新冠負壓隔離病房暖通空調設計及項目管理要點

褚 毅，付宏偉，霍志民

（吉林省建苑設計集團有限公司，吉林 長春 130000）

0 引言

因新型冠狀病毒肺炎疫情的突然爆發，吉林省結核病醫院(吉林省傳染病醫院)作為吉林省傳染病專科醫院，承擔著吉林省危重傳染病人和疫情診斷、隔離、集中救治的任務，是吉林省突發公共衛生事件應急醫療救治體系的重要組成部分。吉林省內現有醫院的急救設施、設備難以滿足傳染病及突發公共疫情救治的需求。為改善省重大傳染病的隔離救治設施、防護條件、公共衛生醫療設施不足的狀況，滿足新冠肺炎疫情防護工作需求，吉林省政府提出對吉林省傳染病醫院實施改造負壓隔離病房和建設PCR 實驗室（Polymerase Chain Reaction 聚合酶鏈式反應實驗室，又叫基因擴增實驗室）。項目建成后，可為全省疫情提供核酸檢測及收治危重癥新冠肺炎患者，它將是吉林省設施最完備的現代化核酸檢測實驗室。

改造負壓隔離病房和PCR 實驗室項目被稱為吉林版的“火神山”項目，也是吉林省建苑設計集團接手的第一個醫療EPC（Engineering Procurement Construction）總承包項目。EPC 是指公司受業主委托，按照合同約定對工程建設項目的設計、采購、施工、試運行等實行全過程的承包。通常在總價合同條件下，對其所承包工程的質量、安全、費用和進度進行負責。

1 項目概況

本工程對該醫院新門診及住院部樓二層局部改造，改造面積1 474.21 m2，其中負壓隔離病房548.87 m2（2 間）；PCR 實驗室392 m2（1 間）；附屬用房533.34 m2。

負壓隔離病房和PCR 實驗室，除對醫療工藝和醫療設備有專業要求外，建筑設計的核心是通風空調設計。

2 通風空調設計要點

2.1 設計重點

隔離和防護是傳染病醫療建筑最主要的特點，確保各功能區域之間的壓差、防止交叉感染是該項目設計的首要任務。交叉感染分為兩類：一類是醫護人員與患者間的感染；另一類是患者與患者間的感染。由于該醫院收治的患者屬于同一類型群體，故應優先預防“醫—患”間的交叉感染，而預防“患—患”間的交叉感染需要通過詳細的區域化分來實現。壓力梯度的關系：氣流沿清潔區→半污染區→污染區的方向流動[1]；壓力的數值要符合規范要求，即相鄰不同污染等級區的壓差＞5 Pa。

2.2 區域劃分

負壓隔離病房區域包括：醫生會議室、醫生值班室等區域為清潔區；醫護走廊、治療室等區域為半污染區；2 間負壓隔離病房、患者走廊等區域為污染區。實驗室區域包括：標本接收、質譜室等半污染區；樣本制備、擴增、產物分析等污染區。共2 大板塊，7 個區域（如圖1 所示）。

2.3 設計參數

根據各個區域，不同房間功能，設置合理的計算參數，見表1。

2.4 送排風系統

1）負壓隔離病房、實驗室其核心就是負壓的形成和保持，維持室內負壓以防止室內污染空氣向外擴散而造成區域性傳染。即在特殊的裝置下，使病房內或實驗室工作區的氣壓低于房間外的氣壓，外面的新鮮空氣可以流進房間，而房間內被污染過的空氣卻不會外泄，它可以通過專門的通道及時排放室外，病房外的空間不會被污染。

表1 室內設計參數

2）7 個區域，分別設置獨立的機械送排風系統。送風系統均需要按照要求配置粗效、中效、亞高效三級過濾器，送風系統直接從二層機房外墻取風[2]，機組采用直膨式全空氣凈化空調機組。

3）負壓隔離病房區域和實驗室區域都有嚴格的功能分區和醫療流程，醫護人員、病人、物流都必須按照單向流活動。利用有序的壓力梯度控制措施、合理控制氣流方向是通風空調設計的重中之重；不同污染等級區域壓力梯度的設置應符合定向氣流組織原則，保證氣流從清潔區→半污染區→污染區方向流動。醫護區為微正壓，負壓隔離病房、實驗室工作區為負壓，以避免潔凈空氣與污染空氣的交叉，減少相互感染概率，有效阻斷病毒傳播，保證醫護人員安全健康。

4）在實驗室區域，半污染區和污染區通風系統，均設置管道消毒裝置，在實驗室非工作時間狀態下運行，保障實驗室空間、管道、機組的潔凈要求。

2.5 風量計算

準確的風量計算是壓力梯度的保證。本項目對每個房間均進行了詳細的計算（見表2~表4）。

2.6 送排風口位置與壓差控制措施

1）為防止送排風氣流發生短路，負壓隔離病房的送排風口應按照定向氣流組織原則布置。送風口設置在房間靠近醫護入口的上側；排風口設置在病房內靠近床頭的下部并設高效過濾器，這有利于污染空氣盡快就近高位排出而不會污染周圍大氣環境。實驗室核心區域同樣嚴格遵守氣流組織原則，上送下排，排風口位置位于實驗室最污染處（見圖2~圖3）。

表2 負壓隔離病房房間壓差及風量表（2 間相同）

表3 負壓病房側污染區

2）壓差控制措施。在每個系統設置近、中、遠3處檢測位置，將壓差檢測、報警裝置設置于送風亞高效風口處及排風高效過濾器前、后部位，當壓差數值超過設定值時會引發傳感器報警，此時需要更換設備。病房與醫護走廊、每個污染區與半污染區、PCR 實驗室每個房間之間的墻面上均裝有顯示不同區域壓力的壓差顯示裝置（如圖4~圖5 所示），便于醫護和維護人員實時觀察房間壓力梯度與送排風系統是否正常運行。

表4 負壓病房側半污染區

2.7 控制措施

1）啟動順序：清潔區先啟動送風機，再啟動排風機；半污染及污染區先啟動排風機，再啟動送風機；各區之間風機啟動順序為污染區、半污染區、清潔區。

2）電動風閥：送風機組進口及排風機出口應設置與風機聯動的電動保溫密閉風閥；送風機組電加熱器與風機連鎖，風機停止時，電加熱立刻停止。

3）冬季制熱工況：室外溫度t＜0 ℃時，機組電預熱段啟動，新風預熱至5 ℃，直膨機組室外機不啟動，水盤管加熱段啟動工作，達到出風溫度25 ℃；當室外溫度t≥0 ℃時，機組室外機啟動，直膨機組制熱，達到出風溫度25 ℃。

夏季制冷工況：降溫除濕后，電再熱段啟動，達到夏季送風溫度20 ℃。

4）送排風過濾器點位設置壓差控制、報警裝置。

5）機組溫控分段加熱功能，過熱保護及故障報警系統。

2.8合理的空間布局

由于本工程為改造項目，空間局限性較大，機房布置非常緊湊。室外排風管道需滿足立面美觀要求，對出戶位置限制較多；7 個系統通風管道之間與消防排煙管道交叉處較多，對層高影響巨大；為保證負壓隔離病房和實驗室區域內部房間高度，需合理布局風管道，最大限度提高層高（見圖6）。

2.9 設備與配件

為了保證系統的安全、穩定運行，通風系統采用直膨式全空氣型凈化空調機組全新風運行。負壓隔離病房區域、實驗室樣本制備間、送排風支管上均設置與設計風量精準匹配的定風量風閥，病房送、排風支管同時裝有可單獨關斷的電動密閉風閥，為設備的穩定運行提供可靠保證。

2.10 屋頂排風系統

按照新冠導則相關規定，所有排風需要經高效過濾器風口和排風機高空排放[3]，排風系統的排出口距離屋面應≥3 m，可滿足風口空氣稀釋1 萬倍的要求。負壓隔離病房排風機設置1 用1 備，提高系統可靠性。

3 安裝與調試

3.1 安裝要點

1）設計之初，通風空調安裝技術人員應及時全面熟悉設計圖紙，基于現場實際情況制定詳細的施工計劃，包括管道加工制作安裝方案、風管嚴密性檢測方案、系統調試運行方案等。

2）建筑的圍護結構要有良好的氣密性，管道的加工制作及安裝過程中要確保風管、風閥、風機之間接管的嚴密性。施工過程中，尤為重要的是要做好風管、制冷劑管等穿越屋面及側墻等圍護結構的管道防水及密封處理，若病房主體存在拼接縫隙時也需認真做好防水密封處理，確保不留死角。施工階段務必嚴謹細致，嚴密封堵所有孔洞，以保證形成負壓氣流，為確保合理的室內壓力梯度奠定基礎。

3）在送、排風管道安裝時，為方便日后維護人員的系統調試和后期維修管理，每間病房的送、排風支管上均需要安裝定風量閥及電動密閉閥，且閥門均安裝在病房外側敞開的走廊上方。

4）為便于后期維護及更換，在安裝每間病房下部排風口處的高效過濾器時，應留有足夠的安裝及更換空間。

3.2 調試要點

1）通風系統調試時，首先要確保各房間內的門窗必須緊閉并對每個房間進行風量平衡調試，以確保相鄰房間的壓差滿足設計及使用要求。

2）系統調試時，應按照設計文件中規定的風量對定風量閥的風量進行設定。

3）為確保各區域間壓差的合理性，已設定風量的定風量閥在無特殊情況下不得進行二次調整。如遇特殊情況，需將各閥門的開啟角度進行記錄，并在后期按照相同開啟角度進行閥門恢復。

4）為確保各區域房間內壓力梯度滿足設計及使用要求，應將負壓隔離病房、負壓實驗室等場所的壓力梯度作為重點關注對象，當出現數值偏離時需及時進行調試。

3.3 調試結果

經仔細調試，各區域通風及空調系統運行正常，病房區、醫護區、醫技區、實驗室區的溫(濕)度、換氣次數、壓力梯度等參數均滿足設計及使用要求，為傳染病醫院的正常投入使用打下基礎。

4 對總承包項目管理的反思和總結

1）本項目團隊在專業總工和專業負責人的統籌下，各分項負責人各負其責，團結協作，保證了各項設計工作有條不紊的推進，在所有參建單位的共同努力下，該項目如期建成，建設速度與工程質量均達標。吉林省醫療專家組對項目給予高度肯定，成為省內設施最完善、配置最高端的負壓隔離病房和PCR 實驗室，成為業內樣板工程。

2）本工程是一個總承包交鑰匙項目，最終需要向業主提交一個滿足使用功能、具備使用條件的工程。項目時間緊任務重，醫療專項內容的特殊性，涉及專業多、專業性強，施工條件苛刻，設計方又是總包方，除了要滿足基本的設計規范與要求，還要最大限度考慮圖紙的合理性、完整性、可實施性。

3）項目從立項之初，就聘請疾控中心專家、臨檢中心專家、院感中心專家，共同確定平面布局，實驗室設備位置等。

4）項目的建設時間短、任務重、技術復雜，屬于非常規作業，各專業之間協調和配合的工作量極大。在設計的過程中就安排現場配合專班與現場管理專班、醫院接收方、施工單位、設備供應商等進行密切對接，及時反饋建設要求，并根據現場情況及時進行設計調整，用45 天完成從設計到施工、驗收全部改造任務。

5 結語

1）控制合理的壓力梯度，確保氣流的定向流動是通風設計的關鍵，應把避免醫患之間的交叉感染放在首位，切實保證醫護人員的安全。

2）合理配置負壓隔離病房、實驗室通風空調設備，采用相應的通風空調系統及氣流組織形式，并嚴格控制各區域的壓力梯度關系，加強醫療防護和病患防護，最大限度降低院感風險。

3）針對新型冠狀病毒肺炎傳染性強的特點和建設周期與安裝調試等因素，綜合考慮系統的可快速建設性、設備的可靠性、可維護性及操作的低風險性，關鍵設備和系統均按備用進行設計。

4）總承包項目除了要滿足基本的設計規范與要求外，還要最大限度考慮圖紙的合理性、完整性、可實施性、成本的可控性。