一般民用项目初步设计阶段,根据建筑物各部位的使用功能,进行用水量估算,关系到最高日最大时用水量(Q_hmax)的计算、市政给水管道接口大小的确定、生活水箱与二次供水泵的选取,以及污水处理构筑物规模的确定等。日常设计中,主要依据现行《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003,2009年版,以下简称“建水规”)进行用水量计算。但是,对于医疗建筑而言,由于用水项目较多,单纯依靠一本规范或一本设计手册,较难做出相对完善的用水量计算。本文以给水排水专业设计规范和设计手册为主,参考了暖通、动力等专业的设计手册与资料,对医疗建筑的用水量计算,从多个方面进行分析、对比、归纳和总结。

　　 从医疗建筑的用水构成来看,主要包括人员生活用水、建筑机电设备用水、医疗工艺与设备用水、道路冲洗与绿化浇洒用水、未预见用水和消防用水等6个方面,详见表1。

　　 表1中1.1~1.3项,大致可分为2类,病人(住院病人和门、急诊病人)用水和医务人员用水。以病人用水为例,对比1988版、2014版“医院规”和“建水规”等,设单独卫生间病房最高日用水定额与小时变化系数存在的差别见表2与表3。

　　 计算医疗建筑用水量时,是否需要考虑陪护人员用水?一般而言,除ICU或CCU等重症监护病房需考虑陪护人员用水外,其他病房的陪护情况因科室而异。有文献认为^[1],病房内增加陪住人员时,每人每日增加耗水量60~100L。关于陪护人员数量的确定,根据笔者对当地一些三级医院的调研情况,建议根据开放床位数(ICU、CCU等病床除外),按照1∶(0.5~1)的比例酌情考虑陪护人员的数量。

　　 关于洗衣用水,“建水规”和“医院规”给出的数据略有出入,但上限均为80L/kg干衣。参照《医院管理学—医院建筑分册》:“医院洗衣量一般为2~3kg/(床·d),洗衣最高用水量为60~80L/kg干衣”。但是,有文献提出^[2]:“就总的来说,洗衣量随着医护要求的提高应增加,而每公斤干衣的耗水量随着洗衣机性能的提高而减少,并建议洗衣量可按4~6kg/(床·d),用水量可按20~30L/kg干衣”。因此,在现行规范的框架范围内,洗衣用水取下限值即可。此外,就每床位每天干衣量和每公斤干衣耗水量这两个数据,建议进行调研,积累原始数据,为日后的规范修订提供翔实可靠的基础数据。

　　 有关餐厨用水,须明确用水定额、用餐次数和用餐人数。用水定额按照规范规定的20~25L/(人·次)即可,有关小时变化系数,“建水规”和“医院规”规定不尽一致,建议按照K_h=1.5~2.5取值;用餐次数按照一日三餐;用餐人数的影响因素较多,条件许可时,尽可能咨询医院后勤餐饮管理人员,取得一手数据最好。

　　 在计算最高日最大时用水量时,须注意区分班制。如住院部病人用水为全天用水;餐厨用水按一日三餐;洗衣用水可按一班制,用水时间8h,上述用水量可进行叠加。但是,对于医务人员和医院后勤人员,如果简单按照用水定额和变化系数以及用水时间笼统计算,则有失偏颇。一般而言,白班和夜班,门诊医务人员、急诊医务人员、住院部医务人员和后勤人员等,人数差别较大;而且,不同医院差异也比较大。因此,建议在初步设计前,把上述内容作为基本设计资料,向建设单位详细了解情况,进而结合分班制和用水定额,合理确定最高日最大时用水量。

　　 医院锅炉房主要为蒸汽锅炉。用蒸汽单位主要包括:生活热水加热(汽—水热交换器)、洗衣房用蒸汽(主要设备有洗脱机、烫平机等)、厨房用蒸汽(厨房蒸煮消毒等)、中心供应消毒灭菌用蒸汽、蒸馏水制备、空气加湿(当采用干蒸汽加湿时)等。查阅《锅炉房设计规范》(GB 50041-2008)9.2.10条规定:“化学水处理设备的出力,应按下列各项损失和消耗量计算:蒸汽用户的凝结水损失、锅炉房自用蒸汽的凝结水损失、锅炉房排污水损失、室外蒸汽管道和凝结水管道的漏损、采暖水系统的补给水、水处理系统的自用化学水,以及其他用途的化学水。”根据上述要求,在计算锅炉房补水(自来水)时,需重点考虑动力专业凝结水回收情况、锅炉排污量(连续排污和定期排污)等,并取得动力专业的自来水需求。

　　 有关空调冷却塔补水,在用水量计算时,需要考虑最大时补水量、用水时间、时变化系数等。此外,当采用二次加压补水时,供水方式亦需要对比优选。

　　 首先,空调机组冷凝器的循环水量,当缺乏相关专业资料时,通常可按以下公式进行估算:

　　 式中Q———冷却循环水量,L/s;

　　 W ———估算空调负荷,kW,压缩式制冷机取1.2~1.3的系数,吸收式制冷机取1.8~2.2的系数;

　　 c———水的比热,常温时c=4.187kJ/(kg·℃);

　　 t₂———冷凝器出水温度,℃;

　　 t₁———冷凝器进水温度,℃。

　　 对医院建筑而言,单位面积空调负荷可按70~100 W/m²进行估算。

　　 其次,以较为常用的机械通风横流式方形冷却塔为例,冷却循环水的补充水量,包含蒸发损失量、排污损失量和风吹损失量。有关蒸发损失量,相关资料显示,按照0.83%的循环水量或者0.166%冷却水量来估算冷却循环水的蒸发损失量是可行的。有关排污损失量,查阅多本技术资料,冷却水的排污量控制在冷却循环水量的0.3%即可,必要时,须结合水质标准和浓缩倍数考虑。有关风吹损失量,属于非正常损耗,但又不可避免,这取决于冷却塔的塔体构造、风机的性能、循环水泵的匹配程度以及冷却塔的安装位置和安装质量等,通常情况下,风吹损失量(飘失水量)应控制在冷却循环水总量的0.2%以下。上述3项合计,冷却循环水的补水量可取系统循环水量的1.33%,初步设计阶段也可按1.5%进行估算。

　　 再次,计算冷却循环水的日补充水量时,须结合冷却塔运行时间和日平均系数。医院住院部等冷却塔的运行时间为24h,日平均系数为0.4。

　　 冷却塔运行时长不同,日平均系数变化较大。简单理解,冷却塔运行时间越长,运行时间内空调机组负荷变化越大,需要冷却循环水系统带走的热量(简单等效为冷却水的蒸发量)随之变化,冷却水的补充水量与之相适应。

　　 最后,冷却塔的设置位置,根据项目的具体情况,可设置在室外地面、建筑物裙房屋面或主楼屋面上。当空调冷却塔的设置高度超过市政水压供水高度时,须二次加压补水。就目前的常用方式来看,主要有变频加压供水、气压罐供水或高位水箱重力供水3种方式。以常用的方形横流式成品冷却塔为例,每个集水盘配一个自动补水口(控制阀门加浮球阀)和一个手动补水口(控制阀门,平时关闭)。空调系统运行时,由于每个冷却塔积水盘水位不断波动,进水浮球阀时开时闭,进水时断时续,对变频泵的运行不利。相比较而言,加压补水方式建议按照高位水箱重力供水、气压罐供水、变频加压供水的顺序,优先选用重力补水。以设在裙房屋面上的冷却塔为例,当冷却塔设置高度超出市政水压供水高度时,可在冷却塔附近架设一座补水箱,也可利用裙房出屋面楼梯间等就近架设水箱(由于冷却循环水系统冬季不工作,放空即可,因此无需设水箱间,水箱露天放置即可),水箱最低水位高出冷却塔积水盘2m左右即可(合理控制好补水流速和补水管管径)。同时,通过水箱水位控制补水泵的启停,补水泵工频运行。

　　 有关室内空调系统补水,查阅《暖通空调系统设计手册》,“锅炉热水、热交换器被加热水、采暖热水、空调冷热水的循环水系统的小时泄漏量,宜按系统水容积的1%计算;供冷和采用空调器供热的空调水系统按下表估算,室外管线较长时应取较大值。”空调系统的单位水容积估算全空气系统为0.4~0.55L/m²建筑面积,水-空气系统为0.7~1.3L/m²建筑面积。

　　 在医院建筑中,不同的功能房间,空调方式有区别。如医院内部的洁净手术部、高大空间中庭等,暖通专业一般会采用全空气空调系统,其他空调房间一般会采用水—空气系统,计算用水量时,应注意区分。当然,作为用水量估算,由于全空气系统在整座建筑内所占比例有限,也可统一按照水-空气系统进行估算。

　　 有关室内采暖系统补水,当建筑内部采用散热器(暖气片)采暖时,《动力管道设计手册》(ISBN7-111-17849-1)第694页有如下描述:“室内外供热管网经过一段时间运行,由于管道和附件的连接处不严密或管理不善而产生漏水……补给水量一般按照热网系统的循环水量的1%设计估算。正常运行时,补给水量也可按热网系统换热器、室内外管网、用户用热设备的总水量的4%~5%来估算。”

　　 此外,计算最高日用水量时,室内空调系统补水和采暖系统补水,二者不应重复计算,仅计算室内空调系统补水即可(因为夏季运行时,室内空调系统补水和冷却循环水系统补水远大于冬季室内采暖系统补水)。

　　 有关空压、真空、制氧站(空压和氧气系统为压力管道)对工业设计院来说,较为常见,但对民用设计院来说,较少遇到。为此,咨询了动力专业,对医院建筑空压站、真空站、制氧站的常用工艺与给排水需求进行了梳理,根据其工艺流程,总结了不同环节的给排水需求,见表4。

　　 根据“医院规”,表1中3.1~3.5用水项目,已包含在医务人员用水定额中,本文不再详述。当医院设计有专门的水疗或制剂用水时,须详细了解建设单位的用水需要,在初步设计与施工图设计时予以充分考虑。

　　 关于一般冲洗浇洒用水,有关规范给出了一些指导性意见或数据。“建水规”规定停车库地面冲洗最高日用水定额为2~3L/(m²·次),小区绿化浇灌用水可按1~3L/(m²·次),小区道路广场浇洒用水按2~3L/(m²·次)。“医院规”则提出“道路和绿化用水应根据当地气候条件确定”。二者有明显差别。

　　 (1)通常情况下,地下车库通风条件相对较差,室内地坪较多采用细石混凝土地坪(1∶1水泥砂浆抹面)、彩色混凝土或环氧树脂地坪。而且,2000年之前的地下车库,每隔一定距离设计车库冲洗龙头;2000年以后的地下车库设计中,不少地区已经不再考虑地下车库地面冲洗。因此,在初步设计与施工图阶段,当建设单位无特别要求时,冲洗地下车库地面用水项目建议不再考虑。

　　 (2)道路冲洗与绿化浇洒,“建水规”给出了冲洗浇灌用水定额。事实上,除了城市道路会有洒水车洒水外(也是因城市、季节而异),一般院区的道路冲洗并不常见。因此,在设计之初,建议因地制宜,结合当地习惯确定。关于绿化与浇洒用水量,“医院规”所规定的“应根据当地气候条件确定”,可用于确定浇洒周期。此外,绿化浇洒错开用水高峰,此项用水不计入最高日最大时用水量。

　　 (3)有关医疗建筑车辆冲洗用水,笔者咨询了当地一些三级医院,均不考虑个人车辆冲洗,救护车辆(配制数量与医院级别有关)冲洗大多在院外进行。因此,有关救护车辆冲洗用水,在项目设计前,须向建设单位有关部门咨询,如有需求,一般冲洗一辆救护车用水不超过60L;如建设单位无需求,设计不考虑该项用水。

　　 关于医疗建筑的用水量计算,有关规范、手册等资料等给出的数据不尽一致。而且,作为医疗建筑本身,用水项目较多、涉及专业较多、涉及面较广、专业性较强、对供水保证度要求较高。笔者结合对医疗建筑设计的一些经验和体会,查阅有关设计与统计资料,调研了当地一些医院的具体情况,对综合医院初步设计阶段用水量计算的有关问题进行了分析与总结。