嚴(yán)寒地區(qū)某腫瘤醫(yī)院空調(diào)設(shè)計(jì)分析

陳小明，陳慧和，羅 英，熊 勇

(中國建筑五局建筑設(shè)計(jì)院,湖南 長沙 410004)

1 工程概況

阜新市某腫瘤診療中心,以腫瘤診療為特色,是集醫(yī)療、教育、科研、預(yù)防功能為一體的三級腫瘤區(qū)域型醫(yī)院,項(xiàng)目位于遼寧省阜新市,氣候分區(qū)屬于嚴(yán)寒C區(qū)。項(xiàng)目總建筑面積45 194.31 m2,設(shè)置病床位182張,主要使用功能為腫瘤篩查、急診、住院、停車等。其中,地上建筑面積32 248.44 m2,地上共7層,建筑高度35.50 m;地下建筑面積12 523.87 m2,地下建筑共2層,防火設(shè)計(jì)分類為一類高層。

2 空調(diào)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)

室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 冷熱源設(shè)計(jì)

空調(diào)冷負(fù)荷、采暖熱負(fù)荷計(jì)算如表2所示。

表2 空調(diào)冷負(fù)荷、采暖熱負(fù)荷

本項(xiàng)目總冷負(fù)荷2 980 kW,總熱負(fù)荷4 000 kW。本項(xiàng)目建筑功能復(fù)雜,空調(diào)負(fù)荷大,系統(tǒng)復(fù)雜,在配置冷熱源方案時(shí)需考慮滿負(fù)荷和部分負(fù)荷運(yùn)行的節(jié)能要求,通過能耗及經(jīng)濟(jì)性分析[1-3],選擇最優(yōu)冷熱源方案,滿足系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需求。項(xiàng)目附近有市政熱源,考慮熱源時(shí)優(yōu)先采用市政熱源提供冬季熱負(fù)荷。夏季空調(diào)冷源方案比較分析如表3所示。

表3 夏季空調(diào)冷源方案比較

通過對比分析,相比方案一,方案二具有運(yùn)行節(jié)能、能耗降低的優(yōu)勢;相比方案三,方案二可節(jié)省地下室建設(shè)費(fèi)用,管理維護(hù)方便。本項(xiàng)目采用方案二為大樓提供7 ℃/12 ℃冷水。冬季熱源接市政熱網(wǎng)經(jīng)換熱站提供,換熱站設(shè)在地下1層,一次側(cè)熱媒供回水溫度85 ℃/40 ℃,工作壓力0.75 MPa,提供二次側(cè)熱媒為50 ℃/40 ℃的溫水,熱負(fù)荷為4 000 kW?？照{(diào)水系統(tǒng)采用機(jī)械循環(huán)兩管制,通過主管道上的季節(jié)轉(zhuǎn)換閥進(jìn)行切換,空調(diào)水系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

對于直線加速器室,MRI室,DR,CT等特殊醫(yī)療設(shè)備間,設(shè)備發(fā)熱量大,在過渡季節(jié)甚至冬季仍需要繼續(xù)運(yùn)行空調(diào)進(jìn)行降溫。溫濕度控制和系統(tǒng)的可靠性要求高,因此考慮配置獨(dú)立的冷熱源。獨(dú)立空調(diào)冷熱源配置情況如表4所示。

表4 獨(dú)立空調(diào)冷熱源配置情況

2.3 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

一層門診大廳采用一次回風(fēng)的全空氣系統(tǒng),空調(diào)季新風(fēng)比滿足人員新風(fēng)要求,過渡季節(jié)最大新風(fēng)比不小于70%。人員密集場所設(shè)置CO2傳感器,根據(jù)室內(nèi)CO2濃度控制房間新風(fēng)量。其他區(qū)域均采用風(fēng)機(jī)盤+新風(fēng)系統(tǒng)。空調(diào)風(fēng)柜和新風(fēng)機(jī)組過濾段采用初、中效兩級過濾器。初效過濾器采用板式G4級,中效過濾器采用靜電除塵不小于F7級。病房、診室及候診區(qū)風(fēng)機(jī)盤管回風(fēng)口設(shè)置微靜電殺菌消毒電子凈化設(shè)備,采用等離子技術(shù)及微靜電技術(shù)雙效殺菌。凈化設(shè)備一次通過殺菌效率不低于90%(在1.25 m/s時(shí)),PM2.5一次過濾效率要求不小于95%(在1.25 m/s時(shí)),阻力小于10 Pa(在1.25 m/s時(shí))。

2.4 低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)

一層門診大廳、急診大廳設(shè)低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)輔助供暖,地面輻射供暖系統(tǒng)冬季由市政熱網(wǎng)經(jīng)換熱站提供熱水,水溫50 ℃/40 ℃,工作壓力0.7 MPa。供暖系統(tǒng)形式為雙管上供上回異程式,水平干管敷設(shè)在一層。

3 防凍技術(shù)措施

本項(xiàng)目位于嚴(yán)寒C區(qū),嚴(yán)寒地區(qū)機(jī)動車庫應(yīng)設(shè)集中采暖系統(tǒng)[4],車庫內(nèi)停車區(qū)域室內(nèi)計(jì)算溫度為5 ℃～10 ℃。通過對嚴(yán)寒地區(qū)地下車庫研究分析[5-6],不能保證車庫溫度穩(wěn)定在5 ℃以上,常發(fā)生車庫內(nèi)消防供水干管及環(huán)管出現(xiàn)凍結(jié)的現(xiàn)象,影響消防安全可靠性。地下車庫采暖系統(tǒng)方案比較如表5所示。

表5 地下車庫采暖系統(tǒng)方案比較

通過分析,本項(xiàng)目地下室采暖采用方案二,即熱風(fēng)采暖與機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)合使用。地下車庫及地下設(shè)備用房采用熱風(fēng)供暖,冬季由市政熱網(wǎng)經(jīng)換熱站提供熱水,水溫50 ℃/40 ℃,工作壓力0.7 MPa。嚴(yán)寒地區(qū),低溫環(huán)境也經(jīng)常凍裂新風(fēng)系統(tǒng)加熱盤管,設(shè)備損壞,造成新風(fēng)系統(tǒng)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及經(jīng)濟(jì)損失。新風(fēng)系統(tǒng)防凍措施比較如表6所示。

表6 新風(fēng)系統(tǒng)防凍措施比較

通過分析,本項(xiàng)目新風(fēng)系統(tǒng)防凍方案采用方案一,新風(fēng)機(jī)組及空調(diào)機(jī)組配多功能暖通空調(diào)控制器和防凍保護(hù)裝置,通過智能化控制,解決冬季新風(fēng)空調(diào)機(jī)組在啟動、運(yùn)行、停止等運(yùn)行狀態(tài)下加熱盤管凍結(jié)的問題[7]。新風(fēng)防凍調(diào)控機(jī)組接管示意圖如圖2所示。

其他防凍技術(shù)措施包括:地下車庫入口和地上主要出入口處設(shè)置電熱風(fēng)幕,以阻隔室外冷風(fēng)侵入;新風(fēng)機(jī)組及組合式空調(diào)機(jī)組設(shè)置電動保溫密閉風(fēng)閥,并與風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟閉;屋面空調(diào)水系統(tǒng)管道及閥門管件均采用防雨遮擋與防凍包裹措施,以防凍結(jié)影響系統(tǒng)功能;屋頂水箱間單獨(dú)設(shè)置電油汀。

4 空調(diào)自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采用樓宇自動控制系統(tǒng),可以合理地利用設(shè)備,節(jié)約能源,節(jié)省人力,確保設(shè)備的安全運(yùn)行,加強(qiáng)大樓機(jī)電設(shè)備的現(xiàn)代化管理,實(shí)現(xiàn)綠色、節(jié)能、環(huán)保的建筑運(yùn)營目標(biāo)。樓宇自動控制系統(tǒng)由以下設(shè)備組成:BMS中央管理主機(jī)、中央管理軟件、網(wǎng)絡(luò)控制器、WEB網(wǎng)關(guān)控制器、第三方設(shè)備接口、現(xiàn)場DDC控制器、各類傳感器等。以第三方標(biāo)準(zhǔn)接口形式接入BAS系統(tǒng);接口為標(biāo)準(zhǔn)開放MODBUS或BACnet通訊協(xié)議。通風(fēng)空調(diào)自控設(shè)計(jì)方案如表7所示。

表7 通風(fēng)空調(diào)自控設(shè)計(jì)方案

5 節(jié)能措施

通常醫(yī)院建筑比一般公共建筑的建筑能耗要高得多。醫(yī)院建筑通風(fēng)空調(diào)運(yùn)行能耗對醫(yī)院的運(yùn)行管理、節(jié)能潛能具有重要影響。

本項(xiàng)目采用的節(jié)能措施包括:建筑的熱工設(shè)計(jì)與地區(qū)氣候相適應(yīng),保證室內(nèi)熱環(huán)境要求,符合國家節(jié)能要求;一體化雙冷高效冷水機(jī)組COP=6.4,大于GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值;用戶側(cè)水系統(tǒng)采用一次泵變流量系統(tǒng),水泵的轉(zhuǎn)速根據(jù)空調(diào)負(fù)荷的變化而變化,減少運(yùn)行費(fèi)用;采用全空氣系統(tǒng)的大空間,過渡季節(jié)全空氣系統(tǒng)全新風(fēng)或加大新風(fēng)比例運(yùn)行,利用室外空氣消除室內(nèi)余熱余濕;變頻多聯(lián)機(jī)機(jī)組制冷綜合性能系數(shù)IPLV滿足節(jié)能規(guī)范要求;通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)采用溫度自動控制,根據(jù)室內(nèi)的負(fù)荷的變化自動調(diào)節(jié)空調(diào)負(fù)荷;空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置計(jì)量裝置,實(shí)施按量收費(fèi),首先從管理上實(shí)現(xiàn)節(jié)能;集中供暖系統(tǒng)耗電輸熱比EHR、空調(diào)冷(熱)水系統(tǒng)耗電輸冷(熱)比EC(H)均符合GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求;為保證系統(tǒng)穩(wěn)定節(jié)能運(yùn)行,各環(huán)路的阻力不平衡率控制在15%之內(nèi);空調(diào)風(fēng)管的最小熱阻不小于0.81 m2·K/W;機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)單位風(fēng)量耗功率Ws值均小于0.27 W/(m3/h),新風(fēng)系統(tǒng)Ws值小于0.24 W/(m3/h),空調(diào)系統(tǒng)Ws值小于0.27 W/(m3/h),滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求;新風(fēng)系統(tǒng)入口處設(shè)置與風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖啟閉的電動密閉風(fēng)閥;地下室車道入口及地上主要出入口設(shè)置電熱風(fēng)幕,減少冷風(fēng)侵入,節(jié)約能量;人員密集場所設(shè)置CO2濃度監(jiān)測裝置,聯(lián)動啟動新風(fēng)機(jī)組和排風(fēng)機(jī)組動作,降低室內(nèi)CO2濃度,改善室內(nèi)空氣品質(zhì);地下車庫宜設(shè)置與排風(fēng)設(shè)備聯(lián)動的CO濃度監(jiān)測裝置;換熱站設(shè)置氣候補(bǔ)償器,根據(jù)室外空氣溫度變化自動改變用戶側(cè)的供回水溫度,對熱媒進(jìn)行質(zhì)調(diào)節(jié)。換熱站進(jìn)行能量計(jì)量,包括耗電量、供熱量、補(bǔ)水量。

6 結(jié)語

醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)具有系統(tǒng)配置高、設(shè)備數(shù)量多、系統(tǒng)復(fù)雜、能耗高、運(yùn)維成本大等特點(diǎn)。提升醫(yī)院建筑能耗管理水平,首先要對醫(yī)院冷熱源方案進(jìn)行綜合論證比較;其次是采用先進(jìn)的高效自控系統(tǒng),提升醫(yī)院整體智慧化管理水平,產(chǎn)生節(jié)能效益;此外,對于嚴(yán)寒地區(qū)地下車庫采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)和空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)的防凍設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。