暖通空调专业在医院设计中担负着重要角色,优秀的设计不仅能为医生、患者提供良好的工作和就医环境,同时对于降低医院的运营成本和减少院内的交叉感染也起着重要作用。本文以北京朝阳医院设计的暖通空调系统为例,来展示其设计效果,并为其它医院的暖通空调设计提供参考。

工程概况

北京朝阳医院(见图1)坐落于CBD商务区西北侧,是集医疗、教学、科研、预防为一体的三级甲等医院。该工程为新建门急诊及病房楼,是北京奥运会唯一奥运示范医院,承担了奥运期间的医疗救治工作。

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该工程新建建筑面积83937m2,地上13层,地下3层,建筑高度59.80m。 

地下3层:为停车库( 战时六级人防物资库)、 放疗科、设备用房。 

地下2层:为停车库及设备用房。 

地下1层:为急诊部、药库及病案库等。 

首层:为门诊大厅、住院大厅及门急诊治疗室等。 

2层:为放射影像室、CT室、儿科等。 

3层:为检验、功能检查、超声影像及门诊用房。 

4层:为中心供应室及门诊用房。 

5层:为中心洁净手术部、门诊手术部及门诊用房。 

6层:为血库、生殖中心及门诊用房。 

病房楼:7~12层为标准护理单元,13层为呼吸重症监护病房(RICU)。 

门急诊楼:6~9层为门诊用房,10层为行政办公区、 报告厅及计算机中心。 

工程建成后, 医院病床总数达1410床(其中新建病床数为285床), 日门急诊量已超过1000人次, 连续5年为北京市门诊量最大的医院。

建筑特点

1、设计了化学中毒紧急救治中心

作为北京市全国职业病及化学中毒救治基地,该工程急诊部一直承担着北京市( 包括奥运会期间)化学中毒紧急救治任务。化学中毒紧急救治中心紧密结合现有急救流线,分设了平灾结合的热区、温区、冷区,设置了急救车自动清洗、 中毒患者自动清洗及重症患者自动清洗等设施。

2、设计了急救中心A,B,C三区接诊及救治机制

急救中心位于地下1层,A区(抢救)、B区(复苏留观)、C区(普通诊区)围绕医技检查展开,分区明确,流线先进清晰,高效快捷。地下1层利用天井及下沉花园,实现了与地上建筑相同的采光通风效果。该急救中心是卫生部急诊医学教育合作项目培训基地和北京市急诊住院医师规范化培训基地。

3、建立了国内首家净化的RICU

RICU的整体设计着重体现了护理工作的高效率与便捷性,同时从病人角度出发,创造了舒适、积极的治疗环境。

4、门诊科室布置摒弃了传统的内外科设置

采用内外科集成、以中心(脑病中心、心脏中心等)为单元的集约型布局方式,大大提高了工作效率,弱化了就诊流程。

暖通空调系统设置

1、通风空调系统

门急诊及病房楼功能较多,根据各功能设置不同的通风空调系统。该项目共设:

 

(1)送排风系统100个。 

(2)风机盘管加新风空调系统33个(主要服务区域为门诊、 病房)。

 

(3)全空气舒适性空调系统25个(主要服务区域为医疗主街、大厅等)。

 

(4)生物净化空调系统31个(主要服务区域为洁净手术部、急诊重症监护病房(RICU)、 RICU、心脏监护病房(CCU、中心供应室、抢救室)。 

(5)恒温恒湿空调系统2个(主要服务区域为核磁共振磁体间、计算中心机房)。 

(6)多联机空调系统4个(主要服务区域为放疗科直线加速器治疗室、核磁共振辅房、变配电辅房、计算中心辅房)。

2、冷源

在本工程新建建筑中设计了供应全院区15万平米建筑的集中制冷站。选用2台3869KW(1100rt)的离心式冷水机组与2台1336KW(380rt)的螺杆式冷水机组,使得在高、低负荷下都能高效率运行, 同时机组之间也能形成相互备用。其中螺杆机在冬季运行。

3、热源

采用市政热源, 经换 热 后 用 于 本 工 程 建 筑 的 空 调 和 供

暖, 同时设置蒸汽锅炉房提供蒸汽用于消毒、 冬季舒适性空

调加湿并作为空调、 供 暖 备 用 热 源。净 化 空 调 系 统 的 加 湿

采用电极式加湿器。

4、空调水系统

病房楼、 地下1层各 空 调 房 间 及 所 有 净 化 空 调 系 统 的

水系统为四管制, 其余均为两管制。

通风空调设计

在医院暖通空调设计中,防止医院内以空气源传播方式造成的交叉感染尤其重要。该工程的设计特点是:

1、与医学专家一起总结防控经验,结合先进的医疗流程,合理配置通风空调系统。地下1层的医疗用房设计了下沉式花园,实现了与地上建筑相同的通风效果,保证在疫情发生时能正常运行。

2、将医护人员的休息区、办公区设计成正压区域,使气流由医护人员休息区、办公区流向公共区域,再由负压区排至室外。

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图2给出了病房的气流流向示意,医生办公室、值班室、示教室采用风机盘管+新风系统, 保持房间正压;公共区域的气流由病房、卫生间、污物间排出,这些房间保持负压。

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图3给出了放射科的气流流向示意,医生停留的区域设计为正压区,病人停留的区域设计为负压区, 以保护医务人员。

3、在医护人员与病人共同存在的各医疗场所(诊室、检查室等)均设置新风和排风系统,提 高空气的流动性,减小房间空气龄,降低有害物浓度。

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图4给出了妇产科门诊的气流流向示意,诊室、检查室采用风机盘管+新风+排风系统;公共区域的气流由诊室、卫生间、污物间排出,使空气流通,避免出现死角,降低有害物的浓度。

4、各层医疗主街、门诊大厅、急诊抢救大厅、急诊留观大厅、急诊各交通廊、报告厅等公共空间采用全空气双风机空调系统。在疫情(如SARA、流感)发生时或在过渡季,空调系统以全新风工况运行。急诊抢救大厅、急诊留观大厅的平时排风量均比新风量大10%, 使室内保持负压。医疗主街采用条缝型送风口,使送风均匀,降低了风速,减少了病人的吹风感。

5、在医疗净化区域设置压力梯度,采用新风集中处理、分散独立送风的空调方式。在净化空调机组不工作时,由新风系统维持各区域的压力梯度,避免净化房间受到污染。根据洁净度级别设计压力梯度。各洁净走廊设独立的排风系统以调节压力。净化区域压力比非净化区域 高15Pa,高级别的净化区域(房间)压力比低级别净化区域(房间)高8~10Pa,如图5所示。

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6、中心供应室分区域设置不同的空调系统。中心供应室是全院的消毒供应分发中心,无菌品及手术室的器械、敷料均在此消毒后分发给各部门,是清洁与污染并存的部门。在平面布置上污染区、清洁区、无菌存放区三区分立。

流程包括接受回收、清洗、打包、消毒灭菌、无菌存放。对应三个区域设置不同的空调系统。污染区:风机盘管+新风+排风系统(负压);清洁区:30万级净化空调系统;无菌存放区: 10万级净化空调系统。

7、通过总结SARA期间的救治经验,结合呼吸系统疾病的特点,建立了国内首家净化的RICU,从流线上严格控制空调房间的压力梯度,设立独立的患者通道,严格医患分流。护理模式采用开放中心岛式,病床围绕护士站呈放射状布置,护士可直接观察到每位病人,抢救距离最短。RICU的整体设计着重体现了护理工作的高效率与便捷性,同时从病人角度出发, 创造舒适、积极的治疗环境。RICU分区见图6。

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RICU的净化等级为10万级,共设7个净化空调系统,2个新风集中处理系统。 

①严格控制空气流向,使气流流向为医护人员休息区→医护人员工作区→RICU病房区。 

②排风口设在病人头部区域的侧下方。 

③病房区采用直流式净化空调系统,避免交叉感染。为提高可靠性,病房空调系统设置备用机组。 

④为了保证病房处于负压状态,在送风管上安装定风量阀,在排风管上采用VRP-STP房间 压力控制器+TVT变风量阀控制房间压力,实现各病房压力无关控制,病房压力设定为-15Pa,有效地保证了病房内的空气不外溢。压力控制原理图见图7。

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⑤设计2间正负压转换RICU,室内为肺移植病人时调至正压状态,室内为普通病人时调至负压状态。

8、急救中心对应3个不同的区域,采用不同的通风空调系统实现其功能,见图8。

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A区(抢救):2间抢救室按Ⅲ级净化手术室设计,用于紧急情况下的手术。抢救大厅采用全空气双风机空调系统,可全新风运行,以避免疫情发生时的交叉感染。

 

B区(复苏留观):危重病人进入EICU。为了防止交叉感染并提高护理的可靠性,将EICU设计成10万级净化区域,病房设计成直流式负压病房,其中2间可实现正负压转换。为了保证病房的负压状态,在送风管上安装定风量阀,在排风管上采用VRP-STP房间压力控制器+TVT变风量阀控制房间压力,实现各病房压力无关控制,病房压力设定为-15Pa,有效地保证了病房内的空气不外溢。普通病人进入留观大厅。由于病人的气味较大,同时为避免疫情发生时的交叉感染,留观大厅采用全空气双风机空调系统,可全新风运行。

 

C区(普通诊区):采用风机盘管+新风+排风系统。

9、净化空调机组采用正压无涡壳直联变频组合式机组。机组根据过滤器的阻力变化调整风量,实现稳定、节能运行。采用直联式风机,避免了皮带脱落的碎屑对高效过滤器造成污染。空调机组采用正压机组,即风机段在过滤段和表冷段之前,避免了机组漏风对空调系统造成污染,如图9所示。

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10、防止交叉感染的液体循环式热回收系统。在排风与进风完全隔离的情况下, 回收排风中 的冷热量来预热或预冷新风。在地下2层的EICU机房和14层的EICU机房设置2套乙二醇 热回收系统。以EICU机房为例,其乙二醇质量分数为30%,水汽比为0.25,换热器迎风面风速为2m/s; 冬季房间排风温度23℃、 含湿量9g/kg,室外新风温度-12℃、相对湿度45%。图10为EICU机房液体循环式热回收系统原理图。

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表1给出了根据空调设备公司软件计算得出的换热设备参数。 

系统热回收显热效率η为

η=0.5(η+η)+Δη +Δ η(1)式中η为新风换热器的显热效率;η 为排风换热器的显热效率;Δη,Δη为显热效率修正,由《实用供热空调设计手册》查得Δη=0.04,Δη=0.02。

代入数据计算得η=52%

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11、各污染区域设计成负压,防止有害物溢出。医疗场所的废气全部高空排放,避免采用侧墙排风的方式,以免出现气流短路的现象。 

①病房、诊室、检查室、扫描室等采用排气扇与离心排风机串联运行的排风系统, 保证房 间的换气次数和系统平衡,并保持房间负压。 

②污物间、污洗间设独立的排风系统,以排除有害气体和异味,并使房间保持负压。 

③卫生间采用排气扇与离心排风机串联运行的排风系统,保证房间的换气次数和系统平衡, 卫生间始终为负压状态。 

④中心供应室的污车清洗和污染区设独立的排风系统,以排除生产过程中产生的有害气体,并使房间保持负压。 

⑤在中心供应室高温蒸汽灭菌器上方设独立的排风系统,以排除灭菌过程中产生的废热, 并使蒸汽灭菌器间相对于两侧的净化区域保持负压。 

⑥低温环氧乙烷灭菌室设独立的排风系统,以排除灭菌过程中产生的强致癌物质,同时接 独立的排气管排至屋面,并使房间保持负压。 

⑦2层放射科胃肠造影扫描室、乳腺CAD、门诊四肢、乳腺钼靶、门诊胸片、病房胸片、CT室设独立的排风系统,换气次数为3h-1。扫描室为负压,控制室为正压。 

⑧2层检验中心、门诊化验室设独立的排风系统, 以排除检查过程中产生的有害气体和检 验试剂的异味,换气次数为10h-1,并保持负压状态。各通风柜设独立的排风系统。 

⑨地下1层滤过间是在发生化学品爆炸、 中毒等事故后的急救过程中对中毒人员进行清洗的场所,为了防止有害物溢出、扩散,该房间设计了独立的排风系统,并保持房间负压。 

⑩直线加速器治疗室设独立的排风系统排除产生的臭氧及余热。治疗室为负压,医生控制室为正压。

地板供暖系统

本工程门诊楼在1,4,7,10层共设有4个大堂主街,层高均在13m以上, 为了提高舒适性设 计了地板供暖系统。同时在病房楼入口大厅及输液大厅设计了地板供暖系统,作为冬季辅助加热系统,为患者提供了舒适的就医环境,受到了患者的好评。

化学中毒紧急救治中心的设计

该工程设计了化学中毒紧急救治中心,作为北京市全国职业病及化学中毒救治基地,承担北京市( 包括奥运会期间)化学中毒紧急救治任务。

在中毒患者更衣、清洗处设计了电热防水热风幕快速加热系统,保证了系统在冬季的良好运行。图11为地下1层化学中毒紧急救治部分流程图。

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 来源: 中国中元国际工程公司 作者:赵文成 筑医台编辑出品