电梯及前室的通风与SARS预防

 摘 要：高层建筑的电梯及封闭前室是SARS的一个传播途径，必须立即采取有效措施，改善这两个通道的通风环境，消除SARS传播的可能性。指出电梯及封闭前室应设置机械通风系统，并提出了一个通风设计方案。
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1 通风与SARS的关系
SARS是一种传染性与危险性极强的新型病毒，它对公众的身体健康与生命安全带来严重威胁，并对社会次序和经济发展造成了严重的冲击与损失。虽然肆虐半年多来的SARS疫情已结束，但是危险依然存在。尽管国内外许多专家们一直告诫说，SARS病毒很可能与我们人类长期共存，应严防今冬的SARS疫情大范围卷土重来。但是，但是，2003年底与2004年初，我国内地与台湾又先后新确诊了几名SARS临床病例和疑似病例，而且没有找到传染源，可见问题的严重性。更为棘手的是医学界至今还没找到对付SARS病毒的特效药，传统的防疫手段对SARS又无所作为，因为SARS病毒变异很快，所以现在医学上还没有任何可靠的防治办法。如果还有什么值得推广的预防措施的话，那可能就数房间的通风换气了。
的确，自SARS疫情爆发以来，医学、暖通空调、环保及其他专业的许多专家学者纷纷通过各种媒体，向社会各界民众介绍通风换气对于预防SARS的重要性。建设部、卫生部、科技部及各地政府也相继出台了一系列有关改善建筑物通风换气、加强通风空调系统运行管理的紧急通知。一时间，“通风”成了前所未有的热点词汇，并以极高的频率出现在各种媒体上。大家对通风换气的认识一下子空前提高，并纷纷立即行动起来，积极采取各种措施通风换气。事实上，良好的通风的确可以起到预防SARS传染的作用。
据报导，深圳市唯一收治SARS患者的东湖医院院长周伯平先生，有一次在介绍他们医院为何300多名医护人员包括他们的家属无一人受到感染，以及为何他们医院SARS患者的治愈率国内领先时说，他们的第一条经验就是采取了严格有效的通风措施 [ 1]。另有媒体报道说，因疫情紧急，东湖医院临时传染病房的窗户一时来不及装玻璃，使得病房的自然通风效果很好。不管怎么说，东湖医院良好的通风措施，合理的气流流向，既出色地保护了医护人员不受SARS感染，又提高了SARS患者的治疗效果。这对我国共有近千名医护人员染上SARS、其中有许多牺牲在抗击SARS第一线的惨痛经历来说，不能不说是一个奇迹。当时，广东的SARS疫情既早又严重，一开始医护人员都不知道SARS具有极强的传染性，没采取什么防护措施。而深圳市东湖医院的医护人员居然无一伤亡，不可否认，通风措施立下了汗马功劳。
反过来，通风不良的确与SARS传播有着极大的关系。患者中有许多来自同一家庭、同一单位，或者是亲朋好友，或者是同住一幢楼的邻居，初期患者中还有三分之一为救治SARS患者的医护人员。大量证据表明，SARS病毒主要是以室内空气为媒介进行近距离飞沫传播的。我国的几个建筑卫生标准中，室内每立方米空气中细菌的允许数量为几千个以下。而据为北京小汤山非典医院作SARS病毒空气扩散分析的中国科学院大气物理研究所的有关专家估算，每位SARS患者平均每秒钟从肺部呼出的SARS病毒达一百万个[2]。如果他在一个12m2大2.8 m高的不通风房间里呆上十分钟的话，则房间内每立方米空气中的SARS病毒高达1780万个，令人震惊。虽然目前医学界还不清楚空气中多高的SARS病毒浓度才会使健康人体受感染，但浓度如此之高的SARS病毒也的确危险万分。钟南山院士曾介绍他所在的医院里，有一次6名医生在一间不通风的房间为一位SARS患者会诊，结果这6名医生当天就被全部感染，可见通风不良与SARS传播间的关系之大了。
另一个“大名鼎鼎”的例子便是香港淘大花园四百多人受感染，其中死亡40来人的大灾难。经世界卫生组织及当地专家现场反复调查与精心实验确认，造成这场灾难的罪魁祸首，除自来水停水使得排水U型管断水、天井内排污管道破裂泄漏、SARS患者到访等原因外，主要是由于建筑设计的布置缺陷，造成了在偏东风的天气条件下内天井的通风极为不畅。两米来宽的内天井，差点伸手便可拿到对面人家的酱油瓶，厨房、卫生间进排风相互干扰，“一家炒辣椒，全楼打喷嚏”，由此给了SARS病毒一个极好的交叉感染机会。
虽然目前大部分SARS患者的传播途径仍然无法确定，但是可以判断这些患者一般是在不通风的公交车、出租车、商店、餐厅以及医院门诊室、注射室等场所染上的，也不排除很多是在一些建筑物的电梯与封闭楼道内染上的可能性。因为这些场合如果通风不畅的话，SARS病毒一旦被患者带入，很难清除出去，并极有可能传给别人。经查证，香港国际京华酒店一名客人就是在9楼的电梯与前室中将SARS传染给了另一名客人，后者又将病毒带到其他几个国家，导致后面国际间长长一串致命传播链的形成[3]。
香港中文大学微生物系管轶教授在分析了淘大花园SARS患者基本是10层以上高层住户的奇怪现象后，也认为淘大花园大灾难的主要传播途径不是内天井，而是电梯。因为电梯轿厢空间狭小，一旦SARS患者乘坐电梯，交叉传染的危险性极高。而高层住户比低层住户乘坐电梯的时间要长，与SARS病毒接触感染的机会要大，所以造成了SARS患者基本集中在10层以上高层部分的怪诞后果。
事实上，有不少人警觉到电梯与封闭前室由于通风条件很差，极有可能成为SARS的传播的危险途径。建设部于2003年6月2日出台了《城乡社区建筑与环境和公共场所防控“非典”应急管理措施》，其中要求采取措施改善建筑物电梯、封闭前室与楼梯的通风环境和防疫安全，切断SARS病毒在建筑物垂直通道内的传播途径。
但因电梯与封闭前室普遍缺少通风设施，所以改善这两处的通风环境是很困难的，甚至不太可能。为此，本文提出两个改进电梯与封闭前室通风环境的设计方案，用于正在设计或还未施工可以进行修改设计的高层建筑。
2 电梯与封闭前室的通风措施
由于楼梯间的空透性以及消防正压送风口每隔两三层便设置一个，所以楼梯间的消防正压送风系统可以用于平时的通风换气，只要在正压送风系统开启时打开楼梯间窗户或封闭楼梯间底层与顶层的大门即可。但封闭前室却是“先天不足”，它不是没有外窗就是外窗不可开启。它的消防正压送风系统又不能给所有楼层的前室送风，通常只能送二至三层，更没有排风措施。高层建筑最重要的垂直通道——电梯井道内也是密不通风的，只有顶部几个钢缆通行的孔洞，完全可以说是“死气沉沉”。虽说电梯顶部有个风扇，那也是将电梯轿厢内的空气打打循环，而不是通风换气。为了切断SARS病毒在电梯与封闭前室内的传播途径，必须采取切实有效的通风换气措施，及时降低SARS病毒的浓度，大力消除SARS交叉感染的可能性，提高建筑物垂直通道的防疫安全。
事实上，只要采取一些技术措施，完全可以使电梯与封闭前室拥有良好的通风环境。如图1、图2所示，可以在电梯井道的设置通风机并使轿厢具有通风换气功能，在封闭前室内增设排风系统并将前室内的正压送风口的控制系统改为平时可以全部打开，便可以有效地进行电梯与封闭前室的通风换气了。
2.1 封闭前室的通风系统
封闭前室的送风量建议按最普通洁净室的洁净要求计算，即换气次数按30次考虑。如一个封闭前室的面积为12m2，吊顶高度为2.8m，则每个前室的通风量为1008m3，一幢100m高的建筑有28层的话，则前室的总送风量L S为：
L S =12×2.8×30×28=28224 m3/h (1)
可见封闭前室平时送风系统的送风量与消防正压送风系统的送风量大体相当，如果出入比较大的话，可以设置两台送风机，平时与消防各一台。当然也可以具体情况，采用暖通工程师认为合适的其他组合配置方案。但有一点必须注意，即送风竖井的风速问题。因消防正压送风系统只在火灾时使用，以及为节省建筑空间，其送风速度可以选得很高，而不用考虑沿程阻力大及噪声高。但平时送风系统则必须考虑竖井内送风速度不得过高，一般以8～10m/s为宜。
由于将前室平时送风系统与消防送风系统合用竖井及风口，所以必须设置平时送风口与消防送风口两套电气控制方式。即平时送风时将风口全部打开，火灾时，除着火层、上一层及底层保持开启外，其余统统关闭。至于风口大小问题，由于每个前室的正压送风量比平时送风量大得多，所以风口尺寸按正压送风量考虑即可。经计算可知，平时送风出口风速一般不会大于1.5m/s。
为保证有效地通风换气，还必须在封闭前室内设置排风系统。排风系统的设置比较简单，排风量建议按送风量的1.1倍选用。排风量比送风量稍大是为了使封闭前室内保持适度的负压，不让可能存留的SARS病毒扩散到前室外面的走道或房间里去。本例中排风量L P为:
L P=28224×1.1=31046 m3/h (2)
为尽可能提高前室内的通风换气效果，排风口与送风口应布置按前室的对角线布置起码为两端布置。并且送风口在下，排风口在上，见图－1、图－2。为避免噪声，排风口风速不宜大于4m/s。
另外，为保证火灾时能自动全部关闭，应选用可由消控中心远距离控制启闭的排风口。并且为防止排风污染周围环境，应将排风机设于建筑物的屋顶。
2.2 电梯的通风系统
电梯由轿厢、井道及机房组成。轿厢内空间一般为5m3左右，非常狭小，它主要靠开门时通风换气。虽然有的轿厢侧壁或顶部有几个很小的透气孔与井道交换些空气，顶部大多又有风扇吹风，但却无法起到通风换气的效果。一旦SARS患者乘坐电梯，每秒钟上百万个病毒的喷发量，如无大量新鲜空气及时稀释的话，同乘电梯的人很难“幸免于难”。
除极个别高级建筑的电梯井道夏季输送冷风降温外，绝大多数建筑的电梯井道均不设置机械通风系统，仅仅靠顶部两个很小的钢缆孔洞自然透气（也有个别电梯厂家要求每个井道顶部开一个自然通风孔的，如日立电梯）。事实上，轿厢周围与电梯井道之间存在缝隙，一般有一厘米左右，也有二、三厘米宽的，电梯开门时就可以看到四周这些缝隙了。加上轿厢外壁的透气孔，轿厢内的空气污染物很有可能进到电梯井道内。一旦SARS病毒进入这个狭长密闭的竖井内，是很难扩散出去的，并会成为一条上下贯通、十分危险的的SARS病毒传播途径。为改善电梯的通风环境和防疫安全，切断SARS病毒在建筑垂直通道内的传播途径，必须做好两个有关通风的措施。
首先是打破电梯轿厢的封闭格局，使之具有通风换气的能力。除建议电梯厂商应紧急开发生产具有通风换气功能的轿厢外，使用中的电梯也应紧急加以改造，为轿厢打开天窗或者四壁上部换上花格。这方面，已有地区及部门先走一步了。2003年4月底，北京市国土资源和房屋管理局曾在《关于进一步加强小区预防非典工作的紧急通知》[ 4 ] 中要求：为了改善电梯轿厢的通风条件，属下所有物业管理部门均应在专业人员指导下于电梯顶部开启通风口，并尽可能地开大。
第二个措施便要由暖通工程师来完成了，这就是改善电梯井道的通风环境，确保高层建筑最主要垂直通道的健康安全。单个电梯的井道面积一般为5.5m2，一幢一百米高的建筑其单个电梯井道的体积则为550m3。考虑与前室相同的换气次数，则单个电梯井道的通风量L j为：
L j =550×30＝16500 m3/h 　　　　(3)
电梯井道内的风速V j 为：
V j=16500÷3600÷5.5＝0.83 m/s 　　　　(4)

可见电梯井道内风速很小，完全不影响电梯的正常运行。电梯井道通风还可以分为机械送风自然排风、自然进风机械排风及机械送风机械排风等三种形式。经分析，原则上认为这三种形式均可以由于电梯井道的通风换气。只是一般电梯均位于建筑物内部，要在底部设置送风机和进风管比较困难，既占空间游易产生噪声。而风机设在屋顶则较方便，噪声要求也稍宽些。另外电梯井道内的空气因受到轿厢的热作用而成为上升气流，以及电梯井道内必须保持一定的负压，所以本文通风方案采用底部自然进风、顶部机械排风的方式 (见图-2)。电梯轿厢上升时对通风换气产生推动力，电梯轿厢下降时对通风换气产生阻力。不过，这个阻力并不会影响风机的运行效果。因为轿厢的外截面积只有井道截面积的一半，轿厢静止时周围风速是井道平均风速的两倍，轿厢下降时周围风速也只有4 m/s左右, 所以局部阻力很小。
3 结语
本文在分析了通风与SARS传播之间的关系后，认为高层建筑电梯及封闭前室是SARS传播的一个极为危险的可能途径。为彻底改善电梯和封闭前室的通风环境和防疫安全，切断SARS病毒在高层建筑垂直通道内的传播途径，必须在电梯及封闭前室设置机械通风系统，并提出了两个机械通风方案，用于电梯及封闭前室的通风换气。电梯轿厢也应增加通风换气功能，防止SARS病毒在轿厢内的交叉传染。
由于医学界还不清楚空气是否会传播SARS，以及空气中多高的SARS病毒浓度才会使健康人体受感染。所以目前本文建议的电梯与封闭前室的通风换气次数只能作为参考，将来有了准确数值后再作调整。