来源：暖通空调

0 引言

为抗击2003年春季暴发的“非典”（SARS）疫情，在重灾区（北京）7昼夜火速建成了北京小汤山医院（简称“小汤山”），创造了医院建设史上的奇迹！2019年末暴发的“新冠肺炎”（COVID-19）疫情，在重灾区（湖北省）快速矗立起武汉火神山医院（简称“火神山”）和武汉雷神山医院（简称“雷神山”）。这些应急医院对于缓解病人多、无床位的收治难题，让患者得到专业、有效、及时地治疗，大幅减少疫情的扩散，抗击疫情发挥了重要作用。笔者初步对三座传染病应急医院暖通设计数据进行了收集、整理，为学习、分析和总结提供素材。

1 背景

小汤山医院位于北京北部的昌平区小汤山镇，在原有北京小汤山疗养院的北部空地上兴建而成。2003年4月21日，北京市决定建立世界上最大的一级传染病医院——小汤山“非典”定点医院，集中收治“非典”病患。中国中元国际工程有限公司（简称“中国中元”）建筑大师黄锡璆所在设计团队2003年4月23日接到通知后，连夜手绘出设计草图。5月1日23时，小汤山非典收治定点医院正式启用，6月20日10时05分，最后一批非典患者康复出院；6月23日清晨首批医疗队员撤离；小汤山非典医院正式运行了51天，医务人员零感染。

2020年1月23日下午，武汉市决定参照2003年抗击非典期间北京小汤山医院模式，在武汉职工疗养院建设一座专门医院——武汉火神山医院。当天，中国中元积极响应武汉市城乡建设局的求助函，把修订完善的小汤山医院图纸送达武汉。同时，小汤山医院曾经的设计团队再次集结，在京组建以黄锡璆为组长的技术专家组。中信建筑设计研究总院有限公司（简称“中信院”）经过7天设计，10天建设，2020年2月4日，火神山医院开始正式接诊“新冠肺炎”确诊患者。

2020年1月25日下午3点半，武汉市防疫指挥部调度会决定在武汉再建一所“小汤山医院”——武汉雷神山医院。中南建筑设计院股份有限公司（简称“中南院”）经过10昼夜设计、10昼夜的施工，2020年2月8日，武汉雷神山医院交付使用，首批医疗队员进驻，当天晚上8时许收治了首批患者。

2 主要设计数据统计

2.1 设计单位

承担这三家大型应急传染病医院的设计单位，都是大型央企，也都是“全国勘察设计行业百强企业”，有着60多年的历史。中国中元和中信院还是ENR/建筑时报2019年榜单“中国工程设计企业60强”企业。设计单位概况见表1。

2.2 医疗工艺

三家医院的共同特点：属于应急呼吸类传热病专科医院，是临时设施；只设住院部，不设门诊；只收治疫情当下的同一种病患；满足传染病医院运转的基本条件。

2.3 建筑主要指标

三家应急医院建筑主要指标见表2。从表2可以看出，小汤山和雷神山两家医院都是单层建筑，火神山医院除2#楼8个护理单元为两层外，其余单体也是单层。由于医院承担重症患者的救治工作，因此，都设置了重症监护室（ICU）。医院的体量均达到大型规模。

2.3.1 建筑形成

三家医院在建筑布局上的共同特点是都采用鱼骨式布置，秉承了中国中元建筑大师黄锡璆在小汤山医院首创的设计理念，使病区之间具有足够的安全防护距离，每个病区具有足够的自然采光，也为通风空调系统分区设置创造了极为有利的设计条件。小汤山总图见图1，火神山和雷神山效果图见图2。各医院病区间距详见表2。

2.3.2 建筑构造

三家医院均采用装配式建筑，充分发挥标准化、模块化、工业化、装配化方面的优势，极大地缩短了施工周期，满足迅速投入使用的要求。但同时也给暖通专业提出了难题：一是围护结构的密闭性不确定，使得需要在不同区域保持压力梯度的暖通专业设计更加困难；二是结构允许的荷载较小，能够承载通风空调设备、管道的重量和数量均受限；三是通风空调系统管道穿越标准模块围护结构的洞口尺寸受限。因此，暖通设计要做到尽量减少围护结构变形，减少对其加固、密封的工程量。

2.4 暖通设计

2.4.1 标准规模

17年前建设小汤山医院时，国内可以参照的规范和标准极少；而“非典”也是新中国成立以来首次暴发的、全国范围的重大传染病疫情，各级、各部门都缺少应对经验和措施。当年，JGJ 49-188《综合医院建筑设计规范》在建筑的章节（第3章第5节）里对传染病用房作了规定，暖通专业只有“传染病房应采用直流式空调系统，排风应经过滤器处理后再排入大气”一条规定。

火神山和雷神山医院的暖通设计，以多本国家、地方和行业规范或标准作依据[1-6]，同时可以借鉴小汤山医院的成功经验。

2.4.2 设计理念和原则

作为传染病的治疗场所，这些医院均按照规范，将控制传染源、切断传染链、隔离易感人群的基本原则始终贯穿于设计中。当年由于对SARS病毒控制尚在研究探索中，小汤山医院按照传染病区并尽可能采取更严密的防范措施来设计，满足收治患者的基本医疗设施、病区和相应的配套保障设施，并满足建设方的要求[7]：

（1）符合国家一级医院的标准；
（2）符合传染病院的标准；
（3）经得起世界卫生组织的检查。

火神山医院的设计原则是达到基本使用要求，保证医护人员安全，施工和维护快速、简单、安全。

雷神山医院的暖通设计原则：空调通风系统全新风运行；采用有序的压力梯度和气流流向控制措施；送风粗、中、高三级过滤和排风高效过滤，同时采取空气净化消毒措施。

2.4.3 压力梯度

三家医院的不同区域设计压差和压力梯度见表3。从表3中可以看出，每座医院不同区域之间都设计了压力梯度。表中雷神山医院没有标明压力值的地方，负压差依然存在，只不过设计是以送、排风量之差体现的。

2.4.4 送、排风系统

各医院都是按照清洁区、半污染区、污染区独立设置机械送、排风系统、全新风系统；同时控制送风系统取风口与排风系统排口的距离与高度，详见表4。

通风量是降低室内病原微生物浓度、维持房间负压、建立有序压力梯度、降低医务人员感染风险的重要保障措施。各医院通风量或换气次数详见表5。表5中，小汤山医院由于建设在先，病房及卫生间的换气次数为7~10h-1，没有达到GB 50849-2014《传染病医院建筑设计规范》的标准，其余两家均达到或超过国标要求；而重症区ICU的换气次数设计值则相差较大，雷神山医院最小为13h-1，火神山医院最大为24h-1，相差近一倍。因文献[1]没有对ICU通风量做规定，以文献[2]宜采用IV级洁净用房标准设计为参考，则换气次数为8~10h-1，雷神山更接近国标，火神山风量偏大。

2.4.5 气流组织

对于传染病医院而言，气流的流向和组织包括两个层面。一是不同区域之间不同压差造成的空气从相对压力较高的洁净区，依次流向相对压力较低的污染区；二是负压隔离病房内从医护人员停留区到病人床头的定向气流。三家医院都做到了从清洁区到污染区的空气流向控制;隔离病房内，小汤山和火神山两家医院采取床尾顶送（且靠近病房门口）床头下部排风，雷神山采用在病房与病患走廊的隔墙上部送风、下部排风的方式。中南院还采用CFD软件模拟了雷神山两人间病房采用上侧送风下侧排风的通风系统气流组织状况，得到的结果是“床头处于回流区，整个房间易形成良好的定向气流，通风系统可以有效及时排除病房内污染气体”。

2.4.6 隔离病房空气过滤器设置

三家医院对于负压隔离病房送、排风系统过滤器的配置见表6。可以看出：所有医院都对送风系统设置了粗、中、高效三级过滤器，满足GB 50849-2014《传染病医院建筑设计规范》的要求，为室内创造了洁净的医疗环境，也大大减轻排风高效过滤器的负担，延长了排风过滤器的使用寿命。

负压隔离病房排风系统过滤器，小汤山和雷神山医院都是设在排风口处，且只设了高效过滤器，符合GB 50849-2014规范规定；火神山医院则是系统集中设置，且设有粗、中、高效三级过滤器，比规范标准更高。

2.4.7 空调设备

除手术室、ICU和大型医技用房外，三家医院都大量采用分体空调。虽然带循环风的分体空调可能存在潜在的感染风险，但在保证舒适度、易于大批量采购、价格适度等方面的优势，还是成为最佳选择。

2.4.8 自动控制

即使作为应急医院，三家都在一定程度上采用了自动控制措施，保证系统和设备运行控制、调节和安全，且尽量随被控设备一同配备。主要自控方式详见表7。

2.4.9 暖通主要设备

三家医院隔离病房区域采用的通风空间设备见表8。从表8可见，每家医院同类设备规格都是3~4种便于施工和设备采购；而建筑的标准化和模块化也为暖通的标准化创造了良好条件。

图3所示为三家医院风机风量与数量的分布情况。从图中可见，大多数风机的风量在6000m³/h以下，当风机压头在800Pa左右时，风机箱尺寸及荷载都不大，易于采购，安装方便；其噪声值通常在70dB（A）上下，便于消声后满足医疗所需的安静条件。

3 思考

3.1 设计单位

大型国企的技术、经验积累和人力资源优势在危急时刻发挥重要作用，成为当之为愧的行业先锋。设计团队的建设和人才储备是勘察设计企业保持行业领先的必要条件。

3.2 安全防护效果

2003年小汤山医院运行51天，医务人员零感染。截止到2020年4月14日两家医院闭舱，火神山和雷神山医院已经分别运行71天和67天，无医务人员感染报告，说明三家应急医院通风空调系统设计是安全的。

3.3 空气过滤器

据武汉市生态环境局发布的2018年上半年武汉市环境质量状况，武汉市城区PM10半年均值浓度为89μg/m³，超过年均值70μg/m³的二级标准。根据既往同类空气质量地区通风空调系统运行情况和小汤山51天运行经验相类比，送风系统的粗、中效过滤器在运行期间是需要更换的，而送风高效过滤器的使用寿命通常在3~6月；排风系统高效过滤器的使用寿命通常在6~12个月。如果应急传染病医院运行时长在90天以内，送、排风系统的高效过滤器通常无需更换。因而设计更需要考虑送风系统粗、中效过滤器更换的便捷性和备件保障。

从表6可见，只有火神山医院排风系统设置粗、中、高效三级过滤器；也许设计师有其特殊考虑，不过即便是高等级生物安全实验室，比如普通BSL-3，排风系统也是只设一级高效过滤器；除非ABSL-3，需要在之前设一级粗效用于收集动物毛发。若无特殊原因，排风系统粗、中效过滤器的作用似乎不大，倒反而增加排风机的压头、功率和噪声值。

3.4 关于设备冗

表8可见，火神山和雷神山医院通风设计均考虑了设备冗余度，原则是系统风机n+n备用，房间风机（仅火神山）冗余10%。在表中的工况参数下，低噪音风机箱所配的风机通常为两种，一是低噪声双吸式外转子直连离心风机（E型连接），二是低噪声双吸式皮带驱动离心风机（C 型连接）。对于24h连续运转的风机来说，如果是C型连接，风机易损件是皮带，其更换周期一般为2~6个月；如果是E型连接，其故障率会低于C型连接。在应急医院使用时长不确定时，设置备用风机大大提高了系统可靠性。

3.5 合规性

文献[1]第7.1.3和7.1.4条是强制性条文，要求应设置机械通风系统并应按不同风险区域独立设置，3家医院均满足。此外，设计还采取措施和要求，使有染毒风险的空调冷凝水集中回收与医院废水一同处理，废弃的空气过滤器与医疗废弃物一同处理。

3.6 功能分区

文献[1]第3.0.3条对传染病医院的分区是清洁区、半污染区、污染区，文献[3]第4.1.2条将内部分为清洁区、潜在污染区和污染区，文献[4]第4.0.5条将应急医疗设施分为清洁区、限制区（半清洁区）、隔离区（半污染区和污染区），文献[5]第2.1.5条将负压病区清洁区、半污染区、污染区。规范或标准对功能分区的划分和命名不同，划入每个分区的功能房间及其名称也不一致，使得暖通设计对系统服务范围的说明也较混乱和不一致。建议相关部门统一感染危险程度的分区名称，建立标准化术语。

4 总结

小汤山、火神山、雷神山三家应急传染病医院的暖通设计是成功的，设计理念和原则符合国家相关规定和标准要求，满足应急传染病医院的使用功能和防护要求，技术方案和档次标准与公立医院的水平相匹配；为传染病医院的建设树立了标杆。

5 鸣谢

感谢三家设计单位共享了资料。疫情期间引用资料多为电子发布版，未必是最终版，如有误欢迎纠错。

参考文献
[1] 中国中元国际工程有限公司，传染病医院建筑设计规范: GB50849-2014[s]，2015-05-01
[2] 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 51039-2014[s]，2015-08-01
[3] 江苏苏净科技有限公司，天津市龙川净化工程有限公司，中天道成 ( 苏州 ) 洁净技术有限公司，等，医院负压隔离病房环境控制要求 : GB/T 35428-2017[s]，2018-07-01
[4] 中国中元国际工程有限公司，中国工程建设标准化协会，新型冠状病毒感染的肺炎传染病应急医疗设施设计标准T/CECS 661-2020[s]，2020-02-06
[5] 国家卫生健康委办公厅，住房和城乡建设部办公厅 . 新冠肺炎应急救治设施负压病区建筑技术导则(试行)[s]，2020-02-27
[6] 北京小汤山医院、武汉火神山医院和武汉雷神山医院暖通施工图(电子版)[7]黄锡璆，小汤山医院二部工程――应急医疗设施设计实践，万方网，SARS与工程设计，2003.7
[8] 雷建平，武汉火神山医院暖通设计与总结，“医疗建筑暖通空调设计技术交流平台”线上课堂，2020年2月25日
[9] 中南建筑设计院股份有限公司，雷神山医院如何做到避免交叉感染，暖通空调公众号【HVAC】共战疫情，暖通空调2020-2-19