重慶市某綜合醫院門診綜合樓空調設計及節能措施探析

田雪剛，吳蔚蘭，李婷（中機中聯工程有限公司，重慶　400039）

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重慶市某綜合醫院門診綜合樓空調設計及節能措施探析

田雪剛，吳蔚蘭，李婷
（中機中聯工程有限公司，重慶400039）

摘要：該文以實際工程為例，詳細介紹了重慶市某綜合醫院門診綜合樓的空調設計，包括負荷分析及冷熱源的選擇、空調風系統設計、空調水系統設計及潔凈手術室空調系統設計，并總結了節能技術在設計過程中的應用。

關鍵詞：DeST負荷分析；內區新風直供；新風集中處理；一級泵變流量水系統

1　工程概況

該醫院是集醫療、教學、科研、預防、保健、社區衛生服務為一體的市級綜合性醫院。該院按國家三級甲等醫院標準，一次規劃布局，分2期設計實施，規劃總建筑面積約14萬m2。其中一期為門診綜合樓，總建筑面積47996.53m2，地下2層，地上16層，建筑總高度65.40m，是一類高層公建，包括門診、急診、住院部、手術室及車庫等，床位數為500張。該醫院于2011年9月完成勘察設計，于2014年初落成運營。

2　室內設計參數

根據室內溫濕度及潔凈度要求，該空調設計分為舒適性空調和凈化空調。十四層ICU、十五層手術部設置凈化空調系統，其余區域設置舒適性空調。新風量選取為：住院部病房按每個床位50m3/h；檢查室、診斷室按人均30m3/h，但候診區、門診部走道按換氣次數2次/h；普通產房、非潔凈手術室按人均60m3/h；設有排風的放射科、血液科、化驗科、處置室、換藥間等根據排風量及正負壓關系定新風量。舒適性空調室內空氣設計參數見表1，凈化空調室內空氣設計參數見表2。

3　負荷分析及冷熱源

該工程空調建筑面積25009m2，空調設計冷負荷3947.7kW，空調設計熱負荷1489.6kW，空調冷指標157.9W/㎡，空調熱指標59.56W/m2。為合理選擇冷熱源的主機設備，通過DeST負荷分析軟件，建立了模型，模擬了該工程全年逐時負荷情況，詳見圖1、圖2。

表1　舒適性空調室內空氣計算參數［1］

表2　凈化空調室內空氣計算參數［2］

圖1　門診綜合樓DeST模型圖

圖2　門診綜合樓DeST逐時負荷

根據DeST逐時負荷計算結果可以看出，門診綜合樓逐時冷負荷基本在4000kW以下，供冷季節50%的時間內建筑負荷在1200kW以下，80%的時間在2500kW以下，僅有20%的時間建筑負荷超過2500kW。根據全年負荷模擬情況及醫院建筑功能和使用特點，空調冷熱源分為三個部分。主冷源采用3臺額定制冷量1336kW的水冷螺桿式冷水機組（以1200kW為最小運行基數），主熱源由2臺額定制熱量為0.72MW的燃氣常壓熱水鍋爐；潔凈手術部、產房、ICU病房的冷熱源保障要求高，單獨設置了風冷熱泵機組作為備用應急冷熱源 （在過渡季節和主樓集中空調系統故障時使用），額定制冷量為628kW，額定制熱量為673kW。另外，負一層放射科由于使用時間及要求與主系統不一致且不宜設置水系統（貴重設備），選用風冷熱泵變頻多聯機組，額定制冷量為112.4kW，額定制熱量為133kW。

4　空調系統設計［3］

4.1空調水系統

該工程空調水系統采用分區二管制一級泵變頻變流量系統，冷水溫度7/12℃，熱水溫度60/50℃，冷熱水泵分別設置。所有空調機組回水管上均設電動二通閥，配套溫控裝置，實現各空調區域獨立控制。

冷凍水系統水泵采用變頻器變頻控制轉速，水系統控制策略為：主機臺數控制→溫差控制法的變頻變流量控制［4］→旁通控制。

4.2空調風系統

門診大廳為大空間房間，采用空調機組對空氣集中處理后用球形噴口送到室內，風系統氣流組織為側送上回。

診室、病房等小空間房間，為滿足不同人員對房間溫度的要求，達到靈活調節和節能的目的，系統均采用風機盤管加新風的方式，新風機組將室外空氣處理至所需的送風狀態后送入室內；室內風機盤管配電動溫控閥和三檔風速結合的控制方式，室內人員可根據需要調節室內溫度。

由于門診部分建筑進深較大，有一定量的內區房間，設計中對如何消除內區房間的冬季余熱進行針對性的研究，最終采用最簡單也最節能的方式：新風系統內外區獨立設置，冬季內區新風機直接送室外冷風的方式。同時配合風機盤管調節室內溫度，不至于房間過冷。采用這種方式可以利用新風在一定范圍內調節內區的溫度，解決內區冬季供冷問題又達到節能的目的。和其他內區供冷方式相比，該次設計采用的方式系統簡單；充分利用了冬季室外冷空氣，無需增加制冷機組、冷卻塔等設備的冬季用電，相比四管制系統及冷卻塔免費供冷系統可以大幅節約投資及運行費用。

4.3凈化空調系統

手術部新風采用獨立新風機組，將新風集中處理后送往各個凈化空調機組［5］。采用此種方式避免了傳統一次回風方式需要再加熱而產生的冷熱抵消的現象。

潔凈手術室夏季空氣處理過程如圖3。新風集中處理至低于送風狀態點含濕量的機器露點L，送入各手術室的空氣處理機組，與一次回風混合后經過表冷器處理到送風點O，即新風機組承擔全部濕負荷。

圖3　潔凈手術室空氣處理過程圖

新風機組配置初效、中效、亞高效過濾器。在凈化空調機組的正壓段設置一級中效過濾器對空氣進行預過濾，并防止凈化空調機組二次污染對高效過濾器前系統的影響。將高效過濾器布置在靜壓箱的末端。手術室采用頂送雙側下回的氣流組織形式，避免了氣流短路的同時，又形成送風核心區（特別是手術室送風集中布置），達到用較少的送風量滿足其功能要求，保護該病人手術切口不受外界感染。潔凈走廊和ICU等采用上頂送上頂回的氣流組織形式（圖4）。

每間手術室設獨立的排風系統來排除溢出的麻醉氣體和異味，并控制手術室內部的相對壓力。凈化區域壓力比非凈化區域高15Pa，高級別的凈化區域（房間）壓力比低級別凈化區域（房間）高8～12Pa。正負壓轉換手術室設2臺不同風量排風機以滿足正負壓手術室的不同排風量要求。當為正壓手術室時，關閉大風量排風機，開啟小風量排風機；當為負壓手術時，關閉小風量排風機，開啟大風量排風機。

圖4　手術室空調系統原理簡圖

4.4空調自控系統

空調系統采用自動控制系統并納入大樓BA系統，對空調系統進行監控，根據室內外負荷狀況及負荷預測系統進行系統調節，以達到節能目的。具體控制要求包括設備啟停控制、設備運行狀況、故障報警、冷凍水和冷卻水的壓力、流量及溫度、水泵運行臺數、水泵變頻等。

冷水機組除本身自動調節控制外，根據負荷的變化進行臺數和冷凍機群體控制；根據供回水溫度確定冷凍水泵變頻變流量運行。凈化空氣處理機在其回水管上設置動態平衡閥和比例積分電動三通調節閥，按回風溫度和濕度優先原則調節閥門的開度。

（2）冬季內區房間通過新風機直接送室外冷風消除室內余熱的方式是可行并且節能的。

通過建成后對醫院科室的走訪，采用該方式，醫院內區房間在冬季沒有出現房間過熱或過冷的問題，能滿足醫護人員及患者的舒適要求。

可見，冬季利用室外新風在一定范圍內調節內區的溫度，既解決內區冬季供冷中冷熱抵消問題又達到節能的目的。對新風要求高但對舒適度要求不高的夏熱冬冷地區醫院建筑，冬季采用這種方式消除內區房間的余熱是適用的。

（3）手術室空調新風集中處理避免了傳統一次回風方式再加熱產生的冷熱抵消問題，節約了能耗；同時手術室機組表冷器處理狀態為干工況狀態，避免了細菌的滋生，提高了送風衛生質量。

（4）采用一級泵變頻變流量技術可以大量減少空調的輸配能耗。

在2014年的8月，我們選取室外溫度接近的2天進行水泵的能耗測試，其中一天采用定流量運行，與另一天采用變頻變流量運行的冷凍水泵的耗電量進行比較發現，采用變頻變流量運行的水泵耗電量僅為定頻運行耗電量的56%。可見一級泵變頻變流量技術的采用可大量減少空調系統的輸配能耗，對整個空調系統的節能有很大貢獻。

5　總結

（1）建筑全年負荷模擬技術的運用有助于冷熱源設備的合理配置。

從運行2年多的實際效果來看，醫院大部分時間1臺冷機已能滿足用冷需要；少部分時間開啟2臺機組運行；只有極少部分時間是3臺機組全部運行。可以看出門診綜合樓選擇三臺制冷量為1300kW左右的冷水機組是符合建筑全年負荷變化情況的。這樣的冷機配置在實際運行中具有相當高的節能效益。

可見，在設計過程中利用全年負荷模擬軟件對建筑全年負荷進行分析，可以針對具體建筑的特點選擇適宜的冷機配置，為系統實現良好且節能運行提供支撐。

參考文獻：

［1］中國有色工程設計研究總院.GB 50019-2003采暖通風與空氣調節設計規范［S］.北京：中國計劃出版社，2004.

［2］中國衛生經濟學會醫療衛生建筑專業委員會.GB 50333-2002醫院潔凈手術部建筑技術規范［S］.北京：中國計劃出版社，2002.

［3］陸耀慶.實用供熱空調設計手冊［M］.2版.北京：中國建筑工業出版社，2007.

［4］張再鵬.一次泵變流量系統水泵控制方法的節能性分析［J］.暖通空調，2009，39（6）：56-59.

［5］趙麗.潔凈手術室空氣處理方案及其適用性探討［J］.暖通空調，2008，38（9）：55-56.

責任編輯：孫蘇，李紅

作者介紹：田雪剛（1982-），男，河南葉縣人，本科，工程師，從事暖通空調方面的設計與研究工作。

中圖分類號：TU83，TU246.1

文獻標識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）07-0020-03

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.07.020

收稿日期：2016-04-01

Analysis on Air Conditioning Design and Energy-saving Measures of Outpatient Service Building of A General Hospital in Chongqing

Abstract：This paper，based on a practical case，introducing in detail the air conditioning design for the outpatient service building of a general hospital in Chongqing，including load analysis，selection of cold and heat source，air conditioning wind system design，air conditioning water system and HVAC system design for clean operation room，and summarizes the application of energy-saving technology in the design procedure.

Keywords：DeST analysis；fresh air supply in the inner area；centralized treatment for fresh air；primary pump variable flow water system