068 综合医院暖通空调设计的几个重要问题

综合医院暖通空调设计的几个重要问题中国中元国际工程公司民用建筑设计院赵文成李玉梅摘要结合多年医疗工程项目的设计和考察，对医疗建筑暖通空调设计中的冷、热源、加湿、新风量、净化空调、通风等方式方案作了分析，提出切合实际的解决方案。关键词医院设计空调通风医院建筑与一般的民用建筑不同，其功能复杂，科室繁多，各科室相互关联。而且是一个人员较多疾病容易传播的公共场所。一座综合性医院一般包括门诊、急诊、病房、医技、手术部、中心供应、药库及后勤保障等部门。其各个部门对暖通空调的工艺要求各有不同。因此其空调方式也各不相同，有的地方仅需满足舒适度要求，有的地方需要满足医疗设备的恒温恒湿，有的地方需要预防感染而采用净化空调。在2003年SARS爆发之后及2005年《公共建筑节能设计标准》颁布之后，医院对暖通空调的设计又提出了更高的要求。本人经过在多年的工程设计实践后认为以下几个问题在设计中需要特别注意。1冷热源方案良好的冷热源方案应该是造价低、运行可靠。一般的综合医院都是由门、急诊楼、病房楼、医技楼、科研建筑、附属建筑等多个功能建筑组成。对于整个医院来说，采用区域供冷、供热，设置服务整个院区的集中冷、热源，通过管网供给各个功能建筑，是节省投资、减少运行费用和便于管理有效方法。切忌每个建筑都设一个冷冻机房。例如：在苏州大学附属第二医院和首都医科大学附属北京朝阳医院改扩建一期工程中，我们均废除了原有的供给单一建筑的冷冻机房，设计建设了供给全院区的中央冷冻站，这样可以避免各建筑间的冷却塔的噪音相互影响，也可使得各冷水机组单机容量增大，从而采用大型高效的离心式冷水机组，减少了运行能耗和运行管理人员，节省了机房面积。当利用电厂的余热蒸汽采用溴化锂冷水机组制冷时，应在溴化锂机组之外设置一台电制冷冷水机组，以保证在蒸汽系统检修时，医院的重要部门的冷负荷不间断。另外,还需要考虑各科室的工艺特点就地设置独立的冷源。例如：医技科室医疗设备较贵重，不宜采用水作为供冷介质，以避免万一水泄漏造成贵重设备的污染和损坏。因此医技科室通常是采用变冷媒流量的多联机空调系统。核磁共振（MRI）要求较高，一般采用恒温恒湿机。其空调系统应与设备厂家密切配合，遵从设备厂家提出的建议和方案。我们在日本考察时发现日本的一些医院的门、急诊和病房均设计成变冷媒流量多联机系统。但是由于运行环境和气候的差异，国内某些夏热冬冷地区的医院采用了变冷媒流量多联机系统，其运行效果不是很理想。另外，由于多联机系统有泄漏的隐患，因此不建议将其应用于病房楼，以免大量的制冷剂在病房中泄漏造成病人窒息。对于采用城市集中供热的医院，往往需要自备蒸汽锅炉房，以便提供中心供应室消毒用蒸汽，厨房用蒸汽、冬季空调系统加湿用蒸汽以及汽水换热后用来为病房提前供暖和迟后停暖。2空调水系统设置现代的综合医院往往有大量的内区房间，手术部、ICU、中心供应等净化房间不能开窗进行自然通风降温，检验科、治疗室等一些房间设备发热量较大，因此空调水系统一定要分内外区设置。手术部、高档病房一般设计成四管制，普通房间可采用分区两管制。采用集中空调的医院，其手术部、ICU等净化场所，空调冷、热水宜由分、集水器单独引一路供给，以此来增加系统的可靠性，这样在部分冷源故障时，可以通过关闭或减少其他支路的水量来确保手术部和ICU的供冷、供热。内区房间、手术部、ICU、中心供应等净化房间冬季有可能需要供冷，在严寒地区和寒冷地区其空调冷却水系统应设置供回水旁通，以保证冷水机组的开机温度（电动压缩式冷水机组不宜低于15.5℃，溴化锂吸收式冷水机组不宜低于24℃），室外管道和冷却塔应设置电伴热，防止管道和积水盘冻结。3加湿方式医院设计冬季空调加湿系统尤为重要。相对湿度是影响人体舒适的重要指标。当室内湿度过干时，人的呼吸系统的抵抗力降低，容易引发或者加重呼吸系统的疾病，一些过敏性皮肤病也会因之引发。另外，室内空气过干会使室内物品产生大量静电，体内静电可能干扰以致改变人体内所固有的电位差，影响各脏器，特别是心脏的正常工作，有可能引起心率异常和心脏早搏。当室内湿度过干时，一些医技设备将不能正常工作，特别是检验科的设备将会报警，检验数据将会出现偏差。加湿方式不宜采用湿膜加湿，湿膜上宜造成细菌繁殖，给医院的传染防控造成困难。普通的门急诊空调系统宜采用干蒸汽加湿，手术部、ICU等净化系统宜采用二次蒸汽、电热或电极式加湿。4新风量的问题诊室和普通病房设计中新风量可按每人40～50m3/h考虑，但在确定人数上要充分考虑病人家属的人数，特别是儿科，患儿家属比一般的诊室还要多。对于重症病房及有净化要求的ICU新风换气次数一定要≥6次/小时。因为这部分病人生活不能自理，大小便均在床上，易造成空气污浊。设计者往往根据《洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002，将ICU按Ⅲ级洁净辅助用房的要求确定其新风量为3次/小时，在实际运行中空气环境较差。5净化系统设置问题《洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002的颁布使得医院净化手术部的建设有了可靠的依据。综合医院一般要求在下列部门设置净化空调系统，净化手术部、ICU、血液层流病房、中心供应的洁净区、制剂配置中心、DSA。对于门诊手术室一般不需设置净化空调系统。由于没有相应的规范，目前的DSA的净化级别各医院要求由万级到千级各不相同，过多的净化要求和过高的净化级别会导致投资增加、运行费用过高。与外科ICU（保护对传染抵抗力弱的病人采用正压）不同，由于呼吸科的病人大多具有一定的传染性，因此呼吸科RICU病房要设计成负压（哮喘和肺移植为正压），其净化空调系统应为直流式。急诊病人的情况较复杂，有些病人尚未确诊，因此急诊EICU的病房也要设计成负压，其净化空调系统应为直流式。虽然卫生部和建设部颁布了《洁净手术部建筑技术规范》，但不是所有的手术部均要求要上净化空调系统。高昂的投资和运行费用是一些中小型医院所负担不起的。其实，空气净化作为手术环境因素之一，对降低手术部位感染有一定的作用，但是，“手术部位感染风险是个复杂多变的问题，手术室环境仅是其中的一个重要环节，盲目扩大手术室环境的作用，误认为生物洁净手术室是降低手术部位感染的唯一关键都是不符合实际的”[1]。因此，对于一些建设资金紧张、医疗等级较低的医院其手术部可以不设净化空调系统，但其建筑部局和医疗流程还是要按照《洁净手术部建筑技术规范》设计。6诊室、检查室及病房空调系统设置诊室、检查室及病房目前多数采用风机盘管+新风+排风的系统。有些空调设备公司推出了干盘管温湿度独立处理的设计理念，但由于工程造价等原因目前应用的较少。在严寒地区冬季供暖系统应单独设置，以节省运行费用。7大厅及公共空间暖通空调系统的设置门诊、急诊、住院大厅、医疗主街及一些人员密集的大空间的输液大厅、抢救大厅的空调系统应采用双风机全空气系统，双风机可以使得空调系统在过渡季充分利用室外风降温，同时可以在疫情发生时进行全新风运行。在北方严寒和寒冷地区，大厅及公共空间冬季供热宜采用低温地板辐射采暖系统。辐射散热是最舒适的采暖方式，室内地面温度均匀，室温自下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的良好感觉，符合“温足凉顶”的中医健身理论，能改善人体血液循环，促进新陈代谢，提高人体的舒适感。同时，地板采暖的换热方式是以辐射方式为主进行的，这种方法不易造成空气对流，能减少室内因空气对流所产生的尘埃飞扬，使得室内十分洁净卫生。由于冬季采用地板采暖，空调系统仅负责夏季空调降温，因此可以降低送风风速，在夏季避免病人吹冷风，给病人提供一个舒适的空气环境。这样的供暖方式我们在首都医科大学附属北京朝阳医院和吉化总医院得以应用，取得了良好的效果。8机械通风问题机械通风在综合医院中具有举足轻重的作用。统计表明，机械通风的耗电量占综合医院暖通空调总耗电量的22%，正确合理地设置机械通风系统对保证医院正常运行、节约运行能耗非常重要。诊室、各种检查室及治疗室设置送、排风是非常必要的，可以缩短污浊空气的停留时间降低空气中致病微生物的浓度。病房卫生间排风，通常的做法是病房卫生间设排气扇同时在屋顶设接力排风机，这样可以使排气道内始终处于负压状态，从而避免由于室外风压、热压的作用而出现废气倒流的现象。屋顶的排风机可采用无动力风机以节省能源。对于各功能科室和特殊房间，由于有害物性质的不同及使用时间的不同，它们的排风系统应独立设置。如：污物污洗、处置室、配餐室、隔离诊室和隔离病房、太平间、解剖室、检验科、病理科、中心供应清洁区和污染区、高压灭菌器间、环氧乙烷消毒室、放疗科放射性同位素分装标记室、放疗科活性卫生间放疗科病人卫生间、直线加速器治疗室房间名称换气次数（次/小时）有害物性质备注1污物污洗≥10异味负压2处置室≥10异味负压3配餐室≥10异味负压4太平间、告别室≥6异味负压5非传染病解剖室≥10异味负压3检验科临床常规检验自动化流水线≥10≥6异味，有害微生物负压4病理科异味设置通风柜排风5中心供应清洁区和污染区排除送风量并保证负压异味负压6环氧乙烷消毒室8致癌物负压设备需接独立的排气管7直线加速器治疗室10~12二氧化碳，臭氧及余热——各排风系统必须排至屋顶进行高空稀释排放，风机应设在屋顶使管道处于负压，不能采用侧窗排风，否则排风会造成短路。9自然通风问题在综合医院中通风空调系统的投资和运行费用都占有很高的比例。医院又是人员密集场所，新风需求量较大，因此在合适的地区采用自然通风代替中央空调无疑是一项节省投资和运行费用有效的途径。以新加坡为例,全国公立医院的病房均分为A、B、C三档，A、B档的病房有空调，C档无空调仅设吊扇，保险公司对各档次的病房报销比例均不同。医院的公共区域多数也不设空调而仅设吊扇。相比之下我国目前建设的一些医院当中往往不计成本、不考虑将来医院的运行费用盲目地上中央空调系统。其实，在我国的南方夏热冬暖地区，在夏季还是有可能采用自然通风降温来创造良好的热舒适环境。热舒适是指人们对所处室内气候环境（主要指冷暖、阳光、通风等）满意程度的感受，夏季采用自然通风降温是改善舒适度的主要手段之一。如果室外最高温度不超过28～32℃，日温差小于10℃的地区，在室内利用自然通风能够达到通风降温的目的。并且利用自然通风因素形成的空气流动，能够加快人体皮肤的汗液蒸发，减少人体的热不舒适。风速对室内热舒适的影响可参见下表所示。风速对热舒适的影响[2]风速（m/s）相当于温度下降幅度（℃）对舒适度的影响0.050空气静止，稍微感觉不舒服0.21.1几乎感觉不到风，但比较舒服0.41.9可以感觉到风而且比较舒适0.82.8感觉较大的风，但在某些多风地带，当空气较热时，还可以接受空调房间的上限风速1.03.3在气候炎热干燥的地区自然通风的良好风速2.03.9在气候炎热潮湿的地区自然通风的良好风速4.55在室外感觉起来还算是“微风”我们在广东粤北人民医院的新建病房楼项目中，在首层大堂及各层的公共区域采用开敞式的设计，夏季穿堂风使人感到非常舒适，该项目已运行了四年，节省了大量的运行费用，受到了用户的好评。在福建医科大学附属第二医院东海分院（泉州市海边）的设计中，将门诊医技楼的医疗主街采用围栏式的开敞设计（设有活动式防台风屏），引导室外自然风流入室内，通过CFD的模拟分析，调整建筑的开口位置和大小。边界风速=5.0m/s中心线空气流动分布图边界风速=2.0m/s中心线空气流动分布图为了考虑在指定风向下不同风速的自然通风效果，本研究特选取了两种外界风速进行分析，即边界风速为5.0m/s与2.0m/s。通过CFD数值模拟计算得出主街人行区域的平均风速约值如下表所示：主街人行区域各楼层的平均风速约值（m/s）边界风速=5.0m/s边界风速=2.0m/s1层1.50.52层1.50.53层1.80.64层2.50.85层2.81中心线平均值2.00.8因而，拟采用的开敞式围栏设计能够引入外界自然风，使得主街各层人行区域均会有风吹过，能够产生一定的通风降温效果。总结：医院建筑的暖通空调设计相比其他类别的项目是一项非常复杂细致的工作，并且随着医疗事业的不断进步、医疗手段不断发展，暖通空调设计