置的獨(dú)立系統(tǒng)相應(yīng)設(shè)計(jì)聯(lián)鎖。清潔區(qū)應(yīng)先啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)，再啟動(dòng)排風(fēng)機(jī)；半污染區(qū)、污染區(qū)應(yīng)先啟動(dòng)排風(fēng)機(jī)，再啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)；各區(qū)之間風(fēng)機(jī)啟動(dòng)先后順序?yàn)槲廴緟^(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)。

3 傳染病醫(yī)院熱回收系統(tǒng)

在傳染病醫(yī)院中，對(duì)于呼吸道傳染病的門(mén)診、醫(yī)技用房及病房等大量的房間需要采用全新風(fēng)直流系統(tǒng)，換氣次數(shù)大于6 次/h；負(fù)壓隔離病房采用全新風(fēng)直流式空調(diào)系統(tǒng)，換氣次數(shù)不小于12 次/h換氣[3,4]，如此大的直流通風(fēng)量，其冬夏季的空調(diào)能耗也是相當(dāng)大的。因此，全新風(fēng)直流式空調(diào)系統(tǒng)在非呼吸道傳染病流行時(shí)可考慮設(shè)置回風(fēng)系統(tǒng)；同時(shí)，也宜考慮熱回收系統(tǒng)。為避免交叉感染，熱回收不應(yīng)采用全熱回收系統(tǒng)，應(yīng)采用顯熱回收系統(tǒng)，顯熱回收系統(tǒng)通過(guò)溶液循環(huán)進(jìn)行間接換熱，如圖4所示，雖然熱回收效率相對(duì)較低，但應(yīng)用靈活方便，可以有效避免交叉感染，且管道溶液系統(tǒng)在檢修時(shí)，也可以不影響通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行。

圖4 顯熱回收系統(tǒng)原理示意圖Fig.4 Schematic diagram of sensible heat recovery system

下面以貴州省某傳染病醫(yī)院的送排風(fēng)系統(tǒng)為例，室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)詳表2；該項(xiàng)目為五層的多層建筑，總建筑面積為：6643.38m2；空調(diào)采用的是全新風(fēng)直流系統(tǒng)+風(fēng)機(jī)盤(pán)管，項(xiàng)目中采用的全新風(fēng)直流機(jī)組大于6000m3/h 的空調(diào)器，共計(jì)為8 臺(tái)，排風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)及風(fēng)量也基本相等；以6000m3/h 的空調(diào)器做簡(jiǎn)要估算，單臺(tái)全新風(fēng)額定工況下的制冷量Q冷=66.1kW；Q熱=81.1kW；僅計(jì)算該8 臺(tái)新風(fēng)機(jī)組冷熱負(fù)荷，在額定工況下的總新風(fēng)負(fù)荷，Q總冷=528.8kW，Q總熱=648.8kW；可以看出，新風(fēng)負(fù)荷在傳染病醫(yī)院中的能耗所占的比例較大，額定顯熱回收效率應(yīng)滿足制冷時(shí)大于60%，供熱時(shí)大于65%[2]。

表2 項(xiàng)目所在地室內(nèi)外氣象參數(shù)Table 2 Indoor and outdoor meteorological parameters of the project site

夏季工況：

顯熱熱回：Qt=Cp·ρP·LP·（t1-t3）·η·β·δ

其中，η為顯熱回收效率60%。

即：Qt=1.005×1.2×6000×（32.1-26）×60%=26483.76kJ，轉(zhuǎn)換為kW，Qt=7.35kW。

全新風(fēng)直流機(jī)組大于6000m3/h 的新風(fēng)系統(tǒng)空調(diào)器（8 臺(tái)），夏季小時(shí)回收冷量：7.35×8=58.8kW。

冬季工況：

顯熱熱回：Qt=Cp·ρP·LP·（tn-tw）·η·β·δ

其中，η為顯熱回收效率65%。

即：Qt=1.005×1.2×6000×（22-(-2.3)）×65%=114292.6kJ，轉(zhuǎn)換為kW，Qt=31.75kW。

全新風(fēng)直流機(jī)組大于6000m3/h 的新風(fēng)系統(tǒng)空調(diào)器（8 臺(tái)），冬季小時(shí)回收冷量：31.75×8=254kW。

查閱相關(guān)文獻(xiàn)及廠家參數(shù)，溶液循環(huán)泵的功率約為1.0～1.5kW，在此就不再詳細(xì)折算和經(jīng)濟(jì)分析。

由上述簡(jiǎn)要的計(jì)算可以得出，在傳染病醫(yī)院當(dāng)中我們?nèi)舨捎蔑@熱回收系統(tǒng)，尤其是在冬天，節(jié)能效果是非常顯著的。

以上是筆者在近期的一些工程設(shè)計(jì)實(shí)例中的探索和體會(huì)，供各位同行參考，歡迎批評(píng)指正。