大型綜合醫(yī)院建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中的一些問題

隨著國家經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展以及政府對民生問題的高度重視，我國的醫(yī)院建設(shè)處在高速發(fā)展階段，大型綜合醫(yī)院越來越多，單體規(guī)模動輒5~6萬m2,10多萬m2的規(guī)模也不鮮見。大型綜合醫(yī)院建筑布局復(fù)雜，特殊功能科室多，無外圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)部區(qū)域多；作為醫(yī)療場所，易感人群高度集中，多種病源并存。目前醫(yī)院HVAC系統(tǒng)的設(shè)計除無菌環(huán)境區(qū)外，多數(shù)仍沿用了舒適性空調(diào)的設(shè)計理念，不能充分滿足醫(yī)院建筑的特殊性要求，出現(xiàn)了諸如：建筑熱環(huán)境不佳，室內(nèi)空氣質(zhì)量相對易感人員而言差，空調(diào)系統(tǒng)自生性污染源量大面廣且難于消除等問題。這些問題應(yīng)引起業(yè)內(nèi)人士的重視，應(yīng)從醫(yī)療建筑特點入手更新設(shè)計理念，創(chuàng)新系統(tǒng)形式，使HVAC系統(tǒng)實現(xiàn)控制污染、保障醫(yī)療、熱環(huán)境舒適的目標。1綜合醫(yī)院的建筑與功能特點大型綜合醫(yī)院建筑目的性極強、專業(yè)性極強，它既要滿足醫(yī)療工藝的合理性以保障各部分在管理體系下正常運行，又應(yīng)為作為易感人群的病人及處于高度緊張狀態(tài)的醫(yī)護人員提供一個舒適、溫馨的就醫(yī)與工作環(huán)境,具體體現(xiàn)為如下特點：單體建筑涵蓋一所醫(yī)院的幾乎全部功能，內(nèi)部布局非常復(fù)雜，常形成大面積建筑內(nèi)區(qū)，多數(shù)房間無法實現(xiàn)自然通風(fēng)。有嚴格的空間秩序和功能要求，空間連通性強，房間數(shù)量龐大且多為小房間?？剖冶姸嗲也煌目剖覍υO(shè)備和環(huán)境的要求差異大，像手術(shù)部、CT室、MR室、ICU病房、中心供應(yīng)室等。醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)療支持系統(tǒng)、建筑機電系統(tǒng)龐雜分散，安裝空間局促。連續(xù)性運轉(zhuǎn)，一天24h就診不能間斷，需要全方位、全天候地為病人提供服務(wù)。易感人員高度集中、多種病源并存，病人對環(huán)境比健康人敏感，這種敏感同時體現(xiàn)在生理上與心理上。因此,醫(yī)院建筑需要考慮病患對環(huán)境的感覺、經(jīng)驗和評價。綜合醫(yī)院建筑的以上特點決定了其HVAC系統(tǒng)的設(shè)計不同于其他公共建筑，否則無法實現(xiàn)控制污染、保障醫(yī)療、熱環(huán)境舒適的目標。2綜合醫(yī)院HVAC系統(tǒng)的設(shè)計問題與對策2.1設(shè)計標準把握不當(dāng),不能完全適應(yīng)醫(yī)院特點1） 新風(fēng)量標準未充分考慮醫(yī)院特點。我國目前的綜合醫(yī)院設(shè)計規(guī)范并沒有給出除無菌環(huán)境控制區(qū)外其他區(qū)域的新風(fēng)量標準，設(shè)計中只能參考舒適性空調(diào)新風(fēng)量標準，隨意性較大，有時甚至?xí)桃饨档蜆藴?，減小風(fēng)道尺寸以適應(yīng)緊張的吊頂空間。應(yīng)該引起注意的是，醫(yī)院多數(shù)房間為封閉的空調(diào)空間，采用舒適性空調(diào)新風(fēng)量標準會造成空氣細菌濃度相對易感人群而言過高。為此，在確定新風(fēng)量標準時應(yīng)充分考慮到空調(diào)服務(wù)對象為易感人群、醫(yī)院的污染源多且復(fù)雜、封閉的空調(diào)空間利于細菌繁殖，通風(fēng)是保證醫(yī)院室內(nèi)空氣質(zhì)量最有效的方法。結(jié)合ASHRAE相關(guān)標準的規(guī)定與設(shè)計經(jīng)驗，建議除無菌環(huán)境控制區(qū)外其他區(qū)域的新風(fēng)量標準當(dāng)規(guī)范無明確規(guī)定時宜為30ma/（人?h），最低不小于25ma/（人?h）。另外值得注意的是，近年來關(guān)注普通病房的通風(fēng)，ASHRAE62標準規(guī)定每位病人新風(fēng)量至少13L/s（46.8ma/（人?h））,同時應(yīng)考慮陪護及醫(yī)護人員的新風(fēng)需要。2） 室內(nèi)設(shè)計溫、濕度確定的目的性與針對性不強。對于舒適性空調(diào)，室內(nèi)溫、濕度只影響熱環(huán)境的舒適性;對于醫(yī)院空調(diào)，則應(yīng)被視為醫(yī)療工藝的一個環(huán)節(jié)，體現(xiàn)為治療需要、提高療效、降低感染，最后才是熱環(huán)境舒適。適宜的室內(nèi)溫、濕度利于患者的新陳代謝，但有些疾病患者對空氣溫、濕度有特殊要求，像風(fēng)濕病人需要較高的溫度與較低的相對濕度（32°C/35%）。合適的相對濕度也有助于抑制微生物生長，提高空氣質(zhì)量。原《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》（JGJ49-88）對設(shè)計溫濕度的規(guī)定較寬泛，沒能引起設(shè)計師的重視，希望隨著國家標準《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》（2004征求意見稿）的實施，室內(nèi)設(shè)計溫、濕度的選取能更有針對性地符合各類房間醫(yī)療工藝與控制污染的需要。相關(guān)設(shè)計規(guī)范未給出明確的室內(nèi)設(shè)計溫、濕度要求的房間可取：冬季室內(nèi)設(shè)計溫度20~22C，相對濕度30%~40%；夏季室內(nèi)設(shè)計溫度25~27C，相對濕度45%~55%。表1為不同疾病患者對室內(nèi)空氣溫濕度的要求?；?者類型室內(nèi)空氣熱濕環(huán)鍛—竝及呼毆逍急性病相對鉅度彌咯*60%幔性肺病膿濕需吸氧的稱人相對轅溫頭鄢受飭病人相対低濫干燥風(fēng)濕痛病溫度32 濕度儷燒傷溫度32U豹對溟度9哪3）人員密度取值往往偏小。人員密度值是空調(diào)設(shè)計非常重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，對空調(diào)末端容量與室內(nèi)通風(fēng)量的影響很大，但對空調(diào)系統(tǒng)總負荷的影響相對較小。迄今國內(nèi)對綜合醫(yī)院內(nèi)部各部位人員密度的研究很少，設(shè)計師通常只能根據(jù)預(yù)計日門診量以及與醫(yī)院管理部門的溝通確定人員密度取值。調(diào)查發(fā)現(xiàn)醫(yī)院某些部位的實際人員密度值遠高于設(shè)計預(yù)設(shè)值，特別是急診室、急癥觀察室、候診室、門診區(qū)沒被劃定為候診區(qū)的走廊等。在同等門診量的醫(yī)院中又以兒童醫(yī)院的實際人員密度最大，天津兒童醫(yī)院建成之初有一個約400m2、專供兒童嬉戲的四季廳，后來不得不改為候診室,即便如此，每年秋冬、冬春之交仍然人滿為患，體現(xiàn)在空調(diào)系統(tǒng)上就是原有末端能力不夠，通風(fēng)量不足，空氣污濁。為此建議：首先，設(shè)計師應(yīng)樹立人員密度取值“就高不就低”的觀念，因為較高的取值雖然會使系統(tǒng)投資增加，但更利于保證室內(nèi)環(huán)境，控制院內(nèi)感染；其次，取值必須建立在對擬建醫(yī)院功能特點、坐落區(qū)域、輻射范圍等的深入了解以及與醫(yī)院運行管理方充分溝通的基礎(chǔ)之上，切忌以不變應(yīng)萬變。以下經(jīng)驗數(shù)據(jù)供參考：普通診室，當(dāng)班醫(yī)生數(shù)X2.5人/m2（兒科，X3.5人/m2）；急診診室，當(dāng)班醫(yī)生數(shù)X3.0人/m2。候診區(qū)，1.25人/m2；兒童醫(yī)院候診區(qū)，2.0人/m2o輸液室、觀察室，1.5人/m2；兒科輸液室、觀察室，2.0人/m2。門診區(qū)不作為候診功能的走廊，1.0人/m2oMRI,CT等醫(yī)技檢查的控制室，當(dāng)班醫(yī)生數(shù)X3.0人/m2（考慮實習(xí)與觀摩人數(shù)）o表2給出了醫(yī)院各區(qū)域的通風(fēng)換氣量建議值。轟2醫(yī)院各區(qū)域的通風(fēng)換氣屋建議值E城相對于鄰近最小新風(fēng)換花最小送鳳換氣全新風(fēng)區(qū)域的壓力次數(shù)兒」次數(shù)心換氣手術(shù)室（全新鳳系統(tǒng)）正壓1515要求爭術(shù)吏（仝回鳳循壞正壓525選項系統(tǒng)）產(chǎn)房（仝新風(fēng)蔡統(tǒng)）正壓1515選項產(chǎn)房（全回鳳循環(huán)正圧525選項恢復(fù)室同壓26選項嬰兒室正壓512選項外傷科治療室正壓512選項麻醉割倉脖負壓8要求護建部普適病屈負壓24選壩廁所負壓10要求加護病屈正壓26選項保護隔離病房正壓215要求傳染隔離病房賀壓26要求隔離垢房接待室負壓210要求分娩/生產(chǎn)/恢復(fù)/同壓24選項產(chǎn)后(LDRP)走廊同壓24選壩其他X-光（外科及急癥）正壓315選壩斗光（診斯及治療）塊壓26選項實驗室：種原區(qū)正壓24選項組織移植負壓212要求非冷薇遺體保存負壓1()要求（福爾馬補）配藥區(qū)正壓24選項行政區(qū)入口及等候區(qū)負壓26要求診斷及治療區(qū)克氣管、唾液檢休空負壓210要求26選項妁物治療室正壓24選項曾通洽療室負壓26選項物理治療及水療室負樂26選項污染工作1級桔存區(qū)負壓21()要求清潔工作區(qū)及他存區(qū)正壓24選項2.2HVAC系統(tǒng)設(shè)計不當(dāng),與醫(yī)院特點不適應(yīng)空調(diào)系統(tǒng)未按冷、熱負荷特征劃分，造成內(nèi)區(qū)等全年有內(nèi)熱冷負荷的區(qū)域冬季過熱。在冬季需供暖地區(qū)，近幾年興建的綜合醫(yī)院建筑的內(nèi)區(qū)及部分醫(yī)技用房往往表現(xiàn)為供暖季室內(nèi)溫度過高，空氣干燥污濁，患者與醫(yī)護人員均感覺不舒適。筆者曾接觸一案例，其冬季內(nèi)區(qū)房間的平均溫度為25°C以上，個別房間甚至到了28°C，而相對濕度僅15%左右,醫(yī)患對熱環(huán)境反映強烈。產(chǎn)生以上現(xiàn)象的原因很簡單，醫(yī)院建筑的許多區(qū)域全年存在內(nèi)熱冷負荷，冬季同樣需要供冷，但此特點常被忽視，往往是一個空調(diào)系統(tǒng)既負擔(dān)有內(nèi)熱冷負荷的區(qū)域又負擔(dān)有熱負荷需求的區(qū)域，結(jié)果冬季有熱負荷需求的區(qū)域必須供熱，并聯(lián)在同一個系統(tǒng)上的內(nèi)熱冷負荷區(qū)域無冷可供，必然過熱。其實解決此問題并不復(fù)雜，關(guān)鍵是在設(shè)計階段對此應(yīng)有足夠重視與分析。以下為通常采用的解決方案。適宜采用風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的區(qū)域：空調(diào)水系統(tǒng)采用分區(qū)雙管制或四管制,并推薦采用分區(qū)雙管制，不應(yīng)采用雙管制；空調(diào)水系統(tǒng)仍采用雙管制，但應(yīng)獨立設(shè)置服務(wù)內(nèi)熱冷負荷區(qū)域的變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)，該新風(fēng)系統(tǒng)冬季大風(fēng)量運行，實現(xiàn)焓差供冷，夏季按保證健康需要的最小新風(fēng)量運行，此方式的缺點是，冬季室外空氣含濕量低的地區(qū)加濕能耗大，干燥地區(qū)不推薦采用。適宜采用全空氣系統(tǒng)的區(qū)域：避免一個風(fēng)系統(tǒng)同時服務(wù)于有與沒有內(nèi)熱冷負荷的區(qū)域；非凈化空調(diào)系統(tǒng)冬季可采用增大新風(fēng)比的方法實現(xiàn)焓差供冷，但干燥地區(qū)不推薦采用，因為加濕能耗大；凈化空調(diào)系統(tǒng)宜采用表冷器換熱供冷,因為利用新風(fēng)供冷會使空氣過濾器頻繁更換，運行費用與管理難度增加。空調(diào)系統(tǒng)自生性污染是醫(yī)院空氣質(zhì)量對易感人群而言較差的重要原因?，F(xiàn)代綜合醫(yī)院建筑的多數(shù)空間為無法實現(xiàn)自然通風(fēng)的封閉空調(diào)空間，其室內(nèi)空氣質(zhì)量除無菌環(huán)境區(qū)外，普遍較差。而室內(nèi)空氣質(zhì)量不好是造成院內(nèi)感染的主要原因。逄冰潔于2005)2006年針對北方醫(yī)院的空氣污染與消毒控制進行了研究以國家標準《醫(yī)院消毒衛(wèi)生標準》(GB15928-1995)中環(huán)境III類區(qū)域允許空氣細菌總數(shù)W500cfu/m3為評價依據(jù)，對黑龍江省6所醫(yī)院進行了檢測，在總計896個檢測樣本中，合格率僅為11.6%，其中241個樣本超標達20倍之多。國家標準5公共場所衛(wèi)生標準6(GB9663~9673)1996/GB16153-1996)規(guī)定的空氣細菌總數(shù)范圍為1000~7000cfu/ma。兩標準對空氣細菌總數(shù)的規(guī)定有差異表明，盡管空氣中較高的細菌濃度對健康人群無礙，不會因弱致病菌引起感染，但對易感人群由于其免疫力低下，舒適空調(diào)環(huán)境可接受的空氣細菌濃度也會引起感染。綜合醫(yī)院室內(nèi)空氣質(zhì)量差的主要原因是通風(fēng)不足與空調(diào)系統(tǒng)嚴重的自生性污染，后者并未引起足夠重視。雖然我們知道，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量的最佳方式是自然通風(fēng)，因為在清潔的室外空氣中致病菌很少，但醫(yī)院的某些區(qū)域因環(huán)境控制需要不允許自然通風(fēng)，另一些區(qū)域則由于建筑條件限制或出于控制能耗需要不能實現(xiàn)自然通風(fēng)。所以，醫(yī)院多數(shù)區(qū)域是按舒適性空調(diào)的新風(fēng)量標準引入室外空氣，與自然通風(fēng)量相比遠不足以稀釋室內(nèi)空氣中的細菌濃度。因此，只能寄希望于通過空調(diào)循環(huán)風(fēng)實現(xiàn)對易感人群而言良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量。而實際情況卻是，通常被作為室內(nèi)環(huán)境控制最有效手段的空調(diào)系統(tǒng)（除凈化空調(diào)系統(tǒng)外）對控制溫、濕度的作用是正面的，但對控制污染的作用基本上是負面的，因為空調(diào)系統(tǒng)存在太多的本體污染源，其表冷器、集水盤、加濕器、空氣過濾器及風(fēng)道等均為藏污納垢的場所，加之空調(diào)系統(tǒng)提供了極其適宜微生物生長的溫濕度環(huán)境，使在大氣中很少存在的致病菌，如綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌（MRSA）、軍團菌等，在醫(yī)院空調(diào)環(huán)境中存活繁殖。于是，空調(diào)循環(huán)風(fēng)不僅沒能作為清潔空氣稀釋室內(nèi)空氣細菌濃度，反而成為室內(nèi)空氣污染的重要來源。因此，只有將空調(diào)系統(tǒng)視為污染源而采取相應(yīng)技術(shù)措施，空調(diào)循環(huán)風(fēng)才能起到稀釋空氣細菌濃度、提高醫(yī)院室內(nèi)空氣質(zhì)量的作用。以下技術(shù)措施有助于減少空調(diào)系統(tǒng)自生性污染的產(chǎn)生與傳播：采用溫、濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)，使風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機盤管干工況運行，因為濕工況運行的風(fēng)機盤管的盤管與接水盤是醫(yī)院數(shù)量最多、最難于管理的污染源。采用衛(wèi)生型空氣處理設(shè)備（AHU，PAU），使空氣集中處理系統(tǒng)的污染從源頭得到控制，因為衛(wèi)生型空氣處理設(shè)備能最大限度控制其內(nèi)部微生物的滋生與聚集?？諝馓幚碓O(shè)備只適合采用干蒸汽、電極式或高壓微霧加濕器，不能采用濕膜與超生波加濕器。靜電除塵器、紫外線殺菌燈、TiO2光催化等空氣凈化消毒裝置不能替代傳統(tǒng)空氣過濾器，迄今為止傳統(tǒng)空氣過濾器被證明是最有效、最可靠的空氣凈化設(shè)備，因為在生物粒子尺度上其能使通過空氣的粒子濃度趨近于零。非無菌控制環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)的AHU，PAU需設(shè)不少于兩級的空氣過濾器，其粗效級過濾效率不應(yīng)低于G5,中效或亞高效級過濾效率不應(yīng)低于F9,根據(jù)ASHRAE52.1標準，對粒徑Wlum的灰塵過濾效率為90%~95%的中效過濾器可以攔截99.9%的細菌。送、回風(fēng)管道系統(tǒng)應(yīng)盡量簡單，減少管件閥門，并應(yīng)采用不易積塵、易于清洗的金屬材質(zhì)風(fēng)管。風(fēng)機盤管不應(yīng)采用吊頂回風(fēng)，應(yīng)采用回風(fēng)箱回風(fēng)，回風(fēng)口設(shè)方便拆卸清洗的低阻抗菌過濾器。3） 多種原因造成通風(fēng)量不足、通風(fēng)效率偏低，體現(xiàn)為新風(fēng)量標準低，人員實際數(shù)量大于設(shè)計數(shù)量，新風(fēng)輸送系統(tǒng)不平衡，末端風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)性差，忽略排風(fēng)、送回風(fēng)/送排風(fēng)/“短路”等。因此，空調(diào)與通風(fēng)設(shè)計必須重視以下問題，以保證醫(yī)院室內(nèi)空氣質(zhì)量：不能用舒適性空調(diào)觀點對待設(shè)計新風(fēng)量，更不能以節(jié)能為理由降低設(shè)計新風(fēng)量取值，因為良好的通風(fēng)是醫(yī)療工藝的一個環(huán)節(jié)與醫(yī)療效果的保障。醫(yī)院空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)往往輸送距離長、管系復(fù)雜、風(fēng)口數(shù)量多但每個風(fēng)口的風(fēng)量小,很難做到設(shè)計平衡，需依賴現(xiàn)場調(diào)試。實踐表明，有上述特點的復(fù)雜管系幾乎不可能靠手動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)風(fēng)系統(tǒng)平衡，因為手動閥，特別是規(guī)格較小時，調(diào)節(jié)性能較差。自力式定風(fēng)量閥是實現(xiàn)風(fēng)系統(tǒng)平衡的理想裝置，而平衡的風(fēng)系統(tǒng)才能保證各區(qū)域各房間的設(shè)計風(fēng)量。必須設(shè)有相應(yīng)的排風(fēng)系統(tǒng)，房間內(nèi)單靠新風(fēng)稀釋及微弱的正壓很難使污染物從門縫等建筑物縫隙排出。對于病房必須保證24h排風(fēng)，對于公共衛(wèi)生間等易產(chǎn)生氣味的場所，其排風(fēng)量對應(yīng)的換氣次數(shù)不應(yīng)小于15h-1。進入呼吸區(qū)的新風(fēng)與送入室內(nèi)的新風(fēng)之比為通風(fēng)效率，通風(fēng)效率的高低與氣流組織及送風(fēng)狀態(tài)（送冷風(fēng)還是送熱風(fēng)）密切相關(guān)，如：氣流組織為上送上回/排且送熱風(fēng)時,通風(fēng)效率只有0.8。設(shè)計中往往對通風(fēng)效率重視不夠，表現(xiàn)為送回風(fēng)/排風(fēng)口距離過近、回風(fēng)口風(fēng)速高、送回風(fēng)/排風(fēng)口位置不合理導(dǎo)致室內(nèi)氣流渦流區(qū)大。應(yīng)該說只要重視此問題很容易解決,關(guān)鍵是必須建立通風(fēng)效率概念,并據(jù)此指導(dǎo)室內(nèi)氣流組織設(shè)計。4） 宏觀氣流組織不當(dāng)產(chǎn)生空氣途徑交叉污染。這里所謂的宏觀氣流組織的含義是：將單體的醫(yī)院建筑作為整體,其各部位間的空氣流動方向及建筑物進、排風(fēng)口間的關(guān)系。正確的宏觀氣流組織表現(xiàn)為：區(qū)域間空氣總是由潔凈區(qū)流向污染區(qū)（表3給出了醫(yī)院中區(qū)域潔凈度等級區(qū)分）；建筑物所有對環(huán)境的排風(fēng)口總是位于所有進風(fēng)口的上方并保持一定的垂直距離。保證宏觀氣流組織合理只需做到：重視建筑內(nèi)部各區(qū)域間基于壓力梯度的通風(fēng)量平衡計算，至少在設(shè)計上保證預(yù)設(shè)的區(qū)域間氣流流向。通風(fēng)量平衡計算很簡單，關(guān)鍵是必須重視。不同區(qū)域空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)獨立，并應(yīng)盡量避免走廊回風(fēng)。醫(yī)院的任何排風(fēng)都是污染源，與醫(yī)療及研究有關(guān)的所有排風(fēng)都應(yīng)集中至建筑物最高點排