某醫院暖通空調節能和綠建技術的應用

李 娜 張 偉

(1.太原理工大學建筑設計研究院，山西 太原 030024； 2.山西電力職業技術學院，山西 太原 030021)

某醫院暖通空調節能和綠建技術的應用

李 娜1張 偉2

(1.太原理工大學建筑設計研究院，山西 太原 030024； 2.山西電力職業技術學院，山西 太原 030021)

以我國北方寒冷地區某兒科醫院的住院樓和專家周轉房的暖通設計為例，闡述了暖通空調專業的節能和綠建技術在實際工程中的應用，結合建筑本身的布局和使用功能等特點，對暖通設計進行了新的構思，同時對設計中遇到的問題進行了探討，從而實現綠色醫療建筑的節能和可持續發展。

暖通空調，節能，綠色建筑，排風量

1 概述

2014年4月，國家頒布了新的GB 50738—2014綠色建筑評價標準，該標準中要求“綠色建筑”在建筑的全壽命期內，應最大限度的節約資源(節能、節地、節水、節材)、保護環境、減少污染、為人們提供健康，與自然和諧共生的建筑。綠色建筑的評價指標是由節地與室外環境和節能與能源利用等7類指標進行權重計算取值，暖通專業在節能與能源利用和室內環境質量這兩部分措施中占據很大比例。

2015年10月，國家頒布了GB 50189—2015公共建筑節能設計標準，該標準要求公共建筑的節能設計要根據當地的氣候條件，在保證室內環境參數的條件下，改善圍護結構保溫隔熱性能，提高建筑設備及系統的能源利用效率，利用可再生能源，降低建筑暖通空調、給排水和電氣系統的能耗。

“節能減排”是我們國家的基本國策，本文以我國北方寒冷地區某兒科醫院的住院樓和專家周轉房的暖通設計為例，詳細闡述暖通空調專業的節能和綠建技術在實際工程中的應用，結合建筑本身的布局和使用功能等特點，充分結合供暖、通風、空調、制冷和自控專業的相關規范要求進行新的設計構思，同時對設計中遇到的問題進行探討。

2 工程概況

寒冷地區某兒科醫技樓和專家周轉房，兒科醫技樓部分地上8層，裙房3層，空調區總面積約為23 000 m2，地下室為車庫、廚房和設備用房，1層主要為兒科門診大廳、醫生辦公室和醫技中心，2層和4層主要為病房、醫生辦公室和醫療輔助房間，5層～7層為醫院培訓基地，主要功能為教室，會議室和辦公室，8層為學生宿舍；專家周轉房部分為11層專家公寓，主要功能為會客室、休息室和廚房。

該工程中，兒科醫技樓部分夏季和冬季均采用集中空調系統供冷和供暖，空調系統夏季冷源為兩臺高效變頻直驅離心水冷機組提供7 ℃～12 ℃冷水，熱源為經市政熱網提供75 ℃/50 ℃熱水與地下室設備房的換熱器換熱，提供60 ℃～45 ℃熱水。1層門診大廳和職工餐廳等大空間采用全空氣系統，醫生辦公室、門診室、普通病房和學生練習室、宿舍等采用新風加風機盤管空調系統，同時采用溶液熱回收系統，廚房采用全新風直流式系統；專家周轉房部分冬季采用低溫熱水地面輻射供暖系統，夏季僅會客室和休息室采用直流變頻多聯中央空調系統，夏季制冷，過渡季制熱。

3 節能和綠色建筑設計措施

現結合本工程的設計，對應GB 50189—2015公共建筑節能設計標準和GB 50738—2014綠色建筑評價標準中的暖通空調專業的相關條文進行闡述：

1)經計算本工程的體形系數、窗墻比和冷、熱負荷指標均滿足地方標準的節能設計要求，制冷機房內一次網的供暖入口須安裝超聲波熱量表，兒科醫技樓和專家周轉房的水系統管路上分別安裝熱量表，冷卻塔的補水管路上安裝計量水表。

2)兒科醫技樓部分空調系統的冷源為兩臺制冷量1 407 kW高效變頻直驅離心水冷機組提供7 ℃～12 ℃冷水，額定工況能效等級COP值為 6.31，比限值5.5提高14.7%>12%，IPLV值為8.85，專家周轉房的VRV機組性能系數COP值為6.15，滿足國標GB 50189—2015公共建筑節能設計標準的要求；冬季的熱源由市政熱網提供75 ℃～50 ℃熱水，經地下室設備房的水—水板式換熱器，換熱后供回水溫度為60 ℃～45 ℃。

3)根據GB 50189—2015公共建筑節能設計標準計算，兒科醫技樓部分空調系統的冷水系統耗電輸冷比ECR-a為0.025<0.026，熱水系統耗電輸熱比EHR-a為0.005 3<0.005 4，周轉房部分集中供暖系統耗電輸熱比EHR-h=0.005 1<0.008 4，定風量系統風機單位風量耗功率Ws<0.29，地下車庫機械通風單位風量耗功率Ws<0.26，同時風機和水泵效率均滿足規范能效限制，滿足國標GB 50189—2015公共建筑節能設計標準等的有關規定。

4)1層大廳、多功能室、超市和職工餐廳均采用全空氣系統，一次回風系統冬季和夏季采用回風工況，同時保證最小新風量的衛生要求，而過渡季采用總送風量80%～90%的全新風工況運行，一次回風空氣處理機組的風機采用變頻控制并與變頻節能排風機聯動。自控系統根據實時測量回風和送風的溫度與設定值進行比較，控制表冷器或加熱盤管回水管上的電子式動態平衡電動調節閥的開度，不斷調整送風溫度，使室內溫度滿足要求；實時測量回風的CO 和VOC濃度，控制新、回風系統的電動風閥，調節新回風比，并將排風機與新風閥聯動，保證室內空氣質量，同時采取防凍保護措施；過渡季節根據室內外溫度進行比較法，確定控制策略，調整送排風機風量。

5)醫技樓部分，2層～8層為新風+風機盤管空調系統，因標準層面寬和進深都比較大，風管和水管不分區會引起水系統管道的坡降大，新風管過高，影響建筑層高，且不利于水力平衡；根據使用房間的使用功能和朝向進行南、北分環和東、西分區，新風空調機組和風機盤管的供、回立管均分別設置，同時新風系統分為東、西兩個，適當減小了風管系統和水管系統服務區域。新風系統根據實時測量送風的溫度與設定值進行比較，控制表冷器或加熱盤管回水管上的電子式動態平衡電動調節閥的開度，不斷調整送風溫度，使室內溫度滿足要求；新風的電動保溫風閥與風機聯鎖，保護表冷器或加熱盤管，監視低溫防凍，并進行報警，防止加熱盤管凍裂；冬季機組停用時，電動調節閥應保證最小5%的開度。風機盤管采用電動二通閥和風速相結合的控制方式，實時測量室內的溫度，與室內溫度設定值范圍進行比較，控制表冷器或加熱盤管的電動二通閥的狀態，控制風機的啟動和停止，使室內溫度滿足要求。

6)醫技樓部分新風+風機盤管系統中，新風機組和集中排風機分別采用溶液能量回收機組，同時新風機組和排風機均采用變頻風機控制，實時聯動；溶液能量回收機組新、排風機組，通過乙二醇溶液回收排風的熱量，全熱效率為60.5%；溶液能量回收機組利用乙二醇溶液液體進行熱量回收，明顯降低了新風系統的處理能耗，溶液有殺菌、除塵作用，避免了室外新風和室內排風的交叉污染，解決了提高室內空氣品質和降低新風處理能耗的矛盾。

7)周轉房部分的低溫熱水地面輻射供暖系統中，分集水器的供水管上安裝自力式溫控閥，供水分支管上安裝閘閥，回水分支管上安裝平衡閥，實現分室溫控。

8)空調水系統的冷卻水和冷凍水循環泵均采用同步變頻技術和加減機技術，實時測量冷卻水側和負載側實際回水溫度，與設定值比較，將偏差變化率送入控制器DDC，采用模糊算法控制相應循環泵變流量運行，優化主機運行工況；啟動時先開啟一臺泵和對應主機，水泵的啟動頻率為該主機最小流量時對應頻率(40%流量對應15.0 Hz)，根據室內空調負荷的加大，制冷主機調節運行功率，循環泵則調整輸出頻率滿足空調系統的供、回水溫度，當水泵頻率達到29.0 Hz時，代表已提供給主機80%流量，此時開始計時，若水泵頻率不降，且回水溫度仍不能滿足設定值，則加機條件滿足，加機時首先將水泵流量調整到加機后主機所需的最低流量40%，則兩臺泵開啟，頻率均為20 Hz，該過程需要一定時間完成,以確保流量變化率滿足要求(開啟電動蝶閥時逐漸改變頻率至預定值)，減機過程與此相反進行；制熱工況同樣采用變流量水系統，實時測量二次側實際供水溫度，與設定值比較，將偏差及偏差變化率送入控制器DDC，采用模糊算法控制相應循環泵變流量運行，實時測量板換一二次側供回水溫度及室外溫度，調節二次側循環泵流量及一次側電動調節閥開度，保證二次側供水溫度。

9)地下室職工餐廳廚房設置機械送、排風系統，排風量的換氣次數按30次/h計算，局部排風量為總排風量的70%，全面通風系統的排風量為總排風量的30%，補風量為排風量的80%～90%，保證廚房室內負壓；廚房爐灶間選用自帶補風的排氣罩，全面排風的補風冬季做加熱處理，采用新風空調機組送風，送風溫度12 ℃～14 ℃。

10)據GB 51039—2014綜合醫院建筑設計規范中的相關要求，集中空調的醫療用房的送風量大于6次/h，新風量取值采取每人大于40 m3/h或新風換氣次數大于6次/h，空調系統的新風入口安裝粗效過濾、中效過濾器，回風入口安裝低阻中效過濾器(初阻力小于50 Pa，微生物一次通過率不大于10%和顆粒物一次計重通過率不大于5%)和空氣凈化裝置。

4 結語

暖通空調專業在節能和綠色建筑設計中設計面的內容很廣泛，其中蓄冷蓄熱、余熱廢熱的再次利用、可再生能源和其他創新措施等技術也有很廣的發展空間，在節約運行成本的同時可以保護生態環境，減少對環境的污染。暖通空調系統的能耗在醫療建筑的總能耗中占據較大比例，這就要求我們設計人員，要根據國家最新的方針、政策和每個工程的特點，在滿足醫院使用需求的前提下，采取創新措施，降低空調系統能耗，建設更多綠色醫療建筑。

[1] GB 50738—2014，綠色建筑評價標準[S].

[2] GB 50189—2015,公共建筑節能設計標準[S].

[3] 姜 濤.綜合醫院暖通設計常見問題及節能措施探究[J].房地產導刊，2013(24)：115-116.

Application of the hospital HVAC energy saving and green construction technologies

Li Na1Zhang Wei2

(1.TaiyuanTechnologyUniversityBuildingDesignAcademy,Taiyuan030024,China; 2.ShanxiVocationalCollegeofPower,Taiyuan030021,China)

Taking HVAC design of the in-patient building and expert relocation housing of a pediatric hospital in domestic northern area as an example, the paper illustrates the application of energy saving and green construction technology of HVAC specialty in actual engineering. Combining with building layout and using function features, it carries out new consideration for the HVAC design, and explores the design problems, so as to realize energy saving and sustainable development of green medical buildings.

HVAC, energy saving, green building, exhaust air rate

1009-6825(2017)22-0188-02

2017-05-24

李 娜(1981- )，女，工程師； 張 偉(1981- )，男，講師

TU201.5

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