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【暖通战疫】大花山方舱医院通风空调防排烟系统设计与改造探讨
发布时间:2020-09-15 15:40:02浏览次数:

       【摘  要】通过对江夏大花山户外运动中心原暖通空调系统的分析,阐述了如何充分利用体育场馆类建筑既有暖通空调系统,在满足卫生、安全的前提下,快速改造成适用于方舱医院的暖通空调系统,充分保护医护人员和病人安全,尽量保证室内舒适性。

       【关键词】方舱医院  三区两通道  通风  空调  防排烟  改造工程

 0 引言 

       自2019年底武汉爆发新型冠状病毒感染的肺炎(以下简称新冠)疫情以来,确诊人数不断增加。为了应对疫情,国家卫健委和相关单位在武汉建立了火神山医院、雷神山医院,以及多所方舱医院。

       方舱医院是以部队野战机动医疗系统为模板,充分利用既有建筑,以最短时间、最小成本、满足最低防护要求为原则建成的临时收治场所,可以极大地有效缓解当地医疗资源紧张的问题,解决当前大量新冠确诊轻症患者收治难的问题,从而实现有效控制传染源、防止疫情不断扩散、最大限度救治患者的目标。

 1 工程概况 

       “疫情就是命令,防控就是责任”,中南建筑设计院设计、2019年9月竣工的江夏大花山户外运动中心被征用改造为方舱医院。中心总建筑面积约为7.9 万m2,由羽毛球馆(A馆)、乒乓球馆(B馆)、游泳馆(C馆)及游客集散中心组成,地下2层,地上4层,建筑高度21m。

       冷热源采用水冷机组加燃气锅炉方式,大空间采用空调机组全空气系统,顶送侧下回方式,其他小空间采用风机盘管加新风机组空-水系统,侧上送侧顶回方式。

       建筑平面按照“三区两通道”(污染区、半污染区、清洁区、医务人员通道、患者通道)的格局进行设计改造, A,B馆平面和功能分布如图1,2所示。【暖通战疫】大花山方舱医院通风空调防排烟系统设计与改造探讨 - 中国暖通空调网(图1)                                                                                                                 图1 A馆一层分区示意图【暖通战疫】大花山方舱医院通风空调防排烟系统设计与改造探讨 - 中国暖通空调网(图2)                                                                                                           图2 B馆一层分区示意图

     

  A,B馆改造后各区域的设计床位数及原空调系统设置情况见表1。

表1 各区域的设计床位数及原空调系统设置情况【暖通战疫】大花山方舱医院通风空调防排烟系统设计与改造探讨 - 中国暖通空调网(图3)       

注:此表为最大床位数。实际实施时,减少了床位密度,最终共计800床。


 2 通风系统设计 

       2.1  设计原则

       为保护医务人员的安全,参考传染病医院的压力梯度原则,通风系统应控制合理的气流方向,即气流从清洁区→半污染区→污染区方向流动,同时考虑到方舱医院改造时间紧,尽可能地利用原有通风空调系统,因此,要达到负压隔离病房的压力差有一定的难度,结合实际情况,方舱医院“三区”的压力梯度原则为:污染区必须为负压。同时将清洁区和半污染区与污染区各区之间共用的风管、风口和设备及管道(井)等进行封堵,防止不同分区的气流交叉流动。


       2.2 清洁区和半污染区通风系统设计(具体设计见表2)【暖通战疫】大花山方舱医院通风空调防排烟系统设计与改造探讨 - 中国暖通空调网(图4)表2 清洁区和半污染区通风系统改造设计


       2.3 二通道口部通风系统设计

       清洁区至(半)污染区的通道口部压力从一次更衣室→二次更衣室→缓冲间逐步降低,(半)污染区至清洁区的通道口部压力从缓冲间→脱隔离服间→脱防护服间→脱制服间→淋浴间→一次更衣室逐步升高,防止污染区的气流流向清洁区。

       清洁区至(半)污染区的通道口部,采取正压缓冲隔离方式,即在一次更衣室设置不小于30 h-1的送风,各相邻隔间设置D300通风短管,保证气流从清洁区流向(半)污染区。(半)污染区至清洁区的通道口部,采取负压缓冲隔离方式,即在缓冲间-脱防护服间设置不小于30 h-1的排风,并在排风口处设置高效过滤器,各相邻隔间设置D300通风短管,保证气流从清洁区流向(半)污染区。各缓冲隔间通风短管宜配置手动关断阀,通风短管的设置位置应形成合理的气流通道,最好对角上下交错布置,尽量保证不留通风死角,具体设置如图3,4所示。

【暖通战疫】大花山方舱医院通风空调防排烟系统设计与改造探讨 - 中国暖通空调网(图5)

图3 (半)污染区至清洁区口部的气流组织及通风系统示意图【暖通战疫】大花山方舱医院通风空调防排烟系统设计与改造探讨 - 中国暖通空调网(图6)

图4 清洁区至(半)污染区口部的气流组织及通风系统示意图


       医护人员进出污染区(病房区)通道的通风设计是设计中的重点,此处的通风设计好了才能更好地保护医护人员,才能更好地战胜疫情。

       2.4  病房区(污染区)通风系统设计

       A,B馆病房区(污染区)排风系统均结合原有的空调通风排烟系统进行设计,利用原有空调通风排烟风管和风口与排烟土建竖井,同时增设下排风口与组合过滤器(粗效过滤器G4+中效过滤器F8+高效过滤器H13)。组合过滤器前后设置压差传感器,当压差数值超过设定值时传感器报警,进行相应设备更换。过滤器过滤排风中的病毒,使排风对室外污染的程度降到最低。排风机设于屋面,其中A,B馆一、二层主场馆病房区均采用现有排烟风机进行排风,并在排风主管上增设消声器与带风量调节功能的70℃电控防火阀,如图5所示。A,B馆二层其余病房区在屋面增设排风机,接至原排烟主管,排风机出口设止回阀。排风量按不小于150m3/(人·h )设计。图5 A馆(羽毛球馆)病房区排风排烟示意图

       A,B馆一、二层主场馆病房区送风系统采用原有的空调系统送风。原空调系统回风口封闭,全新风运行,通过新风管上的调节阀调节送风量,维持病房区负压。其余病房区采用原有的新风系统送风。送风量按排风量的80%设计,可以满足规范卫生要求。

       病房区(污染区)负压设计是关键,通风系统24h不间断运行提供保障。病房区的压力比外面低,如同给病房区带上“口罩”,避免病毒随着气流产生扩散污染。排风高效过滤,如同给病房区“消毒”,避免病毒随着气流产生二次污染。

       另外,在病房区(污染区)内还设置有室内循环的空气净化器,以净化室内空气,杀菌消毒,去除空气中的病毒,延长排风高效过滤器的使用时间。

       通风系统利用原有系统时,通常会发生风量不匹配问题。因此需设置风量调节阀对风量进行调节,使送风量为排风量80%,维持病房区负压。

       2.5  空调通风排烟系统改造设计过程中需要注意的事项。

       2.5.1 隔音消声处理

       原有排烟系统一般未考虑消声问题,改造为排风排烟系统后,应增加消声措施,使室内噪声值满足规范要求,满足病人要求,此条非常重要,且容易忽视。

       2.5.2 水平系统封堵

       建筑平面“三区两通道”确定后,对跨区的空调通风系统风管、风口和设备及管道(井)等进行封堵,实现空调通风系统按不同功能区域独立设置。对穿越分区的风机盘管送、回风口进行了封闭。对穿越分区的消防排烟系统排烟口采用热熔材料进行封闭。

       2.5.3 竖向系统封堵

       本次改造只使用了地上4层建筑中的一、二层,需对竖直通风系统中各楼层不使用的支管进行封闭。采用熔点小于70℃的热熔材料封闭一、二层排烟口,同时在接土建管井处封闭三、四层排烟水平主管。

       2.5.4 取风口清洁

       新风、排风口距离需满足水平净距20m、竖直净距6m(排风在上)。新风取风口避开污物通道、室外干厕下风向、远离室外焚烧炉。清洁区、半污染区新风系统取风管与污染区空调机组取风管分离后独立从室外取风,避免污染区空调机组停机时吸入污染气体。

       2.5.5.其他

       封堵污染区与其他区之间隔墙开口,避免污染扩散。

       竖直机电管井检修门需进行封堵,特别是当上下层属于不同功能区时,避免空气通过机电管道穿楼板孔缝连通。室内吊顶除石膏板吊顶外大都是非封闭的,比如矿棉板吊顶、铝扣板吊顶等,因此在建筑专业划分功能分区时应尽量利用原有到顶隔墙进行分隔,连通口部通道可考虑采用做封闭通道或二次封闭吊顶,避免空气通过吊顶内空间连通,同时降低施工难度。

       室外焚烧炉会产生二次污染有害气体,而病房区为负压区,因此焚烧炉必须远离病房区设置。

       新增的送排风系统,如现场高度允许,均可在原吊顶下安装,避免拆改。

 3 空调风系统设计 

       3.1  病房区空调风系统设计

       A,B馆一、二层主馆隔离区利用原有的全空气系统进行送风,关闭空调机组回风阀,调节新风阀开度,全新风运行,改造后的系统图如图6所示。其余病房区采用原风机盘管+新风系统。

【暖通战疫】大花山方舱医院通风空调防排烟系统设计与改造探讨 - 中国暖通空调网(图8)

3.2  清洁区空调风系统设计

       清洁区原空调系统利用现有风机盘管加新风系统。对新风系统位于污染区的新风支管与新风口进行封堵,实现新风系统按区域独立设置。同时对跨越分区的风机盘管送、回风口进行封堵并断电,避免误启动。

 4 空调水系统设计 

       空调水系统未作修改。A,B馆一、二层主馆病房区空调风系统改成全新风运行,负荷增大,可通过提高燃气锅炉出水温度增加空调末端热量输出。为防万一,病房区还采用电热油汀之类的电供暖形式。

 5 防排烟系统设计 

       1)防烟系统。维持原设计不变。

       2)排烟系统。原排烟系统排烟口和排烟补风口均采用熔点小于70℃的热熔材料封堵。火灾时,热熔材料受热融化,同时增设的下排风口支管上的70℃电控防火阀关闭,开启火灾所在防烟分区排烟口、补风口进行排烟。

 6 设计注意事项 

       1)因地制宜。若无法及时获取风管板材,可与甲方协商,拆取本建筑物内未使用区域里的风管(例如地下车库区域风管)进行替代使用,保证拆用风管与改造设计使用的风管截面面积相同即可。

       2)通力协作。需要设备厂家、施工方、设计师通力协作,制定可行方案,拿出详实的设计图纸。尽量实现设备管道在厂生产、加工,现场组装,避免现场调整,提高安装效率。对于施工过程中发现的问题,要及时沟通、调整,在保证时间进度的同时,杜绝漏洞隐患。

       3)给排水管道通气管利用现有的卫生间通气管,位置已经固定,新风取风口应远离通气管出口。

 7 结语 

       负压通风过滤,降低室内外的病毒浓度是第一位的;增加临时的供暖设施,保证室内温度是第二位的。

       病房区(污染区)充分利用原有的空调系统、排烟系统来改建为病房区的通风空调排烟系统。

       清洁区一般为医生办公室之类的小单间,基本利用场馆的办公室之类的小隔间改造而成,原设计一般都采用风机盘管加新风系统,在确保新风系统伸向污染区、半污染区的风口完全封堵的情况下,可利用原系统。如不能确定是否可以利用,则可采用常开外窗加分体空调的形式。如仅考虑供暖,可采用电热油汀之类的电供暖形式。

       医护人员进出病房区(污染区)通道的通风设计,应形成合理的气流通道,最好对角上下交错布置,尽量保证不留通风死角。


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