新風(fēng)量在醫(yī)院診室如何計算

在新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中，新風(fēng)量等于人均新風(fēng)量指標(biāo)與人員數(shù)量的乘積，人均新風(fēng)量指標(biāo)是衛(wèi)生學(xué)研究范疇，而人員數(shù)量則是工程學(xué)研究范疇。人均新風(fēng)量指標(biāo)成果較多[1-8]，結(jié)論比較明確，因此確定新風(fēng)量的主要問題是確定人員數(shù)量。我國《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50736-2012）、《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》（GB51039-2014）中明確規(guī)定了診室最小新風(fēng)量為2h-1 換氣次數(shù)。但大量的實際情況表明，按照這個指標(biāo)進(jìn)行新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計及運行，醫(yī)護(hù)人員普遍感覺診室內(nèi)部空氣質(zhì)量不佳。因此有必要深入了解診室內(nèi)部人員數(shù)量及變化特性，再做進(jìn)一步深入分析。

1 調(diào)查概況

本文采用實地調(diào)研、現(xiàn)場實測及與醫(yī)護(hù)人員訪談的調(diào)查研究方法。

1.1 人流量的實地調(diào)研

2011 年7 月18 日至23 日（周一～周六）對重慶某綜合醫(yī)院的內(nèi)科診室和專家診室內(nèi)部的人流量進(jìn)行了實地調(diào)研。調(diào)研時間從9 點至17 點，每隔一小時統(tǒng)計一次診室內(nèi)部醫(yī)生、助理、患者、陪護(hù)及其他人員的數(shù)量。

1.2 診室內(nèi)CO₂濃度實測

測試儀器采用室內(nèi)空氣品質(zhì)檢測儀TSI7575，測量精度±50ppm，分辨率為1ppm，響應(yīng)時間20s，測量范圍0～5000ppm。采用3 個測點，測點位置分別位于醫(yī)生坐著時、患者坐著時和陪同人員站立時呼吸區(qū)高度。每小時測試一次，每次測試時讀取測試1 分鐘內(nèi)的平均值。

1.3 與醫(yī)護(hù)人員訪談

與醫(yī)護(hù)人員交談診療過程中診室內(nèi)部人員數(shù)量，高峰人流量的時間段及持續(xù)時間，室內(nèi)空氣環(huán)境的情況。

2 調(diào)研結(jié)果

2.1 人流量及其構(gòu)成

該醫(yī)院制定了門診就診管理制度，一次只允許一名患者和一名陪同人員進(jìn)入診室，但從實際的情況來看，如圖1 與圖2，診室內(nèi)部的醫(yī)護(hù)人員和患者的數(shù)量比較穩(wěn)定，一般為三人，分別為一名醫(yī)生、一名助理和一名患者，而陪同人員數(shù)量較多且變化較大，陪同人員最少為0 人，最多為6～8 人。由此可知該醫(yī)院雖然設(shè)置了管理制度，但沒有嚴(yán)格執(zhí)行，導(dǎo)致了診室內(nèi)部人員遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了正常情況。通過與醫(yī)護(hù)人員交談發(fā)現(xiàn)，診室內(nèi)存在兩類不確定的人員，一類是正在診療患者的陪同人員，有時陪同數(shù)量較多，大約為5 人，尤其是兒童患者的陪同人員；另一類是正在等候診療的患者及其家屬（即圖中的“其他”人員），他們會擠進(jìn)診室等待就診，雖然醫(yī)護(hù)人員讓這些等候人員在診室外等候，但效果并不明顯。

2.2 人流量及室內(nèi)CO2 濃度

在測試時發(fā)現(xiàn)室內(nèi)開啟了機械新風(fēng)系統(tǒng)，其新風(fēng)量為2h^-1 換氣次數(shù)，同時診室的門窗一直處于開啟狀態(tài)。由圖3 和圖4可以看出，診室內(nèi)部的人流量與室內(nèi)CO₂濃度呈正相關(guān)，在具有機械新風(fēng)系統(tǒng)供應(yīng)新風(fēng)及開啟外窗的情況下，診室內(nèi)部CO₂ 濃度在某些時段超過了《室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18883-2002）規(guī)定的1000ppm 限值，具體表現(xiàn)在內(nèi)科診室是周一至周四的上午時段，最高達(dá)到了1300ppm，而專家診室則是在周一與周二，最高達(dá)到了1400ppm。與醫(yī)護(hù)人員訪談得知診室在周一與周二的上午時段室內(nèi)人員較多，空氣質(zhì)量較差，有醫(yī)護(hù)人員甚至發(fā)出“在這種悶悶的環(huán)境中怎么能打起精神來給患者看病”的感慨。由此可知，診室雖然開啟了新風(fēng)系統(tǒng)且新風(fēng)量為2h^-1換氣次數(shù)，診室內(nèi)部仍感覺空氣質(zhì)量不好，不得不打開外窗以引進(jìn)新鮮空氣，在這種情形下室內(nèi)的空氣質(zhì)量仍有部分時段不佳。

3 分析與討論

3.1 人流量構(gòu)成特性及模型

（1）人流量構(gòu)成特性

診室內(nèi)部主要有醫(yī)護(hù)人員（醫(yī)生及其助理）、正在診療的患者及其陪護(hù)者、其他等待的患者和陪護(hù)人員構(gòu)成，醫(yī)護(hù)人員是固定的，一般有一名醫(yī)生和一名助理，有的情況下只有一名醫(yī)生；而患者和陪護(hù)人員是在不停流動著。對室內(nèi)人流量影響較大的是陪護(hù)人員和其他人員，這涉及到診室的管理制度，沒有管理制度或未嚴(yán)格執(zhí)行管理制度情況下，正在診療患者的陪護(hù)人員、其他等待的患者和陪護(hù)人員數(shù)量較大且是隨機變化的，在嚴(yán)格執(zhí)行管理制度下，一般沒有陪護(hù)人員或者只有正在診療患者的陪護(hù)者，陪護(hù)的人數(shù)一般為1 人。因此從人流量的特性看，診室內(nèi)部人流量存在確定性人流量和不確定性人流量。

（2）人流量模型

根據(jù)診室人流量的確定性特征將人流量分為常態(tài)人流量和非常態(tài)人流量。常態(tài)人流量是指人流量的特性是明確的，這種特征是經(jīng)常呈現(xiàn)的。對于診室而言，其常態(tài)人流量為三人，分別為一名醫(yī)生、一名助理、一名患者。非常態(tài)人流量是指在常態(tài)人流量基礎(chǔ)上突然增加一定數(shù)量的人員，一段時間后人流量又恢復(fù)到常態(tài)人流量狀態(tài)稱為非常態(tài)人流量。設(shè)定非常態(tài)人流量為分段函數(shù)如下：

其中，b 為非常態(tài)情況下增加的人員數(shù)量。

3.2 新風(fēng)需求的影響因素分析

診室常態(tài)人流量為常數(shù)，其新風(fēng)需求是明確的，按照2h^-1 新風(fēng)換氣次數(shù)或人均30m3/h 新風(fēng)量指標(biāo)計算均能滿足要求。但是當(dāng)處于非常態(tài)時，就需要對診室的室內(nèi)空氣質(zhì)量做具體分析。當(dāng)t 于非常態(tài)時段內(nèi)，室內(nèi)CO₂濃度隨時間的變化可表達(dá)為：

式中，G₀為每人單位時間內(nèi)的CO₂散發(fā)量，m³/h ；C_i-1為t_i-1 時刻室內(nèi)CO₂濃度；C_xi 為t_i-1～t_i時段內(nèi)新風(fēng)中CO₂濃度；V_xi為t_i-1～t_i時段內(nèi)的新風(fēng)需求量，m3/h；k為混合系數(shù)，本文取0.9；a 為常態(tài)下的人流量；b 為非常態(tài)下增加的人流量。

非常態(tài)下的新風(fēng)需求影響因素主要有抗突變沖擊能力和允許超限時間。

（1）抗沖擊能力

抗沖擊能力是無因次參數(shù)，是指在非常態(tài)人流量情況下，CO₂濃度由正?？刂茲舛菴₁ 上升到報警濃度C_max所需要的時間T₁與非常態(tài)人流量持續(xù)時間T₀ 的比值，用參數(shù)K 表示，如圖5 所示，，式中V_x為常態(tài)人流量下的新風(fēng)供應(yīng)量，m³/h。

（2）超限時間

超限時間是指室內(nèi)CO₂ 濃度超過報警濃度的時間長度，包含非常態(tài)時段內(nèi)CO₂濃度超過報警限值的時間段（T₀-T₁）及非常態(tài)結(jié)束后CO₂濃度在常態(tài)新風(fēng)量供應(yīng)下又回落到報警濃度限值的時間段（T₂）兩部分。非常態(tài)結(jié)束時刻室內(nèi)CO₂濃度為式（3），然后在常態(tài)新風(fēng)量供應(yīng)下，CO₂濃度回落到報警濃度，如式（4）。

由上式可計算得到T₂。因此實際超限時間為ΔT=T₀-T₁+T₂，如圖6 所示。

3.3 新風(fēng)調(diào)控判據(jù)

設(shè)診室常態(tài)運行新風(fēng)量為V_x，非常態(tài)人流量持續(xù)時間為T₀，CO₂ 濃度報警限值為C_max，由此計算上升時間T₁，由非常態(tài)人流量模型下新風(fēng)需求模型得到抗沖擊能力參數(shù)K 和實際超限時間ΔT。設(shè)定超限濃度時間限值為ΔT₀，則新風(fēng)調(diào)控判據(jù)為：

（1）K≥1，新風(fēng)量維持不變；

（2）K＜1 且ΔT≤ΔT₀，新風(fēng)量不變；

（3）K＜1 且ΔT＞ΔT₀，加大新風(fēng)量。

3.4 案例討論

某單人診室面積為16m²，層高為2.8m。

（1）常態(tài)下的新風(fēng)需求

常態(tài)下診室內(nèi)有3 人（1名患者，1名醫(yī)生和1名助理），門診診室最低新風(fēng)設(shè)計量為2h^-1換氣次數(shù)，計算得到新風(fēng)設(shè)計量約為90m³/h。同理按照每人30m3/h 新風(fēng)量計算得到新風(fēng)設(shè)計量也為90m³/h。

由圖7 可知，在人員CO₂散發(fā)量為0.0144m³/(h·p)，新風(fēng)CO₂濃度為400ppm 下，對于不同的室內(nèi)CO₂初始濃度，室內(nèi)CO₂濃度最終穩(wěn)定在933ppm，穩(wěn)定時間大約為2 小時。

（2）非常態(tài)下的新風(fēng)需求

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，非常態(tài)情況主要是陪伴人員和其他人員數(shù)量變化，屬于隨機變化情況。假設(shè)增加的人流量為陪伴人員3 人，持續(xù)時間為半小時。以正常新風(fēng)量供應(yīng)下的穩(wěn)定濃度933ppm 為起點，非常態(tài)情況下室內(nèi)人員數(shù)量為6 人，按照式（2）計算CO₂濃度變化情況，可以發(fā)現(xiàn)CO₂濃度呈上升趨勢，5 分鐘后室內(nèi)CO₂濃度即超過1000ppm，抗沖擊能力為1/6，遠(yuǎn)小于1；如設(shè)定診室要求的超限濃度限值為15 分鐘，則實際超限時間為52 分鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于15 分鐘，故通過新風(fēng)調(diào)控判據(jù)認(rèn)為常態(tài)新風(fēng)量不能滿足非常態(tài)下的新風(fēng)需求，需要加大新風(fēng)量。

因此對于診室，常態(tài)下按照新風(fēng)量為2h^-1換氣次數(shù)供應(yīng)，當(dāng)出現(xiàn)非常態(tài)時，可將新風(fēng)量臨時調(diào)大至非常態(tài)下新風(fēng)量運行，以抵制室內(nèi)CO₂濃度繼續(xù)上升，一段時間后自動回落到常態(tài)新風(fēng)量下運行。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)調(diào)研結(jié)果，診室內(nèi)部人員呈現(xiàn)常態(tài)和非常態(tài)兩種人流量形態(tài)。常態(tài)下人員數(shù)量穩(wěn)定，人員組成為一名醫(yī)生，一名醫(yī)生助理和一名患者；非常態(tài)下人員組成為一名醫(yī)生，一名醫(yī)生助理，一名患者，多名陪伴者及其他等候診療的患者及其陪護(hù)人員，其中陪護(hù)人員數(shù)量是隨機變化的。

（2）非常態(tài)下人流量的多少取決于醫(yī)院的管理制度及其執(zhí)行程度。醫(yī)院應(yīng)通過加強診室管理制度的執(zhí)行力度，減少診室內(nèi)部的人流量，進(jìn)而減少新風(fēng)量，保障室內(nèi)良好的空氣環(huán)境。

（3）工程設(shè)計者應(yīng)根據(jù)各個醫(yī)院的醫(yī)療人員配置，管理制度等情況綜合確定診室內(nèi)部常態(tài)人流量和非常態(tài)人流量，進(jìn)而分析各種狀態(tài)下的新風(fēng)需求。

（4）建議在未能落實好診室管理制度的醫(yī)院診室設(shè)計兩檔變新風(fēng)量系統(tǒng)，正常情況下按照常態(tài)新風(fēng)量運行，非常態(tài)時按照高檔風(fēng)量運行，非常態(tài)結(jié)束后切換至常態(tài)新風(fēng)量運行。