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AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计
林志富 方琦 谢传新 唐磊
江苏鸿运汽车科技有限公司 江苏省南京市 211805
摘 要： 通过对负压型救护车在进行具有高传染性伤病患者救治转移过程中可能发生的医护人员被感染的问题分析，
结合轻客底盘车身结构及负压型救护车的防护标准，借鉴层流手术室制作工艺，提出一种新的层流型负压救护车制作方案。通过对救护车厢体密封工艺及负压舱内气体流向研究分析，优化医疗舱密封工艺及医疗舱内负压的构建，利用定向压差，引导舱内气体有序流动，污染气体经消杀净化处理后排出车外，达到降低同舱医护人员交叉感染风险。
关键词：层流 密封 负压救护车 高传染性 缝隙法 净化
1 引言
在进行抢险救灾、防范化解重大疫情及突发公共卫生风险事件处置中，负压型救护车承担着重要角。市场上负压型救护车大多由普通救护车改装而成，医疗舱内增加排换气装置及消杀装置，使医疗舱内形成一定负压。由于车辆后期改装，未进行系统规划，医疗舱难以做到真正密封，驾驶室与后舱隔板、侧壁夹层、灯具安装孔缝、地板缝隙均存在密封缺陷，漏风点多。舱内气流容易发生紊流、涡流现象，病原体（病毒）扩散风险高，交叉感染概率大。为了系统的解决负压救护车目前存在的问题，降低共舱医患感染概率，首先在车辆改装前期就从车身结构入手，研究车身密封工艺以及医疗舱内气体的流向规划，在医疗舱内构建气体层流负压，解决气流紊流、涡流问题，达到降低医患交
叉感染风险的目的。2 设计目标及依据
开发设计一款层流型负压救护车，结合车身骨架及蒙皮结构对车辆的密闭性工艺进行探究，提出系统的密封实施方案；依据救护车实战流程及人机工程原理对医疗舱内部空间进行优化布局，在医疗舱内建立符合标准要求的负压值，并对舱内气体流向进行规划设计，在舱内构建层流层，使气体由洁净区项污染物定向流动，减少紊流、涡流现象，降低车内医护人员感染风险。
层流负压救护车的设计符合中华人民共和国GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》国家标准，整车设计性能指标满足中华人民共和国汽车QC/T 457-2013《救护
车》行业标准及中华人民共和国汽车WS/T292-2008《救护车》卫生行业标准。
3 总体方案设计
3.1 底盘的选型
整车基于福田牌BJ6608BDDDA-B6型客车底盘上改装设计，车辆为承载式车身结构，采用独立悬挂系统，具有较高的机动性及平顺性，车厢内部空间较同级别车型相比最为宽敞，舒适性高。
3.2 车辆总布置设计
整车内部设计为两个区域，分别为驾驶区及医疗救护区，医疗区设计成负压舱。从车辆结构及人机工程出发，救护车的空间区域总体布置划分综合考虑四个方面影响因素：1）驾驶区空间满足主驾驶座椅后调节最大位移距离，不影响驾驶员座椅背角度调
Research and Development of Laminar Negative Pressure Ambulance Based on Commercial V ehicle
Lin Zhifu Fang Qi Xie Chuanxin Tang Lei
Abstract ：
F or infectious disease patients in the transfer of negative pressure ambulance occurred in the medical staff were infected, Combined with the ambulance internal structure and ambulance industry standards, Reference Laminar fl ow operating room manufacturing process, A new scheme of Laminar fl ow negative pressure ambulance is proposed. By studying and analyzing the sealing technology of ambulance structure and the gas fl ow direction in the negative pressure cabin, the sealing technology of the medical cabin and the construction of the negative pressure in the medical cabin are optimized, and the directional pressure diff erence is used to guide the orderly fl ow of the gas in the cabin, the pollution gas was eliminated and purifi ed, then discharged from the vehicle to reduce the risk of cross-infection among the medical staff in the cabin.
Key words ：laminar fl
ow; sealing; negative pressure ambulance; high infectivity; gap method; purifi cation Copyright ©博看网. All Rights Reserved.
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整；2）隔板位置满足前后舱左右侧壁内腔截面密封施工最优要求，避让移门导轨影响；3）医疗救护舱后舱长度空间达到不小于3100mm 舱内尺寸要求，满足救护车标准要求；4）整车左右两侧载荷平衡，避免出现偏载，影响行车安全。总布置如图1
所示。
图1 层流型负压救护车总布置图
驾驶舱医疗舱
3.3 医疗舱密封探究与实施
轻客车身结构多为夹层空腔结构，这样设计目的是在保证车身强度的前提下满足车身轻量化的要求。这种结构给车厢的密封性改造带来了较大难度。车辆密封性设计时，结合轻客车身结构特点，重点把控好以下几个部位的密封。1）车身空腔夹层密封，在车身空腔内采用聚氨酯发泡工艺进行空腔填充，通过聚氨酯硬化前的流体状态，能使材料更好的填充满内腔空间，形成连续的细密填充层，并且与基材紧密的粘接在一起，起到有效阻隔空气流动作用，如图2所示。2）车身拐角部位的密封，在复杂的型腔及拐角部位，单靠聚氨酯发泡填充还不能达到完全封堵目的，需要增加补充措施。在完成聚氨酯填充后，在内板表面在用背胶海绵板进行张贴，封住拐角的空腔。3）表面多层板的二道密封措施。在完成内腔填充后，舱内表面采用多层板进行内衬，一方面使夹层更加密闭平整，其二增强舱内保温效果。多层板采用螺钉与骨架板固定，多层板拼缝采用密封胶进
行填缝，如图3
所示。
图
2 车身夹层聚氨酯填充
图3 多层板及胶缝密封
3.4 舱内层流负压系统设计
3.4.1 负压系统匹配3.4.1.1 舱内排风量计算
中华人民共和国汽车WS/T292-2008
《救护车》卫生行业标准中要求，负压救护车舱内相对压强应在-30Pa 至-10Pa；车辆静止时，舱内最少换气次数为n=20次每小时。医疗舱内部长L=3.22m，宽W=1.77m，高H=1.81m，按舱内换气次数最少20次计，所需排风量为L×W×H ×n=3.22×1.77×1.81×20=206.2m 3/h；假定救护舱属相对密封状态，舱内的门、窗存在一定的缝隙进风，采用缝隙法计算舱内排风量。计算公式为：
Q=3600ES 2ΔP /ρ;
公式中Q-排风量，m 3/h；E-缝隙流向系数，一般取0.3～0.5；S-医疗舱门窗缝隙总面积，m 2；ΔP-室内外压差，Pa；ρ-空气密度，通常取1.2Kg/m 3。国家标准规定，医疗舱内压差范围为10～30Pa 时，取E=0.4。当医疗舱内压力维持-30Pa 时，舱内需要排风量为Q=3600*0.4*0.03312*30/1.2=337m 3/h。
3.4.1.2 负压设备的选型
参照理论数据Q=337m 3/h 排风量需求，我们选用排风量为408m 3/h 的负压系统。当系统风机排风量达408m 3
/h 时，
舱内负压值理论
,ΔP=-
44P a，满足医疗行业标准要求的-30P a
要求。目前负压系统多数均具有自动调速功能，设置好预定压力值后，风机工作时可以根据舱内压强变化自动进行动态调控风机转速，维持舱内达到一个稳定的负压值。
医疗舱内部换气次数计算：舱内尺寸为长
3.305m×宽1.732m×1.885m；舱内净空间体积为3.305m×1.732m×1.885m ≈10.79m 3，
舱内医疗设备柜及担架、座椅等占用空间为3.46m 3，医疗舱内剩余空间体积为10.79-3.46=7.33m 3；所选风机排风量408m 3/h；医疗舱换气次数约为408÷7.33=55.66次/h，
符合医疗行业标准要求的20次/h。
3.4.2 医疗舱内气体层流构建
医疗舱内布置设计，通常救护车医疗
舱内配备有台柜、医疗器械储藏柜及药品储藏柜，为了最大限度减小气流阻力，避免产生紊流，医疗舱内饰及储物柜采用复合材料整体吸塑成型工艺，内饰集储物仓为整体式结构，内饰表面光滑无缝，拐角处采用大圆弧过渡，避免出现锐角及棱边，影响气体流动。
气体层流组织，舱内医护人员立姿或者坐姿，病人卧姿，遵循洁净气体高位进来，污染气体低位排出原则。将舱内排气口布置在离担架床病人头部附近小于1m 范围，遵循就近原则，污染气源最短路径净化处理。医疗舱内气流组织参照层流病房设计，上送下回，气流设计成自上而下单向流方式，由安装在顶部的净化空调从顶部两侧送风，地面侧壁回风形式，如图4 所示。参考医疗舱内相似布置案例模拟分析情况，医疗舱内压力约为-30Pa 时，车内装载一名卧姿病人，人的正常呼吸形成污染源，静止状态下人的呼吸量为5-8L/min，安全考虑污染源散发量为8L/min，污染源处断面的污染物浓度分布，如图5所示。污染气体基本集中在0.5m 高度以下，半径为0.7m 范围区间。将负压设备进风口设计在距离病人头部位置0.5m 范围内，离地高低为0.1m ～0.6m 区间，进风口大小为0.5*0.5m。医护人员座位设置在负压设备对侧，医护人员坐高为1.2m，远离污
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染气体集中区，属于安全区域。
4 实际应用
车辆静态工况，医疗舱内部门窗全部闭合状态，对改装好的车辆进行检测验证，负压系统进风口处设置有高效过滤
器，存在一定的阻力，当系统风机排风量
为408m 3/h 时，实际测得舱内压强值稳定在-35Pa，如图6所示，行业标准要求是-30～-10Pa，车辆满足标准要求。
舱内气体的流动情况进行测试。我们采用烟雾试验方法来测试气体在舱内的流动情况，将一组白的烟雾发生器置于医疗舱内空调出风口位置，模拟空调出风气流。另一组白烟雾置于担架床病人头部北京汽车内饰改装
位置附近模拟污染源呼出的气体，系统压力为-10～-30Pa 状态下，空调气流上
向下流动，污染源烟雾能被快速吸入负压设备被净化，如图7所示。
5 结束语
本课题借鉴医院层流手术室制作工艺，提出了一种层流型负压救护车的制作方法，
探究将层流技术运用到负压救护车医疗舱中，提升负压型救护车传染病毒防护效率。文中通过对商用轻型客车改装医疗舱的密封工艺验证、舱内医疗系统合理规划布局及层流技术的研究应用，提升了负压救护车的密闭性，运用气体层流技术降低舱内气溶胶的传播扩散。实践结果证明采用此工艺生产的层流型负压救护车对医护人员能起到更好的保护作用，在一定程度上降低医护人员的传染概率。自2020年初新冠疫情爆发以来，该层流负压救护车技术已经在部分商用轻客改装的负压救护车上进
行了应用，已累计生产近300台并参与了武汉、北京、上海等地区的防疫抗疫工作，取得了较好的社会效益及经济效益，具有推广价值。
参考文献：
[1]张薇，赵春雨，张楠.救护车负压系统排风量研究[J].中国设备工程.2020（05）：104.
[2]冯昕.关于SARS 隔离病房及负压隔离救护车内气流组织状况的数值模拟研究[D].天津大学环境工程与工程学院.2003（12）：64.
[3]中华人民共和国卫生部.WS/T 292-2008 救护车[S].北京：人民卫生出版社，2008.[4]国家市场监督管理总局.GB 7258-2017.机动车运行安全技术条件[S].
[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50333-2013.医院洁净手术部建筑设计规范[S].
图4 气流图
图
6 舱内实测压力
图
7 烟雾测试气体流向
作者简介
林志富： （1979—），男，海南海口人，硕士
研究生，高级工程师。研究方向：专用汽车的设计与开发，车载移动办公系统集成。
图5 污染源浓度分布
10.90.80.70.60.50.40.30.20.1
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5X/X 0
0.60.7
0.8
0.9
1
Z /Z 0
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