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传染病医院建筑给排水系统的设计研究

添加时间:2021/01/06

  摘    要:为了指导给排水专业设计人员正确地进行传染病医院设计,通过近期某大型传染病医院给排水设计具体实例,对病毒传播方式进行分析,结合传染病医院相关规范、标准要求,给出了生活水泵房、生活热水机房、消防水泵房选址要求及生活给水、热水系统供水安全措施,总结了防止病毒传染的具体手段和传染病医院建筑给排水系统的设计要点。

  关键词:传染病; 病毒; 供水安全; 负压隔离; 通气; 消毒;

  Abstract:In order to guide the professional designers of water supply and drainage to design the infectious disease hospital properly,we analyze the transmission mode of virus through a recent example of water supply and drainage design of a large infectious disease hospital.Combined with the related code and standard requirements of infectious disease hospital,this paper specifies the site selection requirements of the domestic water pump house,domestic hot water machine room and fire water pump room,as well as and supply safety measures of domestic water supply and hot water system.This paper summarizes the specific means to prevent virus infection and the main points in designing water supply and drainage system of infectious disease hospital.

  Keyword:infectious diseases; virus; water supply safety; negative pressure isolation; ventilation; disinfect;

  2019年底,新型冠状病毒开始在全球肆虐,引发全球公共卫生健康危机,造成巨大人员伤亡,目前仍在继续造成不利影响。当前严峻复杂形势对于传染病医院建设提出了更高挑战,建筑设计各专业包括给排水专业设计应与时俱进,针对不同传染病防治要求进行合理、安全地专业设计。

  本文给出了传染病医院建筑给排水各系统主要设计数据(给水系统用水量、设计秒流量、设计工作压力;热水系统用水量、小时耗热量、小时热水量;消防系统设计流量、用水量等)的确定方法并以表格清晰体现,阐述了给排水主要机房(生活水泵房、热水机房、消防水泵房等)的选址方法,提出了排水及通气系统的针对性设计手段、污水处理设计的核心原则,系统总结了此类特殊医院建筑给排水系统的设计理论、方法及措施。

  1 工程概况

  山东省某传染病医院项目设计总床位516床,总建筑面积为108 655.42m2,总建筑高度为45.15m.该项目包含六栋建筑:1号楼为应急保障与行政办公楼;2号楼为门诊医技楼;3号楼为其他传染病住院楼;4号楼为小儿手足口病区传染楼;5号楼为呼吸病区传染楼;6号楼为医护隔离楼。

  3号楼地下1层,地上3层,其中地下室为人防战时医疗救护站;1-3层为负压病房(每层36床,合计108床)。4号楼地下1层,地上6层,其中地下室为变配电室、制冷机房;1层为出入院大厅、病房药房、静配中心;2层为ICU(40床);3-6层为负压病房(每层36床,合计144床)。5号楼地下1层,地上9层,其中地下室为变配电室、生活水泵房、洗衣房;1层为呼吸科门诊单元;2-8层为隔离病房(每层36床,合计252床);9层为负压隔离病房(12床)。6号楼地下1层,地上12层,其中地下室为变配电室、消防水泵房、换热站;1层为公寓式留观房23间;2-12层为公寓式留观房(每层27间,合计297间)。

  有1路总进水管自院区周边市政道路市政给水管网接入,管径为DN200,市政最低水压为0.25MPa.最高用水量为463.2m3/d.院区北侧新建1座污水处理站,处理水量能够满足工程建成后整个院区污水处理要求,污水排至院区周边市政道路市政污水管网。院区内新设雨水排水管网,雨水排至院区周边市政道路市政雨水管网。2座生活水泵房分别设在5号楼、6号楼地下1层。消防水泵房设在6号楼地下1层。消防水池位于室外地下,紧靠消防水泵房,消防储水容积为864m3.消防水箱(消防储水容积36m3)位于6号楼屋顶水箱间内。

  2 传染病病毒传播方式及控制方法

  2.1 病毒传播方式

  传染病病毒通常有3种传播方式:

  第一种为空气传播方式。当病人说话、咳嗽、打喷嚏时,病毒、细菌等通过黏液、飞沫喷到周边空气、尘埃中,导致被易感者吸入体内引起疾病,主要见于呼吸道类传染病,如新冠肺炎、非典型肺炎、麻疹、白喉、百日咳等。

  第二种为水源、食物传播方式。被病毒、细菌污染的水源被饮用或接触;被病毒、细菌污染或带有病原体的食物被人食用后引起肠道类传染病,如霍乱、伤寒、细菌性痢疾、炭疽、绦虫病、血吸虫病、钩端螺旋体病等。

  第三种为接触传播方式。人与传染源直接接触或与传染源的呕吐物、大小便、用具等接触,如狂犬病、脊髓灰质炎、白喉等。

  2.2 病毒控制方法

  传染病医院建筑设计,应遵照控制传染源、切断传染链、隔离易感人群的基本原则,并应满足传染病医院的医疗流程。传染病医院建筑给排水设计同样应遵循上述要求。通过洁净区、半污染区、污染区的划分,分类别隔离了病人,避免了病毒通过空气或接触传播;各个区域的生活给水、生活热水分区域供水,避免了病毒污染水源;各区域排水系统分开设置,避免了病毒通过污废水传播;各区域通气系统严格分开设置,避免了病毒通过空气传播。

  3 生活给水系统

  3.1 水质

  生活给水水质是保证传染病医院内人员身体健康的重要一环,设计中对于生活水泵房、生活给水系统的各个设备、管网均需要采取措施以保证供水安全,使水质符合现行国家标准《生活饮用水卫生标准》(GB5749)的有关规定。

  3.2 生活水泵房

  3.2.1 选址

  对于新建传染病医院建筑,生活水泵房(包括其内设置的生活水箱、供水设备)属于传染病医院建筑给水设计的核心区域,严禁任何病毒细菌污染,因此应设置在清洁区内,严禁设置在污染区。

  鉴于6号楼独立于其他建筑且距离其他建筑较远,根据实际需要设置2座生活水泵房:1座(生活水泵房一)设在5号楼(呼吸病区传染楼)地下1层,与地上楼层的传染病区严格隔离,并采取严格安全防护措施,严禁无关人员进入;另1座(生活水泵房二)设在6号楼(医护隔离楼)地下1层,与地上楼层的医护人员隔离生活区亦严格隔离。

  生活水泵房一负责的1-5号楼中5号楼为9层,建筑高度最大,生活用水量最高,考虑到靠近用水负荷中心,故选择在5号楼地下室。生活水泵房二仅负责独立于其他建筑的6号楼,故选择在6号楼地下室。

  3.2.2 供水安全措施

  为保证供水安全,杜绝水质污染,该工程生活水泵房设计采取了以下措施:

  1)生活水泵房上方禁止设置各用水点以杜绝排水管进入水泵房内敷设。值得注意的是:生活水泵房上方有用水点采用同层排水的方式因为存在排水管漏水的隐患亦应禁止采用。

  2)生活水泵房地面标高比房间外高300mm,避免地下室出现事故积水进入水泵房。

  3)生活水泵房内生活水箱基础高度为600mm;变频供水泵组基础高度为200mm.

  4)生活水泵房内不设置集水坑,水泵房内地面积水通过排水沟就近接至泵房外库房内集水坑内。集水坑采用密闭盖板。

  5)生活水箱独立设置,采用不锈钢装配式水箱。变频生活给水泵组采用不锈钢材质。水泵房内所有给水管道均采用不锈钢管。

  6)生活水箱设置2座。5号楼生活水泵房内生活水箱有效储水量按其负责1-5号楼最高日生活给水用水量的30%确定;6号楼生活水泵房内生活水箱有效储水量按其负责6号楼最高日生活给水用水量的25%确定。

  7)进出生活水泵房的所有给水管在穿越墙体处均采取了密封措施。

  8)其他防止水污染具体措施:生活水箱进水管从水箱最高水面以上进入水箱,且进水管口最低点高出溢流边缘的空气间隙为150mm[1];接自市政给水管网的给水引入管阀门井内设置倒流防止器;生活水箱设置电子水处理消毒装置。

  3.3 生活给水供水模式

  医院建筑常规生活给水供水分为直供区和加压区,具体模式为:低楼层区域采用市政给水管网供水,自市政给水管网引入管阀门井内设置倒流防止器;高楼层区域采用生活水箱加变频给水泵组供水。两种模式均采取了措施防止当市政给水管网出现压力下降时,医院建筑给水管道内水回流进市政给水管网,造成市政给水管网污染。

  对于传染病医院建筑生活供水,应绝对保证市政给水管网安全,严禁传染病医院建筑生活给水管网内水回流污染市政给水管网。因此断流水箱加给水泵组供水为传染病医院建筑首选推荐供水模式[2].

  该项目生活用水水源来自市政给水管网,生活给水采用了断流水箱加变频给水泵组的供水模式。

  3.4 生活冷水用水标准及用水量

  项目的生活用水标准、小时变化系数均按照《建筑给水排水设计标准》选定,计算出最高日用水量及最大时用水量,结果见表1.

  3.5 给水系统

  3.5.1 室外给水

  在室外设DN150环状生活给水管网,管网上设适量的绿化洒水栓(洒水栓前的给水管道上设置真空破坏器)。有1条引入管与市政给水管网连接。引入管上设水表和低阻力倒流防止器,入户管阀门之后设软接头。

  3.5.2 室内给水

  1-5号楼室内生活给水系统竖向分为2个区;6号楼室内生活给水系统竖向分为2个区,具体分区信息详见表2.1-5号楼4-6层、6号楼4-8层设置支管减压阀,阀后压力为0.20 MPa.各区生活给水系统采用下行上给式,分层敷设。给水病房区实行分科室(护理单元)计量设计;其他区域实行分楼层计量设计。

  本项目生活给水设计秒流量根据给水当量总数计算确定;设计工作压力根据最不利点与变频供水泵组间高差及之间的水力损失加上最不利点最小流出水头综合计算确定。根据每个分区的给水设计秒流量、设计工作压力合理选定变频给水设备。

  3.6 防止交叉感染措施

  1)接至负压隔离病房区域的生活给水干管上设置倒流防止器。非负压隔离病房区域生活给水管若确须穿越负压隔离病房区域时,管道应采用焊接连接或不带接头的法兰、丝扣连接。5号楼9层为负压隔离病房区域,本层生活给水干管上设置了倒流防止器[3].

  2)为避免交叉感染,污染区和半污染区卫生器具必须采用非接触式(感应式阀门等)或非手动开关(脚踏阀门等)。清洁区卫生器具宜采用非接触式或非手动开关。医疗区域的卫生器具均采用了非接触式或非手动开关,其中医护人员使用的洗手盆,以及细菌检验科设置的洗涤池、化验盆等,采用了感应水龙头;公共卫生间的洗手盆采用了感应自动水龙头,小便斗采用了自动冲洗阀,坐便器采用了感应冲洗阀,蹲式大便器采用了脚踏式自闭冲洗阀。

  3)室内生活给水系统配水干管、支管均设置了检修阀门,阀门宜设在工作人员的清洁区内。

  3.7 管材

  从卫生角度出发,生活给水系统管道采用薄壁不锈钢管。给水管件材质亦采用不锈钢。

  为避免给水管道破坏泄露造成传染病病毒、病菌蔓延,生活给水管道应严格按要求做水压试验、阀门安装前的强度试验和严密性试验。

  4 生活热水系统

  为减少传染病污染区内热水设备数量,降低设备安装、维修工作人员感染风险,缩短设备安装工期,传染病医院建筑生活热水系统宜采用集中热水供应系统。本工程生活热水系统采用集中热水供应系统。

  4.1 水源

  本工程生活热水系统水源由生活给水管网提供。

  4.2 生活热水机房

  对于新建传染病医院建筑,其生活热水机房同样属于传染病医院建筑热水设计的心脏区域,严禁任何病毒细菌污染,应设置在清洁区内,严禁设置在污染区。

  鉴于6号楼独立于其他建筑且距离其他建筑较远,根据实际需要设置2座生活热水机房:1座(生活热水机房一)设在5号楼(呼吸病区传染楼)地下1层,与地上楼层的传染病区严格隔离,并采取严格安全防护措施,严禁无关人员进入;另1座(生活热水机房二)设在6号楼(医护隔离楼)地下1层,与地上楼层的医护人员隔离生活区亦严格隔离。

  生活热水机房一负责的1-5号楼中5号楼为9层,生活热水用水量最大,考虑到靠近热水用水负荷中心,故选择在5号楼地下室。生活热水机房二仅负责独立于其他建筑的6号楼,故选择在6号楼地下室。

  4.3 热源

  传染病医院建筑生活热水系统应有稳定安全可靠的热源。院区设有热水锅炉房(锅炉房宜独立设置,远离传染病建筑或病区)时,高温热水锅炉提供稳定可靠热媒,经生活热水机房换热后产生稳定可靠热源。其他热源方式的确定应结合传染病医院所在地地理条件、能源环境、自身条件等综合确定。

  生活热水系统热媒为市政热力管网提供的高压蒸汽减压后的低压蒸汽(0.4 MPa),主要热源为低压蒸汽分别经5,6号楼地下1层生活热水机房内设置的各区半容积式汽水换热器换热后产生的60℃热水。

  太阳能热水系统由屋顶太阳能集热设备、生活热水箱制备、储存,5号楼太阳能热水系统用于5号楼9层生活热水系统的辅助热源;6号楼太阳能热水系统用于6号楼12层生活热水系统的辅助热源。

  4.4 生活热水用水标准及用水量

  项目的生活热水标准、小时变化系数均按照《建筑给水排水设计标准》选定,计算出生活热水最高日用水量及最大时用水量。

  4.5 热水系统

  3-5号楼室内生活热水系统竖向分为2个区:高区由5号楼地下1层换热机房内设置的高区半容积式汽水换热器提供60℃热水;低区由5号楼地下1层换热机房内设置的低区半容积式汽水换热器提供60℃热水。6号楼室内生活热水系统竖向分为2个区:高区由6号楼地下1层换热机房内设置的高区半容积式汽水换热器提供60℃热水;低区由6号楼地下1层换热机房内设置的低区半容积式汽水换热器提供60℃热水。

  本项目每个分区生活热水设计秒流量根据本区热水当量总数计算确定;每个分区设计小时耗热量根据本区淋浴器的小时用水定额及淋浴器数量计算确定;每个分区设计小时热水量根据本区设计小时耗热量计算确定。

  4.6 热水系统管网

  传染病医院建筑生活热水系统使用人员包括医护人员、病人;使用区域包括清洁区淋浴区、污染区病房卫生间。

  为做到系统安全可靠,避免交叉感染,生活热水系统根据楼层、护理单元、区域分别设置:不同楼层的热水系统各自成独立管网系统;每个楼层不同护理单元的热水系统各自成独立管网系统;每个护理单元内清洁区与污染区的热水系统各自成独立管网系统。

  生活热水系统采用上供上回同程式,为干管、立管同程循环。

  室内生活热水系统配水干管、支管均设置检修阀门;生活热水末端淋浴器采用恒温阀。热水实行分科室、分楼层计量设计。

  5 污水排水系统

  污水排水系统是传染病医院建筑给排水系统中防止传染病交叉感染的重点、难点。

  5.1 室外排水系统

  传染病医院院区室外排水体制应采用雨污分流制。院区应根据建筑、道路布置设置单独的雨水排水系统。室外排水系统采用雨污分流,设置独立的雨水排水系统。

  为了防止交叉感染,病区(院区东侧2号楼、3号楼、4号楼、5号楼)污水、废水与非病区(院区西侧1号楼、6号楼)污水、废水采取分流排放。在传染病医院院区内车辆停放处,设置冲洗和消毒设施。

  室外污水排水尽量采用无检查井的管道进行连接,尽量减少污水排水检查井的数量,排水检查井均采用密封井盖。

  5.2 室内排水系统

  传染病医院建筑排水系统设计必须遵循下述原则:污染区排水系统与清洁区排水系统严格分开设置;污染区不同类型传染病病区排水系统严格分开设置。"分开设置"要求排水管(包括排水干管、排水立管、排水支管)、卫生器具、地漏等均分开。

  呼吸道发热门(急)诊内应设独立卫生间,排水管及通气管均不应与其他区域的管道连接,其排水管应单独排出。

  3号楼为3层,4号楼为6层,5号楼为9层。为保证安全,3号楼、4号楼、5号楼室内排水系统均采用伸顶通气排水形式。病区相邻卫生间的排水均通过各自卫生间内的排水立管排水,互相不借用排水立管。

  排水系统水封破坏是造成传染病病毒、细菌通过空气传播的主要因素之一。高层建筑排水立管通水量过大很可能导致排水系统产生负压、水封破坏,排水立管的最大设计排水能力取值不应大于现行国家标准《水标》规定值的0.7倍。

  5.3 室内通气管系统

  通气管系统是控制病毒、细菌等通过空气、气溶胶等途径传播、造成感染的重要环节。

  室内通气管系统设计遵循了以下原则:污染区、半污染区、清洁区各区域排水通气系统严格独立设置,未与其他区域共用通气系统(包括通气立管、通气汇集管等);污染区不同类型传染病病区通气管系统严格分开设置,污染区内负压隔离病房区排水通气系统独立设置[4].

  通气管独立通至建筑屋顶,并在屋顶高空排放,通气管帽高于屋面不小于2.0m.为消除致病病毒、细菌对室外空气环境的污染,病区排水系统通气管出口设置了耐湿、耐腐蚀的高效过滤器过滤处理。

  5.4 地漏

  建筑病区内的准备间、污洗间、卫生间、浴室、空调机房等房间设置了地漏,护士室、治疗室、处置室、诊室、检验科、医生办公室等房间均未设地漏。

  污染区、半污染区内地漏采用带过滤网密封不锈钢地漏,安装后使用前密闭;负压隔离病房排水地漏采用可开启的不锈钢密封地漏。地漏采用无水封地漏加存水弯保证水封的方式,水封高度不得小于50mm,且不得大于75mm.就近采用洗手盆的排水给地漏水封补水。

  5.5 污水处理

  污水处理是传染病医院防止传染的最重要环节,也是防止对周边水环境污染的最后环节。

  传染病医院的污水、废水宜单独收集,污水应先排入化粪池,灭活消毒后应与废水一同进入医院污水处理站,并应采用二级生化处理后再排入城市污水管道[5].本项目病区污水按此要求进入医院污水处理站,采用二级生化处理并采取强化消毒处理后排入院区东侧市政道路市政污水管道。具体措施为:污水处理在化粪池前设置预消毒工艺,预消毒池的水力停留时间不小于1h;污水处理站的二级消毒池水力停留时间不小于2h.污水处理从预消毒池至二级消毒池的水力停留总时间不应小于48h[6].

  污水处理池采用密闭结构,处理池通气经统一收集消毒处理后排放。

  6 消防系统

  6.1 消防水泵房

  作为院区区域消防的核心,在6号楼地下1层设置1座消防水泵房。消防水泵房选择基于下列理由:消防水泵房所在的6号楼为整个院区内最高的建筑,高位消防水箱设置在6号楼屋顶水箱间,水箱的室内消火栓出水管可以最短路径接至室内消火栓系统,自动喷水灭火出水管可以最短路径接至自动喷水灭火给水泵组出水管(水力报警阀前);消防水泵房远离医疗区,避免影响医疗区运行。

  6.2 消防设计流量及消防用水量

  本项目消防设计流量根据《消防给水及消火栓系统技术规范》确定,每个消防系统消防用水量根据该系统设计流量和火灾延续时间经计算确定,结果见表5.

  消防给水一起火灾灭火用水量应按需要同时作用的室内外消防给水用水量之和计算[7].本项目消防一次用水量为864m3.

  6.3 室内消火栓系统

  室内消火栓系统由消防水泵房内的室内消火栓给水泵组和室外地下消防水池联合供水。

  室内消火栓系统采用湿式消火栓系统,设计工作压力为1.10MPa,系统工作压力为1.45 MPa.

  6.4 自动喷水灭火系统

  地下车库按中危险Ⅱ级设计,设计喷水强度为8L/(min·m2),作用面积160m2,其他场所按中危险Ⅰ级设计,设计喷水强度为6L/(min·m2),作用面积160m2.自动喷水灭火系统设计用水量为30L/s.系统由消防水泵房内的自动喷水灭火给水泵组和室外地下消防水池联合供水。

  自动喷水给水灭火系统采用临时高压湿式系统,设计工作压力为1.10 MPa,系统工作压力为1.45MPa.喷头均采用快速响应隐蔽型洒水喷头。

  5号楼9层病房为负压隔离病房。负压隔离病房内不应安装各类灭火用喷头[8],其消防要求可按照"手术室"考虑,即负压隔离病房内不安装自动喷水灭火洒水喷头。

  6.5 消防管道敷设

  为防止传染病病毒扩散,本工程穿越污染区和半污染区墙和楼板的消防管道均做套管,套管与墙和楼板之间、套管与管道之间采用不燃密封材料密封。

  7 结束语

  传染病医院给排水设计的特点和核心是确保生活给水和生活热水供水安全,避免通过排水、通气系统传播病菌、病毒,以保证人员生命健康安全、周边环境安全。在新冠肺炎疫情下对传染病医院应做到精心设计,与其他专业密切配合,保证给排水各系统正常运行。
  参考文献
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  [4] 李传志,张帆,喻阳光,等。火神山医院排水系统安全设计探讨[J].给水排水,2020,46(3):9-15.LI Chuanzhi,ZHANG Fan,YU Yangguang,et al.Discussion on safety design of Huoshenshan hospital drainage system[J].Water&Wastewater Engineering,2020,46(3):9-15.
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  [6] T/CECS 661-2020,新型冠状病毒肺炎传染病应急医疗设施设计标准[S].T/CECS 661-2020,The design standard of infectilous disease emergency medical facilities for novel coronavirus pneumonia[S].
  [7] GB 50974-2014,消防给水及消火栓系统技术规范[S].GB 50974-2014,Technical code for fire protection water supply and hydrant systems[S].
  [8] GB 50686-2011,传染病医院建筑施工及验收规范[S].GB 50686-2011,Code for construction and acceptance of infectilous diseases hospitals[S].