应急传染病房负压隔离控制系统施工技术
0 引言
2020年1月,湖北地区爆发传染性极高的新型冠状病毒感染性肺炎,为快速解决病患收治问题,抗击疫情,武汉市防疫指挥部决定在武汉火神山医院之外,再建1所“小汤山医院”———武汉雷神山医院。本文结合武汉雷神山医院传染隔离病房现场施工的实际情况,参照TCECS 661—2020《新型冠状病毒感染的肺炎传染病应急医疗设施设计标准》,对应急传染病医院的病房及公共区负压隔离控制系统在组装箱式板房中的通风管道快速安装和调试施工技术进行研究和总结。
1 工程概况
武汉雷神山医院位于黄家湖畔,总占地面积431亩,历经3次扩容,总建筑面积扩大至约8万m2。其中,医疗隔离区约51 000m2,由原先设计的1 300张床位扩增至约1 600张;医护住宿区约9 000m2,可容纳2 000余名医护人员,项目定位为临时建筑,建设工期紧、周期短、系统较多、协调工作量大。主要建筑功能为负压隔离病房区、医护区、休息区、医技区、专家楼及配套用房区,配套用房主要为污水处理站、雨水调蓄处理站、医疗气体区、垃圾焚烧及微波处理站等。工程通风与空调系统主要包括分体空调系统(病房、医护单元、医护休息区)、洁净空调系统(ICU、手术室等)、负压隔离(病房、医护和病患走廊、公共区走廊等)。雷神山医院隔离病区效果如图1所示。
图1 雷神山医院隔离病区效果
雷神山医院传染病负压隔离病房由病室及其缓冲间、卫生间、医护走廊等组成;功能主要为:(1)利用负压原理隔离病原微生物,同时将室内被患者污染的空气经特殊处理后排放,不会污染环境;(2)通过通风换气及合理的气流组织,稀释病房内病原微生物浓度,并使医护人员处于有利风向段,保护医护人员工作安全。
2 负压隔离系统设计分析
医院负压隔离病房区域采取压差控制措施,保证气流流动方向为:半污染区向污染区方向流动,病室压力维持-15~-10Pa,缓冲间为0~5Pa,医护走廊为5~10Pa。缓冲间与医护走廊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。传染病房负压隔离控制系统由送风净化装置、排风净化装置、过滤器、通风管道及风口风阀组成。医护区的洁净区和潜在污染区分别设置相应的送/排风系统,送风净化装置由送风柜和初效、中效、高效过滤装置组成,保证送入医护单元的空气洁净度;风机采用低噪声高效离心风机箱;排风净化装置由排风柜和初效、中效过滤装置组成,排风口距地4.5m以上。
通风与排烟系统主要以排烟系统为主,清洁走廊、护士走廊与医护走廊单位面积送风量在18~30m3/(m2·h),可将各走廊新风系统作为加压送风系统,起到排烟作用。A3隔离病房区域气流模拟如图2所示。
2.1 风机安装及分布
各隔离病房单元区域设置12台排风机,10台送风机。风机安装于对应病区屋面两侧和正中区域,考虑到风机自重及屋面防水节点问题,基础采用[10加工,焊接在集装箱房的钢结构龙骨上。
2.2 风管风阀设计
考虑建设期处于春节期间,镀锌铁皮用量较大且采购困难,同时其加工和安装的工序复杂、周期较长,故将安装于屋面的送排风主管采用HDPE钢丝网骨架复合管,接头采用热熔管件,但不进行热容,接头部位打胶密封,支管到室内部分使用160U-PVC管,主管与支管、支管与风口风阀连接处均进行打胶和密封处理。
图2 A3隔离病房区域气流模拟
2.3 风阀及末端设备设置
风阀集中设置在室内病患走廊,方便调试和维修,为满足风量平衡要求,每组风管支管均安装定量风阀和手动风阀。
在送风系统起始端安装电加热和空气过滤装置,病房和卫生间排风系统末端安装空气过滤装置,以防交叉感染,降低病毒传播风险。
2.4 风机控制系统
供电配电箱带自动控制系统,病房排风机启动后方能开启送风机(电路联锁);病房排风机停机后触发声光报警装置,并停止病房送风,通过该系统控制医疗护理单元内的压差梯度关系,即病房及其卫生间<缓冲间<医护走道,各不同压力环境分隔处(高压侧)设置压力表。
3 施工及关键点处理
1)病室及卫生间空气过滤器净化箱使用铝箔纸包裹密封后,再使用不锈钢卡箍将软管和PVC管道固定密实。
2)病房区域内不同压力环境分隔处的压力表设置于高压侧,且压力表必须校零,指针敏感,压力测试软管穿墙部位需打胶密实。
3)病室及其缓冲间的送/排风口安装应符合定向气流组织原则,以防送/排风气流短路。送风口设置在房间靠近医护入口上部的上侧,送风需经过初、中、高三级过滤;排风口应设置在病室内靠近床头下部并设高效过滤器,利于污染空气就近尽快排出且对周边大气环境不造成污染。末端风口使用带截止阀的圆形风口,风管末端进墙200mm,管道与墙体洞口进行缝隙打胶和铝箔胶带密封处理。
4)主管与之间采用专用的连接器过渡,并打密封胶处理,同时外侧需用防水卷材进行防水处理。风管主管之间使用热熔接头,管道连接处进行打胶密封处理,如图3所示。
图3 风管主管接驳口密封处理
送/排风支管上均设置与设计风量匹配的定风量风阀,病房送/排风支管同时装有可单独关断的电动密闭风阀,风管与风阀之间所有接驳处均需打玻璃胶并用铝箔胶带密封处理,如图4所示。
图4 风管与风阀接驳口密封处理
5)风机与槽钢基础之间安装阻尼弹簧减震器,减小风机与基础的共振振幅,进一步防止因动应力达极限形成构造损坏,如图5所示。
图5 风机设备安装效果
4 负压隔离控制系统调试
4.1 负压隔离系统调试要求
根据设计要求,病室维持-10~-5Pa负压、缓冲间维持0~5Pa正压、公共区及医护走廊维持5~10Pa正压,避免洁净空气与污染空气的交叉,减少相互感染概率,有效阻断病毒传播,保证医护人员安全健康。
4.2 系统调试步骤
1)屋面送/排风机通电调试配电箱通电后,先进行双电源开关测试,再将配电箱调至手动状态,逐步测试风机正反转、主备风机互锁是否正常,并做好记录,反复测试,直至所有风机正常。
2)风口风阀调节打开密闭阀,同时将走廊送风口风量调节至250、缓冲间100~150、病室150,排风口风量400。逐台启动风机,测试各风口位置风量和风速是否满足要求,并通过调节风阀控制风量达到最佳状态。
3)系统联动调试将配电箱调节至自动状态,将所有风机启动,检查每组主备风机是否互相连锁、风机启动是否存在跳闸现象,若发现异常立即停机整改,待整改完成后再次调试。
4)病室内风压检测同时启动送/排风机,检测前关闭房间门窗,检查病室密闭情况,然后读取病室区压力表数值,若不满足要求,检查房间密闭性,优先开大病室排风,同时减小送风。反复测试,直至满足要求。
5)缓冲间和医护走廊风压检测检测前首先检查各区域房间密闭情况,读取在缓冲间门外的压力表数值,查看是否满足要求,如不满足要求则调整位于走廊的送风口止回阀开启度和定风量调节阀,直至病室内负压满足要求。
5 结语
实施过程中,为满足快速建造的实际要求,使用HDPE钢丝网骨架复合管和U-PVC排水管代替镀锌铁皮风管作为送/排风管道,有以下优点。
1)物资材料准备管道材料相较于镀锌铁皮采购到货周期短,市场存量足。
2)施工工艺送/排风管道加工无需折边机、剪折卷冲机等专业风管加工机械,省去了加工场或现场半成品加工工序,施工简单方便,而且管道施工无需专业通风班组即可完成安装。
3)施工速度由于工序简单和可操作性强,材料到场即可组织安装,提高了施工效率,缩短了施工周期。
4)施工效果使用HDPE钢丝网骨架复合管和U-PVC管可减少管道间的接驳,降低风量损失,减少管道振动产生的噪声,保障病房隔离区压力稳定。
经最后调试验收,控制系统各项指标均满足《新型冠状病毒感染的肺炎传染病应急医疗设施设计标准》要求。
[2] 医院负压隔离病房环境控制要求:GB/T 35428-2017[S].北京:中国质检出版社,2018.
[3] 湖北省住房和城乡建设厅.呼吸类临时传染病医院设计导则(试行)[Z].2020-02-02.
[4] 国家卫生和计划生育委员会规划与信息司,中国医院协会医院建筑系统研究分会.综合医院建筑设计规范:GB 50139-2014[S].北京:中国计划出版社,2015.