醫(yī)院暖通空調(diào)系統(tǒng)噪聲分析及控制方法

孟祥嵩

（中國中元國際工程公司，北京 100089）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)建筑各方面的要求越來越高。黨的十九屆五中全會(huì)關(guān)于制定“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)的意見，明確要發(fā)展綠色建筑。聲環(huán)境作為綠色建筑的一項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，往往被設(shè)計(jì)師忽略。

醫(yī)院作為與人民生活、健康息息相關(guān)的一種建筑類型，建設(shè)綠色醫(yī)院成為醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。我國現(xiàn)階段的醫(yī)院建筑建設(shè)正逐步正視聲環(huán)境對(duì)病患康復(fù)和醫(yī)務(wù)工作者工作產(chǎn)生的影響。暖通空調(diào)設(shè)備在處理醫(yī)院建筑內(nèi)冷熱負(fù)荷和控制質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)室內(nèi)聲環(huán)境也有著重要影響。

1 噪聲的影響

噪聲是指人在特定環(huán)境下不想聽到的聲音，能夠引起心理或者生理不適的聲音[1]。醫(yī)院室內(nèi)聲環(huán)境直接影響病患和醫(yī)護(hù)工作者的健康和工作狀態(tài)。醫(yī)院的噪聲問題嚴(yán)重，長期處于噪聲較高環(huán)境容易使醫(yī)患產(chǎn)生煩躁、焦慮等情緒，嚴(yán)重的會(huì)影響睡眠質(zhì)量和激素分泌水平[2，4]。當(dāng)噪聲處于 65～90 dB（A）時(shí)，人體會(huì)發(fā)生一系列潛在反應(yīng)，唾液分泌減少，呼吸加快，血壓升高、心率加快[3]。噪聲引起的情緒和睡眠質(zhì)量變化影響病人康復(fù)，導(dǎo)致康復(fù)時(shí)間延長[4]。噪聲也會(huì)影響嬰幼兒的健康成長。在安靜環(huán)境下成長的兒童智力要比高噪聲環(huán)境下成長的兒童智力高20%左右[5]。孕婦長期暴露在高噪聲環(huán)境，會(huì)促使其誘發(fā)緊張心理，從而引起子宮血管收縮，可能造成早產(chǎn)[6]。醫(yī)護(hù)人員長期暴露在高噪聲環(huán)境，會(huì)產(chǎn)生注意力不集中，導(dǎo)致工作效率下降，誘發(fā)醫(yī)療事故[7]。

2 噪聲控制的相關(guān)規(guī)范

世界衛(wèi)生組織（WHO）在1999年發(fā)布了社會(huì)噪聲指南（Guidelines for Community Noise）[8]，旨在為社會(huì)公眾，建設(shè)者和使用者提供專業(yè)的指導(dǎo)意見，使公眾免受噪聲傷害。世界衛(wèi)生組織從噪聲對(duì)睡眠質(zhì)量的影響角度，制定了嚴(yán)格的病房噪聲限值，如表1所示。但是，通過大量醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目實(shí)踐，很少有醫(yī)院病房能夠達(dá)到世界衛(wèi)生組織要求的限值。我國醫(yī)療現(xiàn)狀是就診人員眾多，醫(yī)療條件整體較差，現(xiàn)實(shí)中幾乎沒有醫(yī)院可以滿足WHO的噪聲限值要求[9]。Darbyshire J L就指出，甚至在醫(yī)學(xué)權(quán)威期刊 BMJ（British Medical Jounal）上有文章指出，世界衛(wèi)生組織應(yīng)針對(duì)現(xiàn)實(shí)情況，對(duì)病房噪聲限值予以重新制定[10]，至少應(yīng)有不同分級(jí)，區(qū)分高要求標(biāo)準(zhǔn)和最低要求標(biāo)準(zhǔn)，將不同建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，不同地區(qū)的醫(yī)院予以區(qū)分。

表1 世界衛(wèi)生組織醫(yī)院病房噪聲限值

我國在《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50119-2010中對(duì)醫(yī)院主要房間允許噪聲級(jí)進(jìn)行了規(guī)定[11]，如表2所示。

表2 醫(yī)院主要房間允許噪聲級(jí)

2.表中聽力測(cè)聽室允許噪聲級(jí)的數(shù)值，適用于采用純音氣導(dǎo)和骨導(dǎo)聽閾測(cè)聽法的聽力測(cè)聽室。采用聲場測(cè)聽法的聽力測(cè)聽室的允許噪聲級(jí)另有規(guī)定。

《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》GB51039-2014中在采暖、通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)章節(jié)中對(duì)醫(yī)院的部分科室也有噪聲規(guī)定。產(chǎn)科新生兒重癥監(jiān)護(hù)室噪聲不宜大于45 dB（A）；監(jiān)護(hù)病房使用普通空調(diào)時(shí)，噪聲不應(yīng)大于45 dB（A）；血液病房噪聲應(yīng)小于45 dB（A）；燒傷病房如采用凈化空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)確保24h不間斷運(yùn)行，噪聲不應(yīng)大于45 dB（A）；過敏性哮喘室噪聲不應(yīng)大于45 dB（A）；一般手術(shù)室噪聲不應(yīng)大于50 dB（A）；體外受精實(shí)驗(yàn)室和取卵室的噪聲不應(yīng)大于45 dB（A）[12]。

2020年頒布的《醫(yī)院建筑噪聲與振動(dòng)控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（T/CECS669-2020），是醫(yī)院聲環(huán)境專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。在國標(biāo)《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》的基礎(chǔ)上，參考了國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的制定理念，通過收集對(duì)醫(yī)院建筑噪聲與振動(dòng)方面的最新研究與討論成果制定而成。醫(yī)院各科室允許噪聲級(jí)如表3所示[13]。

表3 醫(yī)院主要房間允許噪聲級(jí)

各規(guī)范中對(duì)部分房間的噪聲數(shù)值要求有一定出入，但可以肯定的是，需要病人長期生活和康復(fù)的區(qū)域，需要醫(yī)護(hù)人員長期工作的區(qū)域均需要較低的噪聲值。這無疑肯定了噪聲控制的重要性。

3 暖通空調(diào)系統(tǒng)噪聲分析

暖通空調(diào)設(shè)計(jì)作為建筑設(shè)計(jì)里的重要一環(huán)，其設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲占建筑內(nèi)噪聲污染的比例非常大。在醫(yī)院內(nèi)一些特殊科室因要達(dá)到特定的空氣質(zhì)量參數(shù)，需要選擇特殊的空調(diào)通風(fēng)設(shè)備。有潔凈要求的區(qū)域，如手術(shù)部、重癥監(jiān)護(hù)室、配液中心、層流病房等，均需要通過高換氣次數(shù)從而稀釋室內(nèi)空氣污染物。有需要排出污染物的區(qū)域，如檢驗(yàn)科、病理科中使用的生物安全柜、通風(fēng)柜等。高換氣次數(shù)使得通風(fēng)設(shè)備通風(fēng)量大，如果設(shè)計(jì)師考慮不到位，很容易造成噪聲污染。

暖通空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲主要分為兩類：一類是空氣動(dòng)力性噪聲，另一類是設(shè)備機(jī)械性噪聲。

空氣動(dòng)力性噪聲由三部分組成：

一部分是管道內(nèi)氣流或水流通過閥門、彎頭、變徑時(shí)的紊流狀態(tài)產(chǎn)生噪聲。這就要求設(shè)計(jì)時(shí)注意管道的水力計(jì)算，盡量減少過多彎頭，管道過長，系統(tǒng)冗雜。

一部分是泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，經(jīng)連接管道向外輻射產(chǎn)生的。這就要求風(fēng)管連接設(shè)備時(shí)設(shè)置消聲器或消聲靜壓箱。從噪聲源頭，阻止噪聲向外傳播。

另外一部分是送排風(fēng)由于風(fēng)速過高，通過風(fēng)口時(shí)產(chǎn)生的噪聲。如風(fēng)口大小應(yīng)根據(jù)通過風(fēng)口的風(fēng)量進(jìn)行選型，風(fēng)量應(yīng)與風(fēng)口大小匹配。

設(shè)備機(jī)械性噪聲由兩部分組成：

一部分是設(shè)備本身運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲，如有些產(chǎn)品質(zhì)量較差，風(fēng)機(jī)葉輪在高速轉(zhuǎn)動(dòng)下，氣流使葉片產(chǎn)生震動(dòng)，從而產(chǎn)生噪聲。

一部分是設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)生振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲。

4 暖通空調(diào)噪聲控制方法

4.1 機(jī)房布置位置

《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50118中對(duì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)的設(shè)備位置進(jìn)行了明確規(guī)定，這些設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離病房、辦公室、休息區(qū)等房間，包括鄰室和上下層。當(dāng)設(shè)計(jì)條件無法避免，應(yīng)采用行之有效的控制噪聲與振動(dòng)方法[11]。對(duì)噪聲要求嚴(yán)格的區(qū)域，如手術(shù)部、重癥監(jiān)護(hù)病房、生殖中心等，在設(shè)計(jì)之初應(yīng)將空調(diào)機(jī)房和排風(fēng)機(jī)房設(shè)置在這些區(qū)域的邊緣，并應(yīng)該對(duì)機(jī)房內(nèi)吊裝設(shè)備進(jìn)行必要的減振處理，采用減振彈簧支吊架。人工生殖中心凈化區(qū)的噪聲問題，常被設(shè)計(jì)師忽略，此區(qū)域要求和重癥監(jiān)護(hù)病房相當(dāng)。

醫(yī)院中的潔凈手術(shù)部通常會(huì)設(shè)置在裙房的次頂層，并在上方設(shè)置凈化機(jī)房夾層。有時(shí)機(jī)房層并不能將手術(shù)部全部覆蓋，此時(shí)就要求不能將凈化區(qū)獨(dú)立冷源或其他設(shè)備設(shè)置在手術(shù)室上方。層流病房也有相同情況，層流病房的機(jī)房通常設(shè)置在層流病房區(qū)域上方，應(yīng)盡量避免將凈化空調(diào)機(jī)組設(shè)置在層流病房正上方。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，很難保證層流病房內(nèi)噪聲小于40dB（A）。

暖通空調(diào)系統(tǒng)噪聲源是暖通空調(diào)設(shè)備，將設(shè)備機(jī)房和設(shè)備遠(yuǎn)離被污染對(duì)象是噪聲污染控制的最簡單方式。

4.2 暖通空調(diào)系統(tǒng)形式

不同的醫(yī)療場所選用合理的暖通空調(diào)系統(tǒng)也是達(dá)到噪聲值標(biāo)準(zhǔn)的重要一環(huán)。

如有關(guān)風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)在重癥監(jiān)護(hù)病房的使用產(chǎn)生的噪聲問題值得探討。重癥監(jiān)護(hù)病房噪聲要求晝間≤40dB(A)，夜間≤35 dB(A)，這是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。已常用FP-85型號(hào)風(fēng)機(jī)盤管為例，高靜壓50Pa類型機(jī)組規(guī)范要求噪聲為47 dB(A)，市場上中高端品牌產(chǎn)品噪聲45 dB(A)左右。該噪聲值距重癥監(jiān)護(hù)室標(biāo)準(zhǔn)噪聲值有較大差距。故雖然目前重癥監(jiān)護(hù)室是否做潔凈設(shè)計(jì)沒有定論，但筆者認(rèn)為重癥監(jiān)護(hù)室考慮噪聲問題，暖通空調(diào)系統(tǒng)均應(yīng)該采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)形式。

4.3 設(shè)備選型

通過對(duì)噪聲來源的分析，暖通空調(diào)系統(tǒng)的噪聲主要來源于空調(diào)通風(fēng)設(shè)備。醫(yī)院有噪聲嚴(yán)格要求區(qū)域，應(yīng)該選用高效、低噪聲、低振動(dòng)設(shè)備。優(yōu)良的產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)，合理的聲學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，是控制噪聲污染的關(guān)鍵。在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，設(shè)備功率、風(fēng)機(jī)風(fēng)量與風(fēng)壓、葉輪轉(zhuǎn)速等都會(huì)對(duì)噪聲產(chǎn)生影響，如醫(yī)院的潔凈區(qū)域，均需要較大通風(fēng)量，較大風(fēng)壓，以滿足凈化要求。噪聲嚴(yán)格要求的區(qū)域更應(yīng)該選用性能優(yōu)良的設(shè)備。相同風(fēng)量和風(fēng)壓下離心風(fēng)機(jī)噪聲比軸流噪聲大，故凈化區(qū)域通風(fēng)機(jī)較多選用低噪聲離心風(fēng)機(jī)，如某品牌排風(fēng)機(jī)風(fēng)量5000m3/h，靜壓400Pa型號(hào)，離心風(fēng)機(jī)噪聲63 dB(A)左右，軸流風(fēng)機(jī)噪聲達(dá)72 dB(A)左右。

關(guān)于不同的暖通空調(diào)設(shè)備均有相應(yīng)的國家規(guī)范對(duì)其噪聲范圍有要求，如組合式空調(diào)機(jī)組的選用可參考《組合式空調(diào)機(jī)組》GB/T14294，風(fēng)機(jī)盤管的選用可參考《風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組》GBT19232等。

設(shè)備選型應(yīng)盡量使暖通空調(diào)系統(tǒng)在正常工況、額定功率下運(yùn)行，保證噪聲不超標(biāo)。

4.4 管道水力設(shè)計(jì)

根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50736-2012規(guī)定，對(duì)有消聲要求的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)管空氣流速宜按照表4選用。避免由于管道內(nèi)空氣流速過快產(chǎn)生噪聲。

表4 風(fēng)管內(nèi)的空氣流速

在醫(yī)院暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，應(yīng)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)量等進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，不能預(yù)留過多風(fēng)壓，否則增加噪聲。在風(fēng)管設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減少小半徑或直角彎頭，減少管徑突然變化。與設(shè)備連接的管道均應(yīng)設(shè)置軟接頭，風(fēng)管出機(jī)房位置設(shè)置1m長消聲器，當(dāng)風(fēng)量較大是應(yīng)設(shè)置兩段消聲器。消聲器設(shè)置時(shí)應(yīng)考慮風(fēng)管內(nèi)氣流對(duì)消聲能力的影響，當(dāng)風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速小于8m/s時(shí)，消聲器應(yīng)接近風(fēng)機(jī)的主管布置。

有關(guān)消聲器的選型應(yīng)注意消聲器有多種類型，包含阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復(fù)合式消聲器、微穿孔板消聲器等等。在有潔凈要求的區(qū)域應(yīng)使用微穿孔板消聲器，其他區(qū)域常使用阻抗復(fù)合式消聲器。

4.5 隔振措施

金屬彈簧隔振器適用于設(shè)備轉(zhuǎn)速小于1500r/min時(shí)；橡膠剪切減振器適用于設(shè)備轉(zhuǎn)速大于1500r/min時(shí)。設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率與隔振器垂直方向固有頻率之比應(yīng)≥2.5，宜為4～5。兩種隔振器與基礎(chǔ)之間，橡膠剪切減振器應(yīng)設(shè)置彈性隔振墊。

系統(tǒng)隔振一般選用隔振器，若特殊設(shè)備振動(dòng)比較強(qiáng)時(shí)，優(yōu)選浮筑地面的做法，浮筑地面的減振效果更好，能起到減振作用的頻帶也更寬。

另外，管道支架做好與建筑的連接問題，能有效控制振動(dòng)向建筑結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)，從而減少噪聲產(chǎn)生。

4.6 改造項(xiàng)目常見噪聲問題處理

辦公區(qū)域、病房區(qū)域的走廊吊頂內(nèi)，不應(yīng)該設(shè)置有空調(diào)通風(fēng)設(shè)備，尤其是各類重癥監(jiān)護(hù)病房、手術(shù)部、生殖中心等地。

以河北某地醫(yī)院改造為例。急診重癥監(jiān)護(hù)病房需要改造，周圍沒有排風(fēng)機(jī)房，改造設(shè)計(jì)時(shí)將排風(fēng)機(jī)安裝在了辦公區(qū)辦公室吊頂。實(shí)際運(yùn)行后，不僅辦公室噪聲過大，達(dá)到70dB（A），急診重癥監(jiān)護(hù)室內(nèi)噪聲也過大，達(dá)到55dB（A）。

分析原因有二：一是排風(fēng)機(jī)本身不是低噪聲設(shè)備；二是應(yīng)設(shè)置在排風(fēng)機(jī)房。鑒于現(xiàn)場無合適房間作為機(jī)房，排風(fēng)機(jī)設(shè)置位置無法更換。解決方法有三：一是將排風(fēng)機(jī)更換為低噪聲離心風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)出口設(shè)置兩段微穿孔板消聲器；二是為排風(fēng)機(jī)在吊頂內(nèi)做隔音降噪室；三是將辦公室內(nèi)排風(fēng)管道進(jìn)行橡塑保溫棉包裹。隔音降噪小室墻面采用穿孔石膏吸音板，內(nèi)側(cè)貼吸聲棉。通過采用此消聲方法，辦公室噪聲降為50 dB（A），急診重癥監(jiān)護(hù)室噪聲降為40 dB（A），從而滿足設(shè)計(jì)規(guī)范和使用要求，保證了科室的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前醫(yī)院噪聲污染嚴(yán)重，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)更應(yīng)該謹(jǐn)慎，避免產(chǎn)生不必要的噪聲污染。設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)與建筑專業(yè)密切配合，合理制定機(jī)房位置，必要時(shí)應(yīng)提高機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的降噪要求。通過不斷優(yōu)化空調(diào)節(jié)能降噪系統(tǒng)，改善暖通空調(diào)噪聲控制方案。聲環(huán)境是綠色建筑的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，目前雖然綠色醫(yī)院不是強(qiáng)制性建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，但綠色醫(yī)院一定是當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)。