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

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。這些問題應引起業(yè)內(nèi)人士的重視，應從醫(yī)療建筑特點入手更新設計理念，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。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。科室眾多且不同的科室對設備和環(huán)境的要求差異大，像手術部、CT室、MR室、ICU病房、中心供應室等。醫(yī)療設備、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。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)的設計問題與對策2.1設計標準把握不當,不能完全適應醫(yī)院特點1） 新風量標準未充分考慮醫(yī)院特點。我國目前的綜合醫(yī)院設計規(guī)范并沒有給出除無菌環(huán)境控制區(qū)外其他區(qū)域的新風量標準，設計中只能參考舒適性空調(diào)新風量標準，隨意性較大，有時甚至會刻意降低標準，減小風道尺寸以適應緊張的吊頂空間。應該引起注意的是，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，在確定新風量標準時應充分考慮到空調(diào)服務對象為易感人群、醫(yī)院的污染源多且復雜、封閉的空調(diào)空間利于細菌繁殖，通風是保證醫(yī)院室內(nèi)空氣質(zhì)量最有效的方法。結(jié)合ASHRAE相關標準的規(guī)定與設計經(jīng)驗，建議除無菌環(huán)境控制區(qū)外其他區(qū)域的新風量標準當規(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，近年來關注普通病房的通風，ASHRAE62標準規(guī)定每位病人新風量至少13L/s（46.8ma/（人?h））,同時應考慮陪護及醫(yī)護人員的新風需要。2） 室內(nèi)設計溫、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)院建筑設計規(guī)范》（JGJ49-88）對設計溫濕度的規(guī)定較寬泛，沒能引起設計師的重視，希望隨著國家標準《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范》（2004征求意見稿）的實施，室內(nèi)設計溫、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。相關設計規(guī)范未給出明確的室內(nèi)設計溫、濕度要求的房間可?。憾臼覂?nèi)設計溫度20~22C，相對濕度30%~40%；夏季室內(nèi)設計溫度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)設計非常重要的基礎數(shù)據(jù)之一，對空調(diào)末端容量與室內(nèi)通風量的影響很大，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，設計師通常只能根據(jù)預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計預設值，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，通風量不足，空氣污濁。為此建議：首先，設計師應樹立人員密度取值“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之上，切忌以不變應萬變。以下經(jīng)驗數(shù)據(jù)供參考：普通診室，當班醫(yī)生數(shù)X2.5人/m2（兒科，X3.5人/m2）；急診診室，當班醫(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，當班醫(yī)生數(shù)X3.0人/m2（考慮實習與觀摩人數(shù)）o表2給出了醫(yī)院各區(qū)域的通風換氣量建議值。轟2醫(yī)院各區(qū)域的通風換氣屋建議值E城相對于鄰近最小新風換花最小送鳳換氣全新風區(qū)域的壓力次數(shù)兒」次數(shù)心換氣手術室（全新鳳系統(tǒng)）正壓1515要求爭術吏（仝回鳳循壞正壓525選項系統(tǒng)）產(chǎn)房（仝新風蔡統(tǒng)）正壓1515選項產(chǎn)房（全回鳳循環(huán)正圧525選項恢復室同壓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/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)設計不當,與醫(yī)院特點不適應空調(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)既負擔有內(nèi)熱冷負荷的區(qū)域又負擔有熱負荷需求的區(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雜，關鍵是在設計階段對此應有足夠重視與分析。以下為通常采用的解決方案。適宜采用風機盤管加新風系統(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，不應采用雙管制；空調(diào)水系統(tǒng)仍采用雙管制，但應獨立設置服務內(nèi)熱冷負荷區(qū)域的變風量新風系統(tǒng)，該新風系統(tǒng)冬季大風量運行，實現(xiàn)焓差供冷，夏季按保證健康需要的最小新風量運行，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：避免一個風系統(tǒng)同時服務于有與沒有內(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,因為利用新風供冷會使空氣過濾器頻繁更換，運行費用與管理難度增加?？照{(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，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，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。所以，醫(yī)院多數(shù)區(qū)域是按舒適性空調(diào)的新風量標準引入室外空氣，與自然通風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技術措施，空調(diào)循環(huán)風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)，使風機盤管加新風系統(tǒng)的風機盤管干工況運行，因為濕工況運行的風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需設不少于兩級的空氣過濾器，其粗效級過濾效率不應低于G5,中效或亞高效級過濾效率不應低于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、回風管道系統(tǒng)應盡量簡單，減少管件閥門，并應采用不易積塵、易于清洗的金屬材質(zhì)風管。風機盤管不應采用吊頂回風，應采用回風箱回風，回風口設方便拆卸清洗的低阻抗菌過濾器。3） 多種原因造成通風量不足、通風效率偏低，體現(xiàn)為新風量標準低，人員實際數(shù)量大于設計數(shù)量，新風輸送系統(tǒng)不平衡，末端風量調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)性差，忽略排風、送回風/送排風/“短路”等。因此，空調(diào)與通風設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)觀點對待設計新風量，更不能以節(jié)能為理由降低設計新風量取值，因為良好的通風是醫(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)風系統(tǒng)往往輸送距離長、管系復雜、風口數(shù)量多但每個風口的風量小,很難做到設計平衡，需依賴現(xiàn)場調(diào)試。實踐表明，有上述特點的復雜管系幾乎不可能靠手動風量調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)風系統(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。自力式定風量閥是實現(xiàn)風系統(tǒng)平衡的理想裝置，而平衡的風系統(tǒng)才能保證各區(qū)域各房間的設計風量。必須設有相應的排風系統(tǒng)，房間內(nèi)單靠新風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，對于公共衛(wèi)生間等易產(chǎn)生氣味的場所，其排風量對應的換氣次數(shù)不應小于15h-1。進入呼吸區(qū)的新風與送入室內(nèi)的新風之比為通風效率，通風效率的高低與氣流組織及送風狀態(tài)（送冷風還是送熱風）密切相關，如：氣流組織為上送上回/排且送熱風時,通風效率只有0.8。設計中往往對通風效率重視不夠，表現(xiàn)為送回風/排風口距離過近、回風口風速高、送回風/排風口位置不合理導致室內(nèi)氣流渦流區(qū)大。應該說只要重視此問題很容易解決,關鍵是必須建立通風效率概念,并據(jù)此指導室內(nèi)氣流組織設計。4） 宏觀氣流組織不當產(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、排風口間的關系。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)境的排風口總是位于所有進風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量平衡計算，至少在設計上保證預設的區(qū)域間氣流流向。通風量平衡計算很簡單，關鍵是必須重視。不同區(qū)域空調(diào)風系統(tǒng)應獨立，并應盡量避免走廊回風。醫(yī)院的任何排風都是污染源，與醫(yī)療及研究有關的所有排風都應集中至建筑物最高點排