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如何計算醫院診室的新風量

文章來源:http://www.zzjyly.com/  2018年04月01日  點擊數:1900

【摘 要】 實地調研發現某一醫院的兩間診室一周內逐時人流量及其變化較大,室內CO2 濃度較高,傳統定新風量係統不能滿足室內人員實際的新風需求。對人員構成分析可得人流量存在常態和非常態兩種形態,建立了非常態人流量模型及新風需求判據。建議醫院製定診室管理製度並嚴格執行以減少人流量,工程設計人員應根據各個醫院診室的醫療人員配置,管理製度等確定新風需求,建議設置兩檔變新風量係統,正常情況下按照常態新風量運行,非常態時按照高檔風量運行。

【關鍵詞】 診室;新風量;人流量;非常態

0 引言

在新風係統設計中,新風量等於人均新風量指標與人員數量的乘積,人均新風量指標是衛生學研究範疇,而人員數量則是工程學研究範疇。人均新風量指標成果較多[1-8],結論比較明確,因此確定新風量的主要問題是確定人員數量。我國《民用建築供暖通風與空氣調節設計標準》(GB50736-2012)、《綜合醫院建築設計規範》(GB51039-2014)中明確規定了診室最小新風量為2h-1 換氣次數。但大量的實際情況表明,按照這個指標進行新風係統設計及運行,醫護人員普遍感覺診室內部空氣質量不佳。因此有必要深入了解診室內部人員數量及變化特性,再做進一步深入分析。

1 調查概況

本文采用實地調研、現場實測及與醫護人員訪談的調查研究方法。

1.1 人流量的實地調研

2011 年7 月18 日至23 日(周一~周六)對重慶某綜合醫院的內科診室和專家診室內部的人流量進行了實地調研。調研時間從9 點至17 點,每隔一小時統計一次診室內部醫生、助理、患者、陪護及其他人員的數量。

1.2 診室內CO2濃度實測

測試儀器采用室內空氣品質檢測儀TSI7575,測量精度±50ppm,分辨率為1ppm,響應時間20s,測量範圍0~5000ppm。采用3 個測點,測點位置分別位於醫生坐著時、患者坐著時和陪同人員站立時呼吸區高度。每小時測試一次,每次測試時讀取測試1 分鍾內的平均值。

1.3 與醫護人員訪談

與醫護人員交談診療過程中診室內部人員數量,高峰人流量的時間段及持續時間,室內空氣環境的情況。

2 調研結果

2.1 人流量及其構成

該醫院製定了門診就診管理製度,一次隻允許一名患者和一名陪同人員進入診室,但從實際的情況來看,如圖1 與圖2,診室內部的醫護人員和患者的數量比較穩定,一般為三人,分別為一名醫生、一名助理和一名患者,而陪同人員數量較多且變化較大,陪同人員最少為0 人,最多為6~8 人。由此可知該醫院雖然設置了管理製度,但沒有嚴格執行,導致了診室內部人員遠遠偏離了正常情況。通過與醫護人員交談發現,診室內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),他們會擠進診室等待就診,雖然醫護人員讓這些等候人員在診室外等候,但效果並不明顯。

 

2.2 人流量及室內CO2 濃度

在測試時發現室內開啟了機械新風係統,其新風量為2h-1 換氣次數,同時診室的門窗一直處於開啟狀態。由圖3 和圖4可以看出,診室內部的人流量與室內CO2濃度呈正相關,在具有機械新風係統供應新風及開啟外窗的情況下,診室內部CO2 濃度在某些時段超過了《室內環境空氣質量標準》(GB/T18883-2002)規定的1000ppm 限值,具體表現在內科診室是周一至周四的上午時段,(www.zzjyly.com)最高達到了1300ppm,而專家診室則是在周一與周二,最高達到了1400ppm。與醫護人員訪談得知診室在周一與周二的上午時段室內人員較多,空氣質量較差,有醫護人員甚至發出“在這種悶悶的環境中怎麽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係統且新風量為2h-1換氣次數,診室內部仍感覺空氣質量不好,不得不打開外窗以引進新鮮空氣,在這種情形下室內的空氣質量仍有部分時段不佳。

      

3 分析與討論

3.1 人流量構成特性及模型

(1)人流量構成特性

診室內部主要有醫護人員(醫生及其助理)、正在診療的患者及其陪護者、其他等待的患者和陪護人員構成,醫護人員是固定的,一般有一名醫生和一名助理,有的情況下隻有一名醫生;而患者和陪護人員是在不停流動著。對室內人流量影響較大的是陪護人員和其他人員,這涉及到診室的管理製度,沒有管理製度或未嚴格執行管理製度情況下,正在診療患者的陪護人員、其他等待的患者和陪護人員數量較大且是隨機變化的,在嚴格執行管理製度下,一般沒有陪護人員或者隻有正在診療患者的陪護者,陪護的人數一般為1 人。因此從人流量的特性看,診室內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

根據診室人流量的確定性特征將人流量分為常態人流量和非常態人流量。常態人流量是指人流量的特性是明確的,這種特征是經常呈現的。對於診室而言,其常態人流量為三人,分別為一名醫生、一名助理、一名患者。非常態人流量是指在常態人流量基礎上突然增加一定數量的人員,一段時間後人流量又恢複到常態人流量狀態稱為非常態人流量。設定非常態人流量為分段函數如下:

其中,b 為非常態情況下增加的人員數量。

3.2 新風需求的影響因素分析

診室常態人流量為常數,其新風需求是明確的,按照2h-1 新風換氣次數或人均30m3/h 新風量指標計算均能滿足要求。但是當處於非常態時,就需要對診室的室內空氣質量做具體分析。當t 於非常態時段內,室內CO2濃度隨時間的變化可表達為:

式中,G0為每人單位時間內的CO2散發量,m3/h ;Ci-1為ti-1 時刻室內CO2濃度;Cxi 為ti-1~ti時段內新風中CO2濃度;Vxi為ti-1~ti時段內的新風需求量,m3/h;k為混合係數,本文取0.9;a 為常態下的人流量;b 為非常態下增加的人流量。

非常態下的新風需求影響因素主要有抗突變衝擊能力和允許超限時間。

(1)抗衝擊能力

抗衝擊能力是無因次參數,是指在非常態人流量情況下,CO2濃度由正常控製濃度C1 上升到報警濃度Cmax所需要的時間T1與非常態人流量持續時間T0 的比值,用參數K 表示,如圖5 所示,,式中Vx為常態人流量下的新風供應量,m3/h。

(2)超限時間

超限時間是指室內CO2 濃度超過報警濃度的時間長度,包含非常態時段內CO2濃度超過報警限值的時間段(T0-T1)及非常態結束後CO2濃度在常態新風量供應下又回落到報警濃度限值的時間段(T2)兩部分。非常態結束時刻室內CO2濃度為式(3),然後在常態新風量供應下,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 新風調控判據

設診室常態運行新風量為Vx,非常態人流量持續時間為T0,CO2 濃度報警限值為Cmax,由此計算上升時間T1,由非常態人流量模型下新風需求模型得到抗衝擊能力參數K 和實際超限時間ΔT。設定超限濃度時間限值為ΔT0,則新風調控判據為:

(1)K≥1,新風量維持不變;

(2)K<1 且ΔT≤ΔT0,新風量不變;

(3)K<1 且ΔT>ΔT0,加大新風量。

3.4 案例討論

某單人診室麵積為16m2,層高為2.8m。

(1)常態下的新風需求

常態下診室內有3 人(1名患者,1名醫生和1名助理),門診診室最低新風設計量為2h-1換氣次數,計算得到新風設計量約為90m3/h。同理按照每人30m3/h 新風量計算得到新風設計量也為90m3/h。

由圖7 可知,在人員CO2散發量為0.0144m3/(h?p),新風CO2濃度為400ppm 下,對於不同的室內CO2初始濃度,室內CO2濃度最終穩定在933ppm,穩定時間大約為2 小時。

(2)非常態下的新風需求

根據調研結果,非常態情況主要是陪伴人員和其他人員數量變化,屬於隨機變化情況。假設增加的人流量為陪伴人員3 人,持續時間為半小時。以正常新風量供應下的穩定濃度933ppm 為起點,非常態情況下室內人員數量為6 人,按照式(2)計算CO2濃度變化情況,可以發現CO2濃度呈上升趨勢,5 分鍾後室內CO2濃度即超過1000ppm,抗衝擊能力為1/6,遠小於1;如設定診室要求的超限濃度限值為15 分鍾,則實際超限時間為52 分鍾,遠遠大於15 分鍾,故通過新風調控判據認為常態新風量不能滿足非常態下的新風需求,需要加大新風量。

因此對於診室,常態下按照新風量為2h-1換氣次數供應,當出現非常態時,可將新風量臨時調大至非常態下新風量運行,以抵製室內CO2濃度繼續上升,一段時間後自動回落到常態新風量下運行。

4 結論

(1)根據調研結果,診室內部人員呈現常態和非常態兩種人流量形態。常態下人員數量穩定,人員組成為一名醫生,一名醫生助理和一名患者;非常態下人員組成為一名醫生,一名醫生助理,一名患者,多名陪伴者及其他等候診療的患者及其陪護人員,其中陪護人員數量是隨機變化的。

(2)非常態下人流量的多少取決於醫院的管理製度及其執行程度。醫院應通過加強診室管理製度的執行力度,減少診室內部的人流量,進而減少新風量,保障室內良好的空氣環境。

(3)工程設計者應根據各個醫院的醫療人員配置,管理製度等情況綜合確定診室內部常態人流量和非常態人流量,進而分析各種狀態下的新風需求。

(4)建議在未能落實好診室管理製度的醫院診室設計兩檔變新風量係統,正常情況下按照常態新風量運行,非常態時按照高檔風量運行,非常態結束後切換至常態新風量運行。

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