中央空調系統舒適性改造

韓 翰

(解放軍總醫院院務部 北京)

1 項目概述

某軍隊醫院特護樓總建筑面積約16000m2，地下一層主要為設備用房，一層為門診，二層～七層為特護病房和部分辦公區。本工程夏季冷源和冬季熱源由院區集中供給，另外設置了三臺總冷量100kW的風冷冷水機組，作為特護病房過渡季和冬季的空調冷源。空調系統為新風加風機盤管形式，新風承擔室外新風冷熱負荷、室內濕負荷和部分室內負荷，風機盤管承擔室內部分熱濕負荷，特護病房內的風機盤管為四管制，一套空調水管接集中冷熱源，夏季供冷冬季供熱，另一套空調水管接風冷冷水機組，冬季和過渡季供冷，其他房間風機盤管為兩管制。病房內設置了采暖系統，冬季室內設計溫度為22℃，每組散熱器設置自力式溫控閥。本工程自投入使用以來，出現了病房冬季室內溫度過高，供冷效果不好，部分辦公室噪聲較大，新風量不足等問題。下面詳細介紹系統運行問題和解決方案。

2 問題一：冬季供冷

2.1 問題簡述

本工程在冬季投入使后，南向病房室內燥熱，中午室內最高溫度為30℃，空調系統不能有效降低室溫。經現場檢查發現，房間外圍護結構保溫制作較好，墻體結構蓄熱能力強，且外窗為大面積落地玻璃幕墻結構，冬季太陽照射角度大，陽光可直射室內，太陽輻射強烈，經過24小時溫度測試，最熱時測得地面輻射溫度為5℃～6℃。另外，室內屋頂裝修造型為環繞花格燈池，內置T5（15W）燈管（四排），會消耗1200W冷負荷，風口為保證精裝要求設置在室內燈池燈槽內，氣流組織為暗裝側送側回，室內燈開啟情況下，燈源熱度使頂部溫度升高3℃～4℃，送風氣流經頂部送至花池對面落下，冷氣流在送風階段被燈源加熱，使降溫效果下降。諸多因素造成房間內冬季白天供冷需求大于供熱需求，而空調系統設計時，對冬季房間降溫需求考慮不足，提供降溫冷源制冷量為100kW，最多只能滿足6套房間降溫，用戶使用時冷源供小于求。同時獨立冷源的風冷冷水機組為常溫型機組，當環境溫度低于5℃時，制冷效果明顯下降，甚至停機保護。

2.2 改造方案

為了使房間溫濕度調節達到最好的穩定狀態，根據前期對房間溫濕度測試的結果，制定了整改方案對系統進行改造。

（1）房間外幕墻采取粘貼隔熱膜的方式。隔熱膜選用可見光透視率38vrt%；可見光反射率為25vrt%；太陽能阻隔率62vrt%；紫外線阻隔率99vrt%。經過24小時測試，房間溫度最高時仍為陽光直射室內地面時，地面輻射溫度最高為2℃，比改造前有了顯著改善。

（2）減少燈管排數，降低燈光負荷。由原有四排燈管（40只）減少為兩排（20只），冷負荷將為600W，經過測試，屋頂輻射溫度在2℃左右。

（3）對原獨立冷源進行擴容改造。在原有系統上增加兩臺制冷量為320kW的風冷冷水機組，每臺均為低溫型機組，環境溫度在-25℃情況下仍可正常工作，與原制冷量為100kW的冷機組合運行，根據本樓冬季空調冷負荷可在30%～100%之間調節，用量多時一臺低溫機即可滿足樓內供冷需要，經實測冷負荷需求約300kW。

2.3 改造效果

系統改造后，通過分析24小時測試房間的各項參數，空調系統制冷運行良好，即使冬季室外溫度15℃～20℃時，房間能在23℃～27℃范圍內自由調節，太陽輻射、燈光熱量對房間內影響得到了有效控制，基本能滿足用戶使用要求。

3 問題二：房間噪聲

3.1 問題簡述

病房樓2F的用戶普遍反映其所在房間的噪音較大，并伴有胸悶、頭痛、嗓子發麻、眼睛發癢及惡心等不適癥狀。通過對該區域的空調系統的具體構成情況檢查后，發現該區域的空調新風系統按建筑區域劃分為2個分系統，記為1#、2#系統。各辦公室根據需要分別采用風機盤管側送風方式，新風量設計參數為40m3/h.人，排風為通過走廊經公共衛生間排風機排至室外。

3.2 測試情況

經實測得知，房間內的噪聲主要集中在新風口處。當1#系統新風機組風閥開度為20%時，近70%房間的噪聲達70～80dB(A)。隨著風閥的逐漸開大，房間的噪音也隨之增大，部分房間的工作人員甚至無法忍受，于是有些用戶采取了關閉甚至堵死新風口的做法。

現場測試表明，如果將風機出口風閥開度從20%開至100%，則新風量基本能達到設計要求，換句話說，基本能保證空調區域內的空氣品質。但為了控制室內噪音，限制了風閥的開度，影響了新風機組性能的充分發揮。

3.3 原因分析

新風系統產生噪音的部位通常有：風機、送風道、送風口等。對新風系統的實測和分析計算表明，原設計中選擇的風機轉速合適，其送風量和風壓也能滿足使用要求，正常工況下運行風機產生的噪音也不超標，低效運行時，其運行噪音有所加大，但不是造成整個新風系統噪音偏高的主要原因。其主要原因是：

（1）新風系統各支管未設調節閥，系統無法很好的調試。靠近空調機房的房間送風量超過設計值，末端房間送風量不夠。且送風口尺寸偏小，風口型式不合適。新風口斷面尺寸為150mm×150mm，有效面積約0.7m2。實測靠近空調機房的房間新風口速度為7～10m/s，超過正常值3～5m/s,新風量為400～600m3/h，新風口處噪聲接近70dB(A)。

（2）新風系統中靠近新風機組的支管風速接近8m/s，大大高于一般標準中支風管的風速推薦值5～6.5m/s和3～4m/s，這更說明系統調試不均，靠近新風機組的支管出風過多，且管路阻力與設計值不符，導致新風機組的風機不在設計狀態。

（3）主、支風管連接處及送風口與支風管連接處，現場制作不規范，未做流線過度及導流葉片，容易產生空氣渦流。

（4）風管、風口及風機未采取有效消聲措施。

4 問題三：房間新風量不夠，空氣品質差

4.1 問題簡述

辦公區用戶普遍反映有胸悶、頭痛、嗓子發麻、眼睛發癢及惡心等不適癥狀。經分析此問題與房間噪聲大實為同一原因造成，應整體考慮，兩個問題同時解決。

4.2 測試情況

經現場測試，實測新風量低于標準值，1#系統的新風總量為6027.5m3/h，換氣次數為5次/h，人均新風量為10～20m3/h.人；2#系統的新風總量為3300m3/h，換氣次數為3次/h，人均新風量為12m3/h.人。

由于各辦公室沒有裝設良好排風裝置，實測部分房間的二氧化碳濃度超標，同時，室內正壓相對較高，新風更難送入，進一步導致新風量減少。有些大開間房間的新風口設置在房門附近，遠離辦公人員，用戶得不到充足的新風，實測工作區的氣流速度也偏小。

4.3 原因分析

（1）聲環境與空氣質量密切相關，為降低噪音而人為控制風閥、減小風閥開度，必然導致室內空氣品質降低。再加上部分辦公室窗戶較少、小，甚至無窗，其空氣品質更將惡化。

（2）排風系統不能滿足使用要求。

（3）新風設計指標（40m3/h.人）對某些用戶顯得偏小。

4.4 改造方案

針對上述問題，在不影響用戶正常工作的前提下，對該區域的空調系統做了如下的簡單改造：

（1）1#系統

a）用條縫型風口代替原格柵型風口，并將風口尺寸擴大至1200mm×120mm.根據各個房間的具體情況，在每個送風口上方安裝尺寸不等的消聲靜壓箱，以降低風速，減少送風口噪音。為了調節系統風量，在每個房間的送風支管管口處加裝風閥，并在風閥下方裝設檢查口。原主干風管均未裝風閥，改造時由于空間不夠，無法裝新閥，故以調節支管風量的方法代替整體系統調節。

b）更換高效空氣過濾器，提高新風空氣品質。

c）由于受空間限制，無法在每間辦公室增加機械排風系統，故在部分房門的下方安裝排風口。

（2）2#系統

降低噪音、增加系統新風量的措施以及加裝排風裝置的方法相同于1#系統。不同的是2#系統新風機組被吊裝在天花內，過濾器在機組內，機組下方有一條風管，不便于維護人員檢查、保養，自運行以來從未清洗過，以至過濾器堵塞影響了風量，改造時，拆除了原過濾器，對進風系統進行了改造，加裝一個高效新風過濾箱以便清洗和檢修。

4.5 改造效果

改造后，對系統進行了一些調節，經過對空調區域的逐一測試，發現其空氣品質及噪音較改造前都有明顯的改善。由于新風量達到了相關標準，室內新風量和排風量基本達到了平衡，降低了室內二氧化碳濃度（部分房間的二氧化碳濃度測試值在0.05%～0.09%之間），大大提高了室內空氣品質。

5 結語

通過對本工程空調系統的改造，在使用區域內獲得了良好的聲環境和空氣環境。另外，改造后維護人員也便于對系統進行檢修保養和運行調節，有利于保持系統高效穩定的運行。