養(yǎng)老建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)

李玲

（上海思納規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)股份有限公司，上海 200082）

1 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在疫情之下引發(fā)的思考

根據(jù)建筑學(xué)會(huì)暖通專業(yè)委員建議，在疫情時(shí)期應(yīng)盡量加大新風(fēng)的通風(fēng)換氣風(fēng)量，在保證一定的室內(nèi)溫度前提下，可同時(shí)開(kāi)啟排風(fēng)系統(tǒng)，或間隙開(kāi)啟機(jī)械排煙系統(tǒng)，這是較為簡(jiǎn)便且有效的通風(fēng)換氣手段。針對(duì)本項(xiàng)目，服務(wù)群體為行動(dòng)不便且免疫力較低的老年人，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中提升環(huán)境舒適度、注重安全的同時(shí)也會(huì)關(guān)注疫情期間的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的注意事項(xiàng)。

2 工程概述

本棟公共養(yǎng)護(hù)院的建筑面積約12000m2，地上七層，建筑高度為23.5m，首層為就診大廳，2~7層為主要功能為養(yǎng)護(hù)院臥室、活動(dòng)室、辦公室以及護(hù)理輔助房間等。

3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 空調(diào)設(shè)計(jì)方案的確定（見(jiàn)表1）

表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

基于本項(xiàng)目無(wú)地下室，屋頂可放置設(shè)備的條件有限，因此為了節(jié)約空間，空調(diào)系統(tǒng)采用風(fēng)冷多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)外機(jī)集中放置于屋頂及固定的設(shè)備平臺(tái)處，遠(yuǎn)離老人居住及長(zhǎng)時(shí)間停留的活動(dòng)房間，避免設(shè)備噪音對(duì)老年人生活的干擾。

從老年人生理特征、需求及健康角度出發(fā)，本項(xiàng)目有針對(duì)性地進(jìn)行以下設(shè)計(jì)：

（1）老年人冬季特別怕冷，因此冬季設(shè)計(jì)采用低溫地板輻射供暖系統(tǒng)，從而提供一個(gè)穩(wěn)定、舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境。冬季采暖供回水溫度為50℃/40℃，熱源為燃?xì)鉄崴疇t，安裝于每層室外的設(shè)備平臺(tái)。

（2）整棟樓均設(shè)計(jì)新風(fēng)系統(tǒng)，且增加新風(fēng)量需求比例。從節(jié)能的角度出發(fā)新風(fēng)采用冷凝排風(fēng)熱回收新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)特點(diǎn)為：為雙向流換氣新風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)系統(tǒng)和新風(fēng)系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行，系統(tǒng)工作時(shí)將室內(nèi)污濁空氣經(jīng)過(guò)冷凝器排至室外，新風(fēng)經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器送入室內(nèi)，進(jìn)行熱量回收，新風(fēng)機(jī)組新風(fēng)側(cè)設(shè)置板式初效+靜電中效過(guò)濾器，滿足老人對(duì)環(huán)境衛(wèi)生品質(zhì)要求的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。

（3）經(jīng)計(jì)算，共設(shè)計(jì)9臺(tái)冷凝排風(fēng)熱回收新風(fēng)機(jī)組，其中2臺(tái)為公共服務(wù)區(qū)域使用，放置于就近的2層屋面，另外7臺(tái)為老人護(hù)理房間使用，放置于最高屋頂處。

3.2 基于疫情特殊要求的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

考慮到疫情期間特殊要求，空調(diào)系統(tǒng)采用變冷媒多聯(lián)式空調(diào)加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)，多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)和新風(fēng)不同管路，室內(nèi)機(jī)自循環(huán)，因此不會(huì)引起不同房間之間的交叉感染。

為了避免病菌從回風(fēng)口進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)可同時(shí)采取以下措施：

（1）在末端空調(diào)機(jī)器的回風(fēng)口或回風(fēng)管道處設(shè)置使用有效過(guò)濾組件或抗菌濾網(wǎng)消毒組件，從源頭切斷病菌進(jìn)入的渠道，同時(shí)風(fēng)管機(jī)采用高靜壓型室內(nèi)機(jī)。

（2）四面出風(fēng)型室內(nèi)機(jī)抗菌濾網(wǎng)可直接貼于機(jī)器回風(fēng)處。

（3）室內(nèi)機(jī)定期進(jìn)行深入清洗消毒。

（4）新風(fēng)運(yùn)行的同時(shí)全天開(kāi)啟室內(nèi)排風(fēng)系統(tǒng)，形成有效的空氣流通。

（5）新風(fēng)吸入口應(yīng)為室外清潔處，且經(jīng)初中效過(guò)濾消毒后達(dá)到凈化標(biāo)準(zhǔn)后送入室內(nèi)。

以上是結(jié)合疫情建議采取的措施。

3.3 多聯(lián)機(jī)冷媒的節(jié)能與防泄漏安全性設(shè)計(jì)

本案多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)采用R410A制冷劑，具有穩(wěn)定、無(wú)毒、不可燃的特點(diǎn)，一般情況下很難對(duì)人體造成傷害。但是考慮到制冷劑有極小的可能性會(huì)全部泄漏進(jìn)一間房間，當(dāng)該房間內(nèi)的制冷劑濃度超過(guò)允許值時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)人員發(fā)生窒息等危險(xiǎn)，所以有必要將建筑內(nèi)最小房間的制冷劑最大泄漏濃度控制在允許值以下；同時(shí)有一些設(shè)計(jì)不合理的配置不僅導(dǎo)致空調(diào)運(yùn)行效率低，也會(huì)導(dǎo)致在封閉的室內(nèi)環(huán)境下有制冷劑泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。本項(xiàng)目中養(yǎng)護(hù)院均為行動(dòng)不便的老年人居住的封閉房間，為防止有該類情況發(fā)生，在設(shè)計(jì)階段做了制冷劑濃度限值的計(jì)算，以最大可能性保證老年人居住環(huán)境安全。

日本高壓氣體保護(hù)協(xié)會(huì)KHK制冷和空調(diào)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)提出：R410在室內(nèi)空氣中的最大濃度均為0.44kg/m3。

以本項(xiàng)目中標(biāo)準(zhǔn)層端部房間為例做如下計(jì)算：

標(biāo)準(zhǔn)層端部的標(biāo)間房間面積為30m2，凈高為2.8m，房間凈體積為：V=30m2×2.8m=84m3。M=84m3×0.44kg/m3=36.96kg，即該標(biāo)準(zhǔn)間的空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑總濃度的限額要求，超過(guò)這個(gè)值就有泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，圖1為標(biāo)準(zhǔn)層養(yǎng)老院空調(diào)系統(tǒng)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層養(yǎng)老院空調(diào)系統(tǒng)

整層設(shè)計(jì)兩臺(tái)26匹的空調(diào)室外機(jī)，計(jì)算一下該空調(diào)系統(tǒng)總濃度（以大金產(chǎn)品為參考），如表2所示。

表2 冷媒管濃度計(jì)算

該空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑總量=空調(diào)室外機(jī)的制冷劑填充量+額外的管道制冷劑填充量，即26匹室外機(jī)制冷劑填充量19.8kg+額外管道制冷劑填充量15.97kg=35.77kg。

驗(yàn)算后得出本系統(tǒng)低于房間限額36.96kg，滿足安全要求。

4 采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

因?yàn)楸卷?xiàng)目的服務(wù)對(duì)象主要為老人及需要護(hù)理的病人，該類人冬季都特別害怕寒冷，熱泵型多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)雖然能夠滿足冬季制熱的需求，但是在一些極值溫度天氣環(huán)境里，該系統(tǒng)的制熱運(yùn)行效果也不理想，且冬季熱風(fēng)對(duì)著吹，會(huì)使空氣更加干燥，不利于老人養(yǎng)老及身體的恢復(fù)。因?yàn)樯鲜龆喾N因素，采取低溫輻射地板采暖系統(tǒng)，采暖供回水溫度為50℃/40℃，熱源采用燃?xì)鉄崴疇t，放置于各層設(shè)備平臺(tái)。

（1）采暖干管水系統(tǒng)采用同程式系統(tǒng)，各環(huán)路消耗的沿程阻力基本相同，每組分集水器的水流量也基本相同，是水利系統(tǒng)平衡中最佳的方式，從而避免出現(xiàn)流量失調(diào)而引起室內(nèi)冬季供暖的冷熱不均的情況出現(xiàn)。

（2）地面輻射加熱管為PE-RT輻射采暖專用管，管徑為De 20×2.0，管材按設(shè)計(jì)尺寸敷設(shè)，一個(gè)環(huán)路一根管材，地下部分無(wú)接頭。加熱盤(pán)管與墻體的間距為200mm；距離外圍護(hù)結(jié)構(gòu)（外墻、外門(mén)、外窗）1000~1500mm范圍內(nèi)，敷設(shè)盤(pán)管的間距為200mm，衛(wèi)生間的盤(pán)管間距為150mm，其余為250mm。

（3）輻射地板供暖要求土建專業(yè)預(yù)留150mm的埋管厚度，這個(gè)問(wèn)題初期設(shè)計(jì)的時(shí)候就要提出來(lái)，避免后期再追加提出影響土建造價(jià)問(wèn)題。

5 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)落地

5.1 設(shè)備用房及汽車(chē)庫(kù)的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)

（1）屋頂電梯機(jī)房在外墻上設(shè)置排風(fēng)扇排風(fēng)，由外窗自然補(bǔ)風(fēng)。

（2）地上配電間配有氣體滅火系統(tǒng)，設(shè)計(jì)機(jī)械事故通風(fēng)系統(tǒng)與平時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)合用，選型一臺(tái)風(fēng)量為11240m3/h的風(fēng)機(jī)，平時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，氣體滅火時(shí)電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥關(guān)閉，事故后通風(fēng)時(shí)開(kāi)啟電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥排風(fēng)系統(tǒng)的下排風(fēng)口，平時(shí)排風(fēng)口風(fēng)量為10200m3/h，事故后下排風(fēng)口風(fēng)量為5110m3/h，同時(shí)設(shè)計(jì)平時(shí)機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)及事故補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。

（3）醫(yī)療垃圾站因與普通的功能房間不同，會(huì)有醫(yī)療化學(xué)廢棄污染物和感染物存在，故本次設(shè)計(jì)階段將此排風(fēng)系統(tǒng)與其他排風(fēng)系統(tǒng)獨(dú)立開(kāi)來(lái)，預(yù)留設(shè)置機(jī)械排風(fēng)管路系統(tǒng)，后期由專業(yè)公司深化設(shè)計(jì)。

（4）普通垃圾站設(shè)置獨(dú)立機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，并經(jīng)過(guò)空氣凈化器過(guò)濾后高空排放。

（5）地上變電站設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，后期可根據(jù)供電局的要求深化設(shè)計(jì)。

（6）地下汽車(chē)庫(kù)根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置機(jī)械排風(fēng)（兼排煙）系統(tǒng)。排風(fēng)系統(tǒng)按6次/h換氣次數(shù)（按照稀釋濃度法核算）計(jì)算汽車(chē)庫(kù)通風(fēng)量；利用汽車(chē)坡道自然補(bǔ)風(fēng)。

5.2 老年人活動(dòng)房間通風(fēng)系統(tǒng)

通常來(lái)說(shuō)，老年人由于身體活動(dòng)量的減少、新陳代謝降低，但當(dāng)其身體狀況差，需在室內(nèi)進(jìn)行療養(yǎng)護(hù)理時(shí)，或室外天氣狀況不適宜外出活動(dòng)時(shí)，老年人則需要在室內(nèi)活動(dòng)房間長(zhǎng)時(shí)間的停留。因此保證室內(nèi)充足且流通的通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)老年人的身體康復(fù)非常重要，室內(nèi)除了保證良好的自然通風(fēng)條件外，還根據(jù)室內(nèi)人員密度加大了機(jī)械新風(fēng)量和排風(fēng)量：普通公共建筑的衛(wèi)生間排風(fēng)量都按照15次換氣次數(shù)計(jì)算，養(yǎng)護(hù)院標(biāo)間的衛(wèi)生間按照120CMH/間計(jì)算。

6 防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)落地

針對(duì)行動(dòng)遲緩的老年人，在防排煙系統(tǒng)上均按照比常規(guī)防排煙系統(tǒng)更嚴(yán)格、更人性化的系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)：

（1）所有設(shè)計(jì)自然排煙的場(chǎng)所可開(kāi)啟外窗均采用消防聯(lián)動(dòng)的電動(dòng)排煙窗，為行動(dòng)不便的老年人提供便利。

（2）機(jī)械排煙口、自然排煙口距離最不利點(diǎn)由原來(lái)的30m調(diào)整為20m。

（3）機(jī)械加壓送風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，前室、封閉避難層（間）與走道之間的壓差選擇為30Pa；樓梯間于走道之間的壓差選擇為50Pa，確保消防火災(zāi)時(shí)正壓送風(fēng)量滿足實(shí)際使用需求。

（4）排煙設(shè)計(jì)原則：地上房間建筑面積大于100m2，且有人經(jīng)常停留，設(shè)計(jì)排煙設(shè)施；房間面積大于50m2的無(wú)外窗房間，設(shè)計(jì)排煙設(shè)施。

（5）自然排煙：本項(xiàng)目采用自然排煙方式的房間，自然排煙口設(shè)置于排煙區(qū)域外墻上，設(shè)置高度不小于室內(nèi)凈高的一半以上，并應(yīng)沿火災(zāi)氣流方向開(kāi)啟。自動(dòng)排煙窗附近應(yīng)同時(shí)設(shè)置便于操作的手動(dòng)開(kāi)啟裝置，其可開(kāi)啟外窗面積不小于建筑面積的2%。

（6）地上封閉樓梯間每5層內(nèi)自然通風(fēng)面積不小于2m2，并保證該樓梯間頂層設(shè)有大于1.0m2的可開(kāi)啟外窗。

（7）單體內(nèi)走道設(shè)計(jì)機(jī)械排煙系統(tǒng)，走道總長(zhǎng)度為65m，因本項(xiàng)目已設(shè)有輻射地暖系統(tǒng)，對(duì)層高有較高的要求，故走道排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩套垂直排煙系統(tǒng)，2個(gè)排煙口風(fēng)量均為13000m3/h。

（8）地下汽車(chē)庫(kù)設(shè)機(jī)械通風(fēng)與消防排煙系統(tǒng)合用系統(tǒng)。排煙量按照層高及《汽車(chē)庫(kù)、修車(chē)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB 50067—2014）》，表格8.2.5中選取，由排風(fēng)機(jī)房的風(fēng)機(jī)經(jīng)土建排風(fēng)管至地面以上符合規(guī)定要求區(qū)域排放，排風(fēng)口的底部距室外地坪不小于2.5m。補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)利用汽車(chē)坡道自然補(bǔ)風(fēng)。

（9）排煙風(fēng)機(jī)根據(jù)規(guī)范建議優(yōu)先選用離心式風(fēng)機(jī)，設(shè)置于獨(dú)立的排煙機(jī)房?jī)?nèi)，風(fēng)機(jī)進(jìn)口處設(shè)280℃排煙防火閥，當(dāng)火災(zāi)溫度達(dá)到280℃時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，輸出信號(hào)，并聯(lián)鎖關(guān)閉對(duì)應(yīng)排煙風(fēng)機(jī)，排煙風(fēng)機(jī)及排煙防火閥均可由消防控制中心集中監(jiān)控。排煙風(fēng)機(jī)應(yīng)保證在280℃時(shí)能連續(xù)工作30min。

（10）當(dāng)任意排煙口或排煙閥開(kāi)啟時(shí)，機(jī)械排煙系統(tǒng)中的排煙風(fēng)機(jī)應(yīng)能自行啟動(dòng)。

（11）風(fēng)道穿越防火分區(qū)、主要機(jī)房、變形縫處、樓板處或接豎向風(fēng)井之支風(fēng)管上均設(shè)置防火調(diào)節(jié)閥。

（12）排煙管道設(shè)計(jì)采用不燃材料制作，安裝于吊頂內(nèi)的排煙管道，應(yīng)與可燃物保持不小于150mm的距離，其隔熱層設(shè)計(jì)采用不燃材料制作。

（13）通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的管道等，設(shè)計(jì)采用不燃材料制作，但接觸腐蝕性介質(zhì)的風(fēng)管和柔性接頭，可采用難燃材料制作。

（14）防排煙管道及設(shè)備應(yīng)采用抗震支吊架。

7 自控系統(tǒng)應(yīng)用

（1）空調(diào)、供暖房間智能化控制：由于養(yǎng)護(hù)院的老年人的自理能力相對(duì)減弱，加之身體機(jī)能多方面可能存在問(wèn)題，如果室內(nèi)空氣溫濕度環(huán)境不穩(wěn)定，有可能會(huì)直接影響老人的健康問(wèn)題。比如有很大一部分老年人患有季節(jié)性的支氣管炎、肺結(jié)核等等一系列對(duì)氣溫、溫濕度比較敏感的疾病，他們對(duì)氣溫濕度的變化相當(dāng)敏感，過(guò)高和過(guò)低的氣溫與濕度都會(huì)造成對(duì)老年人身體的不適，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的情況。因此對(duì)于此，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行智能化的設(shè)計(jì)，空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)的溫度與濕度進(jìn)行適時(shí)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（2）溫度調(diào)控措施：空調(diào)室內(nèi)機(jī)回風(fēng)口設(shè)置溫度傳感器，用以調(diào)節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。

（3）多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)采用獨(dú)立的自控系統(tǒng)，能依據(jù)實(shí)際負(fù)荷自動(dòng)變頻調(diào)節(jié)，每個(gè)房間可單獨(dú)控制。

（4）戶內(nèi)集水器與加熱管接合處設(shè)置遠(yuǎn)傳型自力式恒溫控制閥，通過(guò)各房間的溫控器控制相應(yīng)回路上的調(diào)節(jié)閥。

（5）地板輻射供暖系統(tǒng)集水器每個(gè)支路安裝自動(dòng)溫度控制閥。

8 結(jié)論

暖通空調(diào)系統(tǒng)是老年人生活環(huán)境中不可忽略的部分，因此我們?cè)谂涮捉ㄔO(shè)中一定要提供合理的、安全的、人性化的設(shè)計(jì)，讓老人們?cè)谕砟暧幸粋€(gè)舒適的生活環(huán)境。同時(shí)，更要積極地應(yīng)對(duì)各種大環(huán)境各種狀況，比如PM2.5、新冠疫情、沙塵暴等，不斷改善和提高設(shè)計(jì)品質(zhì)。