第二章 醫院建築重要設備震害狀況
本章內容主要是參考美國 EQE 公司統計在 1993 年以前設備物的地震破壞資 料，以及 1994 年美國北嶺地震(規模 6.8 級，最大地表水平加速度 Ah = 1.0 G，最 大地表垂直加速度 Av = 1.83 G）、 1995 年日本阪神-淡路大地震(規模 7.2 級，Ah
= 0.83 G，Av = 0.45 G）及我國 1998 年瑞里地震（規模 6.2 級，Ah = 0.72 G，Av = 0.34 G）震害的醫院勘災報告破壞案例[1-10,29-44]，整理其中各項設備物之破壞 特性而成。 由於醫院在地震發生後需擔任緊急救護的重要角色，因此受震害程 度，以及是否會引發二次災害等等都是值得關心探討的課題。依據以上各國震害 資料將醫院建築內幾項重要設備系統的功能加以分析，並將曾在地震中遭受到的 破壞狀況分類陳述。這些系統包括有：供電、供水、空調、通訊、電梯及其他相 關的重要系統，最後再將常見震害形式及可能的原因詳列於表 2-1 及表 2-2。
2-1 供電系統之震害
供電系統最常見的震害就是電線破損及發電機無法作用，所會造成的重大影 響在醫療方面為：妨礙看診功能、無法操作人工呼吸器及輸血機及各項設備、不 能檢索患者醫療資訊；在看護方面會造成觀察患者的困難、不能閱讀患者病歷資 訊、以及會因輸送設備停止運作，而且提高搬運患者及院內急救物品的困難度[5]。
供電系統內的主要次系統包括電力系統、緊急動力發電系統、不斷電系統與 其它設備等部份(見圖 2-1)，詳細內容則包括有發電機、變壓器、配電盤、控制盤、
蓄電池、冰水機組、送風機、照明器具等各項設備，其中冰水機組與送風機在空 調系統內亦有類似產品，在 2-3 節會有詳細說明；照明器具則在 2-6 節中詳述。
在這些設備當中，雖然發電機在地震中的破壞案例百分比不會叫其他設備 高，但因其功能最為重要，不僅在停電時負責供應少數緊急用電源，且需在災害
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後維持手術室、急診室、加護病房、恢復室、醫療資訊室的功能。發電機依引擎 發電容量大小可分為氣渦輪機(Gas Turbine)及柴油引擎兩種，目前國內以柴油引 擎為主，兩者以 3000 KW 為分界，較小者多採柴油引擎。大型發電機多半直接 放置樓板或以Ｌ型鋼固定在鋼梁上，而鋼梁則固定於混凝土基座，另加設防振裝 置於鋼梁與基座間或基座與樓板間。其在地震中的破壞模式依比例高低可分列為 機器移動、基座防振裝置破壞、基座螺栓鬆動、控制不良等，而破壞原因則為防 振裝置抗震力不足、未設止震器抵禦地震位移、錨錠強度不足或基座結構強度不 足。
變壓器的功能為將電力公司供給的電源降壓，轉變為各種負荷使用的電源，
其冷卻方式可分為液冷式及氣冷式兩種。液冷式一般是在鋼製的矩型槽內裝油或 類似絕緣液體，並將變壓器的線圈浸泡於液態槽內。液態槽可提供冷卻及絕緣，
一般都放置於矩型鋼槽內。大部份的液冷式變壓器有一個或多個的冷卻線圈連接 於變壓器側，以提供足夠的熱交換表面積。
氣冷式或稱乾式變壓器的尺寸和構造與液冷式相似，不同處在於其變壓器線 圈是固定於空氣可流通的鋼製圍欄內，而非置於液態槽中。大部份氣冷式變壓器 的冷卻方法，是利用空氣自然對流通過鋼製外殼的百葉或多孔斷面，以進行熱交 換。較大型的氣冷式變壓器可能會在圍欄內另外設有小型風扇，以強迫外氣冷卻。
不論是液冷式或氣冷式的變壓器，其外殼尺寸的高度約為 60~100 英吋，而 寬度及深度約為 40~100 英吋。依據輸出功率的不同，其重量約由 2000 磅到 15000 磅不等。變壓器的容量單位為 Kilovolt-amperes(KVA)，一般變壓器的容量範圍約 為 100~3000KVA。變壓器的破壞方式多為移動與傾覆。
配電盤可自主電路分配低伏特交流電或直流電至分電路，且提供過載電流保 護裝置，其震害破壞方式則多與變壓器同。原因是變壓器及配電盤多半為瘦高型 設備併行排列，頂部或底部多未固定，有做固定者強度亦多半不足。
不斷電系統(UPS: Uninterruptible Power Supply)設備內容涵蓋有蓄電池組，充 電器、換流器(inverters)等。蓄電池組可分為鉛蓄及鹼蓄電池兩種，用以供給電力。
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蓄電池除了供緊急照明用之外，也是變電與發電操作用之緊急電源；換流器之功 能則在於將直流電轉換成交流電。設置形式上若將蓄電池、充電器、控制盤三者 分離，稱之為架台式；若將蓄電池、充電器、控制盤三者合併，則稱之為鐵櫃式。
不斷電系統破壞方式均以傾覆為主，其次亦有移動及破損。 震害原因有置放蓄 電池之固定支架無斜撐或結構強度不足、支架未固定或固定於建築的結構方式不 當、鐵櫃頂部未固定且底部固定不足、未聯結之蓄電池彼此互撞、遭掉落物體撞 擊等。
由以上說明可知在所有建築設備當中，供電系統扮演著最重要的角色，尤其 是地震災害發生時更擔負保障病患生命的安全重責。因此除了上述各項破壞狀況 應予以防治外，亦應注意以下幾項安全措施；如手術室之電源供應，最好有獨立 之耐震發電機設備，以避免因主系統故障而喪失急救功能；在空間設計時應留設 足夠維修空間以便能確實做好機器保養維護工作以降低故障率；緊急發電機、蓄 電池與供設備運轉之燃油均應設置備份儲存，以利地震造成主要機器故障時使 用。
其它重要設備尚有控制盤(MCC: Motor Control Center)，其功能為提供 600V 以下馬達動力控制系統或電力保護系統，常見之破壞以傾斜、傾覆、破損為主，
原因同變壓器與配電盤。
2-2 供水系統之震害
在供水系統中因震害而破壞之最普遍設備為高架水箱，一旦高架水箱受害便 可能無法正常供應冷卻水，造成發電機過熱而停止運轉，致使各項用電之醫療功 能癱瘓。而且水槽槽壁破損會使儲水漫流至室內，造成機器因浸水而當機，或插 頭短路等衍生出之二次水患問題。中繼水箱若於地震中受損，亦會有相類似問題 出現。
供水系統設備一般以蓄水槽、高架水槽及揚水泵為主。自來水廠先將水由自 來水供水管引進蓄水槽儲存，再用揚水泵將水送入屋頂高架水槽，然後以重力供
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水至各用戶水龍頭。水槽壁體材料常見者有 FRP 製、鋼製、RC 製三種，除了 RC 製水槽係直接與結構一體澆置外，其它皆以支架或支腳固定在樓板上。
蓄水槽多數設置在地下室，所受地震力較小，常見破壞方式為水槽壁面龜 裂、漏水、基座破損、基座螺栓鬆動，原因是水槽壁面地震力設計強度不足、基 座 RC 結構強度不足導致混凝土龜裂、剝落或 螺栓錨錠強度不足致使螺栓鬆動。
高架水槽多置於建物頂層，該層地震加速度最大，所以震害最多也最普遍，
無論是北嶺地震、阪神地震、瑞里地震或其它地震均顯示出高架水槽破壞比例最 高。常見破壞模式有傾覆、架台與基座破損、水槽與配管相接處被拉斷、基座螺 栓拔出、FRP 製水槽壁面破損、RC 製水槽壁面龜裂、水槽自架上掉落、基座鋼 骨脫離等現象，原因大致與蓄水槽相同，此外還包括水槽撞擊牆面或地面而破 裂、架台結構不當或強度不足、水槽與配管相接處防振軟管之容許水平位移量不 足、水槽未確實固定在架台上等因素。此外，我國特有之不鏽鋼水塔則在嘉義瑞 里地震中曾發生壁體下部扭曲變形、支腳挫屈與傾覆等破壞。
揚水泵可分為離心式與透平式兩型，其中透平式大多在消防加壓或高揚程時 使用。紀錄中的破壞現象有：泵浦配管相接處破損或拉斷、移動，原因是防振軟 管接頭之容許水平位移量不足或錨錠強度不足。
2-3 空調系統之震害
醫院建築最重要的機能空間就屬手術室、恢復室、急診室、加護病房及檢驗 室，它們往往是決定重傷病患是否可以存活的關鍵，因此如何維持空間溫濕度及 清淨度以避免細菌滋生及感染傷口惡化，就成了緊急醫療成敗的基本要件之一，
空調系統無疑地是扮演執行此項功能的主要角色。由於手術室在一般醫院中非常 重要，故在設計規劃上，大都會特別要求擁有獨立專用之空調及無塵無菌設備，
以確保更完善之空調品質[13]。
空調系統的主要設備內容有熱源裝置(鍋爐、冰水機組、冷卻水塔)、自動控
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制裝置、空氣處理裝置(空調箱)、送風設備(送風機與送、回風口)等。在瑞里地震 中曾有幾個鍋爐(Boiler)破壞的報導案例，形式多半為鍋爐與配管相接處脫離、戶 外煙囪於接頭處被拉開，不過以上破壞情況在醫院建築中卻並未出現，可能是醫 院於鍋爐配管相接處大都有設置防振軟管接頭之故。
冰水機組包括冰水主機、冷媒凝縮管及蒸發管。冷媒凝縮管與冷卻水進行熱 交換，蒸發管與冰水進行熱交換。冰水主機的功能在於提供冰水系統之循環，運 作方式有壓縮式循環與吸收式循環兩種，前者又可分為往復式、螺旋式及離心式 三種。空調機(Air conditioner)可分中央式空調箱(AHU: Air Handling Unit)與個別 式風管機(FCU: Fan Coil Unit)兩種，用於抽引戶外新鮮空氣與室內回風混合，再 經濾清器除去空中塵埃及調節溫、濕度。冰水主機與空調機在地震中的主要破壞 模式多為移動、破損及傾覆。原因有防振裝置破壞、錨錠強度不足、周邊空間不 足導致撞擊結構或彼此互撞、或懸吊式設備撞擊牆面等。
冷卻水塔一般設置於屋頂或屋突以降低噪音干擾及便於空氣流通。冷卻水塔 之目的在於冷卻冷卻水以便循環再使用。依空氣與水接觸方式不同，可分為對流
冷卻水塔一般設置於屋頂或屋突以降低噪音干擾及便於空氣流通。冷卻水塔 之目的在於冷卻冷卻水以便循環再使用。依空氣與水接觸方式不同，可分為對流