田雪剛，吳蔚蘭，李婷（中機中聯(lián)工程有限公司，重慶　400039）

?

重慶市某綜合醫(yī)院門診綜合樓空調(diào)設(shè)計及節(jié)能措施探析

田雪剛，吳蔚蘭，李婷
（中機中聯(lián)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(yī)院門診綜合樓的空調(diào)設(shè)計，包括負荷分析及冷熱源的選擇、空調(diào)風系統(tǒng)設(shè)計、空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計及潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計，并總結(jié)了節(jié)能技術(shù)在設(shè)計過程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：DeST負荷分析；內(nèi)區(qū)新風直供；新風集中處理；一級泵變流量水系統(tǒng)

1　工程概況

該醫(yī)院是集醫(yī)療、教學(xué)、科研、預(yù)防、保健、社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)為一體的市級綜合性醫(yī)院。該院按國家三級甲等醫(yī)院標準，一次規(guī)劃布局，分2期設(shè)計實施，規(guī)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(shù)室及車庫等，床位數(shù)為500張。該醫(yī)院于2011年9月完成勘察設(shè)計，于2014年初落成運營。

2　室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

根據(jù)室內(nèi)溫濕度及潔凈度要求，該空調(diào)設(shè)計分為舒適性空調(diào)和凈化空調(diào)。十四層ICU、十五層手術(shù)部設(shè)置凈化空調(diào)系統(tǒng)，其余區(qū)域設(shè)置舒適性空調(diào)。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(qū)、門診部走道按換氣次數(shù)2次/h；普通產(chǎn)房、非潔凈手術(shù)室按人均60m3/h；設(shè)有排風的放射科、血液科、化驗科、處置室、換藥間等根據(jù)排風量及正負壓關(guān)系定新風量。舒適性空調(diào)室內(nèi)空氣設(shè)計參數(shù)見表1，凈化空調(diào)室內(nèi)空氣設(shè)計參數(shù)見表2。

3　負荷分析及冷熱源

該工程空調(diào)建筑面積25009m2，空調(diào)設(shè)計冷負荷3947.7kW，空調(diào)設(shè)計熱負荷1489.6kW，空調(diào)冷指標157.9W/㎡，空調(diào)熱指標59.56W/m2。為合理選擇冷熱源的主機設(shè)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(diào)室內(nèi)空氣計算參數(shù)［1］

表2　凈化空調(diào)室內(nèi)空氣計算參數(shù)［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(jù)DeST逐時負荷計算結(jié)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(jié)50%的時間內(nèi)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(jù)全年負荷模擬情況及醫(yī)院建筑功能和使用特點，空調(diào)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(shù)），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(shù)部、產(chǎn)房、ICU病房的冷熱源保障要求高，單獨設(shè)置了風冷熱泵機組作為備用應(yīng)急冷熱源 （在過渡季節(jié)和主樓集中空調(diào)系統(tǒng)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(tǒng)不一致且不宜設(shè)置水系統(tǒng)（貴重設(shè)備），選用風冷熱泵變頻多聯(lián)機組，額定制冷量為112.4kW，額定制熱量為133kW。

4　空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計［3］

4.1空調(diào)水系統(tǒng)

該工程空調(diào)水系統(tǒng)采用分區(qū)二管制一級泵變頻變流量系統(tǒng)，冷水溫度7/12℃，熱水溫度60/50℃，冷熱水泵分別設(shè)置。所有空調(diào)機組回水管上均設(shè)電動二通閥，配套溫控裝置，實現(xiàn)各空調(diào)區(qū)域獨立控制。

冷凍水系統(tǒng)水泵采用變頻器變頻控制轉(zhuǎn)速，水系統(tǒng)控制策略為：主機臺數(shù)控制→溫差控制法的變頻變流量控制［4］→旁通控制。

4.2空調(diào)風系統(tǒng)

門診大廳為大空間房間，采用空調(diào)機組對空氣集中處理后用球形噴口送到室內(nèi)，風系統(tǒng)氣流組織為側(cè)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(diào)節(jié)和節(jié)能的目的，系統(tǒng)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(tài)后送入室內(nèi)；室內(nèi)風機盤管配電動溫控閥和三檔風速結(jié)合的控制方式，室內(nèi)人員可根據(jù)需要調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。

由于門診部分建筑進深較大，有一定量的內(nèi)區(qū)房間，設(shè)計中對如何消除內(nèi)區(qū)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(jié)能的方式：新風系統(tǒng)內(nèi)外區(qū)獨立設(shè)置，冬季內(nèi)區(qū)新風機直接送室外冷風的方式。同時配合風機盤管調(diào)節(jié)室內(nèi)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(nèi)調(diào)節(jié)內(nèi)區(qū)的溫度，解決內(nèi)區(qū)冬季供冷問題又達到節(jié)能的目的。和其他內(nèi)區(qū)供冷方式相比，該次設(shè)計采用的方式系統(tǒng)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(shè)備的冬季用電，相比四管制系統(tǒng)及冷卻塔免費供冷系統(tǒng)可以大幅節(jié)約投資及運行費用。

4.3凈化空調(diào)系統(tǒng)

手術(shù)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(diào)機組［5］。采用此種方式避免了傳統(tǒng)一次回風方式需要再加熱而產(chǎn)生的冷熱抵消的現(xiàn)象。

潔凈手術(shù)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(tài)點含濕量的機器露點L，送入各手術(shù)室的空氣處理機組，與一次回風混合后經(jīng)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(shù)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(diào)機組的正壓段設(shè)置一級中效過濾器對空氣進行預(yù)過濾，并防止凈化空調(diào)機組二次污染對高效過濾器前系統(tǒng)的影響。將高效過濾器布置在靜壓箱的末端。手術(shù)室采用頂送雙側(cè)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(qū)（特別是手術(shù)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(shù)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(shù)室設(shè)獨立的排風系統(tǒng)來排除溢出的麻醉氣體和異味，并控制手術(shù)室內(nèi)部的相對壓力。凈化區(qū)域壓力比非凈化區(qū)域高15Pa，高級別的凈化區(qū)域（房間）壓力比低級別凈化區(qū)域（房間）高8～12Pa。正負壓轉(zhuǎn)換手術(shù)室設(shè)2臺不同風量排風機以滿足正負壓手術(shù)室的不同排風量要求。當為正壓手術(shù)室時，關(guān)閉大風量排風機，開啟小風量排風機；當為負壓手術(shù)時，關(guān)閉小風量排風機，開啟大風量排風機。

圖4　手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)原理簡圖

4.4空調(diào)自控系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)采用自動控制系統(tǒng)并納入大樓BA系統(tǒng)，對空調(diào)系統(tǒng)進行監(jiān)控，根據(jù)室內(nèi)外負荷狀況及負荷預(yù)測系統(tǒng)進行系統(tǒng)調(diào)節(jié)，以達到節(jié)能目的。具體控制要求包括設(shè)備啟?？刂啤⒃O(shè)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(shù)、水泵變頻等。

冷水機組除本身自動調(diào)節(jié)控制外，根據(jù)負荷的變化進行臺數(shù)和冷凍機群體控制；根據(jù)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(shè)置動態(tài)平衡閥和比例積分電動三通調(diào)節(jié)閥，按回風溫度和濕度優(yōu)先原則調(diào)節(jié)閥門的開度。

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

通過建成后對醫(yī)院科室的走訪，采用該方式，醫(yī)院內(nèi)區(qū)房間在冬季沒有出現(xiàn)房間過熱或過冷的問題，能滿足醫(yī)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(nèi)調(diào)節(jié)內(nèi)區(qū)的溫度，既解決內(nèi)區(qū)冬季供冷中冷熱抵消問題又達到節(jié)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(qū)醫(yī)院建筑，冬季采用這種方式消除內(nèi)區(qū)房間的余熱是適用的。

（3）手術(shù)室空調(diào)新風集中處理避免了傳統(tǒng)一次回風方式再加熱產(chǎn)生的冷熱抵消問題，節(jié)約了能耗；同時手術(shù)室機組表冷器處理狀態(tài)為干工況狀態(tài)，避免了細菌的滋生，提高了送風衛(wèi)生質(zhì)量。

（4）采用一級泵變頻變流量技術(shù)可以大量減少空調(diào)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(fā)現(xiàn)，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%?？梢娨患壉米冾l變流量技術(shù)的采用可大量減少空調(diào)系統(tǒng)的輸配能耗，對整個空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能有很大貢獻。

5　總結(jié)

（1）建筑全年負荷模擬技術(shù)的運用有助于冷熱源設(shè)備的合理配置。

從運行2年多的實際效果來看，醫(yī)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?？梢钥闯鲩T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(jié)能效益。

可見，在設(shè)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(tǒng)實現(xiàn)良好且節(jié)能運行提供支撐。

參考文獻：

［1］中國有色工程設(shè)計研究總院.GB 50019-2003采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2004.

［2］中國衛(wèi)生經(jīng)濟學(xué)會醫(yī)療衛(wèi)生建筑專業(yè)委員會.GB 50333-2002醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2002.

［3］陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊［M］.2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

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

［5］趙麗.潔凈手術(shù)室空氣處理方案及其適用性探討［J］.暖通空調(diào)，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(diào)方面的設(shè)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