安徽省立醫院南區門診綜合樓空調系統設計

王 慧

(安徽省建筑設計研究院有限責任公司，安徽 合肥 230002)

·水·暖·電·

安徽省立醫院南區門診綜合樓空調系統設計

王 慧

(安徽省建筑設計研究院有限責任公司，安徽 合肥 230002)

以安徽省立醫院空調系統設計為例，結合醫療建筑的特點、功能及建筑所在地區氣候特征，介紹了該建筑的空調系統設計特點，闡述了不同系統在設計時采取的一系列節能措施，以保證空調系統的安全、節能、高效運行。

醫療建筑，空調系統，設計參數，自動控制

1 工程概況

安徽省立醫院南區門診綜合樓位于合作化路與東流路交口，地下2層，地上17層，建筑高度74.1 m，地上建筑面積10萬m2，包括門診、醫技、手術部、住院部等功能房間。地下與其他建筑連為一體，主要為設備用房，車庫，后勤，廚房等。

2 空調設計參數

2.1 室外設計參數

室外設計參數[1]詳見表1。

2.2 室內設計參數

考慮房間功能及運行時間的不同，結合夏熱冬冷地區建筑節能的要求，室內設計參數詳見表2。

表1 室外空調設計參數表

表2 室內空調設計參數表

2.3 空調負荷計算

目前工程設計中空調系統的設備選型多依賴于負荷計算結果，而沒有考慮到實際運行情況，因此，對負荷計算結果進行合理分析顯得尤為重要[3]。經分析，該工程的總冷熱負荷計算結果見表3，熱工參數[2]見表4。

表3 工程總冷、熱負荷表 kW

表4 建筑熱工設計參數表 W/(m2·K)

其中，門診部分建筑面積約33 000 m2，空調夏季負荷4 620 kW，冬季3 300 kW；住院部分建筑面積約43 376 m2，空調夏季負荷5 420 kW，冬季4 060 kW；放射、影像、B超、藥房等部分建筑面積約3 800 m2，空調夏季負荷950 kW，冬季360 kW；ICU、手術室部分建筑面積約10 100 m2，空調夏季負荷2 800 kW，冬季1 800 kW。

3 冷熱源系統設計

3.1 熱源

結合合肥市及工程周邊的能源狀況，熱源采用城市熱網提供的0.6 MPa飽和蒸汽，溫度為145 ℃，總流量約15 t/h。其中：門診醫技樓舒適性空調供熱用7.5 t/h，四管制區域空調供熱2.5 t/h，凈化區域新風加濕0.5 t/h，廚房預留0.8 t/h，生活熱水4.0 t/h(含培訓中心公寓用熱水)。換熱設備選用額定換熱量分別為7 000 kW和2 500 kW的板式換熱機組各一臺(內置循環水泵)，供回水溫度60 ℃/50 ℃。熱源機房位于-2層，占地約300 m2，內設熱源及配套的附屬設備。熱源系統示意圖見圖1。

3.2 冷源

設計三臺制冷量為696 kW的水冷離心式冷水機組，冷凍水供回水溫度7 ℃/12 ℃，其中兩臺變頻，以滿足冷負荷變化要求。冷水機組機房位于-2層，占地約400 m2。冷卻設備采用超低噪聲橫流冷卻塔，集中設置于住院樓南樓屋面，開式機械循環，冷卻水供回水溫度32 ℃/37 ℃。冷源系統示意圖見圖2。

3.3 其他區域冷熱源

1)凈化手術室：考慮該區域需提前供冷，而且其室內設計參數與其他區域有所區別，因此設計兩臺風冷熱泵機組，并且當冷水機組停止供冷時，亦采用熱泵機組供冷。

2)放射科、影像室、B超室、藥房等科室，由于使用時間與其他科室有所不同，故設置智能變頻多聯空調系統，室外機設于裙房屋面。

4 空調系統設計

4.1 空調水系統

1)冷凍水系統：冷凍水輸配系統采用恒定溫差變流量的二級泵系統，一級泵為定流量。根據使用功能及各環路阻力特性設置了三組二級泵，分別為：a.住院樓；b.門診、醫技樓；c.手術部、ICU等凈化區域(四管制系統)。每組泵設一臺備用泵，二級泵根據最不利環路壓差信號變頻運行。

2)熱水系統：采用變流量一級泵系統，系統變流量依據遠端壓差。冷、熱水系統循環泵分別設置。兩管制、四管制系統分別設置換熱機組及管路。

空調冷熱水系統水平主管段采用同程式，垂直立管采用異程式。采用高位膨脹水箱定壓、補水。主干管及主分支管回水管處設置靜態平衡閥，用以調節水系統平衡。同時，空調機組、新風機組設置動態平衡電動兩通調節閥，以實現動態平衡。風機盤管亦設置動態平衡電動兩通雙位閥。

3)冷卻水系統：采用開式機械循環，超低噪聲橫流冷卻塔集中設置在住院樓南樓屋面，冷卻水32 ℃/37 ℃。

4)蒸汽凝結水：經過換熱機組產生的80 ℃凝結水，接至衛生熱水換熱機組，預熱洗浴用水，降溫至35 ℃的凝結水儲存至-2層制冷機房的凝結水箱，作為車庫沖洗用水等其他洗滌用水。

5)水處理：空調冷熱水系統的補水設軟水處理。制冷機組入口冷水、冷卻水總管上設旁流動態離子過濾水處理器，對空調冷水/冷卻水進行除垢、殺菌滅藻、除銹等處理，冷卻水系統設置智能在線清洗裝置。

4.2 空調風系統

1)病房、門診、辦公等采用風機盤管加新風系統。新風系統按區域分散設置，不跨越防火分區，新風支管設機械式定風量閥，向室內定量供應空調新風；室外新風入口處設置電動密閉調節閥、電子空氣消毒凈化裝置。

2)輸液大廳、大堂等大空間場所采用全空氣系統，上送上回，空調機組變頻控制，根據人流量和室外空氣狀態參數調節空調送風量。過渡季設置排風機組，實現全新風運行。

3)消防安保中心、物管用房、變配電用房等，單獨設置風冷熱泵型分體空調器。

4)手術室、產房、ICU等潔凈區域部分采用獨立凈化空調系統。

5 自動控制

5.1 空調冷水系統

1)機組、水泵、冷卻塔控制。機組冷水及冷卻水出水管上設電動開、關閥及水流開關，冷卻塔進水管上設電動開、關閥。冷水機組、冷水泵、冷卻水泵和冷卻塔聯鎖運行。

啟動順序：各電動蝶閥打開→冷卻塔風機運轉→冷卻水泵啟動→冷凍水泵啟動→冷水機組啟動。停機順序相反。

2)機組、水泵、冷卻塔群控。冷水總供水管及回水管上裝設溫度傳感器，冷水供水管上設流量傳感器。通過設計的冷水流量及供回水溫差、微機計算出的系統冷量，與軟件的設定值比較，以確定最優的主機開啟臺數及啟動與其配套的水泵和冷卻塔。

3)冷水二級泵系統控制策略。二級泵為變流量運行，其控制信號來自最不利環路干管的供回水壓差信號系統，該壓差信號與設定值比較，在有偏差時，將會自動調整相關水泵的轉速，以令該壓差回到設定范圍，從而保證末端供水流量的穩定，而又實現最大限度的節能。

5.2 空調熱水系統

1)換熱機組二次側出水管上設溫度傳感器，其溫測信號傳遞給一次側蒸汽入口處的自力式溫度調節閥以調節溫控閥的開度，控制蒸汽流量。

2)空調熱水為一級泵變流量運行，其控制信號來自最不利環路干管的供回水壓差信號系統，該壓差信號與設定值比較，在有偏差時，將會自動調整相關水泵的轉速，以令該壓差回到設定范圍，從而保證末端供水流量的穩定，而又可有效的最大限度的節能。同時，用戶側泵的流量發生變化時，將影響到板式換熱器一次側的供回水溫度的變化，為了維持一次側的溫差恒定，熱水一次側泵變流量運行。

5.3 空調末端

1)風機盤管/吊柜(回風工況)控制。室內冷負荷變化，由設在室內帶風機三速開關的溫度控制器控制，設在風機盤管冷水回水管上的電動二通閥，通、斷水流或選擇風機盤管風機低、中、高速運行，以維持室內的溫度，同時調節各個末端設備之間的壓力平衡。冬夏季工況自動轉換。

2)新風機控制。由設在主送風管上的溫度傳感器，經DDC控制器控制其回水管上的兩通電動調節閥，以保持送風設定溫度的穩定。電動閥與風機連鎖。冬夏季工況自動轉換。

3)柜式、組合式空調器控制。由設在回風總管上的溫度傳感器，經DDC控制器控制其回水管上的兩通電動調節閥以保持室內設定溫度的穩定。電動閥與風機連鎖，冬夏季工況自動轉換。由DDC控制器根據設置在回風管上的二氧化碳濃度傳感器信號控制新風、回風及排風管上電動風閥開度，以保證室內新風量及節約能源。過渡季節由DDC控制器根據室內溫度信號控制新風、回風及排風管上電動風閥開度，由DDC控制器根據風管的風壓信號變頻控制系統中的所有風機轉速，以維持室內溫度。

5.4 空調系統防凍設計及控制

在冬季空調水系統試壓及調試期間，系統不運行時，其水系統應放空泄水以免凍裂末端設備銅管。在空調系統新風入口處設置電動風閥與其系統風機聯鎖，在空調系統表冷器后設置防凍開關。空調系統運行時，DDC控制器根據其信號控制空調器回水管上的電動二通閥開度。

6 結語

此次設計醫療建筑包括門診、病房、手術室、ICU、藥房、MRI，DSA等，布局復雜、科室繁多，相對普通民用建筑來說還有明確的工藝流程[4]。因此，進行空調系統設計時要達到安全、舒適、節能、合理的目的，應做一些特殊考慮：

1)冷熱源的選擇應根據所在地的氣候特點、能源供應狀況，因地制宜。設計采用變頻冷水機組，冷凍水輸配系統采用恒定溫差變流量的二級泵系統，滿足負荷變化時的需求。

2)空調系統根據負荷的需求，自動調節空調設備的容量輸出和控制設備啟停來達到節能的目的。全空氣的空調系統采用變頻技術，在過渡季節采用全新風運行，以滿足節能運行的要求。

3)婦科、兒科等，特別是新生兒科，別的區域尚需供冷時，此處需供暖，要求室溫保持在26 ℃～28 ℃，該區域的空調系統需具備提前供暖功能或采用四管制系統。

4)影像，MRI，DSA，CT等設備發熱量大的科室，急診室、藥房等科室需24 h全天候使用，均需另設空調，此時可考慮另設VRV空調系統。

5)手術室、ICU等，需設置凈化空調，采用全空氣系統，冷熱源四管制，需要另設提前供冷系統。

6)為了改善醫療環境，越來越多的醫療建筑開始設置醫街。該區域一般用全空氣系統，變頻控制，舒適、安裝方便，有利于設置過渡季全新風運行。尤其在綠色建筑中應提倡該設計方法。

7)大型醫療建筑中尚有大量的內部房間，此類通風尤為重要。可考慮排煙與排風共用系統，盡可能采用豎向風井通風。

[1] GB 50736—2012,民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].

[2] GB 50189—2005,公共建筑節能設計標準[S].

[3] 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2008.

[4] 李海盟.某大型醫院空調設計[J].山西建筑,2015，41(4)：118-119.

Air conditioning design for southern district of Anhui Provincial Hospital outpatient building

Wang Hui

(AnhuiProvincialArchitecturalDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd,Hefei230002，China)

Taking the air conditioning system design of Anhui Provincial Hospital as an example, combining with the characteristics of medical building, and function, climate characteristics, introduced the air conditioning system design characteristics of the building, elaborated a series of energy saving measures of different system in design, in order to ensure the safety, energy saving, efficient operation of air conditioning system.

medical building, air conditioning system, design parameter, automatic control

2015-02-12

王 慧(1963- )，女，高級工程師，注冊公用設備工程師

1009-6825(2015)12-0112-03

TU831

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