应对新冠肺炎疫情的船舶生活区防疫设计与分析

彭 辉 陶 勇 周清华 何小满

（1.上海碧洁船舶管理有限公司 上海 200131；2.江南造船（集团）有限责任公司 上海 201913；3.武汉市中心医院 武汉 430014）

0 引 言

2019年底爆发且快速蔓延的新冠肺炎（Corona Virus Disease 2019，COVID-19）疫情，对整个社会 生活层面产生了极大的冲击，船舶行业也不可避 免地受到巨大影响。2020 年2 月1 日，钻石公主 号豪华邮轮上1 名于1 月25 日下船的中国香港游客被确诊为新冠肺炎。2 月18 日，感染人数增至542 例。截至2020 年3 月1 日，载有约3 700 人的 钻石公主号邮轮累计确诊新型冠状病毒肺炎病例705 例。目前，已运营船舶的新冠肺炎疫情防范措施多数为被动常规方式，具有一定局限性。

船舶生活区处于一个狭小的密封空间，虽然安装有空调系统以保障冬暖夏凉，但是为了节能其回风系统通常设置为50%~75%，其余的才是抽吸的外界新鲜空气，这样就为病毒的传播提供了可乘之机。随着我国阻击新冠肺炎疫情蔓延所采取的科学措施（如建立建设方舱医院、火神山及雷神山医院等）取得了良好成效，也为新造船的防疫设计提供了重要的参考价值。同时，为了使新造船具备一定的卫生保障条件和疫情应对能力，船级社于 2020 年相继发布了新冠肺炎病毒相关的防范指南和入级符号。如ABS 的《Guide for mitigation of infections disease transmission on board marine and offshore assets》和IDM-A 符号，以及CCS 的《船舶防疫安全指南》和EPC N 符号等。这些指南对应急预案、舱室布置、空调/通风和空气过滤系统，以及负压隔离房等方面提出了相关的规定和要求。因此，科学有效应对防控重大呼吸道流行性疫情，提升与改进船舶舱室设计理论和方法显得尤为必要。

1 医疗区域总体布局的防疫优化设计

1.1 常规船舶医务室的一般要求

根据国际劳工组织公约MLC2006 的要求，对航程时间超过3 天、船上海员15 人以上的船舶应设有独立的医务室，专供医疗使用。针对防止传染性疾病的要求，通常设置为负压通风、独立的卫生单元及下水道系统、单独床位等。

1.2 常规医务室布局

常规医务室设计仅能满足1 人入住留观及治疗要求，无法适应COVID-19 传播速度快、扩散广的特点，增加病床位及疑似人员隔离床位势在必行。初始设计中，医务室安置在生活区A 甲板左舷前部，与船员餐厅对门并与高级船员娱乐室相邻，该布置设计非常不利于呼吸性传染病的隔离防控。

1.3 应急状态医务室内部布局优化设计

借鉴医疗机构的隔离区域布局要求，根据洁污分开原则，将医务室移位至下一层主甲板右舷，与其他生活区形成物理隔离；在应急状态下，将医务室内部重新布置，取消药品间和非必要的家具，预留出第2 个床位。

1.4 应急状态医务室周边区域优化设计

针对新冠病毒传播速度快、初期接触无症状的特点，对所有密切接触者、疑似病员及新上船换班人员进行有效隔离是关键管控措施。因此需要借鉴医疗机构的消毒隔离规范相关要求，对包括医务室在内的整个隔离区域进行适当改造。除了增加医务室床位数量，还将改造进出通道和辅助房间布局，使之符合“三区两通道”原则要求。

为此，将船上现有的苏伊士运河工人房从左舷主甲板尾部移位至新布置的医务室外侧，并将防火门移动到中部，从而将医务室和苏伊士运河工人房加上原有的公共卫生间作为一个整体，实现与其他生活区物理隔离。该区域均设有钢制围壁板，可以有效地保证气密性。在应急状态应用过程中，防火门将从内侧锁住，四周可用胶条封堵，防止不同区域间空气流通。在防火门左侧设有楼道门、机舱通道门、洗衣机间和更衣间等非长久人员逗留区域，见下页图1。

图1 医务室及隔离区域布局图

结合舱室功能性设计特点，参照传染病医院的“三区原则”，划分出清洁区、半污染区和污染区。其区分原则：将未被病毒污染的生活区域定义为清洁区（绿色及所有白色舱室区域）；将需更换防护服为病员提供服务，且需进行消杀的服务人员区域定义为半污染区（黄色区域），即将主甲板右舷外走道定义为潜在污染区；将病员居住活动舱室及其排风口附近（即医务室、苏伊士运河工人房及内走道）定义为污染区（红色区域）。如图2 所示。

图2 三区的示意图

主甲板外走道为开放式通风，无需额外控制，对人员进入清洁区应做好防护更衣和相应的消杀。日常人员可通过主甲板或上一层的A 甲板左舷出入生活区。明确“三区两通道”，可最大程度避免人员感染机率。

以全球首制的99 000 m超大型液化乙烷运输船（VLEC）为例，在应急状况下，制定了以下管控措施：

（1）主甲板：右舷的防火门应完全紧闭并做好相应的气密，确保生活区的空气不会串流到红色的病员污染区；该区内的所有门应保持常闭状况，非必要不使用该层甲板的更衣间、洗衣间、楼梯通道与机舱通道；出入机舱建议使用后部的机舱棚门。为病员送餐的人员应在后部的黄色区域做好防护后，将餐饮放在右舷水密门后的餐桌。

（2）A甲板：因医务室及苏伊士室出风口延伸到上一层的A甲板，其周围应严格限定人员进入。同时，A甲板的右舷门应严密关闭并做好相应的气密，非紧急状况下不得启用。人员应以该甲板左舷门作为通道出入生活区。

经过优化后的舱室布置，可将医务室确诊人员和苏伊士运河房内疑似人员分别隔离，类似医院和隔离方舱。该区域也和生活区其他区域完全隔离，最大程度阻隔了病毒的传播，保护船员的身体健康。苏伊士运河房的利用，不仅增加了更多的床位，且能满足同时6~8名船员换班以及新上船人员隔离观察的要求。同时，在疫情完全解除后，所有通道均可方便地开放，满足日常船舶操作，达到平疫结合的目的。

2 舱室通风系统的防疫优化设计

2.1 常规船舶舱室通风

普通商船人员通常控制在30 人以内，采用集中式空调装置。集中式空调装置原理如下：船舶空调一般都是将空气经过集中处理（过滤，制冷或加热）后再分送到各舱室，仅某些特殊舱室（厨房、驾驶室及机舱集控室）单设专用的空气调节器，这样的空调装置即称为集中式空调装置。船舶集中式空调系统的通风机从新风吸口及回风吸口分别吸入新风（外界空气）和回风，两者混合后经空气调节器处理，然后由主风管、支风管送至舱室的布风器，舱室中多余空气通过房门下部的格栅或留出的空隙流入走廊。

走廊有回风风闸，将各层的回风送到通风机回风吸口。这样既能使舱室温度快速达到设定值，同时也可达到降低能耗的目的，减少设备投资成本。新风吸口和回风吸口各装有1 个可调节风门，可以根据外界环境和气温调节新风与回风的比例。船舶设计时通常将回风率设定在50%~75%。回风率越高，所需要的设备越小、投资越低、能耗越低，反之亦然。舱室内布风方式见图3。

图3 舱室内布风方式

非空调舱室（如厕所、浴室、配餐室等）以及走廊设有抽风口。空气由抽风口抽出，从高处排入大气。这样，由于非空调舱室中形成一定负压，空调舱室中的空气会自动流入，使之达到一定的空调效果，并避免不良气味散发到其他舱室。

2.2 应急状态下船舱通风的布置优化

传染病医院对通风系统的要求，是应合理控制气流流向，保证有序的压力梯度，以有效阻断病毒传播，保证人员安全健康。气流沿着“清洁区→潜在污染区→污染区”的方向流动，相邻相通但不同污染等级房间的压差不小于5 Pa。负压程度由高到低依次为病房卫生间、病房房间、缓冲前室与半污染走廊，清洁区相对室外大气应保持正压。

为了保障整个隔离病员区域的负压通风，故需要进行以下改进：

（1）将医务室通风改造为“上送下排”式，即：上部新风进（选取舱室布风方式为顶式，图3（c）所示），下部（抽风口距地面100 mm）机械式抽排风，保证病员呼吸、咳嗽等废气从底部迅速抽出室外。

（2）抽风口加装高效过滤器经管系延伸至室外舷侧附近，以利迅速扩散。

（3）新增苏伊士运河工人房的抽排风装置，设置要求与医务室相同。

2.3 压差控制数值计算

压差与舱室的气密性、送风量和排风量三者密切相关。相同缝隙下压差大的门窗处渗透风量大；同样，相同压差下，门窗缝隙大的渗透风量亦大。开口流量与压差的关系式为：

式中：为泄漏风量，m/h；0.827 为计算常数；为缝隙面积，m；△为缝隙两侧空间压差，Pa；为指数，对于门缝及较大漏风面积取2，对于窗缝取1.6；1.25 为不严密处附加系数。

根据计算，医务室送风量为465 m/h，排风量为625 m/h；苏伊士间送风量为298 m/h，排风量为465 m/h；医务室卫生间排风量为95 m/h；公共卫生间排风量为75 m/h；为避免走廊1 和走廊2之间压差过大，走廊1 送风量为165 m/h。

为验证设计的合理性，根据舱室布置进行数值计算。数值计算结果表明：医务室卫生间静压约为101 280 Pa，医务室、苏伊士间、公共卫生间约为101 285 Pa，走廊1 静压约为101 292.5 Pa，走廊2 静压约为101 305 Pa。不同污染等级房间的压差不小于5 Pa，确保了负压隔离病房区有序的压力梯度以及气流有序流动。各个舱室的压力云图如图4 所示。

图4 舱室压力云图

3 舱室的灭菌杀毒

3.1 隔离病员区的空气消杀

紫外线能消杀各种微生物，如细菌、结核杆菌、真菌、细菌芽孢和各种病毒。试验证明，照射剂量在30 000 µW/s.cm以上，对空气中的流感病毒、麻疹病毒、金黄色葡萄球菌和结核杆菌杀灭率达到99.9%以上。因此，紫外线灯作为室内空气和物体表面的一种消杀手段，在医院被广泛应用。

由于紫外线穿透性差，一般的紫外线只能在有限距离照射时起到消杀作用。紫外线灯辐射强度随照射距离延长而降低，如30 W 紫外线灯照射距离大于1 m，其对物体表面的消杀便达不到预测效果。空气湿度和灰尘也会影响其作用。

臭氧作为强氧化剂，可以和任何生物组织发生反应。有资料显示0.5 ppm 的臭氧可灭活空气中99%的甲型流感病毒。臭氧对病毒的灭活机理首先是病毒的衣体壳蛋白的4 条多肽链，并使RNA受到损伤，特别是形成它的蛋白质。噬菌体被臭氧氧化后，电镜观察可见其表皮被破碎成许多碎片，从中释放出许多核糖核酸，干扰其吸附到寄存体上。空气消杀时，臭氧浓度应为5 ppm;对物体表面消杀时，臭氧浓度应达到10 ppm。

为了达到紫外线和臭氧的消杀作用，在医务室、苏伊士运河工人房及走廊1 分别安装有带臭氧功能紫外线消杀灯。紫外线灯选用有臭氧双端灯30W型号，安装在天花板上并距地面2 m 高度。紫外线灯的配置按照《医院空气净化管理规范 WS/T368-2012》要求≥1.5 W/m，具体配置见表1。

表1 舱室紫外线灯配置

紫外线的长期照射下会对人体产生伤害，如色素沉着、电光性眼炎、皮肤灼伤及严重情况下引发皮肤癌等。臭氧因其强氧化性，同样也对人体的组织、细胞产生损伤甚至引起癌变，同时也对眼睛、呼吸道有刺激作用，进而会影响人的视力和肺功能损伤。因此使用带臭氧紫外线灯，应在无人的时候使用。

选用的紫外线灯带有定时功能，可选15 min、30 min 和60 min 工作时长。该紫外线灯应在隔离人员进入前一天及隔离人员撤离后投入使用。为达到使用的最佳效果，使用时应关闭通风，以便臭氧浓度达到10 ppm 并维持30 min 以上。消杀后，可以开启排风机、空调新风供风及门窗，待彻底消除异味后方可用于下次使用。

3.2 中央空调滤器原位消杀

虽然对全船的生活区进行功能性分隔有效地阻隔了病毒在清洁区的传播，但为了从源头避免病毒通过中央空调系统在整个生活区的传播，有必要对空调的滤器进行原位消杀，彻底切断病毒传染途径。

中央空调滤器原位消杀的方法主要有以下几种：等离子体消杀、紫外线消杀和气体熏蒸消毒，如甲醛、气体二氧化氯和过氧化氢灭菌。气体消杀仅应用在专业医院和生物试验室，而在陆地上的大型医院和酒店等，中央空调滤器的原位消杀仍是以装设等离子消杀器或紫外线杀毒为主。另外，定期更换滤器也是重要的方法。

一种排架紫外线杀菌模块安装在新风与回风的混合箱内。其风阻小（<20 Pa）且安装方便，最大处理风量可达20 000 m/h，对原有设备影响小，不需要额外设计，能够很好地满足原位杀毒的作用。由于该装置安装在通风通道内，风速快、流量大，如果使用带臭氧功能的紫外线灯达不到臭氧消杀浓度要求，只能在空调停止运行进行检修期间使用臭氧消杀功能。考虑到船舶中央空调长期运行，不论是制冷、制热或通风，都不能停止风机运行，因此紫外线对空调系统滤器的原位消杀只需要紫外线功能即可，不需要带臭氧功能。

在半污染区和污染区的通风末端安装有高效过滤送风末端装置。由于该装置体积小、成本低，并且更换高效过滤网也很简便，因此无需额外设置原位消杀装置。

4 结 语

本文针对全球首制99 000 mVLEC 生活区的重大呼吸道流行性疫情防控需求，兼顾ABS 最新防疫入级符号和医疗机构防疫要求，提出医疗区域”三区两通道”的总体布局、舱室通风系统、舱室灭菌杀毒等防疫设计方案，最大程度地阻隔病毒传播，保证船员健康。该方案已成功应用于全球首艘获得ABS 防疫入级符号IDM-A 的国际商船。