人防中心醫院通風空調系統設計與思考

摘要：結合工程實例，分別從風量計算、冷熱源選擇、系統設計及潔凈需求等方面，探討人防中心醫院通風空調系統設計中存在的問題，通過計算、分析和比較，提出解決問題的一些思考和建議。

關鍵詞：人防中心醫院; 通風空調; 集中回風; 潔凈需求

中國分類號：TU246.1A

［定稿日期］2022-08-23

［作者簡介］王玉輝（1972—），女，本科，高級工程師，注冊公用設備工程師，主要從事暖通空調設計和技術管理工作。

0 引言

隨著我國城市建設的高速發展，為了滿足城市人口日益增長的醫療服務需求，城市醫院建設也進入了快速發展的階段，與此同時，結合地面醫院修建的人防醫療救護工程也日益增多。

人防醫療救護工程在人防工程的五大類別中，有其特殊性，它不同于量大面廣的人員掩蔽和物資儲備工程，在其嚴格控制的建筑面積范圍內，要同時具備醫技檢驗、手術治療及護理單元等多種功能，同時還要配備必需的保障用房，因此，無論在建筑布局要求上，還是機電各專業的系統設置上，均具有相當程度的復雜性。人防醫療救護工程不僅要滿足防核武器、常規武器爆炸沖擊波以及防化學、生物武器襲擊的要求，還要保障內部人員的生活和醫治環境的需求，為此，工程內部的通風空調系統起到了至關重要的作用。本文從保障防護與環境需求的角度，以某中心醫院工程為例，對其通風空調系統的設計提出一些思考和建議，對于急救醫院和救護站，其規模指標等級小于中心醫院，也可作為參考。

1 人防醫療救護工程的設計參數要求

1.1 人防醫療工程的規模

根據城市的人防工程規劃及地面建筑的規劃，人防醫療工程按其規模及任務［1］，依次分為3個等級，一等人防醫療工程（即中心醫院）、二等人防醫療工程（即急救醫院）、三等人防醫療工程（即救護站），其規模指標見表1。

1.2 戰時室內空氣溫濕度

《人民防空醫療救護工程設計標準》［1］中規定，各醫療用房應采用空氣調節或其他空氣處理技術措施，確保室內溫濕度和噪聲控制參數滿足表2的規定。

1.3 通風要求

《人民防空醫療救護工程設計標準》中規定平時和戰時清潔通風時，排風房間應采用負壓排風。各類排風房間需滿足一定的換氣次數，其中手術室的排風換氣次數為8～12次。當工程清潔通風計算的總排風量大于按人員新風量計算的總進風量時，工程設計總進風量宜按總排風量的1.05～1.1倍確定。

2 人防中心醫院通風空調系統設計的問題和思考

2.1 風量計算對通風空調系統的影響

戰時清潔通風時，室內人員新風量標準為15～20 m3/（P.h），戰時濾毒通風時，室內人員新風量標準為5～7 m3/（P.h）

2.1.1 清潔風量計算

以某人防中心醫院為例，建筑面積約4 500 m2，醫護人員及病員共計400人。建筑平面分區示意如圖1所示。

清潔通風時，新風量標準選取20 m3/（P.h），清潔風量為8 000 m3/h。同時根據設計標準規定，各類排風房間需滿足一定的換氣次數，經測算，總排風量為12 000 m3/h，大于按人員計算的新風量，總進風量按總排風量的1.05倍確定，可得出總進風量為12 600 m3/h，是人員所需新風量的1.5倍多。對于地下工程而言，因其受地面太陽輻射影響很小，圍護結構得熱量形成的空調負荷并不高，本工程室內冷負荷為90 kW，新風負荷為108 kW，新風負荷在空調總負荷中的占比非常突出，已達到54.5%。由此可見，在滿足人員新風需求的前提下，減小工程內部的總排風量可以直接降低總進風量，從而有效降低新風負荷。對于人防中心醫院工程，在嚴格控制的建筑面積內，通過緊湊的建筑布局，充分利用有效空間，合理設置手術室、洗滌消毒等各類排風用房，最小化公共衛生間，同時采用適宜該類房間的最小使用高度，均可以降低排風總量，使之趨近于人員所需新風量，由此可得最小化新風負荷，從而達到減少空調總冷負荷、降低工程造價及節能運行的目的。

2.1.2 濾毒風量計算

中心醫院設有2個主要出入口，全工程超壓時，需同時保證2個主要出入口最小防毒通道的換氣次數不應小于50 次/h，第一密閉區分類廳的通風換氣次數不宜小于40 次/h［1］。

本工程中，濾毒通風時，新風量標準選取7 m3/（P.h），計400人，濾毒風量為2 800 m3/h，需設置3臺1 000型的過濾吸收器。

第一密閉區分類廳面積為60 m2，層高以3 m計算，通風換氣次數計40次/h，風量為7 200 m3/h；同時，第二主要出入口需滿足最小防毒通道的風量，面積計13 m2，通風換氣次數計50次/h，經計算所需風量為1 950 m3/h。濾毒通風時，全工程超壓所需的風量合計為7200+1950=9150 m3/h。由此可得，人防中心醫院需要設置10臺過濾吸收器，遠遠超過按人員計算所需的數量，相應的濾毒室空間幾乎是布置3臺所需的2倍，這不僅增加建筑布局的難度，還造成濾毒通風設備造價居高不下，房間面積增大，口部房間風速過大，建筑布局上欠缺經濟性和合理性［2］。實際使用情況是，第一密閉區戰時允許輕微染毒［3］，與第二密閉區（工程內部清潔區）通過第一主要出入口連通，濾毒通風時，該主要出入口最小防毒通道換氣次數為50次/h，清潔區超壓值為50 Pa，在壓差和通風換氣的作用下，可以起到很好的阻擋染毒空氣逆行的作用，分類廳保證換氣次數40次/h是否必要值得進一步思考。筆者建議，從降低分類廳的染毒濃度的角度出發，可適當降低此條標準，以減少設備房間土建面積和設備安裝造價的大幅增加，提高經濟合理性，這也是目前實際工程項目中，大多數設計人員采取的做法。

2.2 冷熱源的選擇與設置

為保證人防中心醫院工程內部有一個適于傷病員救治的空氣環境，滿足戰時溫濕度要求，需要設置空調系統。對于地下工程，余熱量較小，余濕量較大，通常采用調溫除濕空調機組［4］。

對于戰時使用的空調系統，需設置有防護的冷熱源，保障醫療救治過程持續的環境需求。調溫除濕空調機組的冷卻方式分為風冷型和水冷型。水冷型機組，需要配置冷卻塔或設置水庫、水井，對于人防中心醫院工程，冷卻塔設置較為困難，也無法進行防護［5］；即使做到了對冷卻塔設備進行防護，因冷卻水系統與室內機組連通，當外界空氣染毒時，冷卻塔及管道系統難以避免受到沾染，一旦發生跑冒滴漏現象，染毒物質將會通過水系統污染到室內環境與人員，且不易察覺；當監測到染毒時，只能切斷冷卻水系統，空調系統則停止運行；室內設置水庫或水井，常常受到建筑面積和工程地點水源的限制而無法實施。因此，冷卻水系統并不能很好地適用于人防中心醫院工程。相對于水冷型而言，風冷型除濕空調機組，采用直接蒸發式冷卻，其制冷系統為全封閉循環，內外管道采用焊接工藝，氣密性要求較高，幾乎沒有沾染外界染毒的風險，不需要因此切斷制冷循環系統，因此對于人防醫療救護工程而言，風冷型空調機組能保障持續運行，有其明顯的優勢，當室內外空氣溫差不大且水資源不足時，較為適宜。

目前，冷熱源的設置部位存在一些問題。人防中心醫院工程設有固定電站，有部分工程設計人員為設計簡便，將空調室外機與電站機組設在同一個房間內，筆者認為這是不合適的。固定電站因不需要人員值守，通常室內溫度設計參數為38 ℃左右，實測工程室內溫度通常高達40 ℃以上。水冷型除濕空調機組額定制冷工況下，空氣干球溫度為27 ℃，相對濕度60%，冷卻水的進出水溫分別為30 ℃和35 ℃；風冷型空調機組額定工況下，室外側環境溫度為35 ℃。若室外機組與柴油機組設在同一空間，柴油機組運行時，機房內溫度嚴重偏離空調機組額定工況，制冷效率將大大降低，室外機組甚至因溫度過高可能發生停機保護，無法滿足機組的連續運行要求。因此，筆者認為，空調室外機與固定電站的柴油機組需分設房間，并設置獨立的通風系統，各自滿足機組運行條件。

2.3 系統設計

2.3.1 通風空調系統設計

人防中心醫院戰時室內設計參數如表2所示，不同功能房間溫濕度要求有所不同，其中手術室、急救觀察室、重癥室的溫濕度及衛生標準均高于其他房間，且這些房間分散于各個區域，因此，采用全空氣空調系統+多聯機空調系統的組合方式，是一個較為適宜的選擇。全空氣系統可用于大多數房間，戰時新風經除塵或濾毒處理后，與室內回風混和，通過送風管道送達各個房間。有排風需求的房間分2類，如洗滌室、消毒室等醫療房間為一類，廁所、污泵間等為一類，這2類房間應分別設置排風系統，保持房間為負壓狀態，防止交叉污染。各個房間應嚴格進行風量計算和風量平衡。對于溫濕度有特殊需求的房間，則采用風冷型的多聯空調機組，獨立運行、獨立控制。

2.3.2 走道集中回風存在的問題

對于人防中心醫院工程，空調系統的回風比較難以處理。在筆者多年的審查工作中發現，部分設計人員做空調系統設計時，一般采用一次回風的全空氣系統，將新風與回風混合經空調機組處理以后，通過管道，送到各個區域及各個房間，在房間門的下部設置百葉風口，僅在空調機房附近走道設置一個集中回風口。筆者認為，人防中心醫院工程，采用主要通道集中回風的方式是不合理的。如前述，因其醫療功能的需求，建筑布局時，清潔區內需設置醫技部、手術部、護理單元和保障用房等多個功能區域。為便于醫護管理，各區域相對獨立，通常設有一道彈簧門或根據防火分區需要設置防火門，使用時處于常閉狀態，特別是手術區必須自成一區，如圖2所示。

由圖2布置即可看出，手術部和各功能區域與主要通道均采用門分隔。在人防中心醫院內部，不僅存在區域分割，醫院內部很多特殊房間有潔凈需求，如手術室、重癥隔離及傳染病房等，也必須封閉，若僅在主要通道設置集中回風口時，各區域、各房間氣流因空間阻斷，無法形成有效回風，室內溫濕度必然達不到設計要求，因此筆者認為，必須采用回風管道深入各個區域內部，進行有組織的氣流回風，通過管道阻力平衡計算，必要時需設置回風機，以確保各區域有效回風，方能滿足設計條件下的溫濕度要求。

2.3.3 手術室、燒傷護理單元及隔離傳染病房的潔凈需求

人防中心醫院工程，不同于平時地面建設的醫院工程，如何滿足地下工程中手術室的潔凈需求，將是一個較大的難題。現行設計標準中，并沒有對此類特殊用房做出有關潔凈需求的規定。在現代城市發展中，醫院建設多處于中心城區，一旦爆發戰爭，若遭遇大規模轟炸，城區醫院很難避免不受損毀，大量的傷員需要手術救治，手術室的潔凈度是手術治療和后續恢復的必要保證。醫院潔凈手術部的建設應注重空氣凈化技術措施，加強手術區的保護，降低感染風險。建筑設施上應堅持實用、經濟的原則［6］。因此筆者建議，應對人防中心醫院的手術用房做一定的潔凈等級要求，考慮戰爭時以外科手術為主，可參考設定為Ⅲ或Ⅳ級。Ⅲ級潔凈用房的送風末端設亞高效過濾器，Ⅳ級潔凈用房的送風末端設高中效過濾器，室內均采用回風自循環，采用帶高中效及其以上過濾效率過濾器的凈化風機盤管機組或立柜式空調器，排風管路上設置亞高效過濾器。

在人防中心醫院的護理單元中，按要求需設置燒傷護理單元。其中，燒傷病房最小使用面積為135 m2，床位數30～60張；重癥監護室最小使用面積為96 m2，床位數16～24張。燒傷病人的治療與恢復，也與治療環境的潔凈度密切相關，因此燒傷病房應根據需要，確定潔凈等級。筆者認為，對于重癥監護室，建議參考手術室做法，按照Ⅲ級潔凈用房進行設計；普通燒傷病房，則可按Ⅳ級潔凈用房進行設計。同理，對于隔離傳染病房，可參考Ⅳ級潔凈用房，采用回風自循環空調系統，換氣次數10次／h～12次／h，新風可集中供給。送風的末級過濾器宜用高中效過濾器，排風口設置無泄漏的負壓高效排風裝置。

3 結束語

對于人防中心醫院工程，因其使用功能的特殊性，需因地制宜進行冷熱源的選擇。當選用風冷型除濕空調機組時，應獨立設置室外機防護室，保障空調機組的持續運行；系統設計時合理設置管道回風系統，對每個區域進行有效組織回風，達到空調系統的設計條件。在建筑空間布局時，最小化排風房間，盡量減小因排風所補的新風量，可以有效降低空調總能負荷，達到經濟節能的目的。總之，通風空調專業需在建筑方案設計階段與之密切配合，同時與結構、水電專業做好溝通協調，認真進行規劃和系統設計計算，按規范要求合理設計、優化選型，充分做好平戰結合，滿足戰時及平時的功能要求，最終達到安全、適用、經濟、合理的設計目標。

參考文獻

［1］ 人民防空醫療救護工程設計標準： RFJ 005-2011［S］.

［2］ 管亞軍. 新規范下人防救護站戰時通風空調設計的探討［J］. 建筑施工，2014（8）： 988-989.

［3］ 孫苗. 人防急救醫院的通風設計［J］. 暖通空調，2013（11）： 67-70.

［4］ 《防空地下室設計手冊》（暖通、給排水、電氣分冊）［M］.北京： 中國建筑標準設計研究院.

［5］ 張利娜. 人防中心醫院戰時通風空調設計［J］. 暖通空調，2017（7）： 67-70.

［6］ 醫院潔凈手術部建筑技術規范： GB50333-2013［S］.