基于船舶防疫规范通风空调设计综述

王树信 代黎博 马 双 汪海燕 周 鹏

（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海 200011）

0 引 言

近年来，新型冠状病毒导致新冠肺炎疫情席卷全球，船舶及海洋工程领域也相继发生多起聚集性感染事件。防疫通风空调技术作为抑制空气传染疾病传播专用技术，发挥了关键的疫情防控作用[1-6]。

郭明月等[7]综述了国内外建筑暖通防疫指南,认为通风空调能够减少病毒的空气传播。张扬等[8]总结了船舶隔离舱空调设计技术指标和设备配置。房泉等[9]认为设置隔离区域和空调全新风运行能够减少邮轮疫情传播。鲁鼎等[10]探究了大型豪华邮轮防疫技术及策略。王门青[11]认为局部孔板送风排污效率最高，全面孔板送风次之，散流器效果最差。唐喜庆[12]认为船舶隔离病房应重点考虑污染排除，减少气流扰动。常烜宇等[13]建议船舶隔离病房换气频次为10 ～ 12 次/h。彭辉等[14]基于防疫入级符号和医疗建筑规范进行了运输船生活区平疫转换防疫设计。高鑫等[15]建议邮轮隔离病房参考陆用医院病房规范。徐文冰等[16]认为通风和全新风空调能有效应对邮轮呼吸道疾病传播。王中华等[17]指出，船舶防疫应该同时考虑预防性管理措施和疫情发生时硬件技术应对措施。

上述研究侧重于借鉴陆用防疫技术进行船舶通风空调系统设计优化，以满足船舶防疫功能。而船舶作为海上航行作业装备，环境条件更复杂，陆用技术经验难以直接适用。目前，各大船级社陆续推出船舶防疫相关规范和指南，针对通风空调设计要求不尽相同，相关实际应用还不多。

本文通过梳理各船级社关于船舶防疫通风空调系统设计规范和指南，总结船舶防疫通风空调技术要求，提供船舶防疫通风空调设计思路。

1 传染病在船舶上的传播

相对于陆用建筑，船舶因受限于结构、线型、稳性和重心等因素，故舱室净高较低，空间相对狭小密闭，船员活动区域比较重叠。海上气候条件恶劣，船上人员长期在海上生活，健康状况相对较差，医疗资源又相对匮乏，一旦爆发疫情，很容易扩散至全船。感染者作为病菌发散源，其呼吸道产生的飞沫和排泄物会携带病毒，附着在其活动区域和空气中，易感人群直接接触或通过空气吸入便会造成感染。此外，大多数船舶的舱室布置和通风空调都未考虑防疫要求，病毒可能通过门窗缝隙或通风格栅等扩散到相邻区域，也可能通过空气管路远距离传播。研究表明：新型冠状病毒主要的传播途径为密切接触传播和空气飞沫传播[16-17]，其传播途径如图1 所示。

图1 新冠病菌传播途径

当前，《国际海上人命安全公约》、《国际海事劳工公约》和《船舶住舱通风空调设计条件和计算依据》等文件均对船舶医疗设施提出具体要求，但是对船舶疫情风险防控缺乏相关要求[18]。

船舶及海洋工程平台通常在主甲板及以上甲板的上层建筑邻近露天甲板区域，设置带独立卫生单元的医务室。常规医务室通风空调系统形式大部分都采用中央空调送风，医务室和独立卫生单元均为独立机械排风。常规船舶医务室及通风空调布置如图2 所示。

图2 船舶医务室及通风空调布置

上述通风空调布置中，医务室与居住舱室共用空调送风总管，存在病菌沿风管传播的风险。此外，医务室和独立卫生单元的排风均未采取有效的过滤和灭菌措施，病菌可能通过风口、门窗回流被船员吸入，导致交叉感染。因此，常规的船舶医务室及配套通风空调布置形式难以满足当下的疫情防控需求。为避免疫情扩散，船舶应当设置独立隔离病房/区域，并配套防疫通风空调系统。一旦船舶发生疫情，立即启用相应防疫措施，将患者转移至相应地点集中监测和治疗，等待救援到来或将患者转移救助。

2 船舶防疫通风空调设计要求

针对疫情防控，法国船级社（BV）发布新冠疫情管理指南，挪威船级社（DNV）研发邮轮海事感染风险管理及防控认证（certification in infection prevention for the maritime industry, CIP-M），英国劳氏船级社（LR）推出客船健康安全符号（SHIELD）。上述船级社均侧重于通过预防性操作程序和管理措施，减少船舶行业传染病疫情传播[17]，而意大利船级社（RINA）、美国船级社（ABS）和中国船级社（CCS）则侧重通过物理隔离和通风空调等硬件设计，以及运行管理和建造检验等提升船舶防疫能力。

2.1 意大利船级社

RINA 发布的生物安全船级符号（BIOSAFE SHIP）于2021年1月1日生效，适用货船、带居住设施的油船和客滚船，以及短期海上航行的客船和客滚船[19]。

申请BIOSAFE SHIP 认证，需要提交健康管理计划、系统和设备的维护保养计划、最低风险措施的计划和程序，以及最低感染风险措施的船舶布置这4 项资料，并且满足通用性要求和附加要求。其中，附加要求规定不同类型船舶需要满足船舶总体布置、舱室布置、防止表面污染、防止空气污染、防止淡水系统污染、防止污水系统污染、垃圾处理、增强医疗能力和监控系统等10 个要素中的至少几项，并且这几项要素分值需累计达到设定分值。上述要求中，与通风空调系统有关的为防止空气污染要素，详见表1。

表1 防止空气污染要素

防止空气污染要素风险最小化措施具体要求如下：

（1）隔离区、相关更衣区通风空调系统独立，空气处理装置100%新风运行，不设置回风；

（2）隔离区、相关更衣区通风系统能通过风阀分离；

（3）负压隔离/更衣区与相邻/外部区域维持负压，通风换气次数至少6 次/h；

（4）空调通风系统设置永久紫外线灭菌灯空气 消毒；

（5）空调通风系统设置空气过滤器空气消毒；

（6）居住舱室、公共舱室通风换气次数至少 6 次/h；

（7）最大面积的居住舱室、公共舱室空调换气次数至少6 次/h；

（8）至少1%居住舱室的通风空调出口配紫外灭菌灯。

2.2 美国船级社

2020年11月，ABS 发布船舶及海洋工程平台防疫指南[20]。该指南规定防疫船级符号IDM-A（infectious disease mitigation-arrangements），适用于船舶及海洋工程。IDM-A 对于通风空调系统设计的相关要求主要集中在舱室布置和通风空调布置。

2.2.1 ABS 舱室布置要求

（1）隔离病房可以是模块化方舱或是改造后的居住舱室，能够容纳5%船员或乘客的单人间；

（2）隔离病房具备独立卫生单元，不含阳台，外窗可关闭密封，启用时有明显的“隔离病房”标识；

（3）隔离病房集中布置，位于居住区走廊的末端，靠近通往外界的出口或楼梯，便于登船和离船；

（4）隔离病房需要配备缓冲间，用于人员进出和穿脱防护设备，防止病菌扩散传播；

（5）隔离病房和缓冲间之间的门应具备自锁功能且密封良好，不设通风栅，底部有可调节密封；

（6）缓冲间和走廊之间的门应具备自锁功能且密封良好，无钥匙解锁，底部有可调节密封，两侧设“同时只开一门”的标识；

（7）隔离病房和走廊之间的门两侧设置“疫情下关闭，紧急情况下逃生使用”的标识。

基于IDM-A 的3 种隔离病房布置如图3 所示。

图3 基于IDM-A的隔离病房布置

由图3 可见，方案（a）布置1 个隔离舱室并配套1 个舱室作为缓冲间；方案（b）布置1 个隔离舱室并配套1 个舱室为缓冲间，隔离舱室和缓冲间共用1 个卫生间；方案（c）布置2 个隔离舱室并配套1 个独立舱室作为缓冲间。根据不同船型特点和功能需求，可选择其中一种方案进行设计，实现“平疫转换”快速切换。

2.2.2 ABS 通风空调要求

（1）缓冲间相对走廊保持负压，隔离病房和共用卫生单元相对缓冲间保持负压；

（2）缓冲间和走廊压差不小于2.5 Pa，隔离病房、共用卫生单元和缓冲间压差不小于2.5 Pa；

（3）隔离病房、独立卫生单元、共用卫生单元的换气次数不低于12 次/h，缓冲间、独立卫生单元换气次数不低于10 次/h；

（4）隔离病房、缓冲间、独立/共用卫生单元送风管设置气密止回风闸和效率不低于90%的空气过滤器；

（5）通风空调系统排风对外直排，且不能回风，如果难以实现，回风管必须安装高效过滤器；

（6）隔离病房、缓冲间、独立/共用卫生单元排风管与其他区域独立，若共用排风总管，舱室排风支管需设置气密止回风闸；

（7）隔离病房、缓冲间、独立/共用卫生单元排风机安装在舱室外面，安装在室内需要焊接 密封；

（8）排风口距离所有的进风/自然风口以及门/可开启窗应至少8 m，且应布置于隔离舱/缓冲间正上方生活楼最上层甲板以上；

（9）疫情爆发期间，不能在隔离舱室操作通风空调系统，排风口应设“污染气体”警示牌。

2.3 中国船级社

2020年7月，CCS《船舶防疫安全指南2020》规定防疫船级符号为EPC N（SVS，NPR，HIT，TAS）[21]。其中：EPC（epidemic prevention and control）为船舶防疫安全；N 指船舶防疫安全等级，N=1、2、3（3 是最高级别）。SVS（sanitary ventilation system）为空调通风系统卫生功能附加标志，NPR（negative pressure isolation room）为负压隔离房船舶防疫安全功能附加标志，HIT（health investigation and thermometry system）为健康调查检测功能附加标志，TAS（telemedicine assistant system）为远程医疗辅助功能附加标志。

申请功能附加标志的前提是取得船舶防疫安全船级符号EPC N，而申请最高级别的船舶防疫安全EPC 3，则需同时申请功能附加标志HIT 和TAS。只有申请最高级别的船舶防疫EPC 3，才能申请NPR 功能附加标志。船舶防疫安全船级符号和功能附加标志对于通风空调系统设计的相关要求，主要集中在舱室布置和通风空调布置。

2.3.1 CCS 舱室布置要求

● EPC 1

一般要求：疫情发生时，船上隔离措施能有效降低传染性疾病传播风险。船舶舱室划分为I 类居住区、隔离房，分别供健康、确诊/疑似人群安置；启用的隔离房外张贴醒目警示且专人看护；设置人群转移安置临时缓冲区域；防疫安全管理手册应包括满足上述要求的内容。

● EPC 2

（1）满足EPC 1 舱室布置要求。

（2）一般要求：设置I 类居住区和隔离房/区，航行时间在24 h 及以上的客船必须设置隔离区。

（3）隔离区布置：隔离区位于船上相对独立、有独立出入口区域；隔离区和I 类居住区通过甲板、舱壁、门进行物理隔离；隔离区内分为清洁区、污染区，两区之间设置潜在污染区为缓冲区。

（4）隔离房布置：专用隔离房与I 类居住区物理隔离并尽量封闭；隔离房设电话或报警装置；设置带独立卫生间的隔离房；垃圾和废水特殊处理。

● EPC 3

（1）满足EPC 2 舱室布置要求。

（2）一般要求：舱室划分为I 类、II 类、III类居住区和隔离区，分别安置健康、密切接触、疑似及确诊人群；各类居住区用甲板、门、舱壁物理隔离；设置人群转移安置临时缓冲区域；防疫安全管理手册应包括满足上述要求的内容。

（3）隔离区布置：隔离区位置相对独立，设独立出入口；隔离区内分清洁区、污染区，两区间设潜在污染区为缓冲区。

（4）居住区舱室布置：II 类居住区和III 类居住区分别容纳至少15%和5%船员；II 类、III 类居住区舱室设置独立卫生间、电话/报警装置；如有条件，不同等级居住区应分别设离船通道；II 类、III 类居住区设清洁区和潜在污染区作为低风险等级区域进出该居住区缓冲。

（5）隔离区、居住区垃圾管理和废水处理。

2.3.2 CCS 通风空调要求

● EPC 1

一般要求：隔离房通风空调的布置应避免向居住区扩散传播；防疫安全管理手册应包括满足上述要求的内容。

● EPC 2

（1）满足EPC 1 通风空调要求。

（2）一般要求：防疫安全管理手册应包括不同疫情下的通风空调系统使用方案，避免病原体通过通风空调系统传播；若发生疫情但仍需使用空调，空调系统至少应满足“（4）空调系统”的要求；隔离区/房排风口，距离进风口、人员活动场所的直线距离大于12 m，高度大于2 m。

（3）机械通风：I类居住区、隔离区/房通风系统分别独立；隔离区/房通风风管不可穿过本区外其他处所；I类居住区空气压力应大于隔离区/房；隔离区通风布置措施应避免空气病原体由污染区→半污染区→清洁区扩散；隔离区/房排风机应设在排风管末端，排风口不临近人员活动区，排气应采取高空排放，排风口与人员活动区/进风口的直线距离大于12 m、高于人员活动区/进风口2 m；隔离区/房排风口与I类居住区进风口/门窗的直线距离应大于12 m、高于进风口/门窗2 m，排风口直通船外且排风管安装止回阀。

（4）空调系统：居住区和隔离区/房空调系统应独立；隔离区/房空调风管不可穿过本区域外其他处所；隔离区空气定向流动（I 类居住区→隔离区，清洁区→半污染区→污染区）；隔离区每个房间独立空调回风或空调送/回风口配备高中效（含）以上的空气过滤器。

● EPC 3

（1）满足EPC 2 通风空调要求。

（2）一般要求：隔离病房空调通风布置措施应有效避免病毒向居住区扩散；防疫安全管理手册包含避免病毒扩散布置措施，避免病原体通过空调/通风传播的空调通风使用方案；隔离区/房排风口远离进风口、人员活动场所，直线距离大于12 m、高于进风口和人员活动场所2 m；若发生疫情仍需使用空调，居住区和隔离区/房的空调应独立，且隔离区/房风管不穿过本区域外其他处所，隔离区域空气保持定向流（I 类居住区→隔离区，清洁区→半污染区→污染区）；隔离区域每个房间独立空调回风或空调送/回风口配备高中效（含）以上的空气过滤器。

（3）机械通风：I类居住区、隔离区/房应设独立通风系统；II 类居住区、III 类居住区应设独立通风系统；空气压力应当从I类居住区、II 类居住区、III 类居住区/隔离区依次降低；隔离区/房的通风风管不可穿过本区域外其他处所；隔离区的通风布置或措施应有效避免空气病原体由污染区→半污染区→清洁区扩散传染；隔离区/房、III 类居住区排风机应设在排风管末端；隔离区/房、III类居住区排风系统排出口不临近人员活动区，排气高空排放，排出口、污水通气管与送风/进风口不同侧，距人员活动区/进风口直线距离大于12 m 且高于人员活动区/进风口2 m；隔离区/房排风管出口与I类居住区内处所进风口/门窗，II 类居住区排风管出口与I类居住区内处所进风口/门窗，III 类居住区/隔离区的排风管出口与I类居住区、II 类居住区内处所进风口/门窗，直线距离均大于 12 m 且高于进风口/门窗2 m，排风管出口应直接通向船外并安装止回阀。

（4）空调系统：居住区和隔离区/房的空调系统应各自独立；II 类居住区、III 类居住区应分别设置独立的空调系统；隔离区的通风布置或措施应有效避免空气病原体由污染区→半污染区→清洁区扩散传染；若发生疫情但仍需使用空调系统，则居住区和隔离区/房空调系统独立，且隔离区/房风管不可穿过本区域外其他处所；隔离区域空气保持定向流动（I 类居住区→隔离区，清洁区→半污染区→污染区），隔离区域每个房间独立回风或空调送/回风口配备高中效（含）以上的空气过滤器。

● EPC N ( SVS )

（1）一般要求：满足EPC 1 防疫安全要求；发生疫情时，I 类居住区、隔离区/房之间空气相对压差应不小于5 Pa，I 类居住区气压大于隔离区。

（2）空调系统：I 类居住区各房间空调独立回风；I 类居住区的空调送/回风口配备亚高效及以上等级的空气过滤器；II 类/III 类居住区和隔离区/房的空调送/回风口配备高效及以上等级的空气过滤器。

3 船级社防疫船级符号对比

不同船级社的防疫船级符号对隔离区通风空调系统设计要求如下页表2 所示。

表2 防疫船级符号对隔离区通风空调系统设计要求

其中，RINA 和ABS 的防疫符号无等级区分，CCS 防疫船级符号划分不同安全等级和功能。 EPC 1 对通风空调要求较低，现有船舶可通过一定改造以满足相关要求，而BIOSAFE SHIP、IDM-A和EPC 2 对空调系统、压力梯度、管路布置和风口布置有明确要求，现有船舶改造难度较大。EPC 2 对通风空调排风口距离进风口/门窗的直线距离和高度要求分别是大于12 m 和2 m，远高于IDM-A 所要求的8 m 距离，EPC 2 还要求隔离区空气定向流动，比BIOSAFE SHIP、 IDM-A 更严苛。EPC 3 对船舶总体布置、舱室划分和通风空调布置要求很高，需要在前期方案设计时综合考虑和布局。EPC N（SVS）对于压差梯度的要求为5 Pa，高于IDM-A 压差梯度2.5 Pa。 EPC N 对通风空调的换气次数没有明确要求，而IDM-A 要求通风空调最小换气次数为10 ～ 12 次/h，远高于BIOSAFE SHIP 的6 次/h。EPC 3（NPR，HIT，TAS）要求严苛且设计建造和运营成本高昂，但由于实际工程应用很少，故本文不具体分析。

各船级社防疫船级符号对隔离区通风空调要求不尽相同，可结合实际情况进行申请。其中：EPC 3 可考虑用于定员较多、人员流动大且对舒适性和卫生性要求高的大型客船和客滚船，以及大型公务船和科考船、医疗救助船、豪华邮轮、FPSO等大型高端船舶和海工平台；EPC 2、BIOSAFE SHIP 和IDM-A 可用于定员不多、人员流动不大但对舒适性和卫生性有一定要求的客船、客滚船、公务船、科考船及邮轮等；对于定员较少、人员流动性很小且对舒适性和卫生性要求不高的集装箱船、油轮、散货船及工程船等，考虑到实际建造和运营维护成本，建议申请EPC 1。

4 船舶防疫通风空调系统设计

基于ABS 防疫安全船级符号IDM-A，2 个隔离舱室共用缓冲间布置的防疫安全通风空调系统布置如图4 所示。

图4 IDM-A 隔离病房和通风空调布置

通常情况下，1 号舱室、2 号舱室、3 号舱室配置空调送风和机械排风，走廊空调送风，舱室卫生单元机械排风。疫情期间，1 号舱室、3 号舱室作为隔离病房，2 号舱室作为缓冲房间，配置空调送风和机械排风；走廊作为隔离病房由走廊空调送风；卫生单元作为隔离病房和缓冲房间卫生单元采取机械排风。平时和疫情情况下，舱室通风空调设计换气次数如表3 所示。

表3 舱室通风空调换气次数 次/ h

空调送风管路和排风管路均设置高效空气过滤器和气密止回风闸。排风机设置在排风管路末端，排风口设有“污染气体”警示牌，距离进风口、自然风口和可开启门窗不小于8 m，布置于隔离病房/ 缓冲房间上方生活楼最上层甲板以上。隔离病房走廊和缓冲房间、缓冲房间和隔离病房之间设置微压差计，保证缓冲房间高于隔离病房走廊、压差不小于 2.5 Pa，隔离病房高于缓冲房间、压差不小于2.5 Pa，使空气从走廊→缓冲房间→隔离病房/卫生单元定向流动。

5 结 论

（1）传染病在船舶及海洋工程上主要通过接触传播和空气传播，常规船用医疗设施和通风空调设计难以满足防疫要求；设置独立隔离区域/病房并且配置防疫通风空调系统是应对传染性疾病爆发的重要措施。

（2）RINA 防疫船级符号为BIOSAFE SHIP，没有防疫等级划分。BIOSAFE SHIP 依据通风空调系统独立性、隔离性、空气消毒、换气次数和风口布置等防范生物安全风险要素累计打分进行评价。

（3）ABS 防疫船级符号为IDM-A，没有防疫等级划分。IDM-A 提供3 种“平疫转换”隔离病房布置，对空调系统压力梯度、换气次数、管路布置和运行操作等有具体要求。

（4）CCS 防疫船级符号为EPC N（SVS，NPR，HIT，TAS），有防疫等级和功能附加划分。EPC 针对不同区域通风空调配置、气流组织、压差梯度、空气过滤、管路布置、运行操作和风口布置等有具体要求。

（5）各船级社的防疫船级符号对通风空调设计要求不尽相同。EPC 1 要求相对较低，可用于定员较少、人员流动很小且要求不高的船舶；而BIOSAFE SHIP、IDM-A 和EPC 2 适合于对舒适性和卫生性有一定要求的客船和客滚船；EPC 3 要求十分严苛，适合于定员较多、人员流动大且对舒适性和卫生性要求高的大型高端船舶。

（6）船舶防疫通风空调设计是一项系统性复杂工程，需要综合考虑总体、舱室、轮机、舾装和电气等专业协调布置，建议在项目初期就进行规划布局，同时开展可行性、科学性和经济性分析研究。