陳小明，陳慧和，羅 英，熊 勇

(中國建筑五局建筑設計院,湖南 長沙 410004)

1 工程概況

阜新市某腫瘤診療中心,以腫瘤診療為特色,是集醫(yī)療、教育、科研、預防功能為一體的三級腫瘤區(qū)域型醫(yī)院,項目位于遼寧省阜新市,氣候分區(qū)屬于嚴寒C區(qū)。項目總建筑面積45 194.31 m2,設置病床位182張,主要使用功能為腫瘤篩查、急診、住院、停車等。其中,地上建筑面積32 248.44 m2,地上共7層,建筑高度35.50 m;地下建筑面積12 523.87 m2,地下建筑共2層,防火設計分類為一類高層。

2 空調采暖系統(tǒng)設計

2.1 空調設計參數(shù)

室內設計參數(shù)如表1所示。

表1 室內設計參數(shù)

2.2 冷熱源設計

空調冷負荷、采暖熱負荷計算如表2所示。

表2 空調冷負荷、采暖熱負荷

本項目總冷負荷2 980 kW,總熱負荷4 000 kW。本項目建筑功能復雜,空調負荷大,系統(tǒng)復雜,在配置冷熱源方案時需考慮滿負荷和部分負荷運行的節(jié)能要求,通過能耗及經(jīng)濟性分析[1-3],選擇最優(yōu)冷熱源方案,滿足系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟運行的需求。項目附近有市政熱源,考慮熱源時優(yōu)先采用市政熱源提供冬季熱負荷。夏季空調冷源方案比較分析如表3所示。

表3 夏季空調冷源方案比較

通過對比分析,相比方案一,方案二具有運行節(jié)能、能耗降低的優(yōu)勢;相比方案三,方案二可節(jié)省地下室建設費用,管理維護方便。本項目采用方案二為大樓提供7 ℃/12 ℃冷水。冬季熱源接市政熱網(wǎng)經(jīng)換熱站提供,換熱站設在地下1層,一次側熱媒供回水溫度85 ℃/40 ℃,工作壓力0.75 MPa,提供二次側熱媒為50 ℃/40 ℃的溫水,熱負荷為4 000 kW?？照{水系統(tǒng)采用機械循環(huán)兩管制,通過主管道上的季節(jié)轉換閥進行切換,空調水系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

對于直線加速器室,MRI室,DR,CT等特殊醫(yī)療設備間,設備發(fā)熱量大,在過渡季節(jié)甚至冬季仍需要繼續(xù)運行空調進行降溫。溫濕度控制和系統(tǒng)的可靠性要求高,因此考慮配置獨立的冷熱源。獨立空調冷熱源配置情況如表4所示。

表4 獨立空調冷熱源配置情況

2.3 空調風系統(tǒng)

一層門診大廳采用一次回風的全空氣系統(tǒng),空調季新風比滿足人員新風要求,過渡季節(jié)最大新風比不小于70%。人員密集場所設置CO2傳感器,根據(jù)室內CO2濃度控制房間新風量。其他區(qū)域均采用風機盤+新風系統(tǒng)?？照{風柜和新風機組過濾段采用初、中效兩級過濾器。初效過濾器采用板式G4級,中效過濾器采用靜電除塵不小于F7級。病房、診室及候診區(qū)風機盤管回風口設置微靜電殺菌消毒電子凈化設備,采用等離子技術及微靜電技術雙效殺菌。凈化設備一次通過殺菌效率不低于90%(在1.25 m/s時),PM2.5一次過濾效率要求不小于95%(在1.25 m/s時),阻力小于10 Pa(在1.25 m/s時)。

2.4 低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)

一層門診大廳、急診大廳設低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)輔助供暖,地面輻射供暖系統(tǒng)冬季由市政熱網(wǎng)經(jīng)換熱站提供熱水,水溫50 ℃/40 ℃,工作壓力0.7 MPa。供暖系統(tǒng)形式為雙管上供上回異程式,水平干管敷設在一層。

3 防凍技術措施

本項目位于嚴寒C區(qū),嚴寒地區(qū)機動車庫應設集中采暖系統(tǒng)[4],車庫內停車區(qū)域室內計算溫度為5 ℃～10 ℃。通過對嚴寒地區(qū)地下車庫研究分析[5-6],不能保證車庫溫度穩(wěn)定在5 ℃以上,常發(fā)生車庫內消防供水干管及環(huán)管出現(xiàn)凍結的現(xiàn)象,影響消防安全可靠性。地下車庫采暖系統(tǒng)方案比較如表5所示。

表5 地下車庫采暖系統(tǒng)方案比較

通過分析,本項目地下室采暖采用方案二,即熱風采暖與機械通風系統(tǒng)聯(lián)合使用。地下車庫及地下設備用房采用熱風供暖,冬季由市政熱網(wǎng)經(jīng)換熱站提供熱水,水溫50 ℃/40 ℃,工作壓力0.7 MPa。嚴寒地區(qū),低溫環(huán)境也經(jīng)常凍裂新風系統(tǒng)加熱盤管,設備損壞,造成新風系統(tǒng)不能正常運轉以及經(jīng)濟損失。新風系統(tǒng)防凍措施比較如表6所示。

表6 新風系統(tǒng)防凍措施比較

通過分析,本項目新風系統(tǒng)防凍方案采用方案一,新風機組及空調機組配多功能暖通空調控制器和防凍保護裝置,通過智能化控制,解決冬季新風空調機組在啟動、運行、停止等運行狀態(tài)下加熱盤管凍結的問題[7]。新風防凍調控機組接管示意圖如圖2所示。

其他防凍技術措施包括:地下車庫入口和地上主要出入口處設置電熱風幕,以阻隔室外冷風侵入;新風機組及組合式空調機組設置電動保溫密閉風閥,并與風機聯(lián)鎖啟閉;屋面空調水系統(tǒng)管道及閥門管件均采用防雨遮擋與防凍包裹措施,以防凍結影響系統(tǒng)功能;屋頂水箱間單獨設置電油汀。

4 空調自控系統(tǒng)設計

采用樓宇自動控制系統(tǒng),可以合理地利用設備,節(jié)約能源,節(jié)省人力,確保設備的安全運行,加強大樓機電設備的現(xiàn)代化管理,實現(xiàn)綠色、節(jié)能、環(huán)保的建筑運營目標。樓宇自動控制系統(tǒng)由以下設備組成:BMS中央管理主機、中央管理軟件、網(wǎng)絡控制器、WEB網(wǎng)關控制器、第三方設備接口、現(xiàn)場DDC控制器、各類傳感器等。以第三方標準接口形式接入BAS系統(tǒng);接口為標準開放MODBUS或BACnet通訊協(xié)議。通風空調自控設計方案如表7所示。

表7 通風空調自控設計方案

5 節(jié)能措施

通常醫(yī)院建筑比一般公共建筑的建筑能耗要高得多。醫(yī)院建筑通風空調運行能耗對醫(yī)院的運行管理、節(jié)能潛能具有重要影響。

本項目采用的節(jié)能措施包括:建筑的熱工設計與地區(qū)氣候相適應,保證室內熱環(huán)境要求,符合國家節(jié)能要求;一體化雙冷高效冷水機組COP=6.4,大于GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設計標準中的規(guī)定值;用戶側水系統(tǒng)采用一次泵變流量系統(tǒng),水泵的轉速根據(jù)空調負荷的變化而變化,減少運行費用;采用全空氣系統(tǒng)的大空間,過渡季節(jié)全空氣系統(tǒng)全新風或加大新風比例運行,利用室外空氣消除室內余熱余濕;變頻多聯(lián)機機組制冷綜合性能系數(shù)IPLV滿足節(jié)能規(guī)范要求;通風空調系統(tǒng)采用溫度自動控制,根據(jù)室內的負荷的變化自動調節(jié)空調負荷;空調系統(tǒng)設置計量裝置,實施按量收費,首先從管理上實現(xiàn)節(jié)能;集中供暖系統(tǒng)耗電輸熱比EHR、空調冷(熱)水系統(tǒng)耗電輸冷(熱)比EC(H)均符合GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設計標準的要求;為保證系統(tǒng)穩(wěn)定節(jié)能運行,各環(huán)路的阻力不平衡率控制在15%之內;空調風管的最小熱阻不小于0.81 m2·K/W;機械通風系統(tǒng)單位風量耗功率Ws值均小于0.27 W/(m3/h),新風系統(tǒng)Ws值小于0.24 W/(m3/h),空調系統(tǒng)Ws值小于0.27 W/(m3/h),滿足節(jié)能標準要求;新風系統(tǒng)入口處設置與風機聯(lián)鎖啟閉的電動密閉風閥;地下室車道入口及地上主要出入口設置電熱風幕,減少冷風侵入,節(jié)約能量;人員密集場所設置CO2濃度監(jiān)測裝置,聯(lián)動啟動新風機組和排風機組動作,降低室內CO2濃度,改善室內空氣品質;地下車庫宜設置與排風設備聯(lián)動的CO濃度監(jiān)測裝置;換熱站設置氣候補償器,根據(jù)室外空氣溫度變化自動改變用戶側的供回水溫度,對熱媒進行質調節(jié)。換熱站進行能量計量,包括耗電量、供熱量、補水量。

6 結語

醫(yī)院空調系統(tǒng)具有系統(tǒng)配置高、設備數(shù)量多、系統(tǒng)復雜、能耗高、運維成本大等特點。提升醫(yī)院建筑能耗管理水平,首先要對醫(yī)院冷熱源方案進行綜合論證比較;其次是采用先進的高效自控系統(tǒng),提升醫(yī)院整體智慧化管理水平,產生節(jié)能效益;此外,對于嚴寒地區(qū)地下車庫采暖系統(tǒng)設計和空調新風系統(tǒng)的防凍設計是至關重要的。