劉相中 （合肥工業(yè)大學電子科學與應用物理學院，安徽 合肥 230000）

為了調(diào)節(jié)室內(nèi)氣溫，優(yōu)化人居環(huán)境，人們發(fā)明了空調(diào)并努力推動相關技術的發(fā)展，以制冷劑或制熱劑的相變與循環(huán)利用來達到室內(nèi)氣體溫度改變的效果。后來，又研制出了中央空調(diào)系統(tǒng)，采用高制冷量的離心式壓縮技術，建立了水路系統(tǒng)、風路系統(tǒng)和盤管系統(tǒng)，各自發(fā)揮功能，協(xié)同作用，從而調(diào)節(jié)大型室內(nèi)空間的氣溫。近年來，中央空調(diào)系統(tǒng)在醫(yī)院建筑的使用越來越普遍，極大改善了醫(yī)院診療環(huán)境。但醫(yī)院建筑和人群復雜，人們對室內(nèi)公共環(huán)境的人居體驗要求也越來越高，從而還需不斷優(yōu)化醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)建設。本文以安徽省某醫(yī)院（三甲醫(yī)院）為例，調(diào)查了中央空調(diào)系統(tǒng)在該醫(yī)院的應用現(xiàn)狀，并結合國內(nèi)外中央空調(diào)的研究現(xiàn)狀，探尋并分析醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)存在的問題，提出改進優(yōu)化建議。

1 醫(yī)院中央空調(diào)設置及其問題分析

1.1 醫(yī)院建筑及其功能對空調(diào)設置的影響

某院是位于中心城區(qū)的一所大型綜合性三級甲等醫(yī)院，包含新舊不一和大小不等的7幢大樓，總建筑面積268163m2。其中主體大樓樓高25層，總面積152300m2，技術設備層在頂樓和六樓；副樓高分別為9層和11層，樓層1～4層為門診，五層為手術室，六層為信息中心，七層以上為病房。地下3層，負一層為餐飲、辦公和庫房，負二、三層為地下車庫及空調(diào)機房。不同建筑發(fā)揮著不同的功能。

醫(yī)院的建筑及其功能分區(qū)具有復雜性，不僅不同建筑是不同結構，有不同功能，而且同一建筑的不同樓層具有不同功能，甚至同一樓層內(nèi)分布著不同的功能區(qū)。如主體大樓低層為大廳與長廊相間式結構，多種診室圍繞，中、高層為手術室及病房。9號樓、科研樓建筑面積小，建成時間久，仍然使用分體式空調(diào)。其余6幢大樓均建筑面積大、樓內(nèi)多大型空間，因而都安裝了中央空調(diào)系統(tǒng)。不同時期建筑所配備空調(diào)品牌類型不一，空調(diào)主機均位于相應樓宇的地下層，主體大樓空調(diào)制冷機組位于負三層，具體見下表。

醫(yī)院建筑及中央空調(diào)分布

不同建筑環(huán)境和不同功能區(qū)及其人群對空調(diào)效果有不同的要求，因此，不同的區(qū)域都有相應的溫度調(diào)控，風道網(wǎng)絡設計精細，盤管輸送口數(shù)目和大小也根據(jù)室內(nèi)面積而設定。為保證手術室、潔凈病房、生殖中心等部門環(huán)境特殊要求，對其區(qū)域采用中、高效過濾器凈化。調(diào)研時間是7月中旬，正處于炎炎夏季，是中央空調(diào)高強度運轉期，制冷量需求大，但醫(yī)患人員都反映空調(diào)制冷效果很好，室內(nèi)溫濕度適宜，空氣質(zhì)量較好。對于醫(yī)院來說，良好的空氣環(huán)境對醫(yī)療環(huán)境改善和病人的康復都起到重要作用。由此可見，空調(diào)的平穩(wěn)運行，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)良性能成為關鍵要素。

1.2 醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)設置及其工作情況

中央空調(diào)系統(tǒng)是采用空氣調(diào)節(jié)和通風技術，對空氣進行處理、輸送、分配，并控制其參數(shù)的所有設備、管道及附件、儀器儀表的總和，也稱舒適性集中空調(diào)系統(tǒng)。以該院主體大樓為例：中央空調(diào)系統(tǒng)采用風機盤管加新風系統(tǒng)和全空氣空調(diào)系統(tǒng)及冷熱一管道的“兩管制”系統(tǒng)，夏季通過制冷機組供冷，冬季采用市政蒸汽通過汽熱交換器供暖[1]。中央空調(diào)的制冷主機和電力控制中心分布在地下負三層，而冷卻塔則位于擴展建筑頂部。液相集散轉換核心位于主要功能設備周邊，有專業(yè)的檢測和介質(zhì)轉換閥門，關鍵節(jié)點也布置了濾網(wǎng)和數(shù)控壓力儀器，各項數(shù)據(jù)傳遞至監(jiān)控中心，便于進行實時性數(shù)據(jù)監(jiān)控和調(diào)控。空調(diào)采用了離心式制冷壓縮機，利用離心作用持續(xù)將泵入的氣體壓縮，壓縮效果可由具體制冷效果進行自發(fā)調(diào)節(jié)，冷凍水出口的溫度傳感器將數(shù)據(jù)傳遞到壓縮機，主機會在制冷量達到標準后適當降低離心機轉速。制冷工質(zhì)以溴化鋰和氟利昂為主，氣態(tài)工質(zhì)經(jīng)過壓縮達到高壓態(tài)，通過良好的絕熱材料管道，進入冷凝器，與水進行熱交換，變?yōu)榈蜏馗邏簯B(tài)，再經(jīng)過膨脹閥門變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊合喙べ|(zhì)，從而進入蒸發(fā)室汽化，汽化吸熱將外部媒介溫度降低，達成初步制冷，從而完成一次工作循環(huán)。在位于樓層底部的制冷室，有多臺壓縮設備，離散分布，有統(tǒng)一的配電室輸送電能，且已安裝備用供電線路。

1.3 醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點

變頻技術的應用可以根據(jù)環(huán)境實際情況調(diào)控。該院中央空調(diào)系統(tǒng)電機采用變頻技術，可以根據(jù)冷凍水溫度實時監(jiān)測，調(diào)節(jié)電機轉速，實現(xiàn)溫度控制。同時減少定頻帶來的空轉，提高運轉效率。制冷壓縮機多為離心式、螺桿式，環(huán)境適應好，能提高運行效率，提升中央空調(diào)整體效能。水泵采用變頻技術，可以根據(jù)實際熱負荷調(diào)節(jié)冷卻水和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，也起到積極節(jié)能作用。醫(yī)院設置空調(diào)班組，24小時值班，設置總控平臺，對各樓宇室內(nèi)溫度進行實時監(jiān)測、調(diào)控。病房等室內(nèi)設有自控設施，室內(nèi)人員可以根據(jù)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)，從而基本滿足不同建筑、不同功能區(qū)、不同人群的需要。

合理的循環(huán)水系統(tǒng)對減低能耗有重要意義。該院中央空調(diào)水系統(tǒng)選用循環(huán)水泵具有自動調(diào)節(jié)功能，可隨室內(nèi)溫度變化調(diào)整循環(huán)水量，從而達到節(jié)能效果。

1.4 醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)的局限和不足

中央空調(diào)系統(tǒng)污染問題不容忽視。有研究表明，中央空調(diào)系統(tǒng)中通風系統(tǒng)產(chǎn)生的主要污染物（可懸浮顆粒以及微生物）占室內(nèi)空氣污染物的42%～53%[2]。醫(yī)院建筑多為封閉性和半封閉性，中央空調(diào)系統(tǒng)的水循環(huán)和通風系統(tǒng)，其溫度適宜有害微生物繁殖，且使用過程中可利用的消毒措施不多[3]，有造成污染引起交叉感染的隱患。

中央空調(diào)系統(tǒng)設計安裝對醫(yī)院建筑功能的復雜性滿足仍顯不夠。由于科室、功能區(qū)分布相通、交叉，隔離不夠充分明顯，有交叉污染的情況或可能。設備場所內(nèi)噪音較大，影響周圍環(huán)境，周圍墻體可以安置吸音棉等。主體大樓冷卻塔位于9層副樓頂樓，噪聲大，易傳播（該院已經(jīng)設置隔聲屏障，有一定效果）。由于管路排布較為復雜，存在不便于清潔的隱匿點，相關的清潔工作需運籌規(guī)劃，定期投入人力。在制冷工質(zhì)的定期更換與消毒上，有很大改良空間。

能耗控制也顯得極為重要。我國已經(jīng)成為世界第三大空調(diào)使用市場，占世界空調(diào)使用市場份額12%。調(diào)查結果顯示，中央空調(diào)能耗占建筑能耗50%[4]。安裝時應該對空調(diào)機組進行能耗分析，根據(jù)對室內(nèi)功能的硬性需求和人員分布密度的統(tǒng)計，制定詳細的空調(diào)能耗參數(shù)指標，量入為出的控制能耗。同時，加大節(jié)能減排宣傳，減少人為浪費。

2 醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化探討

2.1 優(yōu)化空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，提升室內(nèi)空氣質(zhì)量

主要從風路系統(tǒng)的升級和盤管系統(tǒng)的智能化控制入手改善空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。風路系統(tǒng)包含濾塵裝置、調(diào)節(jié)風機、管道。現(xiàn)在大多空調(diào)采用置換式，不再使用非空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)，室外的清新空氣會自動持續(xù)地進入室內(nèi)，排風口將室內(nèi)廢氣及時排出。同時，盤管系統(tǒng)通過鼓風機矩陣連結制冷源，有濕度調(diào)節(jié)設備，可以有效由終端控制室內(nèi)溫、濕度?？傮w來說，盤管系統(tǒng)主要適用一些面積較小、輸出節(jié)點較多的場合。它的優(yōu)點在于便于安置與耦合性調(diào)試，但是對溫度濕度的調(diào)節(jié)精確度存在不足，在部分大型空間場合產(chǎn)生較高能耗和自動調(diào)節(jié)屬性不佳的問題。通過對該醫(yī)院室內(nèi)的分層次觀察，得出了中央空調(diào)系統(tǒng)整體布局合理、制冷效果較好的結論，但還可以對細節(jié)之處加以優(yōu)化，諸如制冷工質(zhì)的清潔化設計與室內(nèi)空氣凈化效果改進。從改善建筑氣密性、中央空調(diào)通風條件、中央空調(diào)機組加裝靜電除塵裝置、中高級過濾器、濕度調(diào)節(jié)裝置，引入網(wǎng)絡化一體監(jiān)控設施以及對中央空調(diào)通風系統(tǒng)定期清洗等，從多方面改善空氣質(zhì)量。同時，合理布局科室，對一些特殊科室進行隔離分區(qū)，采取獨立化風路和盤管通道，避免交叉污染和感染。這些都將提升室內(nèi)用戶的生態(tài)體驗和舒適度，讓室內(nèi)健康的維護從凈化空氣做起。

2.2 優(yōu)化水系統(tǒng)，對管路內(nèi)水污染防治

設置水系統(tǒng)管路時，合理布局管路走向，盡量減少彎頭，減少局部阻力和沿程阻力，從而減少污染物沉淀、滋生。參照國家制定的健康安全標準，確保制冷工質(zhì)的衛(wèi)生狀況良好，設立更換周期以及動態(tài)檢測機制，對水管路系統(tǒng)進行清洗和消毒，確保循環(huán)水水質(zhì)。

2.3 優(yōu)化運行系統(tǒng)和儀器使用環(huán)境，對空調(diào)運行噪音防治和節(jié)能

中央空調(diào)產(chǎn)生噪音的設備為風機、冷卻塔、冷凍機組和水泵，噪聲通過空氣和固體傳播。風機噪聲可通過風管傳入室內(nèi)，冷卻塔的機械運轉、氣流、水流及振動形成噪聲影響室外。對運行狀態(tài)下的噪聲來源和聲場進行分析并建立數(shù)據(jù)庫，結合用戶反饋逐步改良設備的降噪措施。注重中央空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化配置，合理配置機組和備用機組。對送風系統(tǒng)的風管尺寸合理設計，降低風壓，降低噪音，提高能源利用率，提高空調(diào)效果。安裝消聲器，室內(nèi)鋪設吸聲海綿，建隔聲墻等[5]，設計多級降噪模式，可以控制噪聲污染。

2.4 優(yōu)化醫(yī)院科室布局和中央空調(diào)系統(tǒng)的設計安裝，加強中央空調(diào)維護和管理

調(diào)整科室布局，合理分設功能區(qū)。中央空調(diào)系統(tǒng)設計和安裝設計時應盡可能考慮建筑內(nèi)部結構及其功能，尤其是針對醫(yī)院各科室布局如門診藥房、檢驗科、呼吸科等，要綜合考慮其不同的室內(nèi)環(huán)境及其要求，設置隔離墻等，避免相互影響和污染。維護和管理應從穩(wěn)定電壓、空調(diào)機的選配、運行系統(tǒng)監(jiān)測、機械維護等方面，按照國家衛(wèi)生行業(yè)標準《醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)運行管理》，進行細致管理和維護[6]，保持運行系統(tǒng)各環(huán)節(jié)都處于最佳狀態(tài)。

3 結語

中央空調(diào)在改善醫(yī)院環(huán)境時，也帶有新的問題出現(xiàn)，文章通過對醫(yī)院建筑中央空調(diào)合理設計和優(yōu)化配置，尤其是空氣凈化、噪聲控制建筑環(huán)境及能耗分配4個維度的優(yōu)化，以及對中央空調(diào)系統(tǒng)的新風系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)污染及運行噪音的管控，可有效提升醫(yī)院環(huán)境舒適度，避免交叉污染和感染，確保患者康復及工作人員健康。