随着城市规模不断扩大,人口集聚和老龄化的到来,医疗资源将在一定时间段内变得越来越紧俏。

在进出各大医院的时候,我们最大的感受就是门诊大厅人头涌动以及住院大楼电梯超难等候。今天,我们不聊门诊大厅,来看看住院楼电梯的问题。

目前城市里的大型医院的住院楼多为高层,而高层住院楼电梯相较于其它楼宇则面临着更大的挑战:流线复杂、竖向交通负荷大、控制交叉感染难度大、安全自救难解决等。

而以往国内对医院电梯设计研究不足,缺乏科学系统的设计手法,多依靠经验处理,造成现实中的医院大量电梯多数不堪重负。

重庆大学教授龙灏及其指导研究生丁玎曾对高层医院电梯做过系统调研和研究,并发表相关论文。

调查的上海与重庆两地15家三甲医院,只有一家医院的住院楼电梯等待时间在60s以内,也就是说,长等候时间的医院高达93%,而超过120s的超长候梯时间的占比则达到了66%。

情况非常糟糕。

概念解释:

平均候梯时间(Average Waiting Time):候梯时间是指乘客按下召唤按钮起到所派电梯到达此层乘客进入轿厢所经过的时间。平均候梯时间是指一段时间内,所有乘客的候梯时间平均值,它是评价电梯运行系统的重要指标。

长候梯时间(Long Waiting Time):长候梯时间是指候梯长度超过 1min 的候梯时间。实验证明,乘客的心理烦躁程度是与候梯时间的平方成正比的,当候梯时间超过 60s 时,其心理烦躁程度会急剧上升。当等候时间超过 120s 时,通常被称之为超长候梯时间。

而除了等待时间长,很多医院的交通流线混杂,存在着健康人员和带菌者的交叉流动、清洁物和污染品互相影响的可能。

病患隐私没有保障、候梯环境恶劣、病患用梯资源被挤压、健康人员目睹各类病患心情变差等等问题随之而来。

而湖南省建筑设计院有限公司(以下简称HD)医疗健康建筑设计研究中心团队向来非常重视人性化设计,对各类不同使用情境的人群最大化分流。

上图设计团队正在设计的珠海横琴医院项目,下图为裙楼的电梯设置与分布图。

裙楼楼层数较少、电梯分布广加上有自动扶梯强大的人员运输能力,压力相对较小,因此不是本文重点,不再赘述。

接下来着重于高层住院塔楼部分。

要想搞清楚高层住院楼的电梯分析,还需要先了解几个基本概念:

一、住院电梯总使用人数,通长用Q表示。

高层住院楼内部人流复杂,但归结起来主要由5部分组成:病员、医生、护士、陪护人员和探视亲友。

1. 病员:假设住院楼床位数为C, 楼内病员数按照入住率 100% 计算, 记C(人)。

2. 医护人员:按照《综合医院组织编制原则试行草案》和我国《护理管理标准及评审方法(试行)》中规定的临床床护比1∶0.4和医护比1∶2确定医护人数,即对总床位数为C的高层住院楼而言,内有护士0.4C(人)、医生0.2C(人),合计0.6C(人)。

3. 陪护人员:与国外相比,国内现阶段普遍存在大量陪护人员。根据大量实地调查和参考文献数据可以得出,在当前我国住院楼中按0.8倍床位数的高陪护率计算陪护人员是合适的,计为0.8C(人)。

当然, 这里的陪护人员不仅单指夜间陪伴者, 还包括每天定时去医院探望、 照料患者的人员。

4. 探视亲友:在我国,住院病患几乎都有临时亲友探视。根据参考论文中的问卷结果显示:在被访的240名患者中,194人曾有朋友来探望,占患者调查人数的81%,又由统计得到的所有患者总的住院天数221天和这期间总的探望人数124人,求出每天、 每床平均探视人数约为0.45人次,计算中计为 0.5C(人)。

5. 后勤保障人员:根据《综合医院组织编制原则试行草案》人员编制规定,行政管理人员占据总编的28%-30%,记为0.3C。

综上所述,对一幢拟定总床位数为C的高层住院楼来说,电梯乘梯总人数Q值应为3.2C。

注:此处所列3.2C与龙灏和丁玎在《高层住院楼电梯配置与设计方法》(发表于2009.9《建筑学报》)中所列2.9C有出入,主要是后勤保障人员的0.3C。

回过头来看横琴医院住院楼标准层的设置,13部电梯分成了5部分。

1. 住院与探视电梯:住院楼在每个护理单元西侧设有4部住院与探视电梯。主要服务医院来访的公共人流与办理出入院的患者。

2. 患者电梯:住院楼在每个护理单元设有3部患者电梯。主要服务于已入住患者,供其在院内行动。

3. 医护电梯:住院楼在每个护理单元设有4部医护电梯。

4. 清洁电梯:住院楼在每个护理单元设有1部清洁电梯。

5. 污物电梯:住院楼每层设有1部污物电梯。污物电梯兼做消防电梯。

横琴医院在设计时坚持单独设置探视电梯,将临时探视人员、陪护家属等健康人群均引流到此。

这4台电梯一共考虑的总人数为,陪护家属(0.8C)、探视人员(0.5C)、部分患者(按照0.5C计算),总计1.8C。

而右侧的患者电梯,主要是供住院病人前往其它楼层做各类检查使用,一般情况下仅供住院病人使用,遇需要手术时也可能会存在少量家属及医护人员陪同。

因此,这3台电梯需要考虑的人员为陪同患者检查的医护人员或家属(0.3C)、部分患者(按照0.5C计算),总计0.8C。

说明两点:

1. 并不排除离得较远的病房内的病患在了解到患者电梯更为专一高效后,均愿意使用患者电梯的情况,因此,极限计算人数应该为全部患者加上部分医护及家属,共1.3C。

2. 从使用舒适性上来说,患者电梯速度并不宜过高,综合效率问题后普遍采用1.75m/s速度的型号。因此分析时也会一并考虑进去。

二、5min乘客集中率CEa

5min乘客集中率CEa是指大楼电梯在客流高峰期, 5min载客数CE1和大楼电梯总的使用人数Q之比,计算式为:CEa=CE1/Q 。

5min载客数CE1理论上是指5min范围内需要输送乘客的人数,即建筑内所有楼层在同一5min时间段内电梯等候人数、乘梯人数及乘梯到达人数的总和。

这一数据目前仍然主要来源于人工统计调查。

这一平均数值在欧美标准中属于偏低配置,因此,我们在选择横琴医院的5min乘客集中率时将会适当提高。

除了5min乘客集中率,发梯间隔时间AI(电梯到达门厅的时间间隔)与平均行程时间AP(电梯内乘客从进入到电梯到离开的平均时间),也是电梯服务质量的重要评定标准。

其中发梯间隔时间AI又是最重要的指标,《建筑设计资料集》甚至将其作为唯一的检验标准。

当检验结果超过发梯间隔时间时,需增加电梯数量,并相应降低电梯载重量。

此外,由于不同建筑物的建设规模相差很大,因此,平均行程时间AP的差距也很大,标准难以统一。

所以,平均行程时间 AP 的检验结果一般只当作电梯数量配置的参考,当然,也可以从侧面间接控制高层住院楼建筑层数的不断增加。

接下来,根据《建筑设计电梯选型与配置实用指南》,高层建筑内电梯数量计算主要有如下5个步骤:

1. 确定电梯的服务方式;

2. 计算电梯运行周期;

3. 计算1台电梯5min的输送能力;

4. 计算需要的电梯台数;

5. 验算电梯的发梯间隔时间。

将计算所有需要的公式汇总结合横琴医院的计算结果,列举如下图所示。

注:关于上面公式中的每个参数的具体意义、选取及公式解读可参看《建筑设计电梯选型与配置实用指南》或丁玎硕士论文《高层住院楼电梯系统设计研究》。

我们将整个过程封装成GH参数化电池,这样只要输入一些建筑师都懂的参数后,就能得到自己想要的结果。好处是修改随时可得结果,过程快速。

我们先来看综合考虑探视电梯与患者电梯的计算结果(未考虑医护电梯等)。

可以看出5min乘客集中率参数CEa取调研平均值8.4%,理论上共需要5台电梯。

而CEa最大能支撑到11.5%,这时仍在我们设置的7台电梯范围内,再往上取值就需要更多台电梯,才能在单位时间内运送更多的人。

集中计算与我们分区设置电梯,人员尽量减少重叠的情况有冲突,势必造成分析不够精确。因此,我们分别对左右两处电梯进行计算。

标准层平面左下角的4台探视电梯,在CEa参数取8.4%均值时,需要4台电梯,发梯间隔时间评定良好。

提高5min乘客集中率参数,4台电梯对应的极限数值是9.9%。

平面右侧的患者电梯,理论上所需最少数量为2台。但这个时候的发梯间隔时间却处于一个不大理想的状态,考虑的人数也偏保守。

在考虑使用人数为比较多的1.3C时,3台电梯对应的最大CEa为10.2。此时的间隔时间是86秒,按评价标准属于良好,但很接近一般。结果显示,电梯运的人越少,时间反而要得要少?

仔细看前面公式汇总里的相关公式,因为电梯停靠站数与每一站进出人员时间都与这个承载人数息息相关。

在现实使用电梯过程中,即使是比较拥挤的医院电梯,也很少真的是站够额定人员,另外,也很少出现刚好在设定的楼层层层停靠的情况。

最后,我们可以根据这个计算程序,得到一个较为通用的高层住院楼电梯选用表。

至于其它一些过程计算数据,只要进入封装的电池里,都能看到或者读取。

对于横琴医院来说,综合考虑计算的理论最小值可以仅设置5台电梯,人员分流导引之后,分别计算电梯数量,则最少需要6台电梯。

实际设计一共设置了7台电梯,满足设计需求。

当然,如果从发梯间隔时间的优化方面考虑,仍然还有提高配置的空间。

最后,总结一下,这个公式直接套用的话,适用于使用人数较多的高层住院楼电梯分析情况(且电梯是按单双层停靠设置)。粗暴的套用程序,有时会得到荒诞的结果,但其实活学活用的话,很多情况都可以拿来分析。

通过自行调节参数,反而可以更好的理解原理,从而得到比较吻合实际的结果。

建筑专业设计:

许赤士、李建、吴红山、邹梁、杨芳、尹红玉、徐奕欣、谢雨晴、朱颖峰、陈浩淳、丁中红、曾果、周伟杰

参考文献:

1. 龙灏、丁玎《高层住院楼电梯配置与设计方法》,《建筑学报》2009.09

2. 龙灏、丁玎《高层住院楼电梯系统设计研究》

3.《护理医院管理标准及评审方法(试行)》

4. 《综合医院组织编制原则试行草案》

5. 朱德文、梁质林《建筑设计电梯选型与配置实用指南》