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如何计算医院诊室的新风量
【摘 要】 实地调研发现某一医院的两间诊室一周内逐时人流量及其变化较大，室内CO2 浓度较高，传统定新风量系统不能满足室内人员实际的新风需求。对人员构成分析可得人流量存在常态和非常态两种形态，建立了非常态人流量模型及新风需求判据。建议医院制定诊室管理制度并严格执行以减少人流量，工程设计人员应根据各个医院诊室的医疗人员配置，管理制度等确定新风需求，建议设置两档变新风量系统，正常情况下按照常态新风量运行，非常态时按照高档风量运行。
【关键词】 诊室；新风量；人流量；非常态
0 引言
在新风系统设计中，新风量等于人均新风量指标与人员数量的乘积，人均新风量指标是卫生学研究范畴，而人员数量则是工程学研究范畴。人均新风量指标成果较多[1-8]，结论比较明确，因此确定新风量的主要问题是确定人员数量。我国《民用建筑供暖通风与空气调节设计标准》（GB50736-2012）、《综合医院建筑设计规范》（GB51039-2014）中明确规定了诊室最小新风量为2h-1 换气次数。但大量的实际情况表明，按照这个指标进行新风系统设计及运行，医护人员普遍感觉诊室内部空气质量不佳。因此有必要深入了解诊室内部人员数量及变化特性，再做进一步深入分析。
1 调查概况
本文采用实地调研、现场实测及与医护人员访谈的调查研究方法。
1.1 人流量的实地调研
2011 年7 月18 日至23 日（周一～周六）对重庆某综合医院的内科诊室和专家诊室内部的人流量进行了实地调研。调研时间从9 点至17 点，每隔一小时统计一次诊室内部医生、助理、患者、陪护及其他人员的数量。
1.2 诊室内CO2浓度实测
测试仪器采用室内空气品质检测仪TSI7575，测量精度±50ppm，分辨率为1ppm，响应时间20s，测量范围0～5000ppm。采用3 个测点，测点位置分别位于医生坐着时、患者坐着时和陪同人员站立时呼吸区高度。每小时测试一次，每次测试时读取测试1 分钟内的平均值。
1.3 与医护人员访谈
与医护人员交谈诊疗过程中诊室内部人员数量，高峰人流量的时间段及持续时间，室内空气环境的情况。
2 调研结果
2.1 人流量及其构成
该医院制定了门诊就诊管理制度，一次只允许一名患者和一名陪同人员进入诊室，但从实际的情况来看，如图1 与图2，诊室内部的医护人员和患者的数量比较稳定，一般为三人，分别为一名医生、一名助理和一名患者，而陪同人员数量较多且变化较大，陪同人员最少为0 人，最多为6～8 人。由此可知该医院虽然设置了管理制度，但没有严格执行，导致了诊室内部人员远远偏离了正常情况。通过与医护人员交谈发现，诊室内存在两类不确定的人员，一类是正在诊疗患者的陪同人员，有时陪同数量较多，大约为5 人，尤其是儿童患者的陪同人员；另一类是正在等候诊疗的患者及其家属（即图中的“其他”人员），他们会挤进诊室等待就诊，虽然医护人员让这些等候人员在诊室外等候，但效果并不明显。
2.2 人流量及室内CO2 浓度
在测试时发现室内开启了机械新风系统，其新风量为2h-1 换气次数，同时诊室的门窗一直处于开启状态。由图3 和图4可以看出，诊室内部的人流量与室内CO2浓度呈正相关，在具有机械新风系统供应新风及开启外窗的情况下，诊室内部CO2 浓度在某些时段超过了《室内环境空气质量标准》（GB/T18883-2002）规定的1000ppm 限值，具体表现在内科诊室是周一至周四的上午时段，（www.iwuchen.com）最高达到了1300ppm，而专家诊室则是在周一与周二，最高达到了1400ppm。与医护人员访谈得知诊室在周一与周二的上午时段室内人员较多，空气质量较差，有医护人员甚至发出“在这种闷闷的环境中怎么能打起精神来给患者看病”的感慨。由此可知，诊室虽然开启了新风系统且新风量为2h-1换气次数，诊室内部仍感觉空气质量不好，不得不打开外窗以引进新鲜空气，在这种情形下室内的空气质量仍有部分时段不佳。
3 分析与讨论
3.1 人流量构成特性及模型
（1）人流量构成特性
诊室内部主要有医护人员（医生及其助理）、正在诊疗的患者及其陪护者、其他等待的患者和陪护人员构成，医护人员是固定的，一般有一名医生和一名助理，有的情况下只有一名医生；而患者和陪护人员是在不停流动着。对室内人流量影响较大的是陪护人员和其他人员，这涉及到诊室的管理制度，没有管理制度或未严格执行管理制度情况下，正在诊疗患者的陪护人员、其他等待的患者和陪护人员数量较大且是随机变化的，在严格执行管理制度下，一般没有陪护人员或者只有正在诊疗患者的陪护者，陪护的人数一般为1 人。因此从人流量的特性看，诊室内部人流量存在确定性人流量和不确定性人流量。
（2）人流量模型
根据诊室人流量的确定性特征将人流量分为常态人流量和非常态人流量。常态人流量是指人流量的特性是明确的，这种特征是经常呈现的。对于诊室而言，其常态人流量为三人，分别为一名医生、一名助理、一名患者。非常态人流量是指在常态人流量基础上突然增加一定数量的人员，一段时间后人流量又恢复到常态人流量状态称为非常态人流量。设定非常态人流量为分段函数如下：
其中，b 为非常态情况下增加的人员数量。
3.2 新风需求的影响因素分析
诊室常态人流量为常数，其新风需求是明确的，按照2h-1 新风换气次数或人均30m3/h 新风量指标计算均能满足要求。但是当处于非常态时，就需要对诊室的室内空气质量做具体分析。当t 于非常态时段内，室内CO2浓度随时间的变化可表达为：
式中，G0为每人单位时间内的CO2散发量，m3/h ；Ci-1为ti-1 时刻室内CO2浓度；Cxi 为ti-1～ti时段内新风中CO2浓度；Vxi为ti-1～ti时段内的新风需求量，m3/h；k为混合系数，本文取0.9；a 为常态下的人流量；b 为非常态下增加的人流量。
非常态下的新风需求影响因素主要有抗突变冲击能力和允许超限时间。
（1）抗冲击能力
抗冲击能力是无因次参数，是指在非常态人流量情况下，CO2浓度由正常控制浓度C1 上升到报警浓度Cmax所需要的时间T1与非常态人流量持续时间T0 的比值，用参数K 表示，如图5 所示，，式中Vx为常态人流量下的新风供应量，m3/h。
（2）超限时间
超限时间是指室内CO2 浓度超过报警浓度的时间长度，包含非常态时段内CO2浓度超过报警限值的时间段（T0-T1）及非常态结束后CO2浓度在常态新风量供应下又回落到报警浓度限值的时间段（T2）两部分。非常态结束时刻室内CO2浓度为式（3），然后在常态新风量供应下，CO2浓度回落到报警浓度，如式（4）。
由上式可计算得到T2。因此实际超限时间为ΔT=T0-T1+T2，如图6 所示。
3.3 新风调控判据
设诊室常态运行新风量为Vx，非常态人流量持续时间为T0，CO2 浓度报警限值为Cmax，由此计算上升时间T1，由非常态人流量模型下新风需求模型得到抗冲击能力参数K 和实际超限时间ΔT。设定超限浓度时间限值为ΔT0，则新风调控判据为：
（1）K≥1，新风量维持不变；
（2）K＜1 且ΔT≤ΔT0，新风量不变；
（3）K＜1 且ΔT＞ΔT0，加大新风量。
3.4 案例讨论
某单人诊室面积为16m2，层高为2.8m。
（1）常态下的新风需求
常态下诊室内有3 人（1名患者，1名医生和1名助理），门诊诊室最低新风设计量为2h-1换气次数，计算得到新风设计量约为90m3/h。同理按照每人30m3/h 新风量计算得到新风设计量也为90m3/h。
由图7 可知，在人员CO2散发量为0.0144m3/(h?p)，新风CO2浓度为400ppm 下，对于不同的室内CO2初始浓度，室内CO2浓度最终稳定在933ppm，稳定时间大约为2 小时。
（2）非常态下的新风需求
根据调研结果，非常态情况主要是陪伴人员和其他人员数量变化，属于随机变化情况。假设增加的人流量为陪伴人员3 人，持续时间为半小时。以正常新风量供应下的稳定浓度933ppm 为起点，非常态情况下室内人员数量为6 人，按照式（2）计算CO2浓度变化情况，可以发现CO2浓度呈上升趋势，5 分钟后室内CO2浓度即超过1000ppm，抗冲击能力为1/6，远小于1；如设定诊室要求的超限浓度限值为15 分钟，则实际超限时间为52 分钟，远远大于15 分钟，故通过新风调控判据认为常态新风量不能满足非常态下的新风需求，需要加大新风量。
因此对于诊室，常态下按照新风量为2h-1换气次数供应，当出现非常态时，可将新风量临时调大至非常态下新风量运行，以抵制室内CO2浓度继续上升，一段时间后自动回落到常态新风量下运行。
4 结论
（1）根据调研结果，诊室内部人员呈现常态和非常态两种人流量形态。常态下人员数量稳定，人员组成为一名医生，一名医生助理和一名患者；非常态下人员组成为一名医生，一名医生助理，一名患者，多名陪伴者及其他等候诊疗的患者及其陪护人员，其中陪护人员数量是随机变化的。
（2）非常态下人流量的多少取决于医院的管理制度及其执行程度。医院应通过加强诊室管理制度的执行力度，减少诊室内部的人流量，进而减少新风量，保障室内良好的空气环境。
（3）工程设计者应根据各个医院的医疗人员配置，管理制度等情况综合确定诊室内部常态人流量和非常态人流量，进而分析各种状态下的新风需求。
（4）建议在未能落实好诊室管理制度的医院诊室设计两档变新风量系统，正常情况下按照常态新风量运行，非常态时按照高档风量运行，非常态结束后切换至常态新风量运行。
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