醫療建筑暖通空調設計淺談

趙建博

山東省建筑設計研究院有限公司

0 引言

近年來隨著我國人民生活水平的不斷提高，我國的醫療事業得到了快速的發展，各地新建醫院以及原有醫院改擴建工程越來越多，各級醫院的規模也越來越大。

在醫療建筑能耗中，暖通空調系統能耗占了很大的比例，因此醫療建筑的暖通空調設計越來越重要。本文結合筆者十幾年來醫療建筑暖通空調設計的經驗，從空調冷熱源設計、空調風系統設計、通風系統設計、空調管路系統設計四個方面對醫療建筑的暖通空調設計進行了總結。

1 空調冷熱源設計

1.1 舒適性空調集中冷熱源

對于醫療建筑來說，舒適性空調集中冷熱源的選擇應以穩定可靠為第一原則。傳統的穩定可靠的舒適性空調集中冷熱源為冷水機組冷源加市政供暖熱源或者鍋爐房熱源。近年來，隨著暖通空調技術的不斷發展，醫療建筑的舒適性空調集中冷熱源也越來越多樣化，下面結合筆者十幾年來醫療建筑舒適性空調集中冷熱源設計的經驗，對其總結如下：

1）冷水機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定可靠性（尤其在其他熱源受限的廣大北方地區），使得冷水機組加市政熱源或者鍋爐房這一冷熱源型式在以往的醫療建筑設計中占有較大比例。根據多年的醫療建筑設計及服務經驗，在有市政供暖地區的醫療建筑項目中，宜優先采用市政熱源供暖。由于醫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目中，應考慮過渡季節需要提前或者延遲供暖科室的需求，在這些科室采用獨立熱源或者提供備用熱源。

2）多聯機中央空調。近年來由于技術進步，造價降低以及使用的靈活性等優點，多聯機中央空調系統在醫療建筑項目中也得到了越來越多的應用。在醫療建筑項目多聯機中央空調設計中，當冬季室外空調設計溫度低于多聯機名義工況條件溫度時要充分考慮設計工況衰減，以免影響使用，在有需要時應選用低溫型和超低溫型機組。檢驗科等發熱量比較大的科室應根據實際負荷情況正確選取室內外機容量。

3）溴化鋰直燃機。在無市政熱源、燃氣供應充足且價格合理的醫療建筑項目中，可采用溴化鋰直燃機作為舒適性空調集中冷熱源，這一系統還可解決全年衛生熱水的問題。這一型式需與項目當地消防及環保部門溝通溴化鋰直燃機放置位置及廢氣排放問題。

4）水地源熱泵。在水地源熱泵適用地區，如投資適中且有充足的地埋管或者取灌水井空間，考慮運行費用低等優點，水地源熱泵系統可作為醫療建筑項目的舒適性空調集中冷熱源。近年來，由于深井水回灌困難等因素影響，水源熱泵系統已很少應用在醫療建筑項目中。在采用地源熱泵系統的項目中，應進行全年動態負荷計算，根據項目需求設置輔助冷、熱源，使得系統總釋熱量和總吸熱量相平衡。

5）風冷熱泵。在風冷熱泵適用地區，如其它冷熱源型式無法使用、有風冷熱泵外機放置位置，風冷熱泵系統可作為醫療建筑項目的舒適性空調集中冷熱源。風冷熱泵系統也可解決全年衛生熱水的問題。此系統同樣需要考慮冬季機組的衰減問題。

在實際的醫療建筑項目中，根據項目的實際情況，冷水機組加電蓄熱鍋爐系統，廢熱或廢氣的吸收式冷熱水機組系統、分布式燃氣冷熱電三聯供系統等均有使用。

1.2 凈化空調系統獨立冷熱源

對于舒適性中央空調為水系統的醫療建筑工程來說，凈化空調系統獨立冷熱源建議由風冷熱泵冷熱水機組提供。凈化空調系統夏、冬季節，建議統一使用舒適性中央空調集中冷、熱源，過渡季節，單獨采用風冷熱泵冷熱水機組供冷供熱。當然，也可以根據工程實際情況和建設單位需求全年使用風冷熱泵冷熱水機組供冷供熱。

對于舒適性中央空調為多聯機中央空調系統的醫療建筑工程來說，凈化空調系統獨立冷熱源除了可使用上述的風冷熱泵冷熱水機組外，也可采用多聯機中央空調系統。

1.3 獨立冷熱源

醫療建筑工程中的直線加速器機房、變配電室、消防控制室、影像科、檢驗科等區域由于其使用的特殊性，一般采用多聯機中央空調系統。另外，有時根據建設單位的使用要求，急診科、針灸科、康復推拿科等區域也會設置獨立的多聯機中央空調系統以便提前或者延遲供暖。

醫院核醫學科的ECT、PET/CT 檢查室根據使用要求應設置恒溫恒濕空調機組。MR 檢查室空調由MR 設備廠家設計并提供，信息中心機房等精密空調由設備廠家設計并提供。機房層消防水箱間為滿足防凍要求設置分體空調或者多聯機中央空調系統。

1.4 供暖系統

對于東北三省、內蒙古自治區等嚴寒地區的醫療建筑項目來說，由于其氣候寒冷，冬季空調效果不如散熱器供暖系統（或者地暖系統），因此會增設一套散熱器供暖系統（也可增設地暖系統，一般來說全部增設地暖系統的項目比較少）。這樣的話，夏季使用空調系統供冷，冬季采用散熱器系統供暖（冬季新風熱源采用集中熱源）。

對于北方的醫療建筑工程，出于舒適性和美觀考慮，一般會在醫療建筑內的中庭或者高大空間設置地暖系統。

2 空調風系統設計

由于醫療建筑項目凈化空調系統的特殊性，本文僅總結醫療建筑內非凈化空調區域空調風系統設計。

2.1 空調方式及氣流組織

醫療建筑項目一般采用集中式空調系統，根據各功能分區不同特點采用不同的空調形式。病房、門診醫技科室、辦公室等采用風機盤管（多聯機室內機）加新風系統。病房將風機盤管裝于房間走廊小吊頂內，采取側送上回方式。門診醫技科室及辦公等用房，將風機盤管（多聯機室內機）裝于房間中部吊頂內，采取上送上回方式。所有送排風口均為防結露設計。各房間氣流組織示意圖如圖1：

圖1 房間氣流組織示意圖

醫療建筑內的中庭，醫療街，大會議室或多功能廳等大空間房間建議采用一次回風全空氣系統，氣流組織為上送上回。

2.2 新風處理

在醫療建筑中空調系統能耗占了很大的比例，一般為20%～40%，而空調系統能耗中新風負荷又占到了20%～30%。因此，空調新風系統采用有效地節能降耗技術對降低醫療建筑總能耗有著非常重要的意義。新風系統中采用排風熱回收技術能有效降低新風系統負荷，液體循環式分體熱回收新排風空調機組由于其新排風不交叉、布置靈活等優點，使其非常適合應用在醫療建筑項目中。

在醫療建筑項目中，新風主機采用液體循環式分體熱回收新風（空調）機組，新風系統采用分層、分區的供給方式，每一個新風系統盡量不跨越不同醫療科室或護理單元，以避免或減少交叉感染。排風主機采用液體循環式分體熱回收排風機組，與相同區域熱回收新風（空調）機組對應，新、排風機組之間通過熱回收液體循環，將熱量傳遞給新風，從而預冷或預熱新風。新、排風之間無能量直接傳遞，避免了空氣安全隱患。液體循環式熱回收新排風空調機組流程如圖2 所示：

圖2 液體循環式熱回收新排風空調機組流程圖

2.3 除塵凈化

在所有分體式液體循環式熱回收新風入口設置全截面復合式空氣凈化裝置與新風機組聯動控制，同步開啟、延時停止，保障室內空氣質量。

在所有風機盤管（多聯機室內機）回風口內安裝回風口復合式空氣凈化裝置與風機盤管（多聯機室內機）聯動控制，同步開啟、延時停止，保障了室內的空氣質量。

新風入口和風機盤管（多聯機室內機）全截面復合式空氣凈化裝置安裝示意圖如圖3 所示：

圖3 全截面復合式空氣凈化裝置安裝示意圖

2.4 新風加濕

醫療建筑項目冬季新風應加濕處理，當有蒸汽可利用時，應首先選用干蒸汽加濕器。當無蒸汽可利用時，通過經濟技術比較可采用電極式或者電熱式蒸汽加濕器。

3 通風系統設計

醫療建筑的診室、病房等主要功能房間一般設有外窗，可采用自然通風。其它主要場所的通風換氣量（或者換氣次數）可按照相關規范和技術措施進行。

3.1 電氣用房

由于醫療建筑的特殊性，一般在醫療建筑項目暖通空調設計中，變配電室、弱電間、電梯機房內設置帶溫控裝置的排風機(扇)排除余熱，排風機啟、停溫度為37/32 ℃。當排風機無法排除余熱時，開啟相應空調系統(當設置空調系統時)降溫除熱，并關閉通風系統。

3.2 特殊醫療區域通風

1）設有局部排風系統的區域。一般來說，檢驗科、病理科實驗操作臺應設置局部排風通頂豎井，影像科MR 機房設置液氦超壓排放管通頂豎井。所有有污染危險的排風均需經過無害化處理，并達到排放標準后于屋面高空排放，排風口高出上人屋面3 m。

2）有輻射風險的區域。核醫學科、影像科等需進行射線屏蔽的房間，對于穿墻后的風管及配管，應采取不小于墻壁鉛當量的屏蔽措施。

3）有傳染風險的區域。呼吸道感染門診及病房污染區、半污染區應設置排風通頂豎井，并經高效過濾器無害化處理并達到排放標準后于屋面高空排放，排風口高出上人屋面3 m。

3.3 其他

一般來說醫療建筑內，變配電室、影像科房間、UPS 間等用房設有氣體滅火系統，設有氣體滅火系統的房間應設置氣體滅火后排風系統。火災時氣體滅火系統啟動，滅火劑噴放前，除泄壓口以外所有穿過隔墻的電動防火閥、電動風閥、防護區內的所有風口自動關閉，風機停止運行。滅火結束后，在設置氣體滅火用房室外開啟氣體滅火后排風風機及室內電動防火閥、電動風閥、排風口排出殘余滅火劑。

4 空調管路系統設計

根據醫療建筑項目舒適性空調集中冷熱源型式不同，空調管路系統分為水系統管路和氟系統管路。

4.1 空調水系統管路設計

1）系統制式。一般來說，醫療建筑項目內的潔凈手術部空調水系統采用四管制系統，其余區域均采用兩管制系統。

2）空調水系統分區。空調水系統橫向按照使用功能（使用時長、特殊功能區域等）在分集水器處分為不同的環路，一般按照病房、門診醫技、凈化、急診等環路劃分，可在分集水器處獨立控制。凈化空調系統設置獨立的水系統，可獨立供冷、供熱。同時在舒適性空調集中冷熱源的分、集水器處設置獨立的環路。當集中冷熱源運行時，由集中冷熱源為凈化空調供冷供熱。當過渡季節集中冷熱源關閉時，關閉分集水器處切換閥門，凈化空調系統獨立冷熱源獨立運行。

3）平衡及調節措施。集水器各空調支路、各層回水分支干管處設置靜態水力平衡閥。風機盤管回水支管設動態平衡電動兩通閥，新風空調機組回水支管設動態平衡電動調節閥。

4.2 空調氟系統管路設計

在醫療建筑項目空調氟系統管路設計中，氟系統管路應分科室、分區（工作時長的不同）設置。影像科的CT 檢查室、UPS 間由于常年散熱，氟系統管路應單獨設置以保證房間的正常使用。由于醫療建筑的復雜性，應充分考慮多聯機中央空調系統的管長（水平和垂直）限制、室外機安裝位置限制等問題。

5 結束語

由于功能布局的復雜性和使用的特殊性，使得醫療建筑的暖通空調設計往往更為復雜和多樣，這就要求醫療建筑暖通設計師根據項目的具體情況、各功能用房的使用特點以及建設單位的實際需求選擇合適的暖通空調系統，努力認真地做好設計，更好的為人民的醫療事業服務。