綜合醫(yī)院暖通空調系統(tǒng)設計簡述

黃銀香

（廣州市設計院工程建設總承包有限公司，廣東 廣州 510620）

1 醫(yī)院暖通空調系統(tǒng)特點

近年來，我國的醫(yī)療建筑發(fā)展迅速，醫(yī)療設備技術日新月異，醫(yī)院建筑對暖通空調技術要求越來越高，不僅要求環(huán)境舒適，也要確保醫(yī)療設備正常運行[1]。因此，空調系統(tǒng)的好壞直接關系到醫(yī)療安全質量。另外，據(jù)統(tǒng)計，空調系統(tǒng)的能耗約占建筑總能耗的60%，醫(yī)療建筑甚至可能達到70%。所以，集中空調系統(tǒng)能否合理運行也直接關系到醫(yī)院的經(jīng)濟效益。

目前，綜合性醫(yī)院一般包括門診、醫(yī)技、手術部、病房、行政后勤等部門。因每個部門的空調服務時間和負荷特性不一樣，因此其空調方式也不盡相同，有的地方僅需滿足舒適度要求，如病房、行政后勤等，有的地方需要預防交差感染而采用潔凈空調，如手術室，中心供應等。此外，急診、手術室、病房等房間需考慮24h空調需求，手術室空調還需考慮備用空調等。這在一定程度上也加大了醫(yī)院暖通設計的難度。

2 工程實例

以廣東省韶關市某住院綜合樓為例，主要建筑概況：總建筑面積：37044.88m2，地下1層為車庫及設備用房，地上共13層，包括各功能診室、辦公室、住院病房、專業(yè)醫(yī)療用房（手術室、ICU房、中心供應房）等。

2.1 空調冷、熱源系統(tǒng)

該醫(yī)院位于夏熱冬冷地區(qū)，同時考慮病人比普通人抵抗力弱的特點，該工程在設計時同時考慮了夏季制冷和冬季供暖，夏季制冷采用水冷螺桿機加離心機的供冷方式，冬季采用風冷熱泵供暖。另外考慮專業(yè)醫(yī)療凈化用房（手術室、ICU房、中心供應房）的特殊性，如24h不間斷供冷、過渡季節(jié)供冷，因此增加了一套獨立的冷熱源系統(tǒng)作為備用，用于醫(yī)療凈化用房過渡季節(jié)及大樓冷、熱源系統(tǒng)停機狀態(tài)時使用。

2.1.1 大樓空調冷源系統(tǒng)

為了提高系統(tǒng)實際運行效率，使機組始終保持在高效區(qū)運行，根據(jù)建筑物在不同時段的空調負荷的高低不同，本次設計采用水冷式電制冷空調，冷水機組采用兩大一小的機組搭配形式。經(jīng)計算，大樓最大冷負荷為4159kW，采用2臺450RT水冷式離心機組+1臺280RT的全熱回收螺桿冷水機組，回收的熱水用于生活熱水的預熱，進一步提高系統(tǒng)能源的利用率。冷水機組、水泵及水處理設備安裝在負一樓的制冷機房內。

2.1.2 大樓空調熱源系統(tǒng)

本項目雖然身處南方地區(qū)，但針對南方地區(qū)濕冷模式下，體感更冷的情況，本次設計增加了供暖系統(tǒng)，空調熱源采用風冷式熱泵系統(tǒng)。經(jīng)計算，大樓熱負荷為1803kW，采用兩臺螺桿式風冷熱泵機組，制熱量為943kW。風冷熱泵機組布置在主樓十三層樓頂，夏季供冷與冬季供暖共用水管管路系統(tǒng)，通過冷熱水主管上的閥門切換來實現(xiàn)冷暖需求。

2.1.3 專業(yè)醫(yī)療凈化用房冷源系統(tǒng)

專業(yè)醫(yī)療用房平時冷熱源與大樓共用系統(tǒng)，但為了滿足過渡季節(jié)需要供冷或主系統(tǒng)停機時的供冷需求，專業(yè)醫(yī)療凈化用房另外設置了一套獨立的冷熱源系統(tǒng)，采用風冷式熱泵系統(tǒng)，共設計兩臺制冷量為165kW的渦旋式風冷熱泵機組。機組安裝在副樓五層屋面，機組與熱水循環(huán)泵配套設置。

2.2 空調水系統(tǒng)

（1）為解決空調水系統(tǒng)水路平衡難的問題，空調水系統(tǒng)采用豎向同程、水平異程式的兩管制系統(tǒng)。每層回水主管上設有靜態(tài)平衡閥。

（2）大樓夏季供冷、冬季供暖系統(tǒng)共用供回水管路，冬夏季的使用通過冷熱水主管上的蝶閥切換來實現(xiàn)。大樓冷、熱源水系統(tǒng)流程及閥門切換見圖1，閥門動作說明：夏季進行制冷時，風冷熱泵機組停機，閥門V1關閉、閥門V2開啟；冬季進行供暖時，冷水機組停機，閥門V1開啟，閥門V2關閉。

圖1 大樓冷、熱源水系統(tǒng)流程及閥門切換

2.3 空調風系統(tǒng)

醫(yī)院空調系統(tǒng)為患者和醫(yī)護人員創(chuàng)造了清潔衛(wèi)生、舒適的工作環(huán)境，在確保醫(yī)務人員，使其免受交叉感染的同時，我們還應考慮節(jié)約能源消耗。全空氣系統(tǒng)便于深度空氣處理，提高過濾水平，滿足區(qū)域內醫(yī)院空調系統(tǒng)的要求。但控制靈活性沒有風機盤管加新風系統(tǒng)好，因此本次設計針對不同的區(qū)域采用了不同的空調送風方式。各房間室內設計參數(shù)如表1所示。

表1 室內設計參數(shù)

（1）大空間區(qū)域（如餐廳、輸液室等）采用全空氣空調系統(tǒng)，集中回風，新風由外墻百葉或新風豎井通過風管進入各空調機房的空氣處理機，新、回風量大小由風管上的電動風閥根據(jù)CO2濃度監(jiān)測裝置進行調節(jié)，CO2濃度超標時，加大新風閥的開度，增加新風量，反之，關小新風閥的開度，減小新風量，從而達到節(jié)能的目的，新風與回風在回風箱內混合，經(jīng)過濾段、表冷段處理后，由風機均勻送入室內。

（2）面積較小的房間如診室、辦公室、病房采用風機盤管加獨立新風系統(tǒng)。氣流組織為上送上回或側送上回。無外窗的房間同時設置機械排風系統(tǒng)，排風量按新風量的80%計算。

（3）中心供應室、手術室等用房設置凈化空調系統(tǒng)。凈化空調機組配置G4+F8效率兩級過濾器；對衛(wèi)生要求高的手術室、層流病房送風端安裝H13型高效過濾器，其他對衛(wèi)生要求不太高的地方，應按照規(guī)范安裝E11高效過濾器，手術室下回風口設置M5效率過濾器，確保潔凈室的衛(wèi)生要求達到標準[2]。配風方式為上送風和雙下回風，手術室外部組成梯度正壓。

2.4 通風系統(tǒng)

醫(yī)院通風系統(tǒng)對醫(yī)院防感染方面起著非常重要的作用，它不但為醫(yī)院創(chuàng)造了一個舒適、干凈、無味的病房環(huán)境，而且確保了醫(yī)務人員和患者的安全，減少了感染的機會。醫(yī)院的通風系統(tǒng)應該是一體化的，而不是只考慮部分地區(qū)。應避免建筑物內和建筑物之間的送風、排風交叉和短路。建筑物內每個組成部分之間應形成壓力梯度，從而使氣流方向正確。

（1）垃圾房、污水房、太平間、實驗室等房間有異味，且是醫(yī)院的主要污染源，應安裝機械排氣系統(tǒng)和凈化設備，排風經(jīng)凈化處理后在建筑的高點排放。

（2）衛(wèi)生間設置獨立的排風系統(tǒng)，禁止與房間的排氣共用一套系統(tǒng)。

（3）門診部內部沒有外窗的所有房間應根據(jù)功能安裝排氣系統(tǒng)；人員密集的場所，排氣系統(tǒng)應與新鮮空氣系統(tǒng)同時設置，保證新風順利送入房間。

2.5 空調自控系統(tǒng)

2.5.1 空氣處理機控制

空氣處理器的控制由溫度傳感器、比例積分電動二向閥、溫度控制器、新風電動分體式多葉調節(jié)閥、CO2濃度傳感器和設置在回風百葉窗處的CO2濃度控制裝置組成；根據(jù)回風溫度與設定值的差值，溫度控制器自動調節(jié)比例積分電動二通閥的開度，控制冷凍水流量，從而控制房間溫度。在回風百葉處設置CO2濃度傳感器，CO2濃度控制器根據(jù)回風CO2濃度與設定值的差值自動調節(jié)新風上開式多葉調節(jié)閥的開度，實現(xiàn)新風的需求與供給。在過渡季節(jié)，如果室外空氣焓值比室內空氣焓值低很多的時候，將新風閥全開，回風閥關閉（電動或手動），打開過渡季節(jié)對應的排風機（或外門窗）。系統(tǒng)在全新風情況下運行時，比例積分電動雙閥和二氧化碳濃度控制器關閉，回風百葉處的溫度傳感器控制相應的進（排）風機的間歇運行。維持室內舒適?？刂圃砣鐖D2所示。

圖2 空氣處理機自控原理

2.5.2 風機盤管控制

風機盤管控制單元由設置在回風百葉處的溫度傳感器、開關式電動二通閥（常閉，閉壓差≥0.3MPa）和溫控器組成。溫控器根據(jù)回風溫度與設定值的差值來控制電動二通閥的開啟和關閉，從而實現(xiàn)室溫控制。過渡季節(jié)運行策略與平時一致。

2.5.3 空調冷源群控系統(tǒng)

（1）空調冷源控制系統(tǒng)根據(jù)空調負荷和主機效率曲線自動優(yōu)化運行冷水機組數(shù)量。

（2）冷凍水系統(tǒng)在供回水總管上裝有壓差旁通控制裝置。旁通閥由壓差控制器根據(jù)供回水總管或空調冷源控制系統(tǒng)的壓差自動調節(jié)，保持冷水機水量充足，負荷側供回水壓差充足。

（3）冷凍水泵采用一次泵變流量技術。變頻器根據(jù)冷凍水最不利回路的壓差與設定值的差值來調節(jié)泵轉速，確保端部冷凍壓差正常[3]。

（4）冷凍機組與冷卻塔、冷卻泵和冷凍水泵聯(lián)鎖控制，主機冷凍水、冷卻水出水管上設水流開關保護。

2.6 空調節(jié)能措施

醫(yī)院建筑能耗遠高于其他的公共建筑，其中暖通空調能耗又是醫(yī)院的主要能耗[4]。所以，醫(yī)院空調系統(tǒng)設計中應做好節(jié)能技術的應用，本項目主要采用以下節(jié)能方式。

（1）選用帶熱回收的螺桿機。選用的螺桿式冷水機組帶熱回收，回收的冷凝熱用來給生活熱水預熱。同時按照兩大一小的配置，使系統(tǒng)始終在機組的高效區(qū)間運行。

（2）過渡季節(jié)全空氣系統(tǒng)全新風運行。

（3）在人口密集的地方安裝CO2濃度監(jiān)測裝置。如果濃度超標，啟動新風機組與排風機組聯(lián)動動作，或者加大組合式風柜新風閥的開度，加大新風量，從而降低室內CO2濃度，滿足綠色節(jié)能要求。

（4）凈化空調系統(tǒng)如中心供應等獨立另設一套系統(tǒng)供過渡季節(jié)使用，避免了在冬季和過渡季節(jié)，只有凈化空調需要供冷時，仍要開啟大冷量的離心式冷水機組，這是是典型的“大馬拉小車”浪費能源模式，而且冬季離心制冷主機負荷調節(jié)能力差，在部分負荷條件下運行能效果比減少[5]。

3 結語

通過以上分析可知，綜合醫(yī)院功能房間眾多，每個功能房間的使用時間和功能要求都不一樣，在實際設計中，應按照實際狀況選擇不同的冷熱源，滿足不同房間的空調需求，提高系統(tǒng)效率。同時應采取合適的空調送排風形式，滿足不同功能房間的送排風需求，避免交叉感染。另外在碳中和的時代背景下，針對醫(yī)院空調能耗大的特點，應采取合適的節(jié)能措施，更好的節(jié)約運行費用，節(jié)約能源。