引用本文： 孫強. 武漢火神山醫院風環境模擬及對防疫工作規劃分析響應. 華西醫學, 2020, 35(3): 274-279. doi: 10.7507/1002-0179.202002024 復制
2020 年 1 月 20 日，新型冠狀病毒肺炎已納入《中華人民共和國傳染病防治法》規定的乙類傳染病，并采取甲類傳染病的預防控制措施[1-2]。2020 年 1 月 31 日凌晨，世界衛生組織宣布將新型冠狀病毒肺炎疫情列為國際關注的突發公共衛生事件[3]。為有效應對新型冠狀病毒肺炎疫情，武漢市城鄉建設局緊急召集中國建筑第三工程局有限公司等有關單位，要求參照 2003 年抗擊嚴重急性呼吸綜合征（severe acute respiratory syndrome，SARS）期間“北京小湯山醫院”模式，在武漢職工療養院建設一座專門收治新型冠狀病毒肺炎患者的“武漢火神山醫院”。良好的室外風環境和建筑室內風環境對于醫院各種污染物的自然消散、提高空氣質量、預防呼吸道傳染病具有重要作用，但通過“CNKI 中國知網資源總庫”“萬方數據知識服務平臺”“EBSCO 學術檢索大全（全學科）”數據庫檢索發現，除了杜佳寧等[4]通過對南通市某醫院過渡季室內自然通風情況進行模擬，提出了促進醫院室內風環境健康舒適度的建議外，其余國內外文獻主要是對醫院綠色建筑設計策略或評價開展研究[5-8]，對醫院風環境模擬用于促進污染物消散相關研究鮮而有之，關注程度不夠。所以本研究對武漢火神山醫院風環境進行模擬，重點分析醫院隔離醫療區和醫護生活區室外風環境情況對于日常消毒防疫和事故等特殊狀況下重點防疫區域進行空間識別，提出規劃分析響應策略。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 研究區域
本研究區域位于武漢市蔡甸區、知音湖北部、知音湖大道兩側，距離市中心約 16 km，包含新建武漢火神山醫院和現狀武漢職工療養院（圖 1）。
圖1
武漢火神山醫院功能分區示意圖
1.1.1 武漢火神山醫院
根據中信建筑設計研究總院有限公司官方微信公眾號信息可知：武漢火神山醫院選址于武漢職工療養院，建設用地面積約 5 ha，總建筑面積約 3.39 萬 m2，由接診區、負壓病房樓、重癥監護病房（intensive care unit，ICU）、醫技樓、網絡機房、中心供應庫房、垃圾處理暫存間、救護車洗消間等功能單元構成，病房總床位數按 1 000 床設計。
1.1.2 武漢職工療養院
根據官方網站信息和其他網絡開放數據可知：武漢職工療養院占地用地面積約 17 ha（含武漢火神山醫院建設用地），現狀為底層和多層公共建筑，由知音一號會所、迎賓樓、會議中心、職工活動中心、農莊和別墅群組成。現改建為武漢火神山醫院醫護生活區。
1.2 武漢市氣象條件
武漢地處中國華中地區、江漢平原東部，長江及其最大支流漢江在城中交匯，形成三鎮隔江鼎立的格局，市區江河縱橫，水域面積占全市總用地面積約 1/4，屬于北亞熱帶季風性（濕潤）氣候。主要氣候特征是：常年雨量豐沛、熱量充足、雨熱同季、冬冷夏熱、四季分明，年平均溫度 15.8～17.5℃[9]。
為使計算結果具有一定的代表性，選擇武漢市典型風向和典型風平均風速作為室外風環境模擬輸入參數。根據《中國建筑熱環境分析專用氣象數據集》，確定武漢市冬季室外風環境參數為：典型風向為西北偏北風，典型風平均風速為 3.9 m/s[10]。
1.3 風環境模擬及對防疫工作規劃分析響應
1.3.1 模擬方法
張文福等[11]對北京小湯山醫院（SARS 定點臨時醫院）空氣中 SARS 病毒污染情況的研究顯示，在病房室外的空氣中沒有檢測到活的 SARS 病毒。但居安思危，為日常清潔消毒和事故等特殊狀況下掌握醫院隔離病區和醫護生活區室外風環境情況和建筑室內風環境情況，做出日常和特殊狀況下工作各項預案具有重要的現實意義。故本研究通過獲取網絡開放數據，采用 Auto CAD 2008 軟件建立研究區域內適當合理簡化后的建筑三維模型，成組設置后導出 .stl 格式文件。再利用計算流體力學 PHOENICS 2011 軟件，仿真模擬建筑周圍的風速場、風壓場，參考評價標準，分析建筑的外部擾流環境，評價是否會出現室外無風區或風速過小，室內自然通風不暢等不利于污染物消散的情況。
1.3.2 模型設置
參考網絡開放數據搭建的建筑三維模型如圖 2 所示，模擬只分析目前冬季工況，風環境參數按照前述進行設置。邊界條件和基本設置符合以下條件：① 計算區域：建筑迎風截面堵塞比（模型面積/迎風面計算區域截面積）小于 4%；以目標建筑（高度 H）為中心，半徑 5H 范圍內為水平計算域。在來流方向，建筑前方距離計算區域邊界要 2H，建筑后方距離計算區域邊界 6H。② 模型再現區域：目標建筑邊界 H 范圍內以最大的細節要求再現。③ 網格劃分：建筑的每一邊人行高度處 1.5 m 劃分 10 個網格，重點觀測區域要在地面以上第 3 個網格內。④ 入口邊界條件：入口風速的分布符合梯度風規律。⑤ 地面邊界條件：對于未考慮粗糙度的情況，采用指數關系式修正粗糙度帶來的影響。⑥ 湍流模型：選擇標準 k-ε 模型。⑦ 差分格式：迎風格式。
圖2
研究區域建筑三維模型圖
1.3.3 評價標準
結合研究目的并參考《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378－2019）第 8.2.8 條，采用以下評價標準：① 冬季典型風速和風向條件下，建筑物周圍人行區距地高 1.5 m 處風速小于 5 m/s，室外風速放大系數小于 2，不影響人們正常室外步行活動的基本要求，同時其風速大于 1.6 m/s，有利于室外空氣流通，避免污染物聚集；② 除迎風面第 1 排建筑外，建筑迎風面和背風面表面風壓差不大于 5 Pa，可減少冷風向室內滲透，減少患上呼吸道感染風險，同時其表面風壓差不小于 0.5 Pa，有利于建筑室內自然通風和污染物消散[12]。
2 結果
2.1 武漢火神山醫院風環境模擬結果分析
2.1.1 風速場模擬結果分析
① 武漢火神山醫院西側 1 號病房樓基本呈東西向魚骨狀布局，建筑室外凹槽區域風速為 1.0～1.5 m/s，屬浦式風級 1 級軟風，風速小不利于污染物消散，需要做好日常清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。② 1 號病房樓東北部為 ICU 和救護車運送確診患者的接診區域，室外風速為 2.5～3.0 m/s，屬浦式風級 2 級輕風，有利于污染物消散，但其冬季典型風向為西北偏北風，下風向為運送確診患者主要入口，需做好日常重點清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。③ 武漢火神山醫院東側 2 號病房樓基本呈 2 個倒“E”形，由于其典型上風向相對開闊，建筑室外凹槽區域風速為 2.0～2.5 m/s，屬浦式風級 2 級輕風，有利于污染物消散，需做好日常清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為普通防疫區域。④ 2 號病房樓東北部，相距約 14 m 處為垃圾暫存間，其風速為 3.0～3.5 m/s，屬浦式風級 2～3 級，有利于污染物消散，且其下風向為開闊知音湖水域，對周邊和下風向區域影響小，但其本身暫存垃圾，需做好日常重點清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。⑤ 武漢火神山醫院東南部為醫護生活區，因建筑布局比較稀疏，整體風速較大，利于污染物消散，但“C”字形和內天井建筑，凹槽處風速小，不利于污染物消散，應在建筑凹槽區域做好日常清潔消毒工作，因其處于隔離醫療區典型風向下方向，故在事故等特殊狀況下作為重點防疫區域，以保障醫護人員安全。見表 1 及圖 3、4a。
表1
風速場模擬日常和事故等特殊狀況下清潔消毒與防疫程度分析表
圖3
武漢火神山醫院冬季風速三維分析圖
圖4
研究區域冬季風速平面云圖及放大系數平面圖
a. 冬季風速平面云圖；b. 冬季風速放大系數平面圖
武漢火神山醫院隔離醫療區整體冬季風速放大系數不大于 2（圖 4b）；醫護生活區由于場地比較開闊，部分區域風速放大系數大于 2，在其特殊大風天氣下雖不利于醫護人員室外步行活動，甚至會產生揚塵污染，但因下風向區域為知音湖寬闊水域，有利于污染物消散。
2.1.2 靜風結果分析
① 武漢火神山醫院西側 1 號病房樓，建筑室外凹槽區域需做好日常清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。② 1 號病房樓東北部為 ICU 和救護車運送確診患者接診區域，需做好日常重點清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。③ 武漢火神山醫院東側 2 號病房樓，建筑室外凹槽區域需做好日常清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。④ 2 號病房樓東北部垃圾暫存間，需做好日常重點清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。⑤ 武漢火神山醫院東南部為醫護生活區，需做好日常清潔消毒工作，事故等特殊狀況下，因對隔離醫療區各區域均做重點防疫工作，有效控制作為普通消毒防疫區域。見表 2。
表2
靜風日常和事故等特殊狀況下清潔消毒與防疫程度分析表
2.1.3 壓力場模擬結果分析
因武漢火神山醫院均為負壓病房，平時不進行開窗通風，故只對隔離病區壓力場簡單概述為：病區內除迎風面第 1 排建筑外，建筑迎風面和背風面壓力差均不大于 5 Pa，可減少冷風向室內滲透；同時均不小于 0.5 Pa，有利于建筑的自然通風。但迎風面第 1 排建筑，即 1 號病房樓東北部為救護車運送確診患者接診區域主要建筑入口，其迎風面和背風面壓力差較大（≥5 Pa），負壓病房本身空氣壓力小于室外環境空氣壓力，具有較大吸力，故需做好保溫防寒措施，避免室外冷風短時大量進入室內，增加患呼吸道感染風險。醫護生活區，雖場地開闊，來風阻力小，但主要建筑進深較大，特別是“C”字形建筑，導致建筑偏北部迎風面和背風面壓力差較大（≥5 Pa），建筑偏南部迎風面和背風面壓力差較小（<0.5 Pa），建筑偏北部房間需控制開窗面積，同時做好冬季保溫防寒措施，建筑偏南部房間需增大開窗面積，可結合機械通風措施保證室內空氣流通，減少污染物聚集，提高空氣質量。見圖 5。
圖5
武漢火神山醫院冬季建筑表面風壓三維分析圖
a. 背風面；b. 迎風面
3 討論
杜佳寧等[4]對南通市某醫院過渡季室內自然通風情況模擬并提出醫院室內風環境健康舒適度合理化建議，說明了風環境模擬可以提高醫院風環境健康舒適度，提高空氣質量，促進污染物消散。本研究與之相比，更側重于室外和室內 2 個維度，重點在于對防疫工作提出合理化建議。張旻[5]通過對當地醫院風環境進行模擬并提出醫院綠色建筑設計有關策略，其只是針對于研究對象能否達到國家綠色建筑設計標準而言，并未涉及防疫工作或者污染物消散能力等方面研究。目前國內外其他研究更多側重于綠色建筑或居住區建筑風環境模擬，對建筑性能設計、建筑選址和布局等提出完善策略，風環境模擬對建筑單體或建筑群體設計、優化意義重大，對武漢火神山醫院亦是如此。本研究將其結合防疫工作，評估醫院室內外污染物消散能力和重點防疫區域進行空間識別，結果顯示，武漢火神山醫院存在冬季隔離醫療區和醫護生活區部分室外風速過小或無風情況，也存在醫護生活區部分建筑室內通風不暢，不利于污染物消散的情況。同時，根據既有研究，武漢冬季靜風頻率較高[13-15]，會導致污染物成倍增加，需做好日常清潔消毒工作和事故等特殊狀況下防疫工作。
本研究具有如下雙重意義。從理論上來說，近日東南大學石邢教授提出，城市規劃學科在應對重大公共衛生問題時應有所作為，通過合理設計和優化城市形態促進城市通風就是重要途徑之一[16]。本研究實現了城市規劃片區風環境模擬與預防醫學防疫工作融合分析，為未來學科融合發展起到拋磚引玉的作用，為未來基于預防呼吸道傳染病制定醫院風環境模擬和防疫區域空間識別政策標準奠定了基礎。從實踐層面來說，本研究給出了武漢火神山醫院研究案例，展示了具體風環境模擬方法和結果以及對防疫工作規劃分析響應措施，證明了兩學科融合分析對疫情防疫具有一定的可行性和前瞻性，對同類型定點臨時醫院建設提供了新的視角和素材。
本研究具有一定局限性，諸如，使用網絡開放數據的準確性需進一步驗證，風環境模擬計算方法考慮問題的全面性需進一步補充，故本文只作為參考性成果使用，后續可通過獲取更為準確的數據和全面的設置風環境模擬計算方法進一步完善。
“只有大家好了，小家才會好”。在新型冠狀病毒肺炎疫情期間，廣大醫務工作者義不容辭成為這個時代“最美逆行者”，而起源于 19 世紀末期，為解決城市公共安全和公共衛生問題誕生的現代城市規劃學科，理應有所作為。從一般應用于綠色建筑或居住區建筑風環境模擬角度出發，將其應用于武漢火神山醫院三維建筑仿真模擬，并創造性地結合防疫工作提出合理化建議，具有重要現實意義。
志謝：感謝濟南市中醫醫院重癥醫學科徐敏醫生提供的幫助。
2020 年 1 月 20 日，新型冠狀病毒肺炎已納入《中華人民共和國傳染病防治法》規定的乙類傳染病，并采取甲類傳染病的預防控制措施[1-2]。2020 年 1 月 31 日凌晨，世界衛生組織宣布將新型冠狀病毒肺炎疫情列為國際關注的突發公共衛生事件[3]。為有效應對新型冠狀病毒肺炎疫情，武漢市城鄉建設局緊急召集中國建筑第三工程局有限公司等有關單位，要求參照 2003 年抗擊嚴重急性呼吸綜合征（severe acute respiratory syndrome，SARS）期間“北京小湯山醫院”模式，在武漢職工療養院建設一座專門收治新型冠狀病毒肺炎患者的“武漢火神山醫院”。良好的室外風環境和建筑室內風環境對于醫院各種污染物的自然消散、提高空氣質量、預防呼吸道傳染病具有重要作用，但通過“CNKI 中國知網資源總庫”“萬方數據知識服務平臺”“EBSCO 學術檢索大全（全學科）”數據庫檢索發現，除了杜佳寧等[4]通過對南通市某醫院過渡季室內自然通風情況進行模擬，提出了促進醫院室內風環境健康舒適度的建議外，其余國內外文獻主要是對醫院綠色建筑設計策略或評價開展研究[5-8]，對醫院風環境模擬用于促進污染物消散相關研究鮮而有之，關注程度不夠。所以本研究對武漢火神山醫院風環境進行模擬，重點分析醫院隔離醫療區和醫護生活區室外風環境情況對于日常消毒防疫和事故等特殊狀況下重點防疫區域進行空間識別，提出規劃分析響應策略。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 研究區域
本研究區域位于武漢市蔡甸區、知音湖北部、知音湖大道兩側，距離市中心約 16 km，包含新建武漢火神山醫院和現狀武漢職工療養院（圖 1）。
圖1
武漢火神山醫院功能分區示意圖
1.1.1 武漢火神山醫院
根據中信建筑設計研究總院有限公司官方微信公眾號信息可知：武漢火神山醫院選址于武漢職工療養院，建設用地面積約 5 ha，總建筑面積約 3.39 萬 m2，由接診區、負壓病房樓、重癥監護病房（intensive care unit，ICU）、醫技樓、網絡機房、中心供應庫房、垃圾處理暫存間、救護車洗消間等功能單元構成，病房總床位數按 1 000 床設計。
1.1.2 武漢職工療養院
根據官方網站信息和其他網絡開放數據可知：武漢職工療養院占地用地面積約 17 ha（含武漢火神山醫院建設用地），現狀為底層和多層公共建筑，由知音一號會所、迎賓樓、會議中心、職工活動中心、農莊和別墅群組成。現改建為武漢火神山醫院醫護生活區。
1.2 武漢市氣象條件
武漢地處中國華中地區、江漢平原東部，長江及其最大支流漢江在城中交匯，形成三鎮隔江鼎立的格局，市區江河縱橫，水域面積占全市總用地面積約 1/4，屬于北亞熱帶季風性（濕潤）氣候。主要氣候特征是：常年雨量豐沛、熱量充足、雨熱同季、冬冷夏熱、四季分明，年平均溫度 15.8～17.5℃[9]。
為使計算結果具有一定的代表性，選擇武漢市典型風向和典型風平均風速作為室外風環境模擬輸入參數。根據《中國建筑熱環境分析專用氣象數據集》，確定武漢市冬季室外風環境參數為：典型風向為西北偏北風，典型風平均風速為 3.9 m/s[10]。
1.3 風環境模擬及對防疫工作規劃分析響應
1.3.1 模擬方法
張文福等[11]對北京小湯山醫院（SARS 定點臨時醫院）空氣中 SARS 病毒污染情況的研究顯示，在病房室外的空氣中沒有檢測到活的 SARS 病毒。但居安思危，為日常清潔消毒和事故等特殊狀況下掌握醫院隔離病區和醫護生活區室外風環境情況和建筑室內風環境情況，做出日常和特殊狀況下工作各項預案具有重要的現實意義。故本研究通過獲取網絡開放數據，采用 Auto CAD 2008 軟件建立研究區域內適當合理簡化后的建筑三維模型，成組設置后導出 .stl 格式文件。再利用計算流體力學 PHOENICS 2011 軟件，仿真模擬建筑周圍的風速場、風壓場，參考評價標準，分析建筑的外部擾流環境，評價是否會出現室外無風區或風速過小，室內自然通風不暢等不利于污染物消散的情況。
1.3.2 模型設置
參考網絡開放數據搭建的建筑三維模型如圖 2 所示，模擬只分析目前冬季工況，風環境參數按照前述進行設置。邊界條件和基本設置符合以下條件：① 計算區域：建筑迎風截面堵塞比（模型面積/迎風面計算區域截面積）小于 4%；以目標建筑（高度 H）為中心，半徑 5H 范圍內為水平計算域。在來流方向，建筑前方距離計算區域邊界要 2H，建筑后方距離計算區域邊界 6H。② 模型再現區域：目標建筑邊界 H 范圍內以最大的細節要求再現。③ 網格劃分：建筑的每一邊人行高度處 1.5 m 劃分 10 個網格，重點觀測區域要在地面以上第 3 個網格內。④ 入口邊界條件：入口風速的分布符合梯度風規律。⑤ 地面邊界條件：對于未考慮粗糙度的情況，采用指數關系式修正粗糙度帶來的影響。⑥ 湍流模型：選擇標準 k-ε 模型。⑦ 差分格式：迎風格式。
圖2
研究區域建筑三維模型圖
1.3.3 評價標準
結合研究目的并參考《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378－2019）第 8.2.8 條，采用以下評價標準：① 冬季典型風速和風向條件下，建筑物周圍人行區距地高 1.5 m 處風速小于 5 m/s，室外風速放大系數小于 2，不影響人們正常室外步行活動的基本要求，同時其風速大于 1.6 m/s，有利于室外空氣流通，避免污染物聚集；② 除迎風面第 1 排建筑外，建筑迎風面和背風面表面風壓差不大于 5 Pa，可減少冷風向室內滲透，減少患上呼吸道感染風險，同時其表面風壓差不小于 0.5 Pa，有利于建筑室內自然通風和污染物消散[12]。
2 結果
2.1 武漢火神山醫院風環境模擬結果分析
2.1.1 風速場模擬結果分析
① 武漢火神山醫院西側 1 號病房樓基本呈東西向魚骨狀布局，建筑室外凹槽區域風速為 1.0～1.5 m/s，屬浦式風級 1 級軟風，風速小不利于污染物消散，需要做好日常清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。② 1 號病房樓東北部為 ICU 和救護車運送確診患者的接診區域，室外風速為 2.5～3.0 m/s，屬浦式風級 2 級輕風，有利于污染物消散，但其冬季典型風向為西北偏北風，下風向為運送確診患者主要入口，需做好日常重點清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。③ 武漢火神山醫院東側 2 號病房樓基本呈 2 個倒“E”形，由于其典型上風向相對開闊，建筑室外凹槽區域風速為 2.0～2.5 m/s，屬浦式風級 2 級輕風，有利于污染物消散，需做好日常清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為普通防疫區域。④ 2 號病房樓東北部，相距約 14 m 處為垃圾暫存間，其風速為 3.0～3.5 m/s，屬浦式風級 2～3 級，有利于污染物消散，且其下風向為開闊知音湖水域，對周邊和下風向區域影響小，但其本身暫存垃圾，需做好日常重點清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。⑤ 武漢火神山醫院東南部為醫護生活區，因建筑布局比較稀疏，整體風速較大，利于污染物消散，但“C”字形和內天井建筑，凹槽處風速小，不利于污染物消散，應在建筑凹槽區域做好日常清潔消毒工作，因其處于隔離醫療區典型風向下方向，故在事故等特殊狀況下作為重點防疫區域，以保障醫護人員安全。見表 1 及圖 3、4a。
表1
風速場模擬日常和事故等特殊狀況下清潔消毒與防疫程度分析表
圖3
武漢火神山醫院冬季風速三維分析圖
圖4
研究區域冬季風速平面云圖及放大系數平面圖
a. 冬季風速平面云圖；b. 冬季風速放大系數平面圖
武漢火神山醫院隔離醫療區整體冬季風速放大系數不大于 2（圖 4b）；醫護生活區由于場地比較開闊，部分區域風速放大系數大于 2，在其特殊大風天氣下雖不利于醫護人員室外步行活動，甚至會產生揚塵污染，但因下風向區域為知音湖寬闊水域，有利于污染物消散。
2.1.2 靜風結果分析
① 武漢火神山醫院西側 1 號病房樓，建筑室外凹槽區域需做好日常清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。② 1 號病房樓東北部為 ICU 和救護車運送確診患者接診區域，需做好日常重點清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。③ 武漢火神山醫院東側 2 號病房樓，建筑室外凹槽區域需做好日常清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。④ 2 號病房樓東北部垃圾暫存間，需做好日常重點清潔消毒工作，事故等特殊狀況下作為重點防疫區域。⑤ 武漢火神山醫院東南部為醫護生活區，需做好日常清潔消毒工作，事故等特殊狀況下，因對隔離醫療區各區域均做重點防疫工作，有效控制作為普通消毒防疫區域。見表 2。
表2
靜風日常和事故等特殊狀況下清潔消毒與防疫程度分析表
2.1.3 壓力場模擬結果分析
因武漢火神山醫院均為負壓病房，平時不進行開窗通風，故只對隔離病區壓力場簡單概述為：病區內除迎風面第 1 排建筑外，建筑迎風面和背風面壓力差均不大于 5 Pa，可減少冷風向室內滲透；同時均不小于 0.5 Pa，有利于建筑的自然通風。但迎風面第 1 排建筑，即 1 號病房樓東北部為救護車運送確診患者接診區域主要建筑入口，其迎風面和背風面壓力差較大（≥5 Pa），負壓病房本身空氣壓力小于室外環境空氣壓力，具有較大吸力，故需做好保溫防寒措施，避免室外冷風短時大量進入室內，增加患呼吸道感染風險。醫護生活區，雖場地開闊，來風阻力小，但主要建筑進深較大，特別是“C”字形建筑，導致建筑偏北部迎風面和背風面壓力差較大（≥5 Pa），建筑偏南部迎風面和背風面壓力差較小（<0.5 Pa），建筑偏北部房間需控制開窗面積，同時做好冬季保溫防寒措施，建筑偏南部房間需增大開窗面積，可結合機械通風措施保證室內空氣流通，減少污染物聚集，提高空氣質量。見圖 5。
圖5
武漢火神山醫院冬季建筑表面風壓三維分析圖
a. 背風面；b. 迎風面
3 討論
杜佳寧等[4]對南通市某醫院過渡季室內自然通風情況模擬并提出醫院室內風環境健康舒適度合理化建議，說明了風環境模擬可以提高醫院風環境健康舒適度，提高空氣質量，促進污染物消散。本研究與之相比，更側重于室外和室內 2 個維度，重點在于對防疫工作提出合理化建議。張旻[5]通過對當地醫院風環境進行模擬并提出醫院綠色建筑設計有關策略，其只是針對于研究對象能否達到國家綠色建筑設計標準而言，并未涉及防疫工作或者污染物消散能力等方面研究。目前國內外其他研究更多側重于綠色建筑或居住區建筑風環境模擬，對建筑性能設計、建筑選址和布局等提出完善策略，風環境模擬對建筑單體或建筑群體設計、優化意義重大，對武漢火神山醫院亦是如此。本研究將其結合防疫工作，評估醫院室內外污染物消散能力和重點防疫區域進行空間識別，結果顯示，武漢火神山醫院存在冬季隔離醫療區和醫護生活區部分室外風速過小或無風情況，也存在醫護生活區部分建筑室內通風不暢，不利于污染物消散的情況。同時，根據既有研究，武漢冬季靜風頻率較高[13-15]，會導致污染物成倍增加，需做好日常清潔消毒工作和事故等特殊狀況下防疫工作。
本研究具有如下雙重意義。從理論上來說，近日東南大學石邢教授提出，城市規劃學科在應對重大公共衛生問題時應有所作為，通過合理設計和優化城市形態促進城市通風就是重要途徑之一[16]。本研究實現了城市規劃片區風環境模擬與預防醫學防疫工作融合分析，為未來學科融合發展起到拋磚引玉的作用，為未來基于預防呼吸道傳染病制定醫院風環境模擬和防疫區域空間識別政策標準奠定了基礎。從實踐層面來說，本研究給出了武漢火神山醫院研究案例，展示了具體風環境模擬方法和結果以及對防疫工作規劃分析響應措施，證明了兩學科融合分析對疫情防疫具有一定的可行性和前瞻性，對同類型定點臨時醫院建設提供了新的視角和素材。
本研究具有一定局限性，諸如，使用網絡開放數據的準確性需進一步驗證，風環境模擬計算方法考慮問題的全面性需進一步補充，故本文只作為參考性成果使用，后續可通過獲取更為準確的數據和全面的設置風環境模擬計算方法進一步完善。
“只有大家好了，小家才會好”。在新型冠狀病毒肺炎疫情期間，廣大醫務工作者義不容辭成為這個時代“最美逆行者”，而起源于 19 世紀末期，為解決城市公共安全和公共衛生問題誕生的現代城市規劃學科，理應有所作為。從一般應用于綠色建筑或居住區建筑風環境模擬角度出發，將其應用于武漢火神山醫院三維建筑仿真模擬，并創造性地結合防疫工作提出合理化建議，具有重要現實意義。
志謝：感謝濟南市中醫醫院重癥醫學科徐敏醫生提供的幫助。
