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

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

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

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

摘要：該文以實(shí)際工程為例，詳細(xì)介紹了重慶市某綜合醫(yī)院門(mén)診綜合樓的空調(diào)設(shè)計(jì)，包括負(fù)荷分析及冷熱源的選擇、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)及潔凈手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并總結(jié)了節(jié)能技術(shù)在設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：DeST負(fù)荷分析；內(nèi)區(qū)新風(fēng)直供；新風(fēng)集中處理；一級(jí)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(jí)綜合性醫(yī)院。該院按國(guó)家三級(jí)甲等醫(yī)院標(biāo)準(zhǔn)，一次規(guī)劃布局，分2期設(shè)計(jì)實(shí)施，規(guī)劃總建筑面積約14萬(wàn)m2。其中一期為門(mén)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(lèi)高層公建，包括門(mén)診、急診、住院部、手術(shù)室及車(chē)庫(kù)等，床位數(shù)為500張。該醫(yī)院于2011年9月完成勘察設(shè)計(jì)，于2014年初落成運(yùn)營(yíng)。

2　室內(nèi)設(shè)計(jì)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(jì)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(fēng)量選取為：住院部病房按每個(gè)床位50m3/h；檢查室、診斷室按人均30m3/h，但候診區(qū)、門(mén)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(fēng)的放射科、血液科、化驗(yàn)科、處置室、換藥間等根據(jù)排風(fēng)量及正負(fù)壓關(guān)系定新風(fēng)量。舒適性空調(diào)室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1，凈化空調(diào)室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

3　負(fù)荷分析及冷熱源

該工程空調(diào)建筑面積25009m2，空調(diào)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷3947.7kW，空調(diào)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷1489.6kW，空調(diào)冷指標(biāo)157.9W/㎡，空調(diào)熱指標(biāo)59.56W/m2。為合理選擇冷熱源的主機(jī)設(shè)備，通過(guò)DeST負(fù)荷分析軟件，建立了模型，模擬了該工程全年逐時(shí)負(fù)荷情況，詳見(jiàn)圖1、圖2。

表1　舒適性空調(diào)室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)［1］

表2　凈化空調(diào)室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)［2］

圖1　門(mén)診綜合樓DeST模型圖

圖2　門(mén)診綜合樓DeST逐時(shí)負(fù)荷

根據(jù)DeST逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果可以看出，門(mén)診綜合樓逐時(shí)冷負(fù)荷基本在4000kW以下，供冷季節(jié)50%的時(shí)間內(nèi)建筑負(fù)荷在1200kW以下，80%的時(shí)間在2500kW以下，僅有20%的時(shí)間建筑負(fù)荷超過(guò)2500kW。根據(jù)全年負(fù)荷模擬情況及醫(yī)院建筑功能和使用特點(diǎn)，空調(diào)冷熱源分為三個(gè)部分。主冷源采用3臺(tái)額定制冷量1336kW的水冷螺桿式冷水機(jī)組（以1200kW為最小運(yùn)行基數(shù)），主熱源由2臺(tái)額定制熱量為0.72MW的燃?xì)獬簾崴仩t；潔凈手術(shù)部、產(chǎn)房、ICU病房的冷熱源保障要求高，單獨(dú)設(shè)置了風(fēng)冷熱泵機(jī)組作為備用應(yīng)急冷熱源 （在過(guò)渡季節(jié)和主樓集中空調(diào)系統(tǒng)故障時(shí)使用），額定制冷量為628kW，額定制熱量為673kW。另外，負(fù)一層放射科由于使用時(shí)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(fēng)冷熱泵變頻多聯(lián)機(jī)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(jì)［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(jí)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(jī)組回水管上均設(shè)電動(dòng)二通閥，配套溫控裝置，實(shí)現(xiàn)各空調(diào)區(qū)域獨(dú)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(jī)臺(tái)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(fēng)系統(tǒng)

門(mén)診大廳為大空間房間，采用空調(diào)機(jī)組對(duì)空氣集中處理后用球形噴口送到室內(nèi)，風(fēng)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(mǎn)足不同人員對(duì)房間溫度的要求，達(dá)到靈活調(diào)節(jié)和節(jié)能的目的，系統(tǒng)均采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)的方式，新風(fēng)機(jī)組將室外空氣處理至所需的送風(fēng)狀態(tài)后送入室內(nèi)；室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤(pán)管配電動(dòng)溫控閥和三檔風(fēng)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(mén)診部分建筑進(jìn)深較大，有一定量的內(nèi)區(qū)房間，設(shè)計(jì)中對(duì)如何消除內(nèi)區(qū)房間的冬季余熱進(jìn)行針對(duì)性的研究，最終采用最簡(jiǎn)單也最節(jié)能的方式：新風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)外區(qū)獨(dú)立設(shè)置，冬季內(nèi)區(qū)新風(fēng)機(jī)直接送室外冷風(fēng)的方式。同時(shí)配合風(fēng)機(jī)盤(pán)管調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，不至于房間過(guò)冷。采用這種方式可以利用新風(fēng)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(wèn)題又達(dá)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(jì)采用的方式系統(tǒng)簡(jiǎn)單；充分利用了冬季室外冷空氣，無(wú)需增加制冷機(jī)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(fèi)供冷系統(tǒng)可以大幅節(jié)約投資及運(yùn)行費(fèi)用。

4.3凈化空調(diào)系統(tǒng)

手術(shù)部新風(fēng)采用獨(dú)立新風(fēng)機(jī)組，將新風(fēng)集中處理后送往各個(gè)凈化空調(diào)機(jī)組［5］。采用此種方式避免了傳統(tǒng)一次回風(fēng)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(guò)程如圖3。新風(fēng)集中處理至低于送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)含濕量的機(jī)器露點(diǎn)L，送入各手術(shù)室的空氣處理機(jī)組，與一次回風(fēng)混合后經(jīng)過(guò)表冷器處理到送風(fēng)點(diǎn)O，即新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)全部濕負(fù)荷。

圖3　潔凈手術(shù)室空氣處理過(guò)程圖

新風(fēng)機(jī)組配置初效、中效、亞高效過(guò)濾器。在凈化空調(diào)機(jī)組的正壓段設(shè)置一級(jí)中效過(guò)濾器對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)過(guò)濾，并防止凈化空調(diào)機(jī)組二次污染對(duì)高效過(guò)濾器前系統(tǒng)的影響。將高效過(guò)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(shí)，又形成送風(fēng)核心區(qū)（特別是手術(shù)室送風(fēng)集中布置），達(dá)到用較少的送風(fēng)量滿(mǎn)足其功能要求，保護(hù)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(dú)立的排風(fēng)系統(tǒng)來(lái)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(duì)壓力。凈化區(qū)域壓力比非凈化區(qū)域高15Pa，高級(jí)別的凈化區(qū)域（房間）壓力比低級(jí)別凈化區(qū)域（房間）高8～12Pa。正負(fù)壓轉(zhuǎn)換手術(shù)室設(shè)2臺(tái)不同風(fēng)量排風(fēng)機(jī)以滿(mǎn)足正負(fù)壓手術(shù)室的不同排風(fēng)量要求。當(dāng)為正壓手術(shù)室時(shí)，關(guān)閉大風(fēng)量排風(fēng)機(jī)，開(kāi)啟小風(fēng)量排風(fēng)機(jī)；當(dāng)為負(fù)壓手術(shù)時(shí)，關(guān)閉小風(fēng)量排風(fēng)機(jī)，開(kāi)啟大風(fēng)量排風(fēng)機(jī)。

圖4　手術(shù)室空調(diào)系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖

4.4空調(diào)自控系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)并納入大樓BA系統(tǒng)，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)室內(nèi)外負(fù)荷狀況及負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)能目的。具體控制要求包括設(shè)備啟?？刂?、設(shè)備運(yùn)行狀況、故障報(bào)警、冷凍水和冷卻水的壓力、流量及溫度、水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)、水泵變頻等。

冷水機(jī)組除本身自動(dòng)調(diào)節(jié)控制外，根據(jù)負(fù)荷的變化進(jìn)行臺(tái)數(shù)和冷凍機(jī)群體控制；根據(jù)供回水溫度確定冷凍水泵變頻變流量運(yùn)行。凈化空氣處理機(jī)在其回水管上設(shè)置動(dòng)態(tài)平衡閥和比例積分電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥，按回風(fēng)溫度和濕度優(yōu)先原則調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度。

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

通過(guò)建成后對(duì)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(méi)有出現(xiàn)房間過(guò)熱或過(guò)冷的問(wèn)題，能滿(mǎn)足醫(yī)護(hù)人員及患者的舒適要求。

可見(jiàn)，冬季利用室外新風(fēng)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(wèn)題又達(dá)到節(jié)能的目的。對(duì)新風(fēng)要求高但對(duì)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(fēng)集中處理避免了傳統(tǒng)一次回風(fēng)方式再加熱產(chǎn)生的冷熱抵消問(wèn)題，節(jié)約了能耗；同時(shí)手術(shù)室機(jī)組表冷器處理狀態(tài)為干工況狀態(tài)，避免了細(xì)菌的滋生，提高了送風(fēng)衛(wèi)生質(zhì)量。

（4）采用一級(jí)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(jìn)行水泵的能耗測(cè)試，其中一天采用定流量運(yùn)行，與另一天采用變頻變流量運(yùn)行的冷凍水泵的耗電量進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，采用變頻變流量運(yùn)行的水泵耗電量?jī)H為定頻運(yùn)行耗電量的56%?？梢?jiàn)一級(jí)泵變頻變流量技術(shù)的采用可大量減少空調(diào)系統(tǒng)的輸配能耗，對(duì)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能有很大貢獻(xiàn)。

5　總結(jié)

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

從運(yùn)行2年多的實(shí)際效果來(lái)看，醫(yī)院大部分時(shí)間1臺(tái)冷機(jī)已能滿(mǎn)足用冷需要；少部分時(shí)間開(kāi)啟2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行；只有極少部分時(shí)間是3臺(tái)機(jī)組全部運(yùn)行。可以看出門(mén)診綜合樓選擇三臺(tái)制冷量為1300kW左右的冷水機(jī)組是符合建筑全年負(fù)荷變化情況的。這樣的冷機(jī)配置在實(shí)際運(yùn)行中具有相當(dāng)高的節(jié)能效益。

可見(jiàn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中利用全年負(fù)荷模擬軟件對(duì)建筑全年負(fù)荷進(jìn)行分析，可以針對(duì)具體建筑的特點(diǎn)選擇適宜的冷機(jī)配置，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良好且節(jié)能運(yùn)行提供支撐。

參考文獻(xiàn)：

［1］中國(guó)有色工程設(shè)計(jì)研究總院.GB 50019-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2004.

［2］中國(guó)衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)會(huì)醫(yī)療衛(wèi)生建筑專(zhuān)業(yè)委員會(huì).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(guó)計(jì)劃出版社，2002.

［3］陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

［4］張?jiān)蠃i.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(zé)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(jì)與研究工作。

中圖分類(lèi)號(hào)：TU83，TU246.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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