揭秘武漢火神山醫院,負壓病房、ICU暖通設計重點分析及解決方案

作者：中信建築設計研究總院

一、項目概況

武漢火神山醫院總建築面積33100m，總床位數1000床（其中ICU中心床位數為30床）；由1號樓與2號樓組成。

1號樓為單層建築，由9個單層的護理單元、醫技樓及ICU中心組成，每個護理單元設24間病房。病房樓為貨櫃結構，中心區域為防護區，分為清潔走廊（清潔區）與護士走廊（潛在汙染區）；指廊區域為病房區，分為醫護走廊（半汙染區）、病房（汙染區）與病人走廊（半汙染區）3個區。

1號樓內的醫技樓設1間標準Ⅲ級手術室、負壓檢驗室與3間CT室。ICU中心設於1號樓與2號樓之間。醫技樓與ICU中心為鋼結構板房。

2號樓為兩層建築，分4個組團，由8個護理單元組成，每個護理單元設24間病房。其清潔走廊與護士走廊的配置模式與1號樓相同，只不過為單邊配置；病房區的配置模式與1號樓相同。

室外氧氣站房、負壓吸引機房、垃圾暫存間、屍體暫存間及焚燒爐設於場地東南角。

圖1 建築平面總體布局

二、主要設計依據及原則

本項目為臨時應急型傳染病醫療建築，主要執行的規範為GB 50849-2014《傳染病醫院建築設計規範》、GB/T 35428-2017《醫院負壓隔離病房環境控制要求》、GB 50139-2014《綜合醫院建築設計規範》。

設計的重點及優先級如下：

1、保證各功能區之間的壓力關係正常，防止交叉汙染（關於交叉感染，因本醫院收治的是同一類病人，將醫患之間的交叉放在首位，「患患」之間的交叉通過細化分區實現），其優先級是首先保「質」，也就是壓力梯度的關係要對，其次保「量」，也就是壓差關係的數值要基本符合規範要求。

2、汙染物集中高空排放，集中排風應經過粗、中、高效三級過濾。

3、要綜合考慮系統的可快速建設性、設備的可得性、可維護性及操作的低風險性；不能設計出一個不可實施，難以維護的系統。

4、室內溫度要基本達到標準規範要求（病人是弱者）。

5、防排煙系統按被動技術考慮，採用自然排煙；對於內走廊（一般為醫護工作區、病人不可到達），借用消防避難走廊的模式，採用正壓送風（由直流新風系統兼用）。同時提出管理上的建議與要求：如明確標識所有可手動開啟的外窗、配置適當數量的安全錘，便於破窗排煙。

6、因本項目的特殊性，採用了新風電加熱、圍護結構保溫（貨櫃體傳熱係數約為1.0W/（mK）、但地面架空層，保溫性能較差）等不能完全滿足節能標準方面的要求。

另外，還有最重要的一點，項目要求在6天內實施完成，建設工期超短，且處於春節長假期間，施工單位能採買到哪類設備和材料，哪些設備的材料是必須要採買到的，哪些是不可能在短時間內買到的，這其實在很大程度上左右了技術選擇的方向，比如無法買到常規設計中要用到的2000多個高效過濾風口、定風量閥及電動控制閥門。

ICU病房

三、通風系統

1、醫護人員流線及通風系統總覽

圖2 病房樓設計總覽

圖3為經管理方確認的最終版（第3版）醫護人員進入與退出病房的流線。

圖3 經院方確認的醫護人員進入及退出流

右側區域為防護區，其中心為清潔走廊及辦公區，理論上此區域內醫護人員是可以只穿工作服的；與指廊病房相鄰的一側為護士走廊，此區域內醫護人員必穿防護服；指廊部分為各病房護理單元，醫護人員在此工作區內除了穿防護服外，外面還要穿一層隔離衣，病房護理單元又分為3個區：內走廊為醫護走廊，為潛在汙染區，病房為汙染區，外走廊（病人走廊）最初的設想是從管理的角度所以設一層開敞圍廊，後更改為醫生進入病房後的退出通道（管理方認為，只要醫護人員進入了病房，就被汙染，不能原路返回，應該脫掉最外層的隔離衣後才能走入護士走廊），病人走廊此區域實為半汙染走道，管理方按可開啟空間考慮。在此區域，設計中採用帶高效過濾的新風機作排風，對外排風（因採購周期不允許採購送風機與排風機了）。

圖4為GB/T 35428—2017《醫院負壓隔離病房環境控制要求》中的標準模式，與此相比，武漢火神山醫院在清潔區與潛在汙染區之間另設了一個「潛在汙染區」，也就是護士走廊，形成了4廊：清潔走廊、護士走廊、醫護走廊、病人走廊（汙染走廊）；3區：清潔工作區、醫護辦公區（穿隔離服）、病房工作區（穿隔離服與隔離衣）。

圖4 典型傳染病房壓力梯度要求

需要特別說明的是，本醫院醫生進出病房區域的「衛生通過」為同一個口部，與很多主流「進出分設」做法不一致。

關於「衛生通過」口部，通風系統借用了人防工程「防毒通道」口部的做法，同時為保證氣流從一更流向二更，另設了部分高效新風機作為風機「接力」（單颱風量150m/h），其作用相當於定風量閥，並可通過開關來調節一更與二更之間的壓力差。

2、病房通風

通過與管理方幾輪討論和調整，在滿足危重症病人、重症病人救治和考慮設備的可採購性、系統的可維護性情況下，火神山醫院的病房分為三類：30床的ICU病房，嚴格按國家相關規範執行，詳見相關圖紙；48間標準負壓隔離病房；分區負壓隔離病房。

表1 病房區通風系統配置

圖5 標準負壓隔離病房設計總覽

圖6 分區負壓隔離病房設計總覽

圖7 衛生通過通風設計總覽

表2 醫生防護區通風系統配置表

醫護走廊

四、空調及生活熱水系統

1、病房樓與醫生防護區均按房間設熱泵式分體空調器，室外機安裝於屋頂或地面。

2、醫技樓的手術室及ICU樓，嚴格按國家相關標準執行，設置熱泵式淨化空調系統，在風量的取值中，額外增加20%~30%的安全係數。

3、生活熱水全部採用分散式電熱水器。

室外風管

五、醫用氣體

1、設氧氣與負壓吸收兩類醫用氣體，各按一個集中的站房設計。

2、每床呼吸機用氧氣流量為90L/min，約為常規病房用量的10倍，總的滿負荷流量為4666m/h；設8臺單罐為10m的臥式液氧罐(為市面上能找到的液氧罐，並滿足基地基礎的承重要求)，總計80 m，罐體設計承壓為1.0MPa；單罐運行質量為18t（空罐質量6.3t），80 m的液氧可供整個醫院滿負荷使用約12h，液氧的補給由槽車完成。

3、液氧站設2臺氣化器，一用一備，單臺氣化器額定流量為5000m/h，設備質量5.6t，工作工況質量約為20t，平面尺寸3.1m×3.4m，高約8.7m，基礎設計至關重要。

4、液氧站內罐體及氣化器的基礎設計相當關鍵，因液氧站所在位置為魚塘回填區域。

5、負壓吸引系統設12個真空罐與12臺爪式真空泵組成4套系統，兩用兩備，單泵功率7.5kW，尾氣經粗中高三級過濾，並由真空泵產生200℃的高溫殺菌後排入大氣。

工地

六、防排煙系統

1、因本項目為臨時建築，層高極低且建設工期短，通風與防排煙系統以自然排煙為主，無法採用機械排煙。

2、清潔走廊、護士走廊與醫護走廊單位面積的送風量在20~30 m/（m h）之間，與現行防排煙規範中對避難走道要求30 m/（m h）正壓送風量接近;可以將各走道的新風系統作為加壓送風系統，起到防煙的作用。

3、病人走廊為外走廊，可利用外窗開啟自然排煙。

4、在管理上建議明確標識所有可手動開啟的外窗（有些外窗因管理需要，已經封為固定窗），並配置適當數量的安全錘，便於破窗排煙。

七、控制

1、ICU及手術室嚴格按相應規範規程設計自動控制系統。

2、風機開機順序：病房排風機→半潔淨區(醫護走廊)的送風機→清潔區送風機→病房送風機。關機順序與開機順序相反。

3、病房排風機與送風機聯鎖：病房排風機開啟後方能開啟病房送風機（電路聯鎖）；病房排風機停機後觸發聲光報警裝置，並停止病房送風機。

4、病房主排風機設置過濾網壓差在線檢測,超壓時聯鎖啟動聲光報警裝置。

5、控制醫療護理單元內壓差梯度關係（負絕對壓差數值）：病房及其衛生間< 緩衝間 < 醫護走道（氣流壓差滲透起點）；各不同壓力環境分隔處（高壓側）設具備超壓報警功能或接口的機械式壓力表。

6、醫患接觸的「前線」區域——醫護走廊內不設排風系統，杜絕誤操作形成壓差反向事故（目前測試表明，醫護走廊與病房之間的壓差關係最為清晰）。

7、系統調試及運行時，視清潔區與護士走廊內貨櫃體的密閉性，確定是否開啟相應區域的排風機。

8、衛生通過區域為「清區「與」汙區「的最重要防線，設計上採用了多颱風機，通過開關的模式調節相應的壓差關係。

9、為減少風系統平衡調試，同一個風管系統中儘量讓所有病房支風管等長，實現自然平衡。

10、送風電加熱器採用三檔手動調節。

八、總結與優化

1、醫護走廊的送風宜設備用系統為好，或為病房的送風系統可切換到給醫護走廊送風創造條件，這樣確保「最前線「的安全。

2、病房排風可設一個於床頭，這樣可較大減少風管的工程量，管線交叉作業也少，可加快施工進度。

3、為降低噪聲，也為便於自然平衡，加大了主風管的規格，增加風管的工程量，主風管增加的度值得研究。#暖通設計#

暖通淨化空調設計—醫院手術潔淨室