《BUILDING AND ENVIRONMENT》：Field Evaluation of Exhaust-Fan and Air-Flow Pathway Constraint Retrofits to Reduce Contaminated Air Dispersion in Hospitals
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【编辑推荐】新冠疫情期间医院面临隔离病房不足的挑战。本研究通过示踪气体现场实验，验证了排气扇负压系统与滑动门组合改造对控制污染物扩散的有效性。结果显示联合干预使相邻病房污染物浓度降低30倍，医护人员感染概率从60%降至2%。为现有医院低成本防控空气传播疾病提供了重要实践依据。
在新冠疫情全球大流行的背景下，医疗机构成为防控空气传播疾病的关键战场。传统医院建筑中普遍存在的开放式病房设计，使得病毒气溶胶可通过空气流动在不同病房间扩散，显著增加了交叉感染的风险。特别是在疫情暴发期间，负压隔离病房的严重不足导致医疗机构面临巨大防控压力。如何通过低成本、易实施的改造方案提升普通病房的感染控制能力，成为医院感染控制领域亟待解决的重要问题。
澳大利亚伍伦贡大学可持续建筑研究中心的Georgios Kokogiannakis团队在《BUILDING AND ENVIRONMENT》发表研究论文，通过现场实验系统评估了排气扇和滑动门改造对控制医院病房空气污染物扩散的效果。研究人员选择一所1986年建成的地区公立医院作为实验场地，将原本57平方米的开放式理疗康复病房改造成三个独立评估室，并安装了隔离隔断和滑动门系统。
为准确量化空气污染物扩散规律，研究团队采用示踪气体技术，以一氧化二氮（N2O）作为模拟污染物，通过恒定质量流量注射法在指定病房持续释放。使用INNOVA 1303多点采样器和1412i光声气体浓度监测仪，以40秒间隔同步监测病房、走廊等多个位置的浓度变化。实验设计了14种不同工况，系统测试了排气扇开关状态、门开合程度、风扇转速等变量对空气交换的影响。
3.1 空气流量和房间负压效果
测量数据显示，安装排气扇后病房相对走廊可维持-1.7至-2.3帕的负压差，符合ASHRAE标准170对负压空间2.0-2.5帕的推荐值。当房门关闭且排气扇全速运行时，病房与走廊的压差可达-2.0帕，有效阻止了污染空气外泄。
3.2 空间空气交换的示踪气体测量
实验结果清晰展示了干预措施的效果：当索引病房门关闭且排气扇开启时，走廊和相邻病房的示踪气体浓度仅为索引病房的1/100；而房门开启后，即使排气扇全速运行，走廊浓度仍迅速上升至4.0 ppm。特别值得注意的是，联合干预（关门+排风）比单一措施效果显著，可使相邻病房污染物浓度降低30倍。
3.3 门开启宽度和排气扇速度的影响
系统测试发现，房门开启宽度与污染物外泄程度呈正相关。当开启宽度从0.3米增加至1.2米时，相邻病房浓度比从0.020升至0.103。同时，排气扇运行速度也直接影响控制效果，全速运行（141 L/s）较低速运行（115 L/s）更能有效抑制污染物扩散。
3.4 感染传播风险建模
基于Wells-Riley模型的风险评估显示，对于高排放量（52 q/h）患者，传统开放式病房中医护人员12小时感染概率高达60%。而采用联合干预措施后，感染概率可降至2%以下。敏感性分析证实，这种风险降低效果在不同暴露时间和呼吸速率条件下保持稳定。
研究讨论指出，虽然负压值（1.7-2.5帕）低于澳大利亚负压隔离病房标准（10-30帕），但已能显著降低感染风险。这种低成本改造方案为现有医院提供了实用的应急解决方案。需要注意的是，建筑围护结构的密封性、天花板空隙等潜在泄漏路径会影响实际效果，建议在实施时进行系统性气密性评估。
该研究通过真实的医院环境实验证实，排气扇负压系统与物理屏障的组合干预可有效控制空气污染物扩散。相比造价高昂的标准负压隔离病房，这种改造方案具有成本低、实施快、操作简便的优势，为突发公共卫生事件下的医疗资源应急扩容提供了重要技术支撑。研究成果对全球范围内现有医院建筑的感染控制能力提升具有广泛参考价值。
