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“平疫”结合医院空调通风系统平疫转换设计与思考

2020年爆发新冠肺炎疫情。在党中央坚强领导下,全国人民的共同努力下,国内疫情防控形势持续向好,而国际疫情快速扩散蔓延并多极化继续发展,我国仍面临较为严峻的国内外疫情风险挑战,外防输入内防反弹。

文/丰燕  广东省城乡规划设计研究院有限责任公司建筑设计院

为全面做好公共卫生特别是重大疫情防控救治的工作,加强公立医疗卫生机构建设,2020年5月9日,国家发展改革委、国家卫生健康委、国家中医药局联合发布了《公共卫生防控救治能力建设方案》,方案建设的基本原则之一:坚持平疫结合。既满足发生疫情时快速反应、集中救治和物资保障需要,又充分考虑“平时”职责任务和运行成本,推动公共卫生和疾病预防控制体系改革发展。为进一步指导各地做好综合医院“平疫结合”可转换病区建设,2020年7月30日,国家卫生健康委、国家发展改革委制定了《综合医院“平疫结合”可转换病区建筑技术导则(试行)》,为平疫结合院区建筑空调和通风的设计提供建议和参考新方向:“平疫结合、快速转换、综合利用”,平时,所有的医疗功能都能高效运转使用,为社会不同层次的人群,提供医疗健康服务,疫情时能够收治传染病患者。

传染病医院必须保证环境安全,生物安全,在院感安全控制方面,标准高,要求严,能够防止传染病毒病菌的传播扩散。平疫结合医院应在保证抗疫任务圆满完成的前提下,充分考虑平常时期的高效综合利用,平疫结合医院设计应按照以平时使用为主兼顾疫时功能要求。值得注意的是,平疫结合医院按照医疗卫生设置的前期总体规划进行设计,在疫情时应严格按防疫医院的功能要求设计定位,在平时不一定要兼备综合医院与传染病医院二者功能要求。本文以梅州市中医医院中医热病中心为例提出空调通风系统平疫转换的设计与思考。


01工程概况

梅州市中医医院为综合性三级甲等中医医院,院区地块规模73861.0平方米,本项目建设用地面积9839.70平方米,项目建设范围地块呈不规则的梯形,南-北向长边约75米,短边45米,东-西长约为175米;总建筑面积23429.015平方米,计容建筑面积17907.115平方米,其中,地上建筑面积17907.115平方米,地下建筑面积5521.90平方米,地上设置7层,地下2层,建筑高度为33.95m,属于一类高层民用建筑;地上地下耐火等级均为一级。

图1:梅州市中医医院中医热病中心鸟瞰效果图


02总平面图及建筑功能的平疫转换

以中医的现代传承为出发点,围绕热病的防治,设计 “中医热病科研”、“诊疗救治”、“治未病中心”、“健康体检”、“疫情应急防控”等主要功能,结合平时的使用和疫情时的特殊需要进行应急转化。东侧设计为发热传染病区,西北侧设置为健康洁净区域,疫情时进行阻隔,避免传染性疾病交叉感染整个院区。平时健康与病患人群分区,医护位于中间区域,如图3;疫情时南侧为半污染区,北侧为洁净区,医护位于中间区域,如图4。


图2:平时功能分区图                               图3:疫情时功能分区图


平时和疫情时的建筑功能分布如表1所示。

(1)标准病房层

  平时为51床普通住院护理单元、屋顶花园;疫情时为22床负压病房、屋顶花园。

(2)内部交通组织布局

 1)普通病患

 平时,普通、儿童、肠道三种不同发热患者选择不同的门厅进入发热门诊就诊,分别单独候诊区域、诊室和卫生间;留观设置独立垂直交通上至2层。疫情时,患者先从发热门诊广场预诊分诊,普通、儿童、具有流行病史三种不同发热患者选择不同的门厅进入发热门诊就诊,分别单独候诊区域、诊室和卫生间;留观设置独立垂直交通上至2层。

2)医生流线

热病中心部分楼层设置有相对独立的医生办公用房及医生休息处,医生流线与污梯、病人流线互不交叉。对洁净要求较高的功能如ICU、手术、发热门诊、留观等区域设置通过式更衣室,其他区域结合办公用房设置普通更衣室。

 3)洁污流线

 热病中心东南端设置有单独的DT1污梯,洁污流线互不交叉。污梯在各区域污洗打包后统一时段由污梯运送到地下污物集中收集区域,各类污物每天定时送出院外处置。

图4:标准病房层平疫功能转化图

图5:标准病房层平疫建筑平面洁物分区及流线示意图 


03空调通风系统平疫转换原则

医院建设新方向:“平疫结合、快速转换、综合利用”,平时,所有的医疗功能都能高效运转使用,为社会不同层次的人群,提供医疗健康服务;疫情时,能够收治传染病患者。


04空调冷热源系统的平疫转换

本工程采用中央空调系统,夏季供冷,冬季供暖。总空调面积为15160m2,计算总冷/热负荷平时为2730Kw/1060Kw,疫情时增设1520Kw/590Kw。


图6:平时空调冷热负荷柱状图

结合本工程的特点,综合考虑平疫转换、平/疫可独立或合并运行,在满足使用要求的前提下,本着平时节约,疫情时转换快速便捷的原则,本工程拟采用下列形式的空调冷/热源系统:

1)平时:首层放射科采用可变冷媒流量多联式空调系统,三层手术室、ICU等净化区域采用独立的风冷热病机组。其他空调区域合用一套中央空调系统,空调热源采用风冷螺杆式热泵机组,带部分热回收,回收冷凝热,可提供生活热水热源。热泵机组夏季同时提供冷源,不足部分冷源由水冷螺杆式冷水机组提供。夏季先运行COP值较高的水冷机组,不够时再启动风冷热泵机组。冷水机组放置在地下一层,热泵机组及冷却塔放置的屋面,由于本项目区域航空限制,选择小型号模块组合的冷却塔(塔高3240mm+基础250mm)。

2)疫情时:办公区域、诊室、病房等区域,与平时兼用空调末端,空调末端的冷热源仍由平时的空调主机提供。疫情时增设的新风系统设置独立的风冷热泵机组,选用能量提升式,回收冷凝热,制冷的同时提供新风机组再热热源,风冷热泵机组放置在屋面。

图7:中央空调水系统平时、疫情时示意图


05空调通风系统的平疫转换

传染病医院重点关注的问题主要为隔离、负压、稀释、净化、消毒。

(1)负压技术要求

负压病房区域采取压差控制措施,保证气流从半污染区至污染区的方向流动,病房位置-10~-15Pa,相邻房间维持不小于5Pa的压力梯度,病房与医护走道的墙面上装有显示不同区域压力差值的微压差计,便于医护和维护人员实时观察房间压力梯度与送排风系统运行是否正常。传染病病区通向外界的门应向外开启,内门应向静压大的一侧开启。除普通工作区外,门均应为非木质门,均不应采用密闭门,缓冲间与门下边通常留有10mm左右的缝隙,以防开关门时,造成室内外压差波动较大。

图8:标准病房层疫时压力梯度及气流流向示意图

(2)稀释技术要求

对呼吸道传染病,理论上讲,房间通风量越大,对空气中细菌、病毒的稀释越好。但我国地域辽阔,气候条件多样,在设置采暖和空调的建筑内,较大的通风量代表着较大的能耗。规范对污染区、半污染区换气次数及新风量的要求如表2。

表2:污染区、半污染区换气次数及新风量要求规范

(3)净化、消毒技术的要求

(4)空气调节风系统平疫转换

 1)平时:根据上述国家规范及平疫结合院区建设指导文件,空气调节风系统按疫情时的三区(清洁区、污染区及半污染区)划分系统,可兼做疫情时运行。

空间小的诊室、病房等空调末端采用风机盘管机组,低速风管,气流组织采用侧送上回或上送上回的方式(散流器或双层百叶风口送风、单层百叶风口回风);各层报告厅和门厅大堂等面积较大的场所采用全空气系统,回风与新风混合后,进入空气处理机,经过滤、夏季降焓除湿/冬季加热后,经送风管送至空调室内,过渡季节可调节新、回风电动多叶调节阀,实现全新风运行或可调新风比运行。气流组织为上送(散流器或喷口或条形百叶风口),集中回风的方式;手术室、ICU等区域设置全空气系统,换气次数不小于12次/h,空调机组配置初/中效过滤器、 加湿器等。送风口配置高效过滤器,采用集成化的高效集中送风天花或高效过滤风口,将过滤器、压差监控及报警仪表均集成在设备单元中,采用装配式设计方法,不仅可实现快速建造,而且过滤设备可靠性提高,维护操作更方便。

新风由新风空调器过滤、除湿、冷却/加热集中处理后直接输送至各空调房间内。梅州地区室外可吸入颗粒物PM10的年均值为0. 037mg/ m3,未超过二类区适用的二级浓度极限值70μg/m3(摘自《环境空气质量标准》GB 3095-2012),新风机配置初、中效过滤器。回风口配置低阻中效过滤器,效率满足《综合医院建筑设计规范》GB 51039-2014要求。 

图9:标准病房层平时空调风管平面示意图

 2)疫情时:各层清洁区门厅大堂等清洁区面积较大的场所与平时全空气系统为同一套系统,半污染区、污染区关闭回风,全新风直流式运行;隔离区空间小的诊室、负压病房另设一台新风机组,与平时的新风机组一起运行,保障新风换气次数不小于6次/h,负压病房气流组织采用上送下排的方式,房间支管设置电动定风量阀,在疫情时通过调节个房间的风量精确控制其对应压力要求;负压手术室、ICU等区域设置全空气系统,疫情时关闭回风,直流式全新风运行;气流组织采用上送下排的方式,负压隔离病房等区域设置全空气系统,换气次数不小于12次/h,疫情时关闭风机盘管,直流式全新风运行;排风口的高效过滤器、负压隔离病房等送风口疫情时安装亚高效过滤器。

图10:正负压切换手术室空调通风系统切换示意图

(5)通风系统平疫转换

 1)平时:卫生间、换药室、处置室、污物室、污洗室、公共卫生间等凡产生气味、水和潮湿的房间均设机械排风系统。内镜检查中心的清洗间采用下排风。排风系统按疫情时的三区(清洁区、污染区及半污染区)划分系统,同层外墙排出。

 2)疫情时:负压隔离病房等病床头侧下部设置排风口,排风口设置高效过滤器:半污染区、污染区等有病人涉足的区域等隔离区的排风经竖井至屋面排风,排风机设置在屋面。其中隔离区的排风口高出15m范围内的建筑3m,排风口疫情时安装高效过滤器,空气过滤器设压差检测、报警装置,半污染病房内部散发的污染物主要为致病病原体,为防止带入其他致病病菌,影响病人,防止大量灰尘进入,给内部的致病病原体带来寄生体或携带体,需送入洁净的空气,提出了中央空调风管清洗的必要性。应定期的进行通风与空调系统中的风管系统清洁程度检查、工程环境控制、清洗、清洗后的修复与更换、工程健康和清洗效果的检验。中央空调风管清洗主要包括表冷器、冷凝水管及冷凝排水管、风机、过滤器、风管、进出风口等检修、清洗、除垢、杀菌、消毒、表冷器除藻等,需要专业的团队,按照国家空调通风系统清洗规范执行。

图11:标准病房层疫时补充空调风管平面示意图


06空调通风系统平疫转换的思考

(1) 普通病房-负压隔离病房新风及排风系统转换措施

1)新、排风管按疫情时新、排风量设置,平时、疫情时共用管道、风阀、风口等,风口过滤器疫情时安装。

 2)多工况定风量阀:满足平时送风转换成疫情时送风,两种工况自由切换,并带有电动开启及关闭功能,实现密闭阀与定风量阀的功能,疫情时可独立关闭清洗消毒房间。


图12:普通病房-负压隔离病房空调通风系统切换示意图

(2)正压ICU-负压ICU新风及排风系统转换措施

 1)平时回风管疫情时转换为排风管,平时回风口兼做疫情时排风口,排风口中效过滤器疫情时装换为高效过滤器,平时排风系统关闭。

 2)多工况定风量阀:满足平时新风转换成疫情时新风,两种工况自由切换,并带有电动开启及关闭功能,实现密闭阀与定风量阀的功能。


图13:正压ICU-负压ICU空调通风系统切换示意图

(3)病房新风系统转换措施

 1)选用数字调节型新风机组(按疫情时风量选择),机组内装设初中效过滤器,机组配置两组风机,平时运行一组,疫情时运行两组。

 2)选用变频调节型机组(按疫时风量选择),机组内装设初中效过滤器,机组配置一组风机,平时低频运行,疫情时高频运行。

3)平时一台新风机组,疫情时增加一台新风机组,机组内设初中效过滤器。平时运行一台,疫情时两台机组同时运行,热病中心项目采用本方案。


06结语

“平疫”结合医院既满足“疫情时”快速反应、集中救治和物资保障需要,又充分考虑“平时”职责任务和运行成本。通风、空调系统应当平疫结合统筹设计,避免平、疫两套系统共存。通风、空调风管应按疫情时的风量设计布置,设备机房布置应当满足疫情时设备安装、检修的空间要求,通风、空调设备按平时使用设置,尽量降低平疫结合医院建筑造价和运营成本。由于医院建设时间短,设计方案因材制宜,尽量选用成熟可靠、库存量大、运输快捷、厂商捐赠的设备,缩短产品的采购、调货时间,以方便快速安装、简单调试,设备与材料的选择同时应满足国家相关规范及标准等要求。由于梅州市热病中心地处广东省梅州市,医院所需各种机电设备材料供应省内单位较多、较齐全,省内交通发达,建议管道按平疫安装到位,预留机电系统管道接口,参照国标型号预留安装空间,疫情时增加的空调主机、水泵、新风机组、过滤器等疫情时采购安装。

信息来源:南粤规划

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编辑:Iris

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