醫(yī)院空調(diào)設(shè)計中幾個問題探討

[摘要] 本文探討了現(xiàn)代化醫(yī)院空調(diào)設(shè)計中的新風(fēng)量取值標(biāo)準(zhǔn)、末端設(shè)備的選擇、提前供暖與空調(diào)冷熱源等問題。

[關(guān)鍵詞] 醫(yī)院 空調(diào) 新風(fēng)量 提前供暖 冷熱源

[Abstract] This paper discusses the modern hospital in the volume of outdoor air-conditioning design value criteria, the choice of terminal equipment in advance heating and air conditioning cold and heat source and so on.

[Key words] Hospital, air conditioning, early heating, cold and heat source

引言

隨著我國綜合國力日益增強和人民生活水平不斷提高,人們對醫(yī)院就醫(yī)環(huán)境的要求越來越高,同時,醫(yī)院作為一個特殊的服務(wù)性機構(gòu),由于激烈的市場競爭,促使醫(yī)院更加注重增加室內(nèi)建筑環(huán)境投資。近年來,醫(yī)院建設(shè)發(fā)展很快,就湖北武漢地區(qū)而言,同濟、協(xié)和、省人民醫(yī)院、省中醫(yī)院等許多大、中型醫(yī)院先后興建了高層門診樓、住院部,這些建筑全部設(shè)有中央空調(diào)系統(tǒng),一些舊的醫(yī)療建筑也增設(shè)了空調(diào)系統(tǒng)。甚至有些縣級醫(yī)院也興建了近千平方米的潔凈手術(shù)室,少數(shù)手術(shù)室還可進行臟器移植手術(shù)。

在現(xiàn)代化醫(yī)院中,暖通空調(diào)系統(tǒng)所占投資比例越來越多,所起的作用越來越大,尤其是潔凈空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣,潔凈度級別越來越高。但從已竣工并投入使用的醫(yī)院空調(diào)工程來看,由于某些設(shè)計參數(shù)取值不當(dāng),空調(diào)方式及空調(diào)系統(tǒng)劃分不太合理,設(shè)備選配不合適或無合適的末端裝置可供選擇,導(dǎo)致一些工程空調(diào)效果不盡人意,能源浪費嚴(yán)重等,本文針對這些問題作了探討。

一、普通病房的新風(fēng)量

長期以來,病房空氣品質(zhì)很差,病人往往只能被動接受,設(shè)計人員也未引起足夠重視?？照{(diào)病房一般門窗緊閉,病人的排泄物、藥劑,消毒劑等揮發(fā)的氣味彌漫于空氣中,地面清掃及床鋪整理時揚塵、人們的噴嚏和咳嗽飛沫污染等都造成了室內(nèi)空氣污濁,引起病人之間互相感染,直接感染包括呼氣、口腔飛沫直接進入他人呼吸道的感染,間接感染多是由于附著病源細(xì)菌的灰塵被人體吸入而引起的感染。病人和醫(yī)護人員常感到胸悶、氣短,抱怨病房新風(fēng)量不足。

在工程設(shè)計中,許多設(shè)計人員不分病房類型,通常機械地將醫(yī)院病房按照普通旅館客房這類舒適性空調(diào)系統(tǒng)的模式進行設(shè)計,新風(fēng)量取用20～30m3/(h·病人)或40m3/(h·床)左右,客觀上遺漏了病人的陪護人員(指親友陪伴與護理人員)所需新風(fēng)量。從我國許多醫(yī)院多年的的實際情況來看,病人有陪護人員是不爭的事實,少則一人,多則數(shù)人。同時,病人基本上24h都在病房,這也不同于旅館客房。因此,筆者認(rèn)為病房不能按旅館客房的新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)取值,不同類型的病房實際所需的新風(fēng)量不同,而且由于陪護人員的實際存在,某些病房之間的新風(fēng)量可能相差較大。

在文獻中只規(guī)定了在無吸煙情況下室內(nèi)最小新風(fēng)量為17m3/(h·人),而未給出推薦值,文獻對病房新風(fēng)量未作明確規(guī)定,文獻所推薦的新風(fēng)量雖按病房不同類型取值,但似乎未考慮陪護人員所需新風(fēng)量,取值顯得太小。在無吸煙情況下,美國供暖制冷空調(diào)工程師學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)(ASHRAE)所推薦的新風(fēng)量為32.4m3/(h·人),最小新風(fēng)量為25.2m3/(h·人)。但這一數(shù)值仍不太符合我國普通醫(yī)院實際情況,主要原因是我國醫(yī)院(含病房)中各類人員較多,門庭若市。

筆者通過工程實踐認(rèn)為,普通成人病房經(jīng)加權(quán)平均后,每個床位按1/3～1/2個陪護人員考慮較合適,陪護人員的新風(fēng)量取30m3/(h·人),病人新風(fēng)量取40m3/(h·病人),則每個成人病床的新風(fēng)量為50～55m3/(h·床);對兒童病房可考慮每個床位1個陪護人員,陪護人員的新風(fēng)量一般可取30m3/(h·人),兒童病人的新風(fēng)量也取30m3/(h·病人),則每個兒童病床的新風(fēng)量為60m3/(h·床);傳染病房可不考慮陪護人員,其新風(fēng)量為40m3/(h·床)。這樣,病房中合理的新風(fēng)供給,既可滿足病人和陪護人員的生理需要,又可稀釋病房空氣中的污染物,以至最后排除污染物。但是,目前有少數(shù)醫(yī)院由于建設(shè)資金不足,只設(shè)置了風(fēng)機盤管系統(tǒng)用于冬夏室溫調(diào)節(jié),而沒有設(shè)置獨立新風(fēng)系統(tǒng)有組織地向病房送新風(fēng),這是很不合適的。

二、普通病房的空調(diào)系統(tǒng)

除白血病房、燒傷病房等無菌病房外,醫(yī)院普通病房的空氣處理屬于舒適性空調(diào)范疇。設(shè)置合理的空調(diào)系統(tǒng)及選用合適的空調(diào)末端設(shè)備,能有效地控制病房內(nèi)的空氣溫濕度、送回風(fēng)速度、細(xì)菌含量等參數(shù),防止交叉感染,提高患者抗病能力,促進病人早日康復(fù)。目前,我國醫(yī)院普通病房的空調(diào)系統(tǒng),絕大多數(shù)采用風(fēng)機盤管加獨立新風(fēng)方式。在這種空調(diào)方式中,新風(fēng)機組往往根據(jù)房間使用功能及樓層不同分別分層設(shè)置,室外引入的新鮮空氣經(jīng)新風(fēng)機組集中處理后,通過風(fēng)管送至各病房。原則上講,這種空調(diào)系統(tǒng)基本符合我國國情,是合適的。

首先,由于采用了風(fēng)機盤管,這種空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點顯而易見。即有較好的隔離性使得各病房之間空氣互不串通,減少了病人交叉感染的機會;有較好的靈活性和可調(diào)節(jié)性,可根據(jù)需要隨時開、停風(fēng)機盤管,或自行調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度與送風(fēng)量,當(dāng)房間無病人時還可方便地關(guān)掉風(fēng)機盤管,而不影響其他房間,從而節(jié)省運行費用。

但是存在的不足也很明顯,由于風(fēng)機盤管常處于濕工況下運行,盤管濕表面很容易滋生細(xì)菌和病毒,常成為室內(nèi)的細(xì)菌源和塵埃源。當(dāng)開啟風(fēng)機盤管后,室內(nèi)細(xì)菌濃度明顯升高;風(fēng)機盤管控制開關(guān)的觸摸感染;空調(diào)送風(fēng)溫差較大,到達病床時風(fēng)速高,病人體質(zhì)弱,故舒適性稍差;特別是很多工程將新風(fēng)支管接至風(fēng)機盤管尾部回風(fēng)口附近而未直接將新風(fēng)送入房間,造成新風(fēng)通過風(fēng)機盤管表冷器時二次污染。此外,當(dāng)風(fēng)機盤管未與新風(fēng)機組同時工作時,會造成冬季室內(nèi)相對濕度偏低,故這種空調(diào)系統(tǒng)不能用于全年室內(nèi)濕度有要求的地方。就現(xiàn)階段而言,由于國內(nèi)尚未開發(fā)出專用于醫(yī)院普通病房的風(fēng)機盤管,暫可利用高靜壓的風(fēng)機盤管,在其出風(fēng)口增設(shè)適當(dāng)?shù)目諝膺^濾裝置,以減少細(xì)菌和塵埃對室內(nèi)污染。

其次,很多工程采用的吊柜式新風(fēng)機組,只在新風(fēng)進口設(shè)置了簡單的空氣過濾器過濾灰塵,阻擋鼠、雀和昆早等進入,但事實上很多過敏物質(zhì)(如植物花粉)經(jīng)空氣過濾器、表冷器后,被直接送入室內(nèi),成為室內(nèi)新的過敏源,加重過敏體質(zhì)者的病情,尤其是哮喘、肺氣腫病人最為突出。同時,新風(fēng)機組濕工況運行,也存在象風(fēng)機盤管一樣的弊端。因此,在新風(fēng)機組出風(fēng)口宜增設(shè)中效空氣過濾器,在可能的情況下,增加新風(fēng)機組相關(guān)的輔助功能(如滅菌、消毒等)。

在這方面,光觸媒技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢。光觸媒材料在紫外線的照射下可產(chǎn)生游離電子及空穴,因而具有很強的光氧化還原功能,可氧化分解各種有機化合物和部分無機物,能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和固化病毒的蛋白質(zhì),具有極強的防污、滅菌和除臭功能,并可再生使用,其在醫(yī)院空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用值得更進一步研究。

在新風(fēng)系統(tǒng)中,還要注意新風(fēng)機組的凝結(jié)水管出口應(yīng)設(shè)置一定高度的水封,防止新風(fēng)機組風(fēng)壓較高時送風(fēng)帶水。新風(fēng)機組出風(fēng)口的消聲器類型宜為微穿孔式,而不宜選用流通斷面上易積灰塵的其它類型消聲器。與新風(fēng)機組相連的帆布軟接應(yīng)浸泡防火漆或內(nèi)表面涂蠟,以減少濕表面。

三、提前供暖

對綜合醫(yī)院而言,有些部門冬季需要提前供暖(又稱“早期采暖”)和延遲停暖,如婦產(chǎn)科、嬰幼兒保育室、危重病人監(jiān)護室、手術(shù)室、放射拍片室等。在可能的情況下,設(shè)備專業(yè)設(shè)計人員應(yīng)向工藝、建筑等專業(yè)提出要求,盡量將上述部門集中布置,這種集中包括水平方向的集中或垂直方向的集中,以便于供暖系統(tǒng)及管路的合理布置。

為了保證系統(tǒng)的可靠性并節(jié)省運行費用,這些部門應(yīng)設(shè)專管供熱。但是有些設(shè)計沒有充分考慮這些部門供暖的特殊性,而是與其他病房或診療室空調(diào)系統(tǒng)合為一體,造成系統(tǒng)運行的極不方便和不經(jīng)濟,且實際效果并不理想,主要原因是提前供暖的熱負(fù)荷小,管路損失相對較大。與此相反,有些設(shè)計將手術(shù)室等提前供暖部門從整個大的中央空調(diào)系統(tǒng)中割裂出來,單獨配置了專用的風(fēng)冷熱泵供暖系統(tǒng),造成空調(diào)工程投資增大。

實踐證明,風(fēng)冷熱泵的冬季實際供水溫度一般很難超過45℃,在除霜特別是夜間運行時制熱效率下降較大,室內(nèi)供暖溫度有時難以保證(除非進一步加大風(fēng)冷熱泵的容量)。由于醫(yī)院提前供暖的特殊性與重要性,故在長江沿岸及以北地區(qū)不宜把風(fēng)冷熱泵作為手術(shù)室等提前供暖系統(tǒng)的首選熱源。

實際上,由于醫(yī)療器械消毒滅菌、衣物洗滌和食堂用熱等需要,醫(yī)院一般都設(shè)有容量較大的蒸氣鍋爐房,這樣,可以充分利用其高壓蒸氣系統(tǒng),通過熱交換器置換出熱水供給需要提前供暖的部門,這種方式靈活、方便、可靠、投資少,值得推廣。

四、空調(diào)冷熱源與節(jié)能

盡管空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源型式多種多樣,但對醫(yī)院而言空調(diào)冷熱源應(yīng)適應(yīng)其獨特情況。醫(yī)院蒸氣耗量很大,鍋爐房客量大,且全年運行。我國醫(yī)院鍋爐房以燃煤為主,鍋爐房一般為地面獨立建筑,供熱介質(zhì)基本上是蒸汽。雖然鍋爐房是全年供熱,但每天的供汽是非連續(xù)性的,且冬、夏季蒸氣用量差別大,這為利用吸收式制冷機組提供了方便。因此,一般而言,醫(yī)院空調(diào)冷熱源較合適的方式是“蒸氣鍋爐加蒸氣型溴化鋰吸收式制冷機”。對于以天然氣、輕質(zhì)柴油為鍋爐房燃料的醫(yī)院,也可采用直燃型吸收式制冷機為冷熱源。

關(guān)于制冷機房的位置,與其它舒適性空調(diào)相比,也有不同之處。比如,有些醫(yī)院的門診樓、住院部等均為低層建筑,沒有地下室可用,這時制冷機房可與地上燃煤鍋爐房等動力站房毗鄰布置;或與燃油(氣)鍋爐房合建,即底層為制冷機房,二層為鍋爐房,屋頂布置冷卻塔。如果醫(yī)院為高層建筑,有地下室可用,可將制冷機房布置在地下室,但要充分考慮機房內(nèi)設(shè)備噪聲對上部建筑特別是住院部病房的影響,必須采取有效的消聲減振措施。

據(jù)資料介紹,日本醫(yī)院的所有能耗中,鍋爐房能耗占70%左右(5)。從現(xiàn)實情況看,我國醫(yī)院熱能浪費驚人。有的工程用于冬季空調(diào)的熱交換器布置在地下室,熱交換后的凝結(jié)水接至地溝排放,或采用余壓回水時,由于回水高程較大、管路長,跑、昌、滴、漏點多,造成大量的蒸汽凝結(jié)水流失并且二次蒸發(fā),嚴(yán)重污染環(huán)境。鍋爐房又須大量補充生水,消耗能源。筆者認(rèn)為,可以將熱交換后的凝結(jié)水集中排至設(shè)在地下室的凝結(jié)水箱,再用凝結(jié)水泵把水抽入鍋爐房軟化水箱,以充分回收余熱,經(jīng)濟效益十分可觀。通過采用電接點壓力表,根據(jù)凝結(jié)水箱中設(shè)定的最高同、最低水位,控制凝結(jié)水泵的啟、停,這樣,凝結(jié)水泵可以間斷運行。

結(jié)語

醫(yī)療建筑的使用功能十分復(fù)雜,不同于普通民用建筑。醫(yī)療建筑的空調(diào)是特殊型式的空調(diào),不同于普通民用建筑空調(diào)。因此,病房的新風(fēng)量取值標(biāo)準(zhǔn)、空調(diào)系統(tǒng)的型式、提前供暖系統(tǒng)及空調(diào)冷熱源等都有其特殊性,所用的空氣末端裝置也應(yīng)是具有不同功能的專用設(shè)備。良好的空調(diào)系統(tǒng)及室內(nèi)建筑環(huán)境,有利于患者的治療與康復(fù),在特定情況下,還是保證診療過程順利進行必不可少的條件。

反之,如果空調(diào)系統(tǒng)型式及標(biāo)準(zhǔn)選配不當(dāng),會有害于患者身心健康,加重病情,甚至成為疾病的傳染源。在綜合醫(yī)院的空調(diào)設(shè)計中,既要充分考慮我國國情,因地制宜地確定空調(diào)系統(tǒng)型式及冷熱源,又要以人為本,滿足不同類型病人的舒適性要求,并注意空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計,同時,設(shè)備制造商也應(yīng)盡早開發(fā)出優(yōu)質(zhì)高效、價格合理的醫(yī)院空調(diào)專用設(shè)備,為病人提供一個舒適、優(yōu)美的就醫(yī)環(huán)境,共同促進我國醫(yī)療事業(yè)發(fā)展。

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鄭萬兵(1964-),男,教授、高級工程師、國家注冊公用設(shè)備工程師、國家注冊監(jiān)理工程師、全國壓力容器專業(yè)設(shè)計審核工程師、全國消防設(shè)施專項工程設(shè)計工程師?，F(xiàn)任建筑環(huán)境與設(shè)備工程教研室主任。

1986年畢業(yè)于同濟大學(xué)暖通空調(diào)專業(yè),本科,工學(xué)學(xué)士。1986年～2001年,在煤炭部武漢設(shè)計研究院工作。歷任暖通組組長、環(huán)保設(shè)計處副處長、院暖通專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人等,完成200多個建設(shè)項目的暖通空調(diào)和動力工程設(shè)計(研究),獲部級獎5項、省級獎2項。2002年起在武漢科技學(xué)院任教,主講建筑環(huán)境學(xué)、暖通空調(diào)等課程,承擔(dān)科研項目8項,參與數(shù)十項重大工程建設(shè)項目的咨詢、評審工作,發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇。研究方向:①暖通空調(diào)工程設(shè)計理論及優(yōu)化;②建筑環(huán)境空氣質(zhì)量控制技術(shù)。