医院空调空气侧节能方略

医院是治疗疾病的场所，所以用于医院的空调其积极的用途在于预防及治疗疾病，并避免医护人员因医疗行为受到病毒感染，因此其所提供的空气质量有特定要求。近年来各医疗院所为了提高医疗质量，并满足急速扩张的业务量，使用医疗仪器与空调照明等设备之电力不断的增加，相对的能源耗用量亦日渐成长，因此本文将对于医院空调空气侧特性提出节能探讨。

一.前言

我国电力系统之夏季尖峰负载随着全球暖化、温度上升的影响而屡创新高。目前空调设备广泛使用于家庭、办公大楼、饭店、百货公司、医院及工厂与运输部门等领域，其中造成供电危机最大的原因在于建筑空调耗电量过高所致。整体而言，空调型建筑物中以空调用电占最大比例，在夏季占了四至五成，而冬季也占了二至四成，尤其是全年高度依赖空调的医院建筑物，其空调耗电比例在全年中变动不大，均高达四至五成之间，显示了医院空调耗能之可观与节能之重要性。

国内医疗业中能源使用量占相当比例。相对于其它类型的建筑物，医院主要能源消耗在空调的送风、冷却、过滤及加热等功能上，因此医院应该在空调系统使用上积极从事节约能源的规划。

近年来各医疗院所为了提高医疗质量，并为满足急速扩张的业务量，使用医疗仪器与空调照明等设备之电力不断的增加，相对的能源耗用亦日渐增加，尤其在空调质量的需求与负荷方面特别显著。

二．医院空调的情况

医院是治疗疾病的场所，所以用于医院的空调其积极的用途在于预防及治疗疾病，并避免医护人员受到病毒感染，因此对空气质量有特定要求。医院与其它建物的最大差异在于病毒与细菌存在的密度较高，相对于抵抗力弱的病患将形成严重的威胁，一般健康的人被感染的机会也相当大，所以医院的空调若处理不当时，甚至可能造成院内集体交叉感染，因此应适当的控制进入室内之空气流动方向及各部门间之空气流动方向，以避免疾病的互相感染。另外对于冲淡及消除空气中之臭味、微生物、病毒、有害化学及辐射线物质等需求，则必须特别要求换气量及空气过滤器。

医院中不同的区域皆能满足各自所要求之温度及湿度，以达到治疗或协助治疗的目的，因此为防止院内感染，适度温湿度的维持、空气清净度的确保、良好的气流分布及压力平衡等的总合对策必须实施。近年来由于医疗技术日新月异，仪器愈来愈多，相对使得室内发热量激增，空调负荷也跟着增加，而让空调系统规划益行复杂。

三. 医院空调分区实际使用情况

医院空调区楼地板空间用量分配详见表1。医院总楼地板面积为77,667m²，空调区域总楼地板面积占47,274 m²，其中空调区域占总楼地板面积比例为60%。在空调供应区域中，按照使用需求不同分为三个系统，分别为24小时系统（该区全日供应空调）、紧急系统（该区空调设备并联紧急发电机系统维持不停空调运转）与白天系统（供应办公区及一般门诊区使用），其冷冻吨与用电量分配如下：

1.	24小时空调区楼地板面积19,303 m^2，每单位面积平均空调冷冻27 m^2 /RT，空调设备耗电量709kW，占空调用电量44.6%。
2.	紧急空调区楼地板面积4,718 m^2，每单位面积平均空调冷冻13 m^2 /RT，空调设备耗电量510kW，占空调用电量22.8%。
3.	白天时间空调区楼地板面积23,253m^2，每单位面积平均空调冷冻44 m^2 /RT，空调设备耗电量1,110kW，占空调用电量32.6%。

楼别	面积 ( m^2)	面积 (坪)	系统				功能与说明
			空调区	24小时	紧急	白天
RF2	375	114	167	167	0	0	电梯机房/水箱
RF1	532	161	60	60	0	0	电梯机房
9F	2,544	769	2,024	2,024	0	0	病房
8F	2,544	769	2,024	2,024	0	0	病房
7F	2,514	760	1,994	1,994	0	0	病房
6F	2,514	760	1,994	1,994	0	0	病房
5F	2,514	760	1,994	1,994	0	0	病房
4F	2,514	760	1,994	1,513	481	0	病房/小儿加护病房
3F	2,522	763	2,002	950	1,052	0	病房/产房/待产室/婴儿室
2MF	1,980	599	0	0	0	0	空调机房
2F	4,202	1,271	3,682	497	3,185	0	开刀房/恢复室/ICU (外科/内科脑神经科)
1F	4,131	1,250	3,539	1,955	0	1,585	急诊室/放射科/病检验科/药局/住院处/入口大厅
B1F	11,591	3,506	10,494	302	0	10,191	各科门诊/牙科/复健科/洗肾室(1)/生理检查室
B2F	12,448	3,765	10,279	787	0	9,492	放射治疗科/核医学科/厨房/餐厅/洗肾室(2)/计算机机房/办公室
B3F	12,230	3,700	2,871	1,433	0	1,438	办公室/病历室/光储片室/图书室/便利商店区/停车场
B4F	12,513	3,785	2,158	1,611	0	547	中央供应室/采保库房/药库/办公室/机电中心/停车场
总计	77,667	23,494	47,274	19,303	4,718	23,253

表1. 医院空调区楼地板空间用量分配

四.医院各分区说明

1.一般病房区

病房区是入院治疗病患休息与诊疗的全日生活场所，算是准清净区，病房内包括浴室与厕所，附近有护理工作区（包括护理站、医师室、讨论室、治疗室、准备室、配膳室及污物室等）。由于病患本身可能产生疾病源扩散，护理人员清理病床褥会产生大量粉尘，所以该处的空调空气要保持稳定的新鲜空气换气量，湿度要适中，温度维持恒温。病房按照就诊不同科别分设于各楼层，由于节能之考虑一般均将空调规划为各楼层独立外气系统，病房内及各工作区则搭配冷风机个别控制辅助调节温湿度。

2.特殊病房区

负压隔离病房由于病房内的病患具有法定传染性疾病，所以室内气压必须保持为负压，并设置独立的排气系统，室内与公共区间设置缓冲室，缓冲室内压力介于病室内与走道区之间，避免病源菌向外扩散。

正压保护性病房包括内外科、小儿科、呼吸与脑神经加护病房、整形外科烧烫伤治疗室等。由于免疫机能不全的病患易受各种病毒感染，因此这些病房的出风口设置为天花层流式送风，室内与公共区间设置缓冲室，缓冲室内压力介于病室内与走道区之间，避免病源菌向内扩散。完全独立的空调系统有助于简化该类型病房的正、负压力控制，以确保空气质量。

3.产房区

该区包括待产室、产房、初生婴儿室、育婴室、妇科病房、卫教室及护理工作区等，这些区域的空调应为无菌洁净的新鲜空气，室内空气不作再循环，温湿度则依各室情况而有所不同。其中待产室、妇科病房与卫教室的温湿度要求与一般病房相同；产房（分娩室）的温湿度条件与手术室相同，室内必须保持正压，最小换气量为10次/小时。初生婴儿室与育婴室则由于婴儿抵抗力较弱，故应力求恒温恒湿，最小换气量亦为10次/小时，室内保持正压以防病菌侵入，并应注意出回风口的位置避免直接吹到婴儿。

4.手术区

包括手术室、洗手区、恢复室、器械区、消毒工作区、器材区、清洁走道区、更衣室、值班室及护理工作区等。外科手术室是医院中对于无菌要求最严格的地方，而其细菌源主要来自于医生与护士以及手术活动间所产生的。手术进行期间，大部分的人员均围绕在手术台四周，所以污染物的浓度最高，驱除或控制这些污染物最有效的方法是自天花板垂直且均匀向下供气，在经由墙壁四周下部回风，为了尽速排除污染物，必须采用高换气次数的送风量。由于要保持大的空气换气量，但在室内显热并不大的情形下，可设置循环风车以维持主要的空气循环量，经由通过终端高效过滤网控制室内洁净度，局部空气则经由空调箱作温湿度的控制。

5.候诊区

医院的候诊区包括有入口大厅、挂号区、领药区及候诊室等公共区域，由于候诊区是一般病患与人员出入的场所，各种污染物都有，换气量的要求比较高，最好能以过滤处理后的全外气来供风，回风口的数量要多，以使新鲜空气的气流能够均匀，而且出入口大厅直接受外气干扰，所以空调的负载也相当大，该处应避免穿堂风的产生。

6.急诊区

医院的急诊区是一个24小时营运的独立区域，该区包括有挂号区、领药区、候诊室、诊断区、各科诊间及暂留病床区等，由于急诊区是紧急病患出入的场所，各种污染物都有，而且灰尘最多，换气量的要求最高，应以过滤处理后的全外气来供风，回风口的数量要多，以使新鲜空气的气流能够均匀，而且暂留病床区相当于病房区，是就诊病患休息的场所，空调的温湿度要稳定供应。

7.诊察室

诊察室区包括诊察室及检查室等，个别诊察室的温度要能够独立调节，温度设定在25~27℃之间，使医生与病患皆能感到舒适。

8.诊疗治疗区

包括化学治疗室、血液透析室、水疗室及康复治疗室等，其中化疗与血液透析室属于静态的治疗，较类似病房区；康复与水疗则属于动态的治疗场所，水疗室的送风温度要比池内水温高2℃，冬季室内湿度较高则要防止结露。

9.检验区

检验区包括病理检查室、细菌检查室及特殊检查室等，在这个作业区通常都会产生污染物、臭气或病菌的扩散，故此区室空气的排除特别重要；原则上特殊作业处理时都在抽气柜内进行，使污染局限于柜内，便于利用独立的排风管经处理后排出，且局部的排气可减少空调负载。化学实验室则不只会产生药品臭气，甚至可能有腐蚀性气体，因此室内空气不再作循环，并保持负压以免污染物外泄。有强光之检查室对此强光造成的负载必须有局部排气，发热量大的检查室要能独立控制空调温度。

10.放射线区

光透视室、摄影室的机器设备本身需要干燥空气以免受潮而损害，而且设备操作时发热量相当大，故此区之室内空调热负荷变动亦大，室内温湿度因而会有较大的变动，故可以采用箱型冷气机独立运转，控制恒温恒湿状态；此区的温湿度必须能独立控制，以保持恒温恒湿，以独立的排气系统将回风排出至室外。同位素放射线检查室所产生之放射性污染物必须经由换气予以稀释，换气次树脂设计通常为10次/小时（全外气）以上；排气的过滤网必须能处理放射性物质，并独立排出至室外。

11.行政工作区

包括医师与行政工作人员办公室、会议室、演讲听、图书馆、病历区及X光档案区，相当于一般办公室条件。

12.特殊工作区

信息计算机机房、药库区、营养厨房、器材消毒室、实验室、动物实验室、太平间等场所。

13.餐饮贩卖区

包括厨房、餐厅、咖啡店、美容店、花店及便利商店等。

14.非空调区

地下停车场、电气室、锅炉室及空调机房等。

医院各部门空调使用时间与清净度情形见表2。

冷水系统	工作日	使用时段	使用 类别	区域名称	空气侧设备	清净度 区别	最小外气量（次/时）	最小 循环 风量 （次/时）	正/负压
紧急系统	平日 周六 例假日	00:00~24:00	中央诊疗区	器官移植开刀房	空调箱	高度 清净区	15	-	P/正压
				一般开刀房 心导管室/膀胱镜室 脑神经内科加护病房 清洁走道区/洗手区	空调箱	清净区 A	5	20	P
				恢复室 加护病房 （内科、外科、呼吸、小儿科） 产房区/婴儿室	空调箱	清净区 B	3	10	P
24 小时系统	平日 周六 例假日	00:00~24:00	检查区	回旋加速中心	空调箱	清净区 B	3	10	P
				正子扫描仪室 X-射线/CT/MRI 病房区 病理检验科/血库	空调箱 空调箱 冷风机 空调箱	准清净区	3 3 3	6 6 6	E/相等E/相等 E/相等
			诊疗区	急诊区	空调箱	准清净区	3	6	E/相等
			行政区	器材供应室 太平间 药库 中央监控室 医师值班室 病历区/图书馆 交换机室/空调主机房 主变电室/发电机房	空调箱 空调箱	一般区域	2 2 2 2 2 1.5 1.5	4 4 4 4 4 4 4	E/相等 E/相等 E/相等 E/相等 E/相等 E/相等 E/相等
			机房区
白天系统	平日 周六 例假日	08:00~22:00 08:00~17:00 08:00~17:00	一般 外来区 行政区 其它区	大厅/药房/住院柜台 挂号大厅/候诊区 诊疗室 化疗室 血液透稀释室 生理诊断室 物理治疗室 办公区/会议室 餐厅/商店 厨房 中央实验室/动物饲养室 一般厕所 废弃物处理中心	空调箱 空调箱	准清净区 一般区域 污染区	3 3 3 3 3 3 3 2 2 - - - -	6 6 6 6 6 6 6 6 6 排气20 排气10 排气10 排气10	E/相等 E/相等 E/相等 E/相等 E/相等 E/相等 E/相等 E/相等 E/相等 N/负压 N/负压 N/负压 N/负压

表2. 医院各部门空调使用时间与清净度分区

五.医院空调空气侧节能技术

1.外气的CO2 控制

医院是为人提供服务的场所，为了防治感染最佳的对策就是补给充足的外气量，但补充外气量将增加空调负载量。一般的空调设计均采用最多的人员与最激烈的活动情形来估算外气，但实际上却不需要用到那么多的外气量，因而造成大部分的时间空调设备都在耗能情况下运转，所以较为有效的方式是装设二氧化碳监测装置，监控室内空气质量，以适度的调节外气补给量。

2.外气补给的利用

医院的洗缝区有衣物烘干机设备，若使用蒸气间接加热方式烘干衣物，则需要抽取大量的空气当媒介，但该区亦为空调区，因此也会间接抽走室内的空调冷能，故可将外气直接引入烘干机内，由于外气焓值一般均大于室内焓值，如此可提高烘干机设备的效率，并且减少空调能量因为抽气造成的损失。

3.空调箱再热温度的控制

手术室与加护病房等处所需要恒温恒湿的空调质量，室内换气量由循环风车经由高效率过滤网送入室内，部分被排出室外，补给进入的外气经由冰水管排冷却至露点温度后，再经由再热管排加热与循环回风混合后送入室内，再热温度的调整应使外气与回风混合后的空气只冷却少部分的被加热量，再热温度的设定应随室内发热量增加而逐渐降低甚至关闭。

4.排气控制

病检科、核医科与实验室等处所的排气可分为毒性气体（结核菌、EO、放射性）、酸性气体及有机溶剂等废气，在作业环境中这些气体室可控制在抽气柜（FOUN HOOD）内，按照不同种类的排气予以区分，经过处理达到环保标准后才可排放至大气。排气量与新鲜空气补给量由于有质量平衡的关系，因此合理控制减少排气量，除了可降低排气风车运转电力外，而且可降低外气所引入的空调负荷。

5.空调区排风扇加装差压控制

由于医院相当注重室内质量，所以排气风扇会全量运转，但在室内负载低、新鲜空气补充较少时，会形成室内负压状态而引入大量外气，造成室内热负荷上升，使得空调负载增加。因此，各空调分区可设置差压传感器，控制排风扇之风门或以变频器控制排风量，避免排风扇抽排过量室内空气造成能源浪费，但为了避免差压控制反而造成室内质量降低，该控制系统应搭配CO2 控制使用。

6.减低过滤网压损

医院对于空气质量的要求相当高，控制空气质量最直接的方式就是靠过滤效果，因此过滤网的使用是必需品。相对的因为装置过滤网将产生风管系统的压损，因此选用过滤网时应采用低压损型产品，另外由于过滤网经久使用后会产生集尘效果，虽然捕捉效率仍佳，但相对也造成压损增加，因此定期定时更换过滤网也是降低压损的方式。

7.风扇维持高效率运转

通常设计者为确保静压与风量，会将全系统空气压损规划的很大，因此会选用较大规格的风扇，造成风扇大部分时间在超量风压及风量下运转，形成能源的浪费，所以精确估算风管系统压损，使风扇维持在最高效率下运转是节能的必要步骤。估算压损必须对会造成压损增高部分作精确的计算，固定空气压损包括：空调设备冷热盘管、风管系统回路、过滤网及吸入口各类风门等压损。

8.手术室加装全热交换器

医院手术室为了维持足够的空气洁净度，依标准需要12次/小时换气量、5次/小时外气量以及较严格的温湿度条件（22℃ DB ，50%RH）。为控制室内温湿度条件需要24小时供应空调，因此引入外气所耗用的空调能源占相当大比例，故可藉由装设全热交换器使用，利用手术室换气排出的废冷能，将引入的外气预冷、减湿以降低空调主机所需之换气耗能。

六 结论

医院与其它建物的最大差异在于病毒与细菌存在的密度较高，相对于抵抗力弱的病患将形成严重的威胁，一般健康的人被感染的机会也相当大，所以医院的空调若处理不当时，甚至可能造成院内集体交叉感染，因此需要提供大量之新鲜空气来冲淡臭味与微生物，以及处理交叉传染与传染性废弃物等的问题，并且适当的控制进入室内之空气流动方向，以及各部门间之空气流动方向，以避免疾病的互相感染。对于室内空气循环量需求较高的医院而言，空气侧的节约能源是具有空间的。