摘 要：現(xiàn)代社會，傳染病的暴發(fā)和傳播對人類健康和社會穩(wěn)定構(gòu)成嚴(yán)重威脅。傳染病醫(yī)院的選址與病房布局優(yōu)化是防控傳染病的重要環(huán)節(jié)。該文針對此問題展開研究，著重考慮風(fēng)-溫效應(yīng)在傳染病醫(yī)院選址與布局中的影響，發(fā)現(xiàn)選址時需要綜合考慮周邊環(huán)境的風(fēng)向、風(fēng)速大小以及氣溫變化，了解到風(fēng)-溫效應(yīng)對傳染病傳播的影響，并提出基于風(fēng)-溫效應(yīng)的傳染病醫(yī)院選址與病房布局優(yōu)化方案，將有助于醫(yī)院在建設(shè)和運營中更好地應(yīng)對傳染病的挑戰(zhàn)，提高醫(yī)院的防控能力和治療效果，為傳染病防控工作提供重要的理論和實踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：傳染病醫(yī)院選址;病房布局優(yōu)化;風(fēng)-溫效應(yīng);傳染病傳播;環(huán)境因素

中圖分類號：TU246.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）30-0124-05

Abstract： In modern society， the outbreak and spread of infectious diseases pose a serious threat to human health and social stability. The site selection and ward layout optimization for infectious disease hospitals are important links in the prevention and control of infectious diseases. This paper conducts research on this issue， focusing on the impact of wind-temperature effect on the site selection and layout of infectious disease hospitals. It is found that the wind direction， wind speed and temperature changes of the surrounding environment need to be comprehensively considered when selecting a site. We understand the impact of wind-temperature effect on the spread of infectious diseases， and propoMQR9NyunsQQOYqJYbHf8jaDPw6ZgnrycH/Popybg5tA=se an optimization plan for infectious disease hospital site selection and ward layout based on wind-temperature effect， which will help hospitals better cope with the challenges of infectious diseases in construction and operation. Improve hospitals' prevention and control capabilities and treatment effects， and provide important theoretical and practical guidance for infectious disease prevention and control.

Keywords： site selection for infectious disease hospital; ward layout optimization; wind-temperature effect; infectious disease spread; environmental factor

對傳染病醫(yī)院進行新建或改擴建，與常規(guī)建筑明顯不同，需嚴(yán)格XGrHPWnN1Wr1EqVuJeor8VtDOoAjk+ERz86+0v0QM8c=控制其周邊風(fēng)環(huán)境與污染物濃度。研究顯示，2003年“非典”期間，通過檢測香港某高層小區(qū)病毒分布發(fā)現(xiàn)，在沒有感染SARS病毒居民家的窗戶、外墻等位置發(fā)現(xiàn)了SARS病毒[1]。同樣，新冠感染疫情暴發(fā)后[2]，在武漢雷神山醫(yī)院周邊空氣中也檢測到了一定濃度的病毒，如圖1所示。這些案例證明病毒可通過空氣向鄰近區(qū)域擴散，會給室外新鮮空氣造成二次污染，大大增加了鄰近居民的感染風(fēng)險。在這種情況下，傳染病醫(yī)院的選址至關(guān)重要。合理選址可最大程度地減少傳染病的傳播風(fēng)險，保護周圍社區(qū)的健康安全?？紤]風(fēng)-溫效應(yīng)的選址研究可幫助確定在不同季節(jié)和氣候條件下傳染病醫(yī)院的最佳位置，以便最大限度地降低外界環(huán)境對醫(yī)院內(nèi)部環(huán)境的影響，提高醫(yī)院的應(yīng)對能力。同時，病房布局優(yōu)化對于傳染病醫(yī)院的防控工作至關(guān)重要。傳染病的傳播受到環(huán)境因素的影響，如空氣流通情況、溫度和濕度等，通過優(yōu)化病房布局，可最大程度地降低傳染病的傳播風(fēng)險，特別是在面對風(fēng)-溫效應(yīng)時，合理的布局設(shè)計可有效控制空氣流動，減少傳染病的傳播[3]。

目前，降低建筑群外流場污染物濃度的主要方法有主動控制法和被動控制法。主動控制是指通過負(fù)壓、過濾、通風(fēng)等手段引導(dǎo)空氣流動從而降低病毒濃度;被動控制則是在自然通風(fēng)條件下，利用對建筑形態(tài)進行合理規(guī)劃與布局的方法來降低污染物濃度。近年來，病毒濃度的主動控制法在傳統(tǒng)醫(yī)院已得到廣泛應(yīng)用，但被動控制往往被忽略，利用被動方法控制污染物濃度的針對性研究還非常缺乏。因此，本文對風(fēng)-溫效應(yīng)傳染病醫(yī)院選址與病房布局展開深入分析，提出一套科學(xué)的醫(yī)療建筑智能選址和病房布局優(yōu)化方案，嘗試在被動層面降低疫情對周邊環(huán)境二次感染的風(fēng)險。

1 傳染病醫(yī)院選址考慮因素分析

1.1 人口密度與服務(wù)覆蓋范圍

傳染病醫(yī)院的選址必須綜合考慮人口密度和服務(wù)覆蓋范圍，以便有效地應(yīng)對疫情的暴發(fā)和傳播[4-5]。高人口密度地區(qū)通常伴隨著人口聚集和頻繁的人際交往，增加病毒傳播的風(fēng)險，在這些地區(qū)，病毒易于迅速傳播，形成聚集性疫情，對公共衛(wèi)生和醫(yī)療資源構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在選址過程中，應(yīng)避免選擇位于人口密集地區(qū)的區(qū)域，以降低疫情暴發(fā)和傳播的風(fēng)險。傳染病具有高度的流行性和跨區(qū)域傳播特點，醫(yī)院選址必須考慮到其服務(wù)范圍是否能夠覆蓋到潛在的疫情暴發(fā)區(qū)域，如果醫(yī)院選址偏離疫情暴發(fā)區(qū)域，會導(dǎo)致服務(wù)覆蓋范圍不足，無法有效響應(yīng)疫情，加劇疫情蔓延的風(fēng)險[6]。

綜合考慮人口密度與服務(wù)覆蓋范圍，需要在兩者之間找到平衡點。一方面，需要避免選址在人口密集地區(qū)，降低疫情傳播的風(fēng)險;另一方面，確保醫(yī)院的服務(wù)范圍能夠覆蓋到潛在的疫情暴發(fā)區(qū)域，以便及時、有效地應(yīng)對疫情。部分學(xué)者[6-8]利用GIS技術(shù)，將人口密度數(shù)據(jù)、疫情暴發(fā)區(qū)域和醫(yī)院選址候選區(qū)域進行空間疊加分析，找到最適合的選址位置。同時，利用模擬方法，評估不同選址方案下的服務(wù)覆蓋范圍和潛在的傳播風(fēng)險，為選址決策提供科學(xué)依據(jù)。

1.2 交通便利性與緊急救援

傳染病醫(yī)院選址過程中，交通便利性與緊急救援2個因素直接影響著醫(yī)院的運作效率、患者救治速度以及醫(yī)療資源的分配利用[9-10]。在選址過程中，需要綜合考慮交通便利性和緊急救援，以確保醫(yī)院能夠在緊急情況下迅速響應(yīng)，并為患者提供及時有效的救治。一方面，需要位于交通便利的地區(qū)，以確保患者能夠迅速到達(dá)醫(yī)院就診，意味著選址應(yīng)該靠近主要交通干道，如高速公路、主要道路或公共交通線路，便于患者及其家屬使用私家車或公共交通工具前往醫(yī)院;另一方面，交通便利性還涉及醫(yī)院內(nèi)部的交通組織和停車設(shè)施。醫(yī)院應(yīng)設(shè)立足夠數(shù)量的停車位，并合理規(guī)劃交通流線，以確?；颊?、醫(yī)護人員和緊急救援車輛能夠順利進出醫(yī)院，提高醫(yī)院的運作效率。同時，在緊急情況下，如傳染病疫情暴發(fā)或突發(fā)公共安全事件，醫(yī)院需要能夠迅速響應(yīng)并展開緊急救援工作，因而選址應(yīng)盡量靠近緊急救援中心或消防救援站，便于緊急救援人員迅速到達(dá)現(xiàn)場。

綜合考慮交通便利性和緊急救援，傳染病醫(yī)院選址應(yīng)選擇交通便利、緊急救援響應(yīng)快速的地區(qū)，新冠感染疫情期間尤為重要，因為及時救治和有效應(yīng)對緊急情況對控制疫情的蔓延至關(guān)重要。選址決策中，采用ArcGIS、QGIS、MAS等技術(shù)[11-12]進行空間分析和模擬，評估不同選址方案下的交通便利性和緊急救援響應(yīng)能力，為最終選址提供科學(xué)依據(jù)，以確保醫(yī)院能夠有效應(yīng)對各種突發(fā)情況，保障公眾健康安全。

1.3 地形地貌與氣候特點

地形地貌與氣候特點直接影響著醫(yī)院的建設(shè)和運營，對醫(yī)院的應(yīng)對能力、資源利用以及環(huán)境適應(yīng)性都有著重要的影響[13-14]。首先，地形地貌的平坦程度、水源情況、地下水位等因素直接關(guān)系到醫(yī)院建設(shè)的可行性。在選址過程中應(yīng)避免選擇地勢低洼、容易積水或地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域，以免影響醫(yī)院建筑的穩(wěn)定性和環(huán)境衛(wèi)生。此外，地形地貌關(guān)系到醫(yī)院對外界環(huán)境的適應(yīng)能力，如在山區(qū)、丘陵地區(qū)建設(shè)醫(yī)院需要考慮山體穩(wěn)定、地震安全等因素。其次，不同氣候條件下，傳染病的傳播規(guī)律、季節(jié)性變化以及對醫(yī)院建設(shè)和運營的需求不同。炎熱潮濕的氣候下，易滋生各類傳染病病原體，因此醫(yī)院選址需要更加注重環(huán)境衛(wèi)生和病原體防控措施;而在寒冷地區(qū)，需要考慮到供暖設(shè)施、防寒保暖等問題，以確保醫(yī)院內(nèi)部的舒適性和溫暖度。

2 風(fēng)-溫效應(yīng)對病房布局優(yōu)化的影響分析

2.1 通風(fēng)設(shè)計

在醫(yī)院病房的布局和設(shè)計中，通過合理利用自然風(fēng)力，來確保病房內(nèi)部空氣的流通性和新鮮度，降低交叉感染的風(fēng)險。風(fēng)向和風(fēng)速是設(shè)計通風(fēng)系統(tǒng)時必須考慮的2個主要參數(shù)，決定通風(fēng)口的最佳位置和所需數(shù)量，以便有效地引入新鮮空氣并排出污染空氣[15]。

通風(fēng)口應(yīng)面向常年主導(dǎo)風(fēng)向，可自然地引導(dǎo)外部的新鮮空氣流入病房內(nèi)部，如主導(dǎo)風(fēng)向是東風(fēng)，通風(fēng)口最好設(shè)置在病房的東側(cè)，這樣可直接捕捉東風(fēng)帶來的清新空氣。同時，考慮到風(fēng)向的季節(jié)性變化，需要在房間多個方向設(shè)置通風(fēng)口，以適應(yīng)不同季節(jié)的風(fēng)向變化。同時，風(fēng)速的考量決定通風(fēng)口的大小和數(shù)量。在風(fēng)速較高區(qū)，需要較小或數(shù)量較少的通風(fēng)口來控制風(fēng)力，防止過強的風(fēng)速造成病房內(nèi)部的不適感或過度的空氣流動，從而擾亂病房內(nèi)部的溫度和濕度平衡。相反，風(fēng)速較低的地區(qū)，則需要增加通風(fēng)口的數(shù)量或大小，以確保足夠的空氣流量進入病房，保證空氣的新鮮和流通。此外，通風(fēng)設(shè)計必須考慮避免將外部的污染物引入病房內(nèi)，要求在設(shè)計通風(fēng)口位置時避開直接對著高污染區(qū)域，如靠近工廠、繁忙的道路或垃圾處理設(shè)施的方向。在該情況下，需要使用高效的空氣過濾系統(tǒng)或?qū)⑼L(fēng)口設(shè)置在相對清潔的區(qū)域，并結(jié)合建筑物的整體設(shè)計來最大化自然風(fēng)的利用，同時減少有害污染物的侵入。

2.2 溫度變化

在病房布局設(shè)計中，房屋建筑的朝向和窗戶位置是直接影響病房內(nèi)溫度分布的關(guān)鍵因素。房屋建筑的朝向直接影響太陽輻射的接受程度，從而影響了室內(nèi)溫度的變化。南向房間在白天容易受到更多的陽光照射，因此在設(shè)計病房布局時，可將患者休息區(qū)和活動區(qū)設(shè)置在南向，利用陽光的溫暖，提高病房內(nèi)的溫度。相反，北向房間通常較為涼爽，適合設(shè)置醫(yī)療設(shè)備和護理站點。同時，窗戶的位置和大小直接影響病房內(nèi)的通風(fēng)效果和溫度分布。合理設(shè)置窗戶可以促進空氣流通，改善室內(nèi)的空氣質(zhì)量，并影響溫度的調(diào)節(jié)。在布局設(shè)計中，應(yīng)將窗戶設(shè)置在兩側(cè)，以利用自然風(fēng)力實現(xiàn)空氣流通，根據(jù)風(fēng)向和氣流路徑，可調(diào)整窗戶的開啟角度和位置，進一步促進空氣對流，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。根據(jù)窗戶位置和朝向，采取合適的遮陽和保溫措施，以減少外界環(huán)境對室內(nèi)溫度的影響，如南向房間的窗戶上設(shè)置遮陽簾或百葉窗，可有效阻擋強烈的陽光直射，降低室內(nèi)溫度。同時，北向房間加強保溫措施，如采用雙層窗戶或密封門窗，減少熱量流失，提高室內(nèi)的保溫效果，保持穩(wěn)定的溫度。通過綜合考慮房屋建筑的朝向和窗戶位置與溫度之間的關(guān)系，可優(yōu)化病房布局，提高室內(nèi)溫度的舒適度和穩(wěn)定性。合理利用陽光和自然通風(fēng)資源，結(jié)合科學(xué)的遮陽和保溫措施，有效應(yīng)對溫度變化，為患者提供一個舒適、安全的治療環(huán)境，促進其康復(fù)進程。

3 基于風(fēng)-溫效應(yīng)的傳染病醫(yī)院選址與病房布局優(yōu)化方案

3.1 傳染病醫(yī)院選址優(yōu)化方案

基于風(fēng)-溫效應(yīng)的傳染病醫(yī)院選址與病房布局優(yōu)化模型是一項綜合性的工作，需要從多個角度綜合考慮氣象因素、傳染病傳播特性、人口密度、交通情況以及自然環(huán)境因素等諸多因素，如圖2所示。在選址周邊地區(qū)收集氣象數(shù)據(jù)，其中包括風(fēng)向、風(fēng)速、溫度和交通量等信息，可通過現(xiàn)有的氣象站點收集，也可利用氣象模型進行估算。歷史氣象數(shù)據(jù)和氣象模型的分析將幫助我們了解風(fēng)向和風(fēng)速的變化規(guī)律，以及不同季節(jié)的溫度情況，對于后續(xù)的傳染病傳播模擬和風(fēng)險評估至關(guān)重要。然后對數(shù)據(jù)進行歸一化處理，將風(fēng)速、溫度與交通量作為輸入量，污染物濃度作為輸出量，提出基于機器學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，在訓(xùn)練優(yōu)化后可獲得污染物濃度預(yù)測的準(zhǔn)確模型。同時，考慮人居分布與污染物濃度權(quán)重影響后確定病區(qū)宏觀選址的目標(biāo)函數(shù)，最終建立基于大數(shù)據(jù)得出病區(qū)宏觀選址的代理模型。此外，進行傳染病傳播模擬與風(fēng)險評估?；谑占降臍庀髷?shù)據(jù)，結(jié)合傳染病傳播的特性，利用有限元中的模型對傳染病的傳播進行模擬。在模擬過程中，考慮不同風(fēng)向和風(fēng)速條件下，傳染病在選址周邊的傳播路徑和范圍。通過模擬結(jié)果，評估選址周邊的傳染病傳播風(fēng)險，并確定潛在的風(fēng)險區(qū)域和安全區(qū)域，其評估結(jié)果將有助于在選擇候選區(qū)域時能夠做出科學(xué)的決策。同時，考慮人口密度和交通情況。需要分析選址周邊的人口密度和交通情況，以了解潛在的傳染病傳播風(fēng)險，特別注意人口密集地區(qū)和交通樞紐對傳染病傳播的促進作用，避免選址在這些區(qū)域附近，以減少傳播風(fēng)險。之后，綜合考慮自然環(huán)境因素。考慮選址周邊的自然環(huán)境因素，如地形、水系和植被等對風(fēng)向和風(fēng)速的影響，通過分析這些因素對傳染病傳播的潛在影響，避免選址在易受風(fēng)力影響的地區(qū)，確保選址的穩(wěn)定性和安全性。最后，確定選址候選區(qū)域時，綜合以上分析結(jié)果，優(yōu)先選擇風(fēng)向遠(yuǎn)離人口密集地區(qū)、風(fēng)速較低、溫度適宜且交通便利的區(qū)域作為候選區(qū)域，最大程度地降低傳染病傳播風(fēng)險，保障醫(yī)院的運作安全和有效性，并對選址模型進行驗證與優(yōu)化，通過實地調(diào)查和模擬傳染病傳播過程來驗證選址模型的準(zhǔn)確性。根據(jù)驗證結(jié)果對模型進行優(yōu)化和調(diào)整，確保選址的科學(xué)性和可行性。

3.2 病房布局優(yōu)化方案

病房布局優(yōu)化模型涉及通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計、溫度調(diào)控、自然光線利用、空間布局與人流設(shè)計等多個方面，旨在提高病房環(huán)境質(zhì)量、患者舒適度和感染控制效果，如圖3所示[2]。其一，通過確定通風(fēng)口的位置，根據(jù)病房內(nèi)外的風(fēng)向和風(fēng)速情況，確保新鮮空氣充分流入病房，同時排出污濁空氣，以降低感染傳播風(fēng)險，如圖3（a）所示。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)病房面積和患者數(shù)量設(shè)計通風(fēng)系統(tǒng)的容量，以確保足夠的空氣流通量，進一步提高空氣質(zhì)量。其二，根據(jù)季節(jié)和氣候條件，設(shè)置供暖設(shè)備或降溫設(shè)施，以確保病房內(nèi)的溫度適宜，提高患者的舒適度和治療效果。同時，安裝溫度監(jiān)測設(shè)備，定期檢查和調(diào)整病房內(nèi)的溫度，以滿足醫(yī)療需求和患者舒適度的要求。其三，通過設(shè)計合適的窗戶尺寸和位置，充分利用自然光線，提高病房內(nèi)的舒適度，并提供適當(dāng)?shù)恼陉柎胧┮苑乐龟柟庵鄙?。同時，配備合適的照明設(shè)備，確保病房在夜間或天氣陰暗時仍能提供充足的照明，保障醫(yī)護工作和患者活動的需求。其四，空間布局與人流設(shè)計方面，根據(jù)功能需求合理劃分病房內(nèi)的空間，設(shè)置患者休息區(qū)、醫(yī)護工作區(qū)等，以提高工作效率和患者舒適度。同時，設(shè)計清晰的人流路徑，確?；颊?、醫(yī)護人員和訪客之間的流動性和分離，降低交叉感染的風(fēng)險，如圖3（b）所示。其五，對病房布局優(yōu)化模型進行驗證與持續(xù)優(yōu)化。通過模擬感染病例、實地考察等方法驗證模型的準(zhǔn)確性，并根據(jù)驗證結(jié)果和實際應(yīng)用情況持續(xù)優(yōu)化病房布局設(shè)計，以提高醫(yī)院的感染控制能力和治療效果，為患者和醫(yī)護人員提供更安全、舒適的環(huán)境。

4 結(jié)束語

風(fēng)-溫效應(yīng)在傳染病醫(yī)院選址與病房布局優(yōu)化中至關(guān)重要。通過對傳染病醫(yī)院選址因素、風(fēng)-溫效應(yīng)對傳染病傳播的影響以及基于此的優(yōu)化方案的分析，深入探討了如何在醫(yī)院建設(shè)中更好地考慮環(huán)境因素，以提高醫(yī)院的防控能力和治療效果。傳染病醫(yī)院選址應(yīng)綜合考慮氣候條件、地理位置、人口分布等因素，以最大程度地降低傳染病的傳播風(fēng)險。風(fēng)-溫效應(yīng)的分析有助于幫助我們更好地理解傳染病的傳播規(guī)律，為醫(yī)院的選址和病房布局提供科學(xué)依據(jù)?；陲L(fēng)-溫效應(yīng)的優(yōu)化模型將為傳染病醫(yī)院的設(shè)計和建設(shè)提供重要參考，提高醫(yī)院的應(yīng)對能力和防控效果。

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基金項目：2023年度湖北省科技計劃項目（無編號）

作者簡介：汪闊（1994-），男，碩士，助理工程師。研究方向為風(fēng)環(huán)境與污染物擴散。