医疗建筑热湿环境对人体健康舒适影响的基础研究

In this project, we focus on the basic issues of health comfort effects of thermal and humid environment in hospital buildings. After reviewing the most recent advances and the relevant scientific theories included in built environment, microbiology, epidemiology and hygiene, theory methods are used to reveal the characters of main airborne microbes which are physiological ecology, toxicity, infection, reproduction response to air temperature and moisture. The mathematical relations describing the characters of the each airborne microbe affected by air temperature and moisture are established. To obtain the subjective and objective data and the microbial samples of main functional areas in hospital buildings, filter microbial community samples, questionnaire surveys and the environment parameters need be collected. The cloud model combined with thermal comfort theory and grey system theory are used to analyze the subjective and objective data under different environment conditions, and to mine the key effect factors on patient thermal comfort and weights of each factor. The experimental methods are used to investigate the microbe ecological community structure, contamination level, concentration of main colonies and the characters of microbe community response to thermal environment. And the neural networks theory method is used to analyze infection and toxicity during the surviving period of microbe communities. The health comfort evaluation theory and predictive method on thermal environment for hospital buildings will be established. These results will provide theoretical support for design and operation of air conditioning system in hospital buildings，and also provide scientific basis for future revising "Architectural and Design Code for General Hospital".

项目针对医疗建筑热湿环境对人体健康舒适影响的基础问题，综合建筑环境学、微生物学、流行病学和卫生学的相关科学理论及国内外最新研究成果，采用理论方法研究医疗建筑主要空气微生物的生态特性、感染毒性及生长热湿响应特性，建立微生物单因子特性与热湿参数的数学描述；通过对医疗建筑主要功能区域的舒适性问卷调查、现场环境参数测试和空调系统滤尘采集，获取主客观基础数据及微生物群落样本;采用云模型结合热舒适理论和灰色系统理论分析热湿环境主客观数据，挖掘影响病人热舒适的关键参数，建立病人热舒适反映描述和预测方法；采用实验方法研究滤尘样本微生物群落生态结构、污染水平、菌种丰度及生长热湿响应特性，结合神经网络理论分析微生物群落存活阶段感染毒性，形成医疗建筑热湿环境健康舒适评价理论及预测方法。研究成果将对空调系统营造舒适安全医疗服务环境设计及运行调控提供理论支撑，也为将来修订《综合医院建筑设计规范》提供科学依据。

目前医院的环境控制系统设计及运行控制还基本沿用普通公共建筑的系统设计及控制标准及方法，本项目针对医院室内病人等易感人群及病原微生物相对集中的特点，通过理论、实验及模拟等研究方法，对医院普通病房室内热环境需求、室内人员产生的飞沫污染特征以及室内环制方式等展开了深入的研究。通过理论研究，获得了空气中与室内热湿环境有关联的主要生物污染物滋生与非生物污染物释放随温湿度变化的规律及对人体的健康影响，创新性地建立了空气细菌真菌污染的分级评价方法并给出分级评价标准；分析获得人体不同呼吸活动产生的飞沫粒径分布特征、飞沫喷出速度、飞沫质量流率及组分等基础数据；分析给出了常压环境病人能量代谢预测模型；发展建立了常压环境及低气压环境普通住院病病人的热舒适评价模型。通过对综合医院冬夏季现场实验研究，发现按现有设计及控制管理模式，医院空调房间冬夏都存在较严重中的空气微生物污染，夏季为空气细菌污染，冬季则主要是空气真菌污染，给出了病房环境空气细菌及真菌气溶胶浓度与粒径分布特征，真菌孢子的中值直径小于3.19μm，细菌中值直径小于5.73μm细菌；获得了常压环境及低气压环境冬夏季病房热环境状况、病房人员的热中性温度与可接受温度，分析给出常压环境冬季病人预测热与实测热中性温度分别为20.7℃与20.9℃，夏季预测与实测热中性温度分别为23.2℃与24.8℃，低气压环境冬季病人预测与实测热中性温度，分别为22℃与22.4℃，夏季预测与实测热中性温度分别为24.6℃与24.8℃；通过场模拟与网络模拟方法对病房通风模式的数值实验及飞沫污染的感染风险评价，指出采用目前普遍采用的贴附射流为病房人员感染风险更小气流组织模式，在疾病暴发时所需的应急通风量远高于现有规范给出的2次/h新风标准。项目的研究成果可为修订医院室内空气环境设计与控制标准提供理论与数据支撑，提出的常压及低气压环境的病人热舒适模型可补充与完善现有热舒适理论体系。