醫(yī)療建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)淺談

趙建博

山東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

0 引言

近年來(lái)隨著我國(guó)人民生活水平的不斷提高，我國(guó)的醫(yī)療事業(yè)得到了快速的發(fā)展，各地新建醫(yī)院以及原有醫(yī)院改擴(kuò)建工程越來(lái)越多，各級(jí)醫(yī)院的規(guī)模也越來(lái)越大。

在醫(yī)療建筑能耗中，暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗占了很大的比例，因此醫(yī)療建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)越來(lái)越重要。本文結(jié)合筆者十幾年來(lái)醫(yī)療建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，從空調(diào)冷熱源設(shè)計(jì)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、空調(diào)管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)四個(gè)方面對(duì)醫(yī)療建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。

1 空調(diào)冷熱源設(shè)計(jì)

1.1 舒適性空調(diào)集中冷熱源

對(duì)于醫(yī)療建筑來(lái)說(shuō)，舒適性空調(diào)集中冷熱源的選擇應(yīng)以穩(wěn)定可靠為第一原則。傳統(tǒng)的穩(wěn)定可靠的舒適性空調(diào)集中冷熱源為冷水機(jī)組冷源加市政供暖熱源或者鍋爐房熱源。近年來(lái)，隨著暖通空調(diào)技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)療建筑的舒適性空調(diào)集中冷熱源也越來(lái)越多樣化，下面結(jié)合筆者十幾年來(lái)醫(yī)療建筑舒適性空調(diào)集中冷熱源設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其總結(jié)如下：

1）冷水機(jī)組加市政熱源或者鍋爐房。由于市政熱源或者鍋爐房在冬季的穩(wěn)定可靠性（尤其在其他熱源受限的廣大北方地區(qū)），使得冷水機(jī)組加市政熱源或者鍋爐房這一冷熱源型式在以往的醫(yī)療建筑設(shè)計(jì)中占有較大比例。根據(jù)多年的醫(yī)療建筑設(shè)計(jì)及服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，在有市政供暖地區(qū)的醫(yī)療建筑項(xiàng)目中，宜優(yōu)先采用市政熱源供暖。由于醫(yī)療建筑使用的特殊性以及市政供暖的周期性，在采用市政熱源的項(xiàng)目中，應(yīng)考慮過(guò)渡季節(jié)需要提前或者延遲供暖科室的需求，在這些科室采用獨(dú)立熱源或者提供備用熱源。

2）多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)。近年來(lái)由于技術(shù)進(jìn)步，造價(jià)降低以及使用的靈活性等優(yōu)點(diǎn)，多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)系統(tǒng)在醫(yī)療建筑項(xiàng)目中也得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。在醫(yī)療建筑項(xiàng)目多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)設(shè)計(jì)中，當(dāng)冬季室外空調(diào)設(shè)計(jì)溫度低于多聯(lián)機(jī)名義工況條件溫度時(shí)要充分考慮設(shè)計(jì)工況衰減，以免影響使用，在有需要時(shí)應(yīng)選用低溫型和超低溫型機(jī)組。檢驗(yàn)科等發(fā)熱量比較大的科室應(yīng)根據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況正確選取室內(nèi)外機(jī)容量。

3）溴化鋰直燃機(jī)。在無(wú)市政熱源、燃?xì)夤?yīng)充足且價(jià)格合理的醫(yī)療建筑項(xiàng)目中，可采用溴化鋰直燃機(jī)作為舒適性空調(diào)集中冷熱源，這一系統(tǒng)還可解決全年衛(wèi)生熱水的問(wèn)題。這一型式需與項(xiàng)目當(dāng)?shù)叵兰碍h(huán)保部門(mén)溝通溴化鋰直燃機(jī)放置位置及廢氣排放問(wèn)題。

4）水地源熱泵。在水地源熱泵適用地區(qū)，如投資適中且有充足的地埋管或者取灌水井空間，考慮運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，水地源熱泵系統(tǒng)可作為醫(yī)療建筑項(xiàng)目的舒適性空調(diào)集中冷熱源。近年來(lái)，由于深井水回灌困難等因素影響，水源熱泵系統(tǒng)已很少應(yīng)用在醫(yī)療建筑項(xiàng)目中。在采用地源熱泵系統(tǒng)的項(xiàng)目中，應(yīng)進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算，根據(jù)項(xiàng)目需求設(shè)置輔助冷、熱源，使得系統(tǒng)總釋熱量和總吸熱量相平衡。

5）風(fēng)冷熱泵。在風(fēng)冷熱泵適用地區(qū)，如其它冷熱源型式無(wú)法使用、有風(fēng)冷熱泵外機(jī)放置位置，風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)可作為醫(yī)療建筑項(xiàng)目的舒適性空調(diào)集中冷熱源。風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)也可解決全年衛(wèi)生熱水的問(wèn)題。此系統(tǒng)同樣需要考慮冬季機(jī)組的衰減問(wèn)題。

在實(shí)際的醫(yī)療建筑項(xiàng)目中，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，冷水機(jī)組加電蓄熱鍋爐系統(tǒng)，廢熱或廢氣的吸收式冷熱水機(jī)組系統(tǒng)、分布式燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)等均有使用。

1.2 凈化空調(diào)系統(tǒng)獨(dú)立冷熱源

對(duì)于舒適性中央空調(diào)為水系統(tǒng)的醫(yī)療建筑工程來(lái)說(shuō)，凈化空調(diào)系統(tǒng)獨(dú)立冷熱源建議由風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組提供。凈化空調(diào)系統(tǒng)夏、冬季節(jié)，建議統(tǒng)一使用舒適性中央空調(diào)集中冷、熱源，過(guò)渡季節(jié)，單獨(dú)采用風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組供冷供熱。當(dāng)然，也可以根據(jù)工程實(shí)際情況和建設(shè)單位需求全年使用風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組供冷供熱。

對(duì)于舒適性中央空調(diào)為多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)系統(tǒng)的醫(yī)療建筑工程來(lái)說(shuō)，凈化空調(diào)系統(tǒng)獨(dú)立冷熱源除了可使用上述的風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組外，也可采用多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)系統(tǒng)。

1.3 獨(dú)立冷熱源

醫(yī)療建筑工程中的直線加速器機(jī)房、變配電室、消防控制室、影像科、檢驗(yàn)科等區(qū)域由于其使用的特殊性，一般采用多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)系統(tǒng)。另外，有時(shí)根據(jù)建設(shè)單位的使用要求，急診科、針灸科、康復(fù)推拿科等區(qū)域也會(huì)設(shè)置獨(dú)立的多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)系統(tǒng)以便提前或者延遲供暖。

醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科的ECT、PET/CT 檢查室根據(jù)使用要求應(yīng)設(shè)置恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組。MR 檢查室空調(diào)由MR 設(shè)備廠家設(shè)計(jì)并提供，信息中心機(jī)房等精密空調(diào)由設(shè)備廠家設(shè)計(jì)并提供。機(jī)房層消防水箱間為滿(mǎn)足防凍要求設(shè)置分體空調(diào)或者多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)系統(tǒng)。

1.4 供暖系統(tǒng)

對(duì)于東北三省、內(nèi)蒙古自治區(qū)等嚴(yán)寒地區(qū)的醫(yī)療建筑項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，由于其氣候寒冷，冬季空調(diào)效果不如散熱器供暖系統(tǒng)（或者地暖系統(tǒng)），因此會(huì)增設(shè)一套散熱器供暖系統(tǒng)（也可增設(shè)地暖系統(tǒng)，一般來(lái)說(shuō)全部增設(shè)地暖系統(tǒng)的項(xiàng)目比較少）。這樣的話，夏季使用空調(diào)系統(tǒng)供冷，冬季采用散熱器系統(tǒng)供暖（冬季新風(fēng)熱源采用集中熱源）。

對(duì)于北方的醫(yī)療建筑工程，出于舒適性和美觀考慮，一般會(huì)在醫(yī)療建筑內(nèi)的中庭或者高大空間設(shè)置地暖系統(tǒng)。

2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于醫(yī)療建筑項(xiàng)目?jī)艋照{(diào)系統(tǒng)的特殊性，本文僅總結(jié)醫(yī)療建筑內(nèi)非凈化空調(diào)區(qū)域空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.1 空調(diào)方式及氣流組織

醫(yī)療建筑項(xiàng)目一般采用集中式空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)各功能分區(qū)不同特點(diǎn)采用不同的空調(diào)形式。病房、門(mén)診醫(yī)技科室、辦公室等采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管（多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)）加新風(fēng)系統(tǒng)。病房將風(fēng)機(jī)盤(pán)管裝于房間走廊小吊頂內(nèi)，采取側(cè)送上回方式。門(mén)診醫(yī)技科室及辦公等用房，將風(fēng)機(jī)盤(pán)管（多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)）裝于房間中部吊頂內(nèi)，采取上送上回方式。所有送排風(fēng)口均為防結(jié)露設(shè)計(jì)。各房間氣流組織示意圖如圖1：

圖1 房間氣流組織示意圖

醫(yī)療建筑內(nèi)的中庭，醫(yī)療街，大會(huì)議室或多功能廳等大空間房間建議采用一次回風(fēng)全空氣系統(tǒng)，氣流組織為上送上回。

2.2 新風(fēng)處理

在醫(yī)療建筑中空調(diào)系統(tǒng)能耗占了很大的比例，一般為20%～40%，而空調(diào)系統(tǒng)能耗中新風(fēng)負(fù)荷又占到了20%～30%。因此，空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)采用有效地節(jié)能降耗技術(shù)對(duì)降低醫(yī)療建筑總能耗有著非常重要的意義。新風(fēng)系統(tǒng)中采用排風(fēng)熱回收技術(shù)能有效降低新風(fēng)系統(tǒng)負(fù)荷，液體循環(huán)式分體熱回收新排風(fēng)空調(diào)機(jī)組由于其新排風(fēng)不交叉、布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，使其非常適合應(yīng)用在醫(yī)療建筑項(xiàng)目中。

在醫(yī)療建筑項(xiàng)目中，新風(fēng)主機(jī)采用液體循環(huán)式分體熱回收新風(fēng)（空調(diào)）機(jī)組，新風(fēng)系統(tǒng)采用分層、分區(qū)的供給方式，每一個(gè)新風(fēng)系統(tǒng)盡量不跨越不同醫(yī)療科室或護(hù)理單元，以避免或減少交叉感染。排風(fēng)主機(jī)采用液體循環(huán)式分體熱回收排風(fēng)機(jī)組，與相同區(qū)域熱回收新風(fēng)（空調(diào)）機(jī)組對(duì)應(yīng)，新、排風(fēng)機(jī)組之間通過(guò)熱回收液體循環(huán)，將熱量傳遞給新風(fēng)，從而預(yù)冷或預(yù)熱新風(fēng)。新、排風(fēng)之間無(wú)能量直接傳遞，避免了空氣安全隱患。液體循環(huán)式熱回收新排風(fēng)空調(diào)機(jī)組流程如圖2 所示：

圖2 液體循環(huán)式熱回收新排風(fēng)空調(diào)機(jī)組流程圖

2.3 除塵凈化

在所有分體式液體循環(huán)式熱回收新風(fēng)入口設(shè)置全截面復(fù)合式空氣凈化裝置與新風(fēng)機(jī)組聯(lián)動(dòng)控制，同步開(kāi)啟、延時(shí)停止，保障室內(nèi)空氣質(zhì)量。

在所有風(fēng)機(jī)盤(pán)管（多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)）回風(fēng)口內(nèi)安裝回風(fēng)口復(fù)合式空氣凈化裝置與風(fēng)機(jī)盤(pán)管（多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)）聯(lián)動(dòng)控制，同步開(kāi)啟、延時(shí)停止，保障了室內(nèi)的空氣質(zhì)量。

新風(fēng)入口和風(fēng)機(jī)盤(pán)管（多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)）全截面復(fù)合式空氣凈化裝置安裝示意圖如圖3 所示：

圖3 全截面復(fù)合式空氣凈化裝置安裝示意圖

2.4 新風(fēng)加濕

醫(yī)療建筑項(xiàng)目冬季新風(fēng)應(yīng)加濕處理，當(dāng)有蒸汽可利用時(shí)，應(yīng)首先選用干蒸汽加濕器。當(dāng)無(wú)蒸汽可利用時(shí)，通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較可采用電極式或者電熱式蒸汽加濕器。

3 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

醫(yī)療建筑的診室、病房等主要功能房間一般設(shè)有外窗，可采用自然通風(fēng)。其它主要場(chǎng)所的通風(fēng)換氣量（或者換氣次數(shù)）可按照相關(guān)規(guī)范和技術(shù)措施進(jìn)行。

3.1 電氣用房

由于醫(yī)療建筑的特殊性，一般在醫(yī)療建筑項(xiàng)目暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，變配電室、弱電間、電梯機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置帶溫控裝置的排風(fēng)機(jī)(扇)排除余熱，排風(fēng)機(jī)啟、停溫度為37/32 ℃。當(dāng)排風(fēng)機(jī)無(wú)法排除余熱時(shí)，開(kāi)啟相應(yīng)空調(diào)系統(tǒng)(當(dāng)設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)時(shí))降溫除熱，并關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)。

3.2 特殊醫(yī)療區(qū)域通風(fēng)

1）設(shè)有局部排風(fēng)系統(tǒng)的區(qū)域。一般來(lái)說(shuō)，檢驗(yàn)科、病理科實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)應(yīng)設(shè)置局部排風(fēng)通頂豎井，影像科MR 機(jī)房設(shè)置液氦超壓排放管通頂豎井。所有有污染危險(xiǎn)的排風(fēng)均需經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理，并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后于屋面高空排放，排風(fēng)口高出上人屋面3 m。

2）有輻射風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域。核醫(yī)學(xué)科、影像科等需進(jìn)行射線屏蔽的房間，對(duì)于穿墻后的風(fēng)管及配管，應(yīng)采取不小于墻壁鉛當(dāng)量的屏蔽措施。

3）有傳染風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域。呼吸道感染門(mén)診及病房污染區(qū)、半污染區(qū)應(yīng)設(shè)置排風(fēng)通頂豎井，并經(jīng)高效過(guò)濾器無(wú)害化處理并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后于屋面高空排放，排風(fēng)口高出上人屋面3 m。

3.3 其他

一般來(lái)說(shuō)醫(yī)療建筑內(nèi)，變配電室、影像科房間、UPS 間等用房設(shè)有氣體滅火系統(tǒng)，設(shè)有氣體滅火系統(tǒng)的房間應(yīng)設(shè)置氣體滅火后排風(fēng)系統(tǒng)?；馂?zāi)時(shí)氣體滅火系統(tǒng)啟動(dòng)，滅火劑噴放前，除泄壓口以外所有穿過(guò)隔墻的電動(dòng)防火閥、電動(dòng)風(fēng)閥、防護(hù)區(qū)內(nèi)的所有風(fēng)口自動(dòng)關(guān)閉，風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。滅火結(jié)束后，在設(shè)置氣體滅火用房室外開(kāi)啟氣體滅火后排風(fēng)風(fēng)機(jī)及室內(nèi)電動(dòng)防火閥、電動(dòng)風(fēng)閥、排風(fēng)口排出殘余滅火劑。

4 空調(diào)管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)醫(yī)療建筑項(xiàng)目舒適性空調(diào)集中冷熱源型式不同，空調(diào)管路系統(tǒng)分為水系統(tǒng)管路和氟系統(tǒng)管路。

4.1 空調(diào)水系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)

1）系統(tǒng)制式。一般來(lái)說(shuō)，醫(yī)療建筑項(xiàng)目?jī)?nèi)的潔凈手術(shù)部空調(diào)水系統(tǒng)采用四管制系統(tǒng)，其余區(qū)域均采用兩管制系統(tǒng)。

2）空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)。空調(diào)水系統(tǒng)橫向按照使用功能（使用時(shí)長(zhǎng)、特殊功能區(qū)域等）在分集水器處分為不同的環(huán)路，一般按照病房、門(mén)診醫(yī)技、凈化、急診等環(huán)路劃分，可在分集水器處獨(dú)立控制。凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的水系統(tǒng)，可獨(dú)立供冷、供熱。同時(shí)在舒適性空調(diào)集中冷熱源的分、集水器處設(shè)置獨(dú)立的環(huán)路。當(dāng)集中冷熱源運(yùn)行時(shí)，由集中冷熱源為凈化空調(diào)供冷供熱。當(dāng)過(guò)渡季節(jié)集中冷熱源關(guān)閉時(shí)，關(guān)閉分集水器處切換閥門(mén)，凈化空調(diào)系統(tǒng)獨(dú)立冷熱源獨(dú)立運(yùn)行。

3）平衡及調(diào)節(jié)措施。集水器各空調(diào)支路、各層回水分支干管處設(shè)置靜態(tài)水力平衡閥。風(fēng)機(jī)盤(pán)管回水支管設(shè)動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)兩通閥，新風(fēng)空調(diào)機(jī)組回水支管設(shè)動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

4.2 空調(diào)氟系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)

在醫(yī)療建筑項(xiàng)目空調(diào)氟系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)中，氟系統(tǒng)管路應(yīng)分科室、分區(qū)（工作時(shí)長(zhǎng)的不同）設(shè)置。影像科的CT 檢查室、UPS 間由于常年散熱，氟系統(tǒng)管路應(yīng)單獨(dú)設(shè)置以保證房間的正常使用。由于醫(yī)療建筑的復(fù)雜性，應(yīng)充分考慮多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)系統(tǒng)的管長(zhǎng)（水平和垂直）限制、室外機(jī)安裝位置限制等問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于功能布局的復(fù)雜性和使用的特殊性，使得醫(yī)療建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)往往更為復(fù)雜和多樣，這就要求醫(yī)療建筑暖通設(shè)計(jì)師根據(jù)項(xiàng)目的具體情況、各功能用房的使用特點(diǎn)以及建設(shè)單位的實(shí)際需求選擇合適的暖通空調(diào)系統(tǒng)，努力認(rèn)真地做好設(shè)計(jì)，更好的為人民的醫(yī)療事業(yè)服務(wù)。