火神山醫(yī)院空調設計解析
發(fā)布時間:2020/2/14 信息來源：武漢中央空調精品超市
火神山醫(yī)院雖然是在病毒肆虐、患病人數增多、形式緊迫情況下的臨時醫(yī)院，看似臨時，看似簡單，實際要求非常之高，非常之速。速度之快，快到明早就要圖。
火神山醫(yī)院地上總建筑面積25000平方米，局部地上2層。施工單位是由中建三局、武漢建工、武漢市政和漢陽市政共同建設的。在施工期間，所有施工單位都是兩班倒，白加黑，997工作模式，有4200余名工人，1000臺大型機械，1650間箱式板房，1500個門樘，混凝土1.4萬方，HDPE膜10萬平方米，分包單位上百家。
小火神山采用集裝箱式箱體活動板房進行模塊化拼接，板房形成標準單元。這幾年國家大力提倡裝配式建筑，不同于小湯山，小湯山建設已經是17年前的事，當時我們國家的建筑技術與今天相比有很大差距，小湯山可供選擇的建筑材料沒有現(xiàn)在這么多，工業(yè)化程度也沒有現(xiàn)在高，小湯山當時基本上采用輕鋼骨架與復合板的形式來搭建。
火神山醫(yī)院的建筑、結構、機電有其特殊性。
1.建筑
按照傳染病醫(yī)院要求，分不同潔凈污染區(qū)域。病區(qū)雙走廊設計，病房設置傳遞窗,用于一般物品傳送。醫(yī)護區(qū)域設置兩次衛(wèi)生緩沖區(qū)、穿脫防護用品區(qū)和潔凈通道。
2.結構
設置土工布、土工膜等防滲材料，設置配筋的條形基礎和防水底板以及型鋼架空層（用于放置水專業(yè)管線，免去開挖時間）。
3.給排水
設置傳染病醫(yī)院用醫(yī)療污水處理系統(tǒng)，病房等污染區(qū)的空調冷凝水按醫(yī)療污水處理。污水處理設備采用一體化鋼結構設備，節(jié)省混凝土施工時間。
4.暖通
病房使用分體空調，避免中央空調集中風管竄風。送風和排風按照污染潔凈分區(qū)設置壓力梯度，污染區(qū)排風設置高效過濾器，首先要點說一下空調設計。
5.電氣
按照負荷等級設置備用電源（雙電源、柴油發(fā)電機組和不間斷電源設備），其中雷神山市政用了4路市電，配電采用箱式變壓器，環(huán)網配電。
筆者匯總了一下火神山空調設計圖紙、專家采訪、現(xiàn)場報道、網絡照片以及施工情況，簡要解析火神山醫(yī)院空調系統(tǒng)設計要點。
城市分割線，地球一小時
1
選址及風向考慮
因其特殊性，在選址上，傳染病醫(yī)院不宜設置在人口密集的居住或活動區(qū)域，靠近下風口。武漢市以東北風為主導風向，火神山的選址西南向水，處于城市的下風帶，這樣的選址對城市污染的可能性低。
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空調系統(tǒng)考慮到當地氣候
武漢濕潤。濕潤的氣候條件可能利于病毒的生存和傳播，對醫(yī)院的防水工作提出了更高的要求。病房區(qū)分體空調較中央空調干擾少，應急安裝簡單，因此火神山采用分體空調，帶輔助電加熱。為了保證冬季制熱效果，每間病房預留輔助電油熱汀插座備用。在這么短的工期里，沒辦法建立起一套集中供暖系統(tǒng)，火神山采用的是分體空調取暖，因為建筑進風量大，在進風段還設置了加熱裝置，室內的通風管道也包裹了保溫層，避免熱量流失。
室內通風管道，包裹橡塑絕熱保溫層，
3
有組織有序送風排風
傳染病醫(yī)院平面布局的基本要求是 “三區(qū)兩通道”，三區(qū)是指清潔區(qū)、 半污染區(qū)和污染區(qū)。建筑平面采用魚骨狀形式，在分區(qū)劃分時考慮到醫(yī)務人員要有自己的清潔工作區(qū)和對應的連續(xù)通道，魚骨狀形式的另外一個好處就是隨時可以接龍擴建。
清潔區(qū)與污染區(qū)之間要有過渡區(qū)域。正中央豎直的通道是清潔醫(yī)護通道。兩側橫向的通道是一般醫(yī)護通道。內部紅色的箭頭是醫(yī)護人員的流線，外部紫色的箭頭是病人的流線，二者沒有交叉。
且寫有“污染區(qū)”“半污染區(qū)”“清潔區(qū)”被標注成不同顏色加以區(qū)分。醫(yī)護人員在病房外樓道內的墻壁上依次張貼相關區(qū)域標識。
因此，空調設計各種房間要按照清潔區(qū)、半污染區(qū)和污染區(qū)設置獨立的空氣環(huán)境的機械通風系統(tǒng)。開窗自然通風并采用電風扇雖然能夠起到定的稀釋室內污濁空氣的作用、并加強了室內空氣擾動，但是不能保證污染區(qū)的不潔氣流流向其它區(qū)域。而強制合理的組織氣流是保證氣流有序流動的可靠手段。清潔區(qū)、半污染區(qū)和污染區(qū)的機械通風系統(tǒng)按區(qū)域獨立設置。
暖通專業(yè)的特殊之處，在于實現(xiàn)各個區(qū)域不同的空氣壓力梯度，清潔區(qū)壓力大，半污染區(qū)次之，污染區(qū)壓力小，在這樣的氣壓環(huán)境下，才能保證室內的空氣永遠保持從清潔區(qū)向污染區(qū)流動，減少感染。建立合理的氣流流向，阻止污染區(qū)內的不潔氣流流向其它區(qū)域。
通風空調系統(tǒng)必須根據醫(yī)療建筑的功能、人流物流方向，使空氣有序流動�？梢哉f，正確的空氣流向能夠起到對病毒、細菌等感染的屏障作用。污染區(qū)（病房及病員通道）為負壓區(qū)，半污染區(qū)（護士站、處置治療室）為微負壓區(qū)，清潔區(qū)（辦公室、值班室）為正壓區(qū)。保證氣流沿清潔區(qū)→半污染區(qū)→（緩沖區(qū)）→污染區(qū)→室外的順向流動，杜絕逆向流動或亂流。
保證負壓隔離病房與其相鄰相同的緩沖間、走廊壓差，應保持不小于5Pa的壓差。
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污染較嚴重的場所設獨立排風系統(tǒng)
對化驗室、處置室、換藥室等污染較嚴重的場所，設局部單獨排風系統(tǒng)�！熬腿缤忻翊骺谡忠粯�，我們把污染較嚴重的場所、病人、工作區(qū)做了一個有效的隔離和分隔”。在空氣組織上形成負壓的氣流，避免病人和醫(yī)護人員的相互感染。
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醫(yī)護房正壓，病房負壓
醫(yī)護人員走廊及醫(yī)護人員房間：設置集中送風系統(tǒng)和排風系統(tǒng)，送排風量差值維持室內正壓，防止污染區(qū)空氣流向該區(qū)域。
負壓隔離病房與其相鄰區(qū)域緩沖間、潔凈走廊壓差應保持不小于5pa的負壓值。
來源：火神山空調設計說明
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冷凝水不外排
火神山醫(yī)院所有安裝分體空調機的病房冷凝水都不得隨意排放，排至病房衛(wèi)生間的地漏，后同污水、廢水集中處理后再排放。
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送風高效過濾
火神山醫(yī)院空調圖紙顯示，所有送風系統(tǒng)均設置初效、中效、高效過濾器，以保證送風潔凈。雖然設計寫了高效，沒提到具體用什么等級空調過濾器，但是高效過濾器對應中國的標準是H12及以上。
對于重癥監(jiān)護病房當室外空氣質量惡劣時，送風（新風）系統(tǒng)必須設置高效過濾器，初效+中效+高效組合，這是凈化空調的配置，比N95口罩過濾等級更高，N95是0.3微米的過濾效率95%，大約是H10，或H11能達標，H10和H11是亞高效。根據世界衛(wèi)生組織的資料，當PM2.5顆粒物濃度在10以下時，呼吸道等疾病的健康風險低。
8
排風高效過濾
所有排風系統(tǒng)均設置初效、中效過濾器、高效過濾器。新冠狀病毒粒徑約80～120nm，控制病毒排除到室外，對外的污染，排風不能直接外排，過濾非常重要，要將病毒都攔截下來，再加紫外線滅菌裝置，以保證核心部件：空氣處理設備無論開關均不給菌群生長的空間。新風量加大對房間的病毒有稀釋作用，但排風對防病毒傳播更重要。而且對于病房排風量要比新風量大，從火神山設計看，病房房間的送風量是600m3/h，排風量是800m3/h，排風量大于新風量。
設計呼吸道傳染病污染區(qū)和半污染區(qū)內的排風系統(tǒng)，在系統(tǒng)末端設置高效過濾器（不低于H12級）控制菌落數和氣凝膠，限制病毒的宿源，抑制受控環(huán)境的人員釋放病毒和細菌滋生條件。
所有送風系統(tǒng)的室外進風口均采自高空空氣，進風口距屋面6米。送、排風口間距盡量遠離，水平間距至少20.0米以上。
圖片來源：央視網
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空氣防滲
醫(yī)療建筑室內外的空氣滲漏比較重要，因此需要堵封房間與房間，房間與公共區(qū)域的孔洞、縫隙并消除所有病毒可能滲入的源頭，且房間設有緩沖區(qū)，在病人收住期間，空調要連續(xù)運行通風系統(tǒng)，防止所有可能的污染空氣反流倒灌。
火神山空調圖紙，來源：中信設計院公開圖紙
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換氣次數與風量
換氣次數與風量用以保證從污染區(qū)病毒的擴散需要的氣流組織流向，從火神山醫(yī)院的設計看。
保證人員的呼吸空氣質量的要求（人員的呼吸量：正常成年人每分鐘呼吸大約12-20次，一般不超過1次/小時，當病人伴有發(fā)熱、疼痛、貧血、甲狀腺功能亢進及心肺功能衰竭時呼吸量可能會加倍；
清潔區(qū)的小換氣次數為4次/小時；
呼吸道傳染病區(qū)門診、醫(yī)技用房、及病房、發(fā)熱門診的小換氣次數（新風量）為6次/小時 ；
負壓隔離病房的小換氣次數（新風量）為6次/小時；
清潔區(qū)每個房間送風量應大于排風量，至少150m³/h；
污染區(qū)每個房間排風量應大于送風量，至少150m³/h；
病房換氣次數6次/小時感覺有點少，按照之前小湯山的標準，病房換氣次數是12次/小時。集中新風不帶冷熱負荷，通過分體空調加熱，集中新風量就不能太大。集中新風處理冷熱負荷，新風量加大才可以實現(xiàn)，當然是越大越好。
下面是不同換氣次數對應的顆粒去除時間。
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下排上送防短路
防止污染空氣及新鮮空氣發(fā)生短路新風口及排風口應保持距離，至少排風口的剩余壓力或高度應保證排風1不混入新風的吸入口送風；室內送風口應布置在上部，排風口在下部，因為病菌等不潔空氣集中在下層空間，這樣有利于排風效果，圖上看出距離地面0.15米（見下圖）。
負壓隔離病房在排風口設置高效過濾器及遠程可獨立開關的電動密閉閥門；
火神山醫(yī)院空調圖紙，來源：中信設計院公開圖紙
總之，火神山醫(yī)院空調設計與普通民用建筑區(qū)別很大，非常之特殊。交付的醫(yī)院的空調系統(tǒng)有分區(qū)，有組織，有正負壓，有過濾，有二次污染傳播防止，有殺菌。每間病房單獨設置不循環(huán)的新風系統(tǒng)和排風系統(tǒng)，它們共同構成負壓系統(tǒng)，保持病房空氣新鮮潔凈，排出氣體經消毒后才會排入空氣中。
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