朱喆

上海建筑設計研究院有限公司

醫(yī)療建筑空調(diào)系統(tǒng)是維持醫(yī)療建筑正常運行的保障。近年來，隨著城市的擴張，為了提高人民的生活水平，綜合性醫(yī)院數(shù)量迅速增加，醫(yī)療功能也日趨完善，空調(diào)系統(tǒng)需要與時俱進，在安全、可靠、靈活、節(jié)能等方面做好文章。

1 工程概況

某醫(yī)院臨床醫(yī)學中心項目規(guī)劃床位800 張，工程建設地點位于上海，包括門急診醫(yī)技及病房樓、后勤樓。地上建筑面積約97000 m2，地下建筑面積約32000 m2?？偨ㄖ娣e129000 m2，共11 層，建筑總高度約53 m，設置一層地下室（局部設有夾層）。本項目已于2018 年投入使用，并連續(xù)2 年承擔了進博會的保障任務。

2 空調(diào)系統(tǒng)設計

2.1 室外設計參數(shù)

室外設計參數(shù)如表1 所示：

表1 上海室外設計參數(shù)

2.2 室內(nèi)設計參數(shù)

主要房間室內(nèi)設計參數(shù)如表2 所示：

表2 主要房間室內(nèi)設計參數(shù)

2.3 冷熱源的配置

2.3.1 園區(qū)能源中心的合理利用

項目所在的園區(qū)內(nèi)設有分布式能源站，可向入駐園區(qū)的單位供應空調(diào)冷（熱）水、生活熱水，能源站供冷、供熱情況詳見表3。本項目內(nèi)設置板式換熱器作為全年主要的空調(diào)系統(tǒng)冷熱源，板換一次側(cè)與園區(qū)供能管網(wǎng)連接。能源站和本項目的分界點為板式熱交換器一次側(cè)前的供回水管閥門處，分界點之前的輸配管網(wǎng)、閥門、計量裝置、計量控制柜等均由能源站負責建設[1]。

表3 能源中心供冷、供熱情況

項目全年的冷熱負荷經(jīng)過逐時計算，詳見表4。醫(yī)院負荷的特點是全年同時存在冷、熱負荷，而從表3 可以看到，能源站在夏季無空調(diào)熱源，不能滿足醫(yī)院的使用要求。為了解決這個矛盾，供熱板換一次側(cè)需要進行季節(jié)切換。板換一次側(cè)的連接方案為：供冷板換全年接能源站的第一路水管（空調(diào)冷源）。供熱板換在5 月至10 月接第二路水管（生活熱水熱源）、11 月至次年4 月接第三路水管（空調(diào)熱源）。

表4 本項目使用園區(qū)能源中心區(qū)域的最大冷熱計算負荷負荷

醫(yī)院的潔凈區(qū)、中心供應均需使用蒸汽，園區(qū)能源站無蒸汽供應，因此，本項目需單獨設置蒸汽鍋爐房。經(jīng)過計算，空調(diào)加濕、中心供應、廚房蒸汽總耗量為2.25 t/h。采用2 臺燃氣蒸汽鍋爐，每臺鍋爐額定產(chǎn)汽量為1.5 t/h。鍋爐的煙囪排出口設在病房樓屋頂，以避免鍋爐廢氣對院區(qū)的影響。

2.3.2 輔助冷熱源的設置

為了確保手術(shù)區(qū)和ICU 空調(diào)系統(tǒng)冷熱源的可靠性，在門急診醫(yī)技及病房樓四層屋面預留四臺冷量為630 kW 的風冷熱泵機組放置場地和電量，如園區(qū)能源中心供能可靠性不能滿足醫(yī)院運行要求，將風冷熱泵作為凈化空調(diào)系統(tǒng)的備用冷熱源。。

后勤樓位于基地的東北側(cè)，與門急診醫(yī)技及病房樓獨立分開，相距約為90 m，為了節(jié)約水系統(tǒng)的輸送能耗，減少室外埋管的數(shù)量，后勤樓的空調(diào)系統(tǒng)采用變制冷劑流量多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)，室外機安裝本樓屋面，室內(nèi)機采用超薄型風管機。

地下室的直線加速、射波刀、影像科大型醫(yī)療機房（MRI、CT、DR 等）、二層檢驗科、一層急救區(qū)域CT、DR 檢查室、控制室等房間，其空調(diào)系統(tǒng)需滿足特定的溫濕度限定、使用時間不一致、空調(diào)負荷差異大和靈活控制等要求，因此采用多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)+新風空調(diào)箱的形式。

2.4 空調(diào)水系統(tǒng)設計

空調(diào)水系統(tǒng)為一級泵變流量閉式機械循環(huán)系統(tǒng)。一級泵系統(tǒng)的水泵設置方法有兩種：一套水泵服務于不同區(qū)域和多套水泵服務于不同區(qū)域。本項目中門急診醫(yī)技及病房樓可分為三個功能區(qū)——病房樓、門診醫(yī)技樓、重要區(qū)（手術(shù)區(qū)、ICU、急救），三個功能區(qū)最不利末端離冷熱源機房的距離基本相等，水管路阻力相差較小，采用一套共用空調(diào)水泵的方式，可以節(jié)約機房面積和投資。水泵均為變頻控制，臺數(shù)按3 大2 小的進行搭配，負荷高峰時間段運行大流量水泵，部分負荷時則運行小流量水泵，節(jié)約水泵能耗。

空調(diào)水系統(tǒng)為二管制和四管制相結(jié)合的系統(tǒng)（圖1）。病房樓形狀窄長，病房靠外墻布置，有可開啟外窗，空調(diào)冷熱需求隨著季節(jié)變化。內(nèi)區(qū)是醫(yī)生辦公室、治療室、護士臺等配套醫(yī)療用房，這些房間發(fā)熱量小不需要全年供冷，因此采用二管制空調(diào)水系統(tǒng)以節(jié)約投資。醫(yī)技、門診區(qū)域、潔凈手術(shù)部體型較大，有大量的內(nèi)區(qū)存在，采用四管制水系統(tǒng)滿足室內(nèi)溫濕度需求。

圖1 空調(diào)水系統(tǒng)示意圖

2.5 空調(diào)通風系統(tǒng)設計

本項目的空調(diào)通風系統(tǒng)設計著重在以下四個方面做了考量。

2.5.1 內(nèi)區(qū)門診診室的空氣品質(zhì)改善

普通門診診室（指非傳熱門診、發(fā)熱門診診室）是醫(yī)護人員和病人密集并直接接觸的地方，也是通過空氣交叉感染的高危場所，在“新冠肺炎”疫情初期不少武漢醫(yī)生是在門診接診時被患者感染到的，因此，改善門診診室的室內(nèi)空氣品質(zhì)特別重要。

風機盤管+新風系統(tǒng)是門診診室采用最多的系統(tǒng)。其優(yōu)點是使用靈活、系統(tǒng)簡單、造價低，但由于風機盤管過濾效率低、新風量缺乏平衡調(diào)節(jié)導致的風量分配不均等因素，在諸多醫(yī)院門診診室出現(xiàn)空氣品質(zhì)欠佳、二氧化碳濃度過高等問題[2]。本項目門診診室設置在內(nèi)區(qū)，房間無自然通風的條件，室內(nèi)空氣流通性差，可能會凸顯風機盤管+新風系統(tǒng)存在的問題（本項目于2014 年前設計，風機盤管采用粗效過濾網(wǎng)）。

空調(diào)箱全空氣空調(diào)系統(tǒng)具有過濾效率高、新風量可調(diào)的特點，可確保室內(nèi)的優(yōu)良空氣品質(zhì)，但風管尺寸較大存在安裝難度，并且如采用定風量系統(tǒng)則難以實現(xiàn)各房間的溫度獨立控制，如采用變風量系統(tǒng)則投資過大、控制系統(tǒng)復雜。經(jīng)過研究分析，在內(nèi)區(qū)診室采用風機盤管+空調(diào)箱全空氣定風量系統(tǒng)的非常規(guī)空調(diào)方式，該方式結(jié)合了兩種空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點，增強了診室空氣過濾性能，新風風量可根據(jù)室內(nèi)二氧化碳濃度調(diào)節(jié)。由于風機盤管的結(jié)合，使得全空氣送風風管尺寸小，系統(tǒng)投資增加有限。風機盤管+空調(diào)箱全空氣定風量系統(tǒng)的具體設計過程分析如下：

空調(diào)箱全空氣定風量系統(tǒng)承擔診室內(nèi)的較穩(wěn)定負荷，如照明負荷、電腦等設備負荷和室內(nèi)濕負荷，風量按室內(nèi)換氣次數(shù)6 次/h 確定?？照{(diào)箱新風量按規(guī)范規(guī)定的2h-1設計，但可按全新風工況運行，在過渡季節(jié)診室可實現(xiàn)全面通風，節(jié)約運行能耗。在疫情時，可全新風運行，換氣次數(shù)達6 次/h，室內(nèi)新風量可以滿足呼吸道傳染病醫(yī)院門診的要求，排風量與新風量可同步變化[3]。風機盤管主要承擔人員顯熱負荷，當診室內(nèi)人員數(shù)量發(fā)生變化時，風機盤管起到“調(diào)峰”作用。診室的空調(diào)風系統(tǒng)布置詳見圖2，空調(diào)系統(tǒng)示意詳見圖3。由于原則上風機盤管僅承擔人員顯熱負荷，診室內(nèi)風機盤管無冷凝水產(chǎn)生或者僅少量冷凝水量，降低積水盤潮濕滋生細菌的風險?？照{(diào)箱過濾器配置為G4+F8，當室外PM2.5 的濃度為250 μg/m（3重度污染）時，室內(nèi)的PM2.5 濃度為65 μg/m3，可達到公共建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量四級標準。

圖2 單個診室的設備、風口布置圖

圖3 系統(tǒng)示意圖

2.5.2 地下室重要醫(yī)療用房的濕度控制措施

本項目在地下一層設有影像科大型醫(yī)療機房（MRI、CT、DR 等）、放療科的直線加速器、射波刀、地下室核醫(yī)科SPECT 等貴重的醫(yī)療設備，物資藥庫和陰涼藥庫等，這些房間均有一定的濕度控制要求。上海地下室通常比較潮濕，上述房間一旦濕度過高，將導致醫(yī)療設備不能正常運行，藥品變質(zhì)，人員舒適性較差等問題，空調(diào)設計時應重視以上房間的濕度控制。

冷凍除濕、溶液調(diào)濕和轉(zhuǎn)輪除濕是常見的濕度控制的方式。與其他二種除濕方式相比，溶液調(diào)濕具有能耗低，濕度控制精確等優(yōu)點，通過溶液噴灑可除去空氣中的塵埃、細菌、霉菌等有害物質(zhì)。因此，以上房間采用多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)+溶液調(diào)濕新風系統(tǒng)的空調(diào)方式，溶液調(diào)濕新風機組負責承擔全部新風負荷和室內(nèi)濕負荷，多聯(lián)機空調(diào)承擔室內(nèi)顯熱負荷。

2.5.3 發(fā)熱門診直流式空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施

發(fā)熱門診位于門急診醫(yī)技及病房樓一層的西側(cè)，有獨立對外的出入口，不與其他區(qū)域連通。為了防止通過空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生交叉?zhèn)魅?，發(fā)熱門診采用直流式空調(diào)系統(tǒng)，新風換氣次數(shù)達12 次/h。發(fā)熱門診空調(diào)運行時間長，全新風冷熱處理所需能耗較大，如對排風中的能量進行回收利用將有利于降低能耗、節(jié)約運行費用。適用于發(fā)熱門診能量回收方式首先要確保新排風不能直接接觸、混合，因此，選擇自帶壓縮機的冷凝排風一體機作為發(fā)熱門診的空調(diào)處理裝置，該設備在進行新風冷熱處理時，室內(nèi)排風通過冷凝器，回收排風中的能量，室外新風通過蒸發(fā)器，排風與新風通路完全隔絕。該機組與非冷凝排風的直膨型新風機組比節(jié)能20%～30%。

2.5.4 病理科工藝排風系統(tǒng)的設計

病理科承擔著病理診斷工作，由于工藝要求，通風柜數(shù)量較多，且室內(nèi)會有甲醛、二甲苯、丙酮等有害氣體，因此，需要合理設置病理科的新排風系統(tǒng)。本項目中病理科通風柜數(shù)量和風量要求詳見表5。病理科的切片室（內(nèi)設脫水、包埋、染色室）、冰凍取材室、常規(guī)取材室、冰凍診斷室和切片、蠟塊室等均采用直流式空調(diào)系統(tǒng)，房間保持負壓，避免氣味外溢到其他房間。設計將通風柜與室外排風機一一對應，并聯(lián)鎖開啟。設有通風柜的房間內(nèi)另設常規(guī)排風系統(tǒng)，保持連續(xù)運行，排除房間內(nèi)滯留的有害氣體。

表5 病理科通風柜參數(shù)

3 運行數(shù)據(jù)及問題分析

3.1 運行數(shù)據(jù)

本項目已經(jīng)經(jīng)歷了完整的一個空調(diào)系統(tǒng)運行周期，項目從2018 年11 月～2019 年10 月的單位面積耗冷量和耗熱量詳見圖4 和圖5。從運行數(shù)據(jù)看，綜合性醫(yī)院全年需要供冷，夏季7 月～9 月耗冷量最大，三個月的耗冷量之和占全年耗冷量的52%，最高值在8 月出現(xiàn)，最低值在2 月出現(xiàn)，前者是后者的5.6 倍。冬季的統(tǒng)計數(shù)據(jù)由于包括了生活熱水，因此，冬季高峰是夏季低谷值的約2.4 倍，12 月～次年的3 月耗熱量最大，四個月的耗熱量之和占全年耗熱量的48%。

圖4 每個月的單位面積耗冷量

圖5 每個月的單位面積耗熱量

3.2 運行中問題及處理方法

整個項目空調(diào)系統(tǒng)運行良好，基本上滿足醫(yī)院營運所需的空調(diào)要求。由于裝修配合和安裝不夠精細，個別房間出現(xiàn)冬季溫度偏低和設備振動的問題。

3.2.1 教授餐飲區(qū)域冬季室內(nèi)不熱

教授餐廳位于地下一層職工餐廳內(nèi)，吊頂形式為格柵，餐廳南側(cè)為玻璃幕墻，室外為下沉庭院。教授餐廳和職工餐廳共用一個全空氣系統(tǒng)，餐廳布局和局部剖面見圖6 和圖7。

圖6 餐廳布局圖

圖7 局部剖面圖

12 月份，現(xiàn)場測得的送風溫度是29 ℃，室內(nèi)溫度在15 ℃左右。站在教授餐廳的幕墻邊明顯感到滲透的冷風。經(jīng)過分析可知，室內(nèi)溫度低可能是兩方面的原因造成的。一是幕墻的密封性差，使得餐廳內(nèi)外的空氣直接流通，室外的滲透風增加了餐廳的空調(diào)負荷。另外，教授餐廳送風口貼附在格柵吊頂上，送風風速過低導致熱風無法送至餐廳內(nèi)，而直接流通到職工餐廳吊頂空腔內(nèi)。

根據(jù)上述分析采取以下措施：幕墻有縫隙處用石膏板進行密封。教授餐廳和職工餐廳吊頂中間用板隔斷。加大教授餐廳的送風量和提高風口送風速度。經(jīng)過改造后，教授餐廳冬季室內(nèi)溫度達到設計溫度。

3.2.2 后勤樓頂層有管道振動聲音

后勤樓頂層一臺衛(wèi)生間排風風機運行時，下一層的衛(wèi)生間及周邊的吊頂內(nèi)有明顯的管道振動噪音?，F(xiàn)場查看時發(fā)現(xiàn)屋頂風機的出風管未作變徑，直接45°彎向地面，出口離地很近，出口風速約為10 m/s。初步判斷是風機出風不暢引起風機噪音加大，管道振動。將風機出口改為擴口，保證出風口的風速為4 m/s 左右，出風方向由朝向地面改為朝向前方，改造后下層管道無噪聲和振動。

4 結(jié)束語

大型綜合性醫(yī)院體型大、功能多，對空調(diào)系統(tǒng)的要求高。既要為服務于醫(yī)護人員和病人，又要服務于醫(yī)療設備，更要有靈活性和節(jié)能措施。在本項目設計中采取了以下措施：

1）結(jié)合園區(qū)能源站的供能特性和醫(yī)院項目的用能特性，本項目采用了復合型冷熱源。以園區(qū)的能源站為主，蒸汽鍋爐，多聯(lián)機系統(tǒng)和溶液調(diào)濕系統(tǒng)為輔。

2）空調(diào)水系統(tǒng)為一級泵變流量二管制和四管制相結(jié)合的閉式機械循環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)。

3）空調(diào)的末端形式采用不同的形式，特別是在內(nèi)區(qū)門診診室創(chuàng)新地設計了風機盤管+全空氣系統(tǒng)的形式，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。下一步可在建成的項目中做實測，掌握更多運行數(shù)據(jù)，實地檢驗系統(tǒng)使用效果，并與傳統(tǒng)診室空調(diào)系統(tǒng)做比對，積累經(jīng)驗完善系統(tǒng)。

從使用后反饋的問題來看，由于時間有限，項目的收尾工作和調(diào)試工作往往不夠精細，在運行的第一個空調(diào)周期，需要物業(yè)，安裝和設計繼續(xù)配合。