医院的常规给水为自来水，其水质满足《生活饮用水卫生标准》（GB 5749―2022）的要求，可作为生活给水、生产给水和消防给水，但不能直接饮用。供医护人员和患者直接饮用的水源须进行专项设置，常用的供水方式主要有桶装水饮水机、分散式直饮水设备、集中制水循环供水的直饮水系统（简称“集中式直饮水系统”）, 其各有利弊，具体对比见表 1。
对于医院这类特殊建筑来说，用水的安全性、便利性和经济性显得尤为重要，这使得集中式直饮水系统的应用逐渐受到青睐。该系统在一些专科医院和综合医院均得到了应用，应用的模式基本都是：将直饮水处理系统设于设备机房，设置供回水循环管道，并采用同程布置，末端设置开水器。随着技术的发展、节能降碳要求的提升，传统的模式已经不能适应当今的要求；物联网、智慧管理平台等相关技术日渐成熟，成为更符合当前需求的技术选择，但由于设计的习惯性以及对于新技术的不信任，很多设计者及使用者不愿改变现状，阻碍了智慧化集中式直饮水系统在医院中的推广与发展。
本文以华东地区某大型三甲综合医院直饮水系统改造工程为例，重点介绍智慧化集中式直饮水系统及其配套设施在医院的应用，突出了该系统在医院的应用优势。
01
工程概况
华东地区某医院为大型三级甲等综合医院，此次参与直饮水系统改造的建筑是病房楼，建筑面积为 18 968 ㎡，共 20 层，设有 830 张床位。改造前每个楼层的配餐室配备了一个电开水器，在每个护士站配备了桶装水饮水机供医务人员使用。根据实地调研，该楼用水高峰是早、晚护工集中打水的时间，高峰期间每小时最大用水量约为 1.5 m³。病房楼改造前的直饮水系统存在以下问题：①原有供水形式无任何水质处理措施，存在卫生安全隐患；②桶装水饮水机换水不及时；③原有电开水器存在反复将水烧开的情况， 24 小时不间断运行，能耗大，而且内部水垢严重，为缓解水垢问题须要定时清洗；④供水时间集中，电开水器供水能力不足，高峰期打水等候时间较长。鉴于此，院方决定进行直饮水系统改造，旨在提高用水安全性与可靠性。
02
智慧化集中式直饮水系统设计及搭建
智慧化集中式直饮水系统主要包括高质量水处理工艺技术、智能低碳终端加热设备和智慧管理平台。此外，该工程为改造工程，要在建筑现有条件下进行新系统的搭建，设计时既要保证使用需求，又要遵循最小拆改的原则，还要考虑施工条件。
（ 一 ）水处理工艺设计目前的饮用水处理多采用膜处理技术，其中包括膜处理前对于原水的预处理以及膜处理后的再处理。主要以市政自来水为水源，通过工艺处理，最终使产水达到《饮用净水水质标准》（CJ 94―2005） 的要求。常用的膜处理技术有反渗透、纳滤、超滤和微滤，前处理措施一般采用过滤、软化，后处理措施包括消毒、矿化和活化等。该工程采用的水处理工艺包含 5 个模块，分别为原水箱模块、预处理模块、膜处理模块、供水模块、净水箱模块。预处理模块包含多介质过滤器、活性炭过滤器、软化过滤器、盐箱等 4 部分，依次利用其薄膜过滤、渗透过滤及接触过滤作用，去除水中的大颗粒杂质、悬浮物、胶体等，通过活性炭表面毛细孔的吸附能力去除水中的游离氯、微生物、有机物以及部分重金属等有害物，利用钠型软化树脂去除水中的钙、镁离子，以防止钙、镁离子在系统中结垢并影响设备性能。膜处理模块包含保安过滤器、预处理紫外线杀菌器、纳滤膜、回水过滤器、臭氧发生器。从预处理模块流出的水进入保安过滤器，此过滤器用于去除可能影响膜元件的任何遗留粗颗粒；然后由预处理紫外线杀菌器进行首次杀菌，避免膜表面形成菌落从而影响过滤效果；之后进水在高压下通过纳滤膜，此过程可去除 98% 以上的溶解化合物（盐）；纳滤膜所生产的渗透水被收集到渗透管并流入净水箱，纳滤装置的浓水（盐水）被排放到废水排放管路。回水过滤器主要过滤因供水管网问题而产生的杂质，防止杂质再次进入供水管网而影响用水安全。臭氧发生器作为第二道杀菌装置不仅能对净水箱里的水进行灭菌，还能通过循环增压模块和供水管路模块对整个供水管网进行定期杀菌消毒。水处理设备前后分别设有原水箱和净水箱，原水箱在设备运行中存储原水，减少原水管道内压力不稳定对设备造成的冲击。净水箱一方面用于缓冲，另一方面，其内部安装浸没式紫外线灯，对水箱内存水进行实时杀菌灭活，是第三道杀菌工艺。
（ 二 ）管线系统搭建由于该工程楼层较高，而减压阀又是易损部件，为了减少减压阀的使用，供水系统采用变频泵进行分区管理。其中一至八层为低区、九至十九层为高区，低区和高区分别采用一供一回两路管线，管路中的水 4 小时循环一次，避免出现残留死水的同时提高直饮水的流动性，让直饮水在管道内始终保持较短的停留时间，从而保证较短的直饮水水龄，充分保证水质安全 。直饮水管线由地下直饮水泵房引出，在外部电梯旁垂直向上通至二楼，由于须要采用室外明管，为保证管线安全，采用橡塑保温和铝皮防护；之后管线从外部进入配餐室，通过配餐室后，在二至十九层布管。管线进入楼内部之后在吊顶内敷设，室内管路采用不锈钢双套管，防止夏季产生冷凝水并造成天花板漏水。管路采用卡压式连接方式，避免焊接过程中噪声过大、动火作业等影响医院正常运营。
（ 三 ）用水点设计直饮水用水点的供水设备根据用水量及区域功能布置。配餐室为供水核心区域，供患者和护工人员取水，用水量大。采用终端加热设备（终端机）加热来自地下净水箱即经水处理设备处理过的水，替代原有的电开水器，二到十九层每层布置 1 台，共 18台。每台终端机供水量为 110 L/h，经计算能够满足每层的用水需求。为方便护工使用暖水瓶打水，在终端机下端加装不锈钢底座。打开水时，能将暖水瓶放置在底座上，避免烫伤等安全事故的发生。终端机的进水为水处理设备处理后达到直饮标准的净水，所以设备配有两个龙头，一冷一热，能够满足不同的用水需求。根据院方反馈，医护人员由于工作性质的原因时常面临匆忙饮水的情况，须要即接即用，此种情况下出水为 100℃ 的开水器既不符合饮水需求又会造成不必要的能源浪费。为解决此问题，该工程采用具有梯级加热功能的水加热设备，即小型壁挂机，对已处理过的直饮水进行加热。该设备可根据需求选择加热温度，在医护人员繁忙工作时段设置为即接即饮的温水模式，在普通时段和休闲时段设置为可泡茶和咖啡的开水模式，具体设置由院方自行控制。该工程在二到十九层每层护士站加装 1 台小型壁挂机，数量与终端机一致，能够满足医护人员对于不同温度直饮水的需求（图 1）。
图 1 终端机与小型壁挂机实景图
（ 四 ）智慧管理平台水质安全是直饮水系统运行的重中之重，对于患者聚集、感染风险较大且免疫力低下者较多的医院来说尤为重要。良好的处理工艺能够保证处理后的水质完全达标，而水质的检测、良好的管理、水质信息的透明和实时反馈则为水质安全提供了多重保障。该工程为实现用水安全、赢得用户信任，充分利用物联网技术将净水、用水过程与网络连接，实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。通过建立智慧管理平台，对集中式直饮水系统的设备运行和水质情况进行实时监测，使用者通过扫描终端机上的二维码可以随时了解水质处理工艺流程、终端机的操作方法、设备信息、滤芯的寿命倒计时和第三方水质检测报告等。用物联网技术解决了使用者对于直饮水、用水设备不信任的问题，让使用者用得方便、喝得放心。同时，按照卫生监管要求，每月进行取样并检测 8 项常规指标，每年对水质进行全项检测，确保产水水质的可靠性、安全性。
03
效益分析
（ 一 ）提升管理效率智慧管理平台实现了水质、水量等关键参数的实时在线监测，可远程实时查询，而且具有故障预警和自诊断功能，使得用水安全性大幅提高的同时，减少了运行维护的人力和物力投入，提升了管理效率。
（ 二 ）保证水质智慧化集中式直饮水系统采用九级处理工艺，在去除水中的重金属、盐类、农药、细菌等有害物质的同时可适当保留有益的矿物质，从而改善水质、提升口感，使用水水质满足《饮用净水水质标准》（CJ 94―2005）的要求，为患者、医护人员直饮水的水质稳定和安全提供保障。
（ 三 ）提高满意度水质和供水能力的提升，缓解了高峰期打水排队时间长的问题，提升了医患满意度。
（ 四 ）节约能源“碳达峰、碳中和”目标的提出，在能源利用方面对直饮水系统的设计提出了更高的要求。针对节约电能的需求，智慧化集中式直饮水系统采用更细致的设计，结合智能控制，根据水温自动控制设备功率，高效利用电能，节省待机能耗，避免了分散式开水机反复加热造成的能源浪费，更符合低碳节能的要求。
（ 五 ）确保安全用水安全包括水质和水量的安全。新冠疫情期间暴露出在封闭情况下外购水（如桶装水和瓶装水）无法进入医院，而智慧化集中式直饮水系统则可以保证整个院区喝上热水。
04
结束语
该工程将分散式直饮水供给系统改造为体系完备的智慧化集中式直饮水供水系统，水处理设备、用水点水加热设备与循环供水管网系统结合，实现了医院直饮水充足且安全的供给，提升了直饮水系统的管理效率、安全性能、社会及经济效益，达到了改造的目的。该实践表明，在一定规模的医院直饮水系统设计中，智慧化集中式直饮水系统具有显著优势，既可确保用水安全，也符合节能低碳的设计理念，值得应用与推广。
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