一种快速集成化轻型负压隔离舱的设计与应用.pdf

建筑设计 Construction&Decoration建筑与装饰2023年8月下 35一种快速集成化轻型负压隔离舱的设计与应用张鑫 薄小刚 李善文中建八局新型建造工程有限公司 上海 200120摘 要 本文介绍一种可快速安装隔离同时满足重大传染病患者在舱内日常生活需要的轻型化负压隔离舱。该隔离舱配套设施集中完善，具有转移方便灵活、安全有效的特点，可为隔离人员提供衣食起居、身体检查、病毒检测、病毒消杀、信息统计等相关功能，是一种为应对学校、居民小区、商业办公、建筑工地等场所出现的突发疫情提供模块化、快速化、智能化的疫情防控解决方案。关键词 负压隔离舱；集成化；轻型Design and Application of a Rapid Integrated Lightweight Negative Pressure Isolation CabinZhang Xin,Bo Xiao-gang,Li Shan-wen China Construction Eighth Engineering Division New Construction Engineering Co.,Ltd.,Shanghai 200120,China Abstract A lightweight negative pressure isolation cabin is designed that can be quickly installed and isolated and simultaneously meet the daily life needs of patients with major infectious diseases.The isolation cabin has a complete set of supporting facilities and has the characteristics of convenient and flexible transfer,safety and effectiveness,which can provide quarantined personnel with related functions such as clothing,eating,living,physical examination,virus detection,virus sanitization,and information statistics.It is a modular,rapid and intelligent epidemic prevention and control solution for responding to sudden epidemics in schools,residential communities,commercial offices,construction sites and other places.Key words negative pressure isolation cabin;integration;lightweight引言突发重大传染病是现阶段威胁人类健康的传染疾病，其防治具有重要意义。当发现疑传染性人员时，未避免交叉感染，需要第一时间对疑似人员进行隔离控制，对于小区、商业办公、学校、建筑工地等场所由于缺少专用的隔离设施，无法有效对疑似人员进行状态管控，为此设计建造一种快速集成化轻型负压隔离舱可有效阻断病毒传播。该隔离舱是一种具有阻断传染病源功能的小型可移动的应急安全隔离防护装置，可以为疑似病人在现场及时提供暂时的滞留隔离空间，快速安全隔离，有效地减小疑似病人携带的病毒向外界环境的扩散、污染。1 产品背景倘若大城市疫情暴发建立方舱医院，需投入大量人员高密度施工、大量患者长距离转运、大量医护人员及物资的调集作业等系列问题都带来较大的疫情感染风险；小区域、小范围疫情感染建设大规模方舱投入大、利用率低，不经济1。以此，占地小、快速组装、集成多种生活及防疫功能、现场水电接驳后即可使用的快速集成化轻型隔离舱设计应运而生。2 产品总体功能介绍2.1 空调通风系统集成式隔离舱在防疫隔离使用期间呈现密封状态，为防止病毒外溢，隔离舱内处于负压状态。通风管道主要设置在隔离舱上部，进出风口设置在隔离舱前后两侧。空调通风系统为隔离舱提供新风，排出舱内旧风，同时内置的过滤装置将舱内旧风中含有病毒的气溶胶在过滤中消杀，防止污染外部环境（进风管道直径100mm，排风管道直径120mm）。2.2 卫浴洗漱系统集成式隔离舱内部集成有卫浴洗漱系统，顶部设置水箱提供紧急用水，水箱内设置水泵增压，内部包括热水器、洗手池、卫浴，方便舱内隔离人员日常洗漱。废水收集池设置在隔离舱下部，同时每一编组隔离舱设置有独立的废污水收集消杀装置，对同一编组舱的废污水统一收集、定期消杀，避免将阳性废污水直接向市政废污水系统或环境排放，由相关部门统一处理。2.3 智能消毒系统集成式隔离舱内消毒系统包括3个部分：舱内紫外线消毒、排风系统过滤消毒和废污水消毒。排风系统过滤消毒和废污水消毒已于前文简述，舱内紫外线消毒即舱内设置紫外线消建筑与装饰 2023年 8月下.indd 352023/8/23 15:27:36建筑设计 Construction&Decoration36 建筑与装饰2023年8月下毒灯具，设置不小于1h亮灯时间，舱内人员出舱后利用紫外线照射对舱内设备及物品消毒。2.4 信息统计系统设置人员数据统计系统，方便外部及时掌握舱内隔离人员信息，包括人员数量、性别、身份信息、联系方式等，信息收集完成通过即时类信息交换软件，实现隔离人员信息互通互联2。3 产品功能分区集成式隔离舱包括由缓冲室、休息室、卫生间、无接触室构成的密封舱体，舱体连接设有一套全新风、全排风空调净化系统，进排风系统均由舱内所设的控制系统进行控制。隔离舱为长方体，尺寸为6m3m3m，该尺寸满足车辆运输及普通道路通行要求。3.1 缓冲室缓冲室作用为隔离人员的取餐、身体检查、病毒检测区域，此区域与休息室、无接触室保持良好的分隔，且两室之间要确保密闭；缓冲室内配备自动消毒装置，定时对缓冲区进行消毒，保持缓冲区的环境阴性。3.2 休息室休息室位于缓冲室后面，主要配备床、桌椅、衣柜等基本的生活家居。休息室主要用于隔离人员的日常起居，配备有标准电压接口、电视、红外线测温装置（自动记录个人体温数据，显示室内温度）等电子设备。另外，休息室内可配备紫外线消毒灯、自动消毒装置、远程呼叫装置等。图1 隔离舱平面图3.3 卫生间卫生间采用集成式卫生间，设置在舱体靠近窗户一侧，具备如厕、淋浴、洗漱等功能。卫生间内部配备消毒物品，人员使用完毕后自主消毒，地面采用聚氨酯类防水涂料进行涂刷，确保良好的防水性能。厕所顶部安装通排风及过滤一体式装置，保持舱内负压的环境及舱内气体的过滤消毒。3.4 无接触室无接触室的作为医护人员对隔离人员进行病毒检测、餐食配送及生活垃圾清运的场所，内部与缓冲室及休息室保持完全分隔，在无接触室与缓冲室之间的隔墙上面设置餐食递送窗口以及病毒检测窗口，并设置专门的垃圾回收设备3。4 产品功能原理缓冲室内包含污染隔离废弃物收纳柜、感应磁吸式传递箱、无接触核酸检测窗口、消杀风淋装置及门禁系统；共设有两道门，正面安装第一舱门，内部安装第二舱门，舱门通过门禁设备与负压舱体连锁，且第一舱门与第二舱门不可同时打开。缓冲室作用为隔离人员的取餐，身体检查、病毒检测区域，此区域需要与后室保持良好的分隔，且两室之间要确保密闭，确保缓冲室的无菌环境，缓冲室配备自动消毒装置，定时对缓冲室进行消毒，保持缓冲室的无菌环境；无接触病毒检测窗口设置在缓冲室与无接触室的隔墙上，墙体开孔后，整体镶嵌在墙面，装置由一个小箱体，两个采样手套，一个样品消毒区组成，采样时，采样人员在外部对隔离对象进行样品采集，并将样品放置在消毒区内，消毒完成后再取出进行后续检测。消毒区与采样区采用密封隔断，阻断病毒外延的可能性。采集完成后针对采样区进行消毒处理；感应磁吸式传递箱为内外双开的箱体，设置在缓冲室与无接触室的隔墙上，箱体内部设置紫外线消毒，箱体两侧门不可同时打开，在餐食投递前打开消毒开关半小时，提前进行消毒，消毒完成后将配餐由外部开口放置在箱体内，然后关闭，隔离人员自行在窗口取餐，取餐后在进行一次消毒。就餐完成后再将空的餐盒放置在窗口进行消毒，最后由外面的防疫人员统一收集处理。休息室内安装有可折叠桌板、床、衣柜、红外测温设备、远程呼叫装置、全新风、全排风空调净化系统。休息室主要用于隔离人员的日常生活及休息，配备设施齐全；当舱内温度或隔离人员体温异常时，红外测温设备会将信息传送报警器进行报警，隔离人员通过远程呼叫装置可及时呼叫防疫人员，远程呼叫装置与每日值班的防疫人员的收集App绑定，远程呼叫装置设置在休息室内床头部位，方便隔离人员在紧急情况下的呼叫使用；全新风、全排风空调系统，送、排风机采用双风机设计，送风机和排风机内设置静电式杀毒抑菌装置，首先进行病毒、细菌等微小颗粒的吸附捕获，然后将捕获到的病毒、细菌杀死。静电式抑菌装置的核心是一种负离子发生器，它能持续不断地产生高建筑与装饰 2023年 8月下.indd 362023/8/23 15:27:36建筑设计 Construction&Decoration建筑与装饰2023年8月下 37浓度的负离子，由于负离子本身携带多余电子，可破坏病毒的分子结构，使其产生结构性改变或能量转移从而杀死病毒；负离子与细菌表面接触，放出电荷，吸收相反电荷，足够多的负离子会穿透多孔的细胞壁，渗透到细胞内部，破坏细胞电解质，损坏细胞膜，导致细菌死亡。静电式杀毒灭菌对病毒、细菌的灭杀效率超过90%。休息间主要用于隔离人员的日常生活及休息，配备有标准电压接口，可后期加装电视等电子设备。卫生间设置在休息室与无接触室之间，卫生间内安装有马桶、淋浴器、洗手台、热水器等基本生活设施，同时配备有手持消毒设备。地面采用聚氨酯类防水涂料进行涂刷，确保良好的防水性能。无接触室作为医护人员对隔离人员进行病毒检测，餐食配送及生活垃圾清运的场所，内部与缓冲室级生活区保持完全分隔，在无接触室与缓冲室之间的隔墙上面设置餐食递送窗口以及病毒检测窗口，并设置专门的垃圾回收设备。非接触病毒检测窗口设置在缓冲区与无接触室的隔墙上，墙体开孔后，整体镶嵌在墙面，装置由一个小箱体，两个采样手套，一个样品消毒区组成，采样时，采样人员在外部对隔离对象进行样品采集，并将样品放置在消毒区内，消毒完成后再取出进行后续检测。消毒区与采样区采用密封隔断，阻断病毒外延的可能性。采集完成后针对采样区进行消毒处理。餐食递送窗口与病毒检测窗口类似，在缓冲区与无接触室的隔墙上安装内外双开的箱体，箱体内部设置紫外线消毒设施，箱体一侧门打开后，另一侧门不能同时打开。在餐食投递前打开消毒开关半小时，提前进行消毒，消毒完成后将配餐由外部开口放置在箱体内，然后关闭，隔离人员自行在窗口取餐，取餐后在进行一次消毒。就餐完成后再将空的餐盒放置在窗口进行消毒，最后由外面的防疫人员统一收集处理。图2 隔离舱布置图整个舱体的下端面固定连接有底座，底座的侧壁设置有四个安装槽，四个所述安装槽内均设有移动机构，移动机构由连接在安装槽内的转轴、转轴的外侧壁固定连接的连接杆和连接杆下端面的行走轮组成；舱体的下端面固定连接有连接块，连接块上设有固定机构，底座的下端面固定连接有四个电动伸缩杆，可以满足负压隔离的移动，同时可以对其高度进行调节。相关参数要求：主体材料采用钢结构模块设计，抗风、抗震、隔热、防火、气密性水密性优异、水电接口采用模块化快速插接模式，满足各种工况条件下的独立使用，随运随走。隔离舱主体为钢框架，屋面和墙体材料使用夹芯彩钢，外墙口包角，屋面封檐，窗口包角，自攻钉，拉铆钉等材料。隔离舱具备良好的密封性和防水性能。舱体内集成了灭菌新风系统、集成卫生间、废弃物杀菌处理、智能控制等技术手段，可实现无菌隔离，数字化远程管理，低能耗运行。隔离舱的设计符合国家模块建筑标准，各项指标和材料选用均满足相关要求。缓冲间设计负压为-10pa，休息室设计负压为-15Pa，卫生间设计负压为-20Pa，整个布局符合GBT35428-2017医院负压隔离病房环境控制要求的标准要求。隔离舱内的换气次数的控制是一项重要指标，换气次数的增加有利于降低室内的污染物浓度。（换气次数是指隔离舱的排风量除以容积所得的值，即通过排风实现的可更换室内空气量的次数。）经相关实验数据，当换气次数达到10次/h后，换气次数的增加对减少室内的污染物浓度所需的时间并没有显著增加，且换气次数的增加将导致风速增加、能耗增加等一系列问题，所以根据相关经验换气次数选为12次/h较为合适。隔离舱的污染空气排放必须经过净化过滤处理，过滤装置需要满足对粒径0.3m，达到99.97%以上，以保证排到舱体外的空气相对安全洁净。风机排风量在30125L/min范围内，经测试，此条件下空气过滤器的过滤效果未发生变化，均为99.9%舱体在运行过程中的照明、通风、门禁、传感器等是较为重要的运行软件，需保证可靠的系统供电。在本设计研究中，为舱体配置后备电源系统，配置4kV正弦波在线式UPS逆变器及121000HA蓄电池2块，组成220V及24V两套供电系统。其一，在无外部电源的情况下维持基本工作；其二，在有外部电源的情况下作为备用电源使用。（下转第42页）建筑与装饰 2023年 8月下.indd 372023/8/23 15:27:3642 建筑与装饰2023年8月下城乡规划 Construction&Decoration参考文献1 沈怡辰.我国高铁新城建设的现状反思与优化路径J.西部人居环境学刊,2019,34(4):57-64.2 王少剑,莫惠敏,吕慧妮,等.区位因素影响下高铁站区产业结构特征基于POI数据的实证分析J.地理学报,2021,76(8):2016-2031.3 王媛.市场可达性、空间集聚经济与高铁站区经济发展J.财贸经济,2020(3):131-145.4 李佩叶,葛幼松.基于节点-场所模型的高铁站区域可持续发展评价以京沪高铁沿线车站为例J.城市交通,2022,20(1):131-145.5 王枝雨,汪德根,徐银凤.基于用地类型的高铁站区功能识别、空间形态与活力响应以长江经济带37个高铁站区为例J.中国名城,2021,35(12):45-54.6 崔叙,梁朋朋,范莉.高铁站区人群集聚效应影响机制及规划策略研究J.西部人居环境学刊,2021,36(4):19-28.7 胡忆南,谷磊,汪永平.高铁站周边片区空间形态研究以宁宣黄高铁高淳站为例J.金陵科技学院学报,2021,37(4):79-86.8 曹阳,李松涛.空间发育分析框架下的城市边缘型高铁站区修整策略J.规划师,2019(19):45-53.9 牛方曲,辛钟龄.中国高铁站的溢出效应及其空间分异基于夜间灯光数据的实证分析J.地理研究,2021,40(10):2796-2807.10 邹卓君.高铁站区用地开发及其城市中心职能实现程度研究基于京沪、京广高铁的实证分析J.城市规划学刊,2018(4):49-55.11 袁野.中小型高铁站站前广场紧凑式布局与交通组织探讨J.上海建设科技,2021(4):29-33.12 崔叙,沈中伟,毛菲.大城市铁路客站邻接区用地构成及强度研究基于协同学的国内外大城市铁路客站邻接区用地解析和规划思考J.规划师,2015(S2):36-41.13 赵剑波,史丹,邓洲.高质量发展的内涵研究J.经济与管理研究,2019(11):15-31.舱体卫生间上部设置容量60L储水箱，可作为紧急状态下的支持使用。卫生间采取垫高（30cm）设计，在卫生间下部设计污物处理系统，统一收集患者的排泄物、空调冷凝水等污染物，统一消毒后再作排放处理4。5 产品适用范围本产品结构设计合理，负压隔离仓是密闭的，仓内有负压装置，强制使仓内的气压低于仓外的气压，这样空气的流向是从仓外到仓内，仓内的病毒就不会扩散到仓外，从而达到进一步避免传染的目的；同时可移动式负压隔离仓配套设施齐全，具有转移方便灵活、安全有效的特点，是一种为应对学校、居民小区、商业办公、建筑工地等场所出现的突发重大传染病提供模块化、快速化、智能化的防控解决方案。本产品适用于学校、居民小区、商业办公等场所出现的突发公共卫生事件时，通过模块化快速组装，实现对上述区域的确诊病例、疑似病例等紧急隔离，具体的人员、环境及地点要求如下：人员：本方案描述的产品内部含有床铺、桌椅、卫浴等生活起居设施，适用于涉疫人员的紧急隔离，满足一人一间封闭隔离足不出户的情况下使用；环境：本方案描述的产品内部集成有空调通风系统、卫浴洗漱系统、智能消毒系统等，可适用于包括阴雨、高温、严寒等各类别的自然环境；场所：本方案描述的产品可根据需要采用2间、4间、6间等方式编组搭建，适用于有预留空地的居民小区、学校、商业办公、建筑工地等场所人员的紧急隔离。6 结束语快速集成化轻型负压隔离舱主体材料采用钢结构模块设计，抗风、抗震、隔热、防火、气密性水密性优异、水电接口采用模块化快速插接模式，满足各种工况条件下的独立使用，随运随走。舱体内集成了灭菌新风系统、集成卫生间、废弃物杀菌处理、智能控制等技术手段，可实现无菌隔离，数字化远程管理，低能耗运行。负压隔离舱的设计符合国家模块建筑标准，各项指标和材料选用均满足相关要求。参考文献1 医院负压隔离病房环境控制要求:GB/T35428-2017S.北京:中国标准出版社,2017.2 胡月飞,贺春萍.紫外线消毒的特点及应用J.中国卫生标准管理,2016,7(10):179-180.3 新冠肺炎疫情期间医学观察和救治临时特殊场所卫生防护技术要求:WS-2020S.北京:中国标准出版社,2020.4 李波,吕军,李长久.模块化传染性疾病负压隔离治疗方舱的研究与设计J.中国医疗设备,2020,35(S1):12-14.（上接第37页）建筑与装饰 2023年 8月下.indd 422023/8/23 15:27:37