医院暖通空调系统噪声分析及控制方法

孟祥嵩

（中国中元国际工程公司，北京 100089）

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，人们对建筑各方面的要求越来越高。党的十九届五中全会关于制定“十四五”规划和2035年远景目标的意见，明确要发展绿色建筑。声环境作为绿色建筑的一项评价标准，往往被设计师忽略。

医院作为与人民生活、健康息息相关的一种建筑类型，建设绿色医院成为医院建筑设计的发展趋势。我国现阶段的医院建筑建设正逐步正视声环境对病患康复和医务工作者工作产生的影响。暖通空调设备在处理医院建筑内冷热负荷和控制质量的同时，对室内声环境也有着重要影响。

1 噪声的影响

噪声是指人在特定环境下不想听到的声音，能够引起心理或者生理不适的声音[1]。医院室内声环境直接影响病患和医护工作者的健康和工作状态。医院的噪声问题严重，长期处于噪声较高环境容易使医患产生烦躁、焦虑等情绪，严重的会影响睡眠质量和激素分泌水平[2，4]。当噪声处于 65～90 dB（A）时，人体会发生一系列潜在反应，唾液分泌减少，呼吸加快，血压升高、心率加快[3]。噪声引起的情绪和睡眠质量变化影响病人康复，导致康复时间延长[4]。噪声也会影响婴幼儿的健康成长。在安静环境下成长的儿童智力要比高噪声环境下成长的儿童智力高20%左右[5]。孕妇长期暴露在高噪声环境，会促使其诱发紧张心理，从而引起子宫血管收缩，可能造成早产[6]。医护人员长期暴露在高噪声环境，会产生注意力不集中，导致工作效率下降，诱发医疗事故[7]。

2 噪声控制的相关规范

世界卫生组织（WHO）在1999年发布了社会噪声指南（Guidelines for Community Noise）[8]，旨在为社会公众，建设者和使用者提供专业的指导意见，使公众免受噪声伤害。世界卫生组织从噪声对睡眠质量的影响角度，制定了严格的病房噪声限值，如表1所示。但是，通过大量医院建设项目实践，很少有医院病房能够达到世界卫生组织要求的限值。我国医疗现状是就诊人员众多，医疗条件整体较差，现实中几乎没有医院可以满足WHO的噪声限值要求[9]。Darbyshire J L就指出，甚至在医学权威期刊 BMJ（British Medical Jounal）上有文章指出，世界卫生组织应针对现实情况，对病房噪声限值予以重新制定[10]，至少应有不同分级，区分高要求标准和最低要求标准，将不同建设标准，不同地区的医院予以区分。

表1 世界卫生组织医院病房噪声限值

我国在《民用建筑隔声设计规范》GB50119-2010中对医院主要房间允许噪声级进行了规定[11]，如表2所示。

表2 医院主要房间允许噪声级

2.表中听力测听室允许噪声级的数值，适用于采用纯音气导和骨导听阈测听法的听力测听室。采用声场测听法的听力测听室的允许噪声级另有规定。

《综合医院建筑设计规范》GB51039-2014中在采暖、通风及空调系统章节中对医院的部分科室也有噪声规定。产科新生儿重症监护室噪声不宜大于45 dB（A）；监护病房使用普通空调时，噪声不应大于45 dB（A）；血液病房噪声应小于45 dB（A）；烧伤病房如采用净化空调系统时，应确保24h不间断运行，噪声不应大于45 dB（A）；过敏性哮喘室噪声不应大于45 dB（A）；一般手术室噪声不应大于50 dB（A）；体外受精实验室和取卵室的噪声不应大于45 dB（A）[12]。

2020年颁布的《医院建筑噪声与振动控制设计标准》（T/CECS669-2020），是医院声环境专项标准。在国标《民用建筑隔声设计规范》的基础上，参考了国外先进标准的制定理念，通过收集对医院建筑噪声与振动方面的最新研究与讨论成果制定而成。医院各科室允许噪声级如表3所示[13]。

表3 医院主要房间允许噪声级

各规范中对部分房间的噪声数值要求有一定出入，但可以肯定的是，需要病人长期生活和康复的区域，需要医护人员长期工作的区域均需要较低的噪声值。这无疑肯定了噪声控制的重要性。

3 暖通空调系统噪声分析

暖通空调设计作为建筑设计里的重要一环，其设备在运行过程中产生的噪声占建筑内噪声污染的比例非常大。在医院内一些特殊科室因要达到特定的空气质量参数，需要选择特殊的空调通风设备。有洁净要求的区域，如手术部、重症监护室、配液中心、层流病房等，均需要通过高换气次数从而稀释室内空气污染物。有需要排出污染物的区域，如检验科、病理科中使用的生物安全柜、通风柜等。高换气次数使得通风设备通风量大，如果设计师考虑不到位，很容易造成噪声污染。

暖通空调系统产生的噪声主要分为两类：一类是空气动力性噪声，另一类是设备机械性噪声。

空气动力性噪声由三部分组成：

一部分是管道内气流或水流通过阀门、弯头、变径时的紊流状态产生噪声。这就要求设计时注意管道的水力计算，尽量减少过多弯头，管道过长，系统冗杂。

一部分是泵或风机转动产生的噪声，经连接管道向外辐射产生的。这就要求风管连接设备时设置消声器或消声静压箱。从噪声源头，阻止噪声向外传播。

另外一部分是送排风由于风速过高，通过风口时产生的噪声。如风口大小应根据通过风口的风量进行选型，风量应与风口大小匹配。

设备机械性噪声由两部分组成：

一部分是设备本身运行产生的噪声，如有些产品质量较差，风机叶轮在高速转动下，气流使叶片产生震动，从而产生噪声。

一部分是设备运行时发生振动，产生噪声。

4 暖通空调噪声控制方法

4.1 机房布置位置

《民用建筑隔声设计规范》GB50118中对产生噪声和振动的设备位置进行了明确规定，这些设备应远离病房、办公室、休息区等房间，包括邻室和上下层。当设计条件无法避免，应采用行之有效的控制噪声与振动方法[11]。对噪声要求严格的区域，如手术部、重症监护病房、生殖中心等，在设计之初应将空调机房和排风机房设置在这些区域的边缘，并应该对机房内吊装设备进行必要的减振处理，采用减振弹簧支吊架。人工生殖中心净化区的噪声问题，常被设计师忽略，此区域要求和重症监护病房相当。

医院中的洁净手术部通常会设置在裙房的次顶层，并在上方设置净化机房夹层。有时机房层并不能将手术部全部覆盖，此时就要求不能将净化区独立冷源或其他设备设置在手术室上方。层流病房也有相同情况，层流病房的机房通常设置在层流病房区域上方，应尽量避免将净化空调机组设置在层流病房正上方。当设备运行时，很难保证层流病房内噪声小于40dB（A）。

暖通空调系统噪声源是暖通空调设备，将设备机房和设备远离被污染对象是噪声污染控制的最简单方式。

4.2 暖通空调系统形式

不同的医疗场所选用合理的暖通空调系统也是达到噪声值标准的重要一环。

如有关风机盘管系统在重症监护病房的使用产生的噪声问题值得探讨。重症监护病房噪声要求昼间≤40dB(A)，夜间≤35 dB(A)，这是一个相当严格的标准。已常用FP-85型号风机盘管为例，高静压50Pa类型机组规范要求噪声为47 dB(A)，市场上中高端品牌产品噪声45 dB(A)左右。该噪声值距重症监护室标准噪声值有较大差距。故虽然目前重症监护室是否做洁净设计没有定论，但笔者认为重症监护室考虑噪声问题，暖通空调系统均应该采用全空气空调系统形式。

4.3 设备选型

通过对噪声来源的分析，暖通空调系统的噪声主要来源于空调通风设备。医院有噪声严格要求区域，应该选用高效、低噪声、低振动设备。优良的产品工艺设计，合理的声学结构产品，是控制噪声污染的关键。在设备运行时，设备功率、风机风量与风压、叶轮转速等都会对噪声产生影响，如医院的洁净区域，均需要较大通风量，较大风压，以满足净化要求。噪声严格要求的区域更应该选用性能优良的设备。相同风量和风压下离心风机噪声比轴流噪声大，故净化区域通风机较多选用低噪声离心风机，如某品牌排风机风量5000m3/h，静压400Pa型号，离心风机噪声63 dB(A)左右，轴流风机噪声达72 dB(A)左右。

关于不同的暖通空调设备均有相应的国家规范对其噪声范围有要求，如组合式空调机组的选用可参考《组合式空调机组》GB/T14294，风机盘管的选用可参考《风机盘管机组》GBT19232等。

设备选型应尽量使暖通空调系统在正常工况、额定功率下运行，保证噪声不超标。

4.4 管道水力设计

根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012规定，对有消声要求的空调通风系统，风管空气流速宜按照表4选用。避免由于管道内空气流速过快产生噪声。

表4 风管内的空气流速

在医院暖通空调设计中，应对重点区域风机的风压、风量等进行严格计算，不能预留过多风压，否则增加噪声。在风管设计中，应尽量减少小半径或直角弯头，减少管径突然变化。与设备连接的管道均应设置软接头，风管出机房位置设置1m长消声器，当风量较大是应设置两段消声器。消声器设置时应考虑风管内气流对消声能力的影响，当风管内风速小于8m/s时，消声器应接近风机的主管布置。

有关消声器的选型应注意消声器有多种类型，包含阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消声器等等。在有洁净要求的区域应使用微穿孔板消声器，其他区域常使用阻抗复合式消声器。

4.5 隔振措施

金属弹簧隔振器适用于设备转速小于1500r/min时；橡胶剪切减振器适用于设备转速大于1500r/min时。设备的运转频率与隔振器垂直方向固有频率之比应≥2.5，宜为4～5。两种隔振器与基础之间，橡胶剪切减振器应设置弹性隔振垫。

系统隔振一般选用隔振器，若特殊设备振动比较强时，优选浮筑地面的做法，浮筑地面的减振效果更好，能起到减振作用的频带也更宽。

另外，管道支架做好与建筑的连接问题，能有效控制振动向建筑结构的传导，从而减少噪声产生。

4.6 改造项目常见噪声问题处理

办公区域、病房区域的走廊吊顶内，不应该设置有空调通风设备，尤其是各类重症监护病房、手术部、生殖中心等地。

以河北某地医院改造为例。急诊重症监护病房需要改造，周围没有排风机房，改造设计时将排风机安装在了办公区办公室吊顶。实际运行后，不仅办公室噪声过大，达到70dB（A），急诊重症监护室内噪声也过大，达到55dB（A）。

分析原因有二：一是排风机本身不是低噪声设备；二是应设置在排风机房。鉴于现场无合适房间作为机房，排风机设置位置无法更换。解决方法有三：一是将排风机更换为低噪声离心风机，风机出口设置两段微穿孔板消声器；二是为排风机在吊顶内做隔音降噪室；三是将办公室内排风管道进行橡塑保温棉包裹。隔音降噪小室墙面采用穿孔石膏吸音板，内侧贴吸声棉。通过采用此消声方法，办公室噪声降为50 dB（A），急诊重症监护室噪声降为40 dB（A），从而满足设计规范和使用要求，保证了科室的正常运转。

5 结语

综上所述，当前医院噪声污染严重，暖通空调设计更应该谨慎，避免产生不必要的噪声污染。设计过程中，应与建筑专业密切配合，合理制定机房位置，必要时应提高机房围护结构的降噪要求。通过不断优化空调节能降噪系统，改善暖通空调噪声控制方案。声环境是绿色建筑的重要评价指标，目前虽然绿色医院不是强制性建设标准，但绿色医院一定是当前的发展趋势。