綜合醫院暖通空調系統設計簡述

黃銀香

（廣州市設計院工程建設總承包有限公司，廣東 廣州 510620）

1 醫院暖通空調系統特點

近年來，我國的醫療建筑發展迅速，醫療設備技術日新月異，醫院建筑對暖通空調技術要求越來越高，不僅要求環境舒適，也要確保醫療設備正常運行[1]。因此，空調系統的好壞直接關系到醫療安全質量。另外，據統計，空調系統的能耗約占建筑總能耗的60%，醫療建筑甚至可能達到70%。所以，集中空調系統能否合理運行也直接關系到醫院的經濟效益。

目前，綜合性醫院一般包括門診、醫技、手術部、病房、行政后勤等部門。因每個部門的空調服務時間和負荷特性不一樣，因此其空調方式也不盡相同，有的地方僅需滿足舒適度要求，如病房、行政后勤等，有的地方需要預防交差感染而采用潔凈空調，如手術室，中心供應等。此外，急診、手術室、病房等房間需考慮24h空調需求，手術室空調還需考慮備用空調等。這在一定程度上也加大了醫院暖通設計的難度。

2 工程實例

以廣東省韶關市某住院綜合樓為例，主要建筑概況：總建筑面積：37044.88m2，地下1層為車庫及設備用房，地上共13層，包括各功能診室、辦公室、住院病房、專業醫療用房（手術室、ICU房、中心供應房）等。

2.1 空調冷、熱源系統

該醫院位于夏熱冬冷地區，同時考慮病人比普通人抵抗力弱的特點，該工程在設計時同時考慮了夏季制冷和冬季供暖，夏季制冷采用水冷螺桿機加離心機的供冷方式，冬季采用風冷熱泵供暖。另外考慮專業醫療凈化用房（手術室、ICU房、中心供應房）的特殊性，如24h不間斷供冷、過渡季節供冷，因此增加了一套獨立的冷熱源系統作為備用，用于醫療凈化用房過渡季節及大樓冷、熱源系統停機狀態時使用。

2.1.1 大樓空調冷源系統

為了提高系統實際運行效率，使機組始終保持在高效區運行，根據建筑物在不同時段的空調負荷的高低不同，本次設計采用水冷式電制冷空調，冷水機組采用兩大一小的機組搭配形式。經計算，大樓最大冷負荷為4159kW，采用2臺450RT水冷式離心機組+1臺280RT的全熱回收螺桿冷水機組，回收的熱水用于生活熱水的預熱，進一步提高系統能源的利用率。冷水機組、水泵及水處理設備安裝在負一樓的制冷機房內。

2.1.2 大樓空調熱源系統

本項目雖然身處南方地區，但針對南方地區濕冷模式下，體感更冷的情況，本次設計增加了供暖系統，空調熱源采用風冷式熱泵系統。經計算，大樓熱負荷為1803kW，采用兩臺螺桿式風冷熱泵機組，制熱量為943kW。風冷熱泵機組布置在主樓十三層樓頂，夏季供冷與冬季供暖共用水管管路系統，通過冷熱水主管上的閥門切換來實現冷暖需求。

2.1.3 專業醫療凈化用房冷源系統

專業醫療用房平時冷熱源與大樓共用系統，但為了滿足過渡季節需要供冷或主系統停機時的供冷需求，專業醫療凈化用房另外設置了一套獨立的冷熱源系統，采用風冷式熱泵系統，共設計兩臺制冷量為165kW的渦旋式風冷熱泵機組。機組安裝在副樓五層屋面，機組與熱水循環泵配套設置。

2.2 空調水系統

（1）為解決空調水系統水路平衡難的問題，空調水系統采用豎向同程、水平異程式的兩管制系統。每層回水主管上設有靜態平衡閥。

（2）大樓夏季供冷、冬季供暖系統共用供回水管路，冬夏季的使用通過冷熱水主管上的蝶閥切換來實現。大樓冷、熱源水系統流程及閥門切換見圖1，閥門動作說明：夏季進行制冷時，風冷熱泵機組停機，閥門V1關閉、閥門V2開啟；冬季進行供暖時，冷水機組停機，閥門V1開啟，閥門V2關閉。

圖1 大樓冷、熱源水系統流程及閥門切換

2.3 空調風系統

醫院空調系統為患者和醫護人員創造了清潔衛生、舒適的工作環境，在確保醫務人員，使其免受交叉感染的同時，我們還應考慮節約能源消耗。全空氣系統便于深度空氣處理，提高過濾水平，滿足區域內醫院空調系統的要求。但控制靈活性沒有風機盤管加新風系統好，因此本次設計針對不同的區域采用了不同的空調送風方式。各房間室內設計參數如表1所示。

表1 室內設計參數

（1）大空間區域（如餐廳、輸液室等）采用全空氣空調系統，集中回風，新風由外墻百葉或新風豎井通過風管進入各空調機房的空氣處理機，新、回風量大小由風管上的電動風閥根據CO2濃度監測裝置進行調節，CO2濃度超標時，加大新風閥的開度，增加新風量，反之，關小新風閥的開度，減小新風量，從而達到節能的目的，新風與回風在回風箱內混合，經過濾段、表冷段處理后，由風機均勻送入室內。

（2）面積較小的房間如診室、辦公室、病房采用風機盤管加獨立新風系統。氣流組織為上送上回或側送上回。無外窗的房間同時設置機械排風系統，排風量按新風量的80%計算。

（3）中心供應室、手術室等用房設置凈化空調系統。凈化空調機組配置G4+F8效率兩級過濾器；對衛生要求高的手術室、層流病房送風端安裝H13型高效過濾器，其他對衛生要求不太高的地方，應按照規范安裝E11高效過濾器，手術室下回風口設置M5效率過濾器，確保潔凈室的衛生要求達到標準[2]。配風方式為上送風和雙下回風，手術室外部組成梯度正壓。

2.4 通風系統

醫院通風系統對醫院防感染方面起著非常重要的作用，它不但為醫院創造了一個舒適、干凈、無味的病房環境，而且確保了醫務人員和患者的安全，減少了感染的機會。醫院的通風系統應該是一體化的，而不是只考慮部分地區。應避免建筑物內和建筑物之間的送風、排風交叉和短路。建筑物內每個組成部分之間應形成壓力梯度，從而使氣流方向正確。

（1）垃圾房、污水房、太平間、實驗室等房間有異味，且是醫院的主要污染源，應安裝機械排氣系統和凈化設備，排風經凈化處理后在建筑的高點排放。

（2）衛生間設置獨立的排風系統，禁止與房間的排氣共用一套系統。

（3）門診部內部沒有外窗的所有房間應根據功能安裝排氣系統；人員密集的場所，排氣系統應與新鮮空氣系統同時設置，保證新風順利送入房間。

2.5 空調自控系統

2.5.1 空氣處理機控制

空氣處理器的控制由溫度傳感器、比例積分電動二向閥、溫度控制器、新風電動分體式多葉調節閥、CO2濃度傳感器和設置在回風百葉窗處的CO2濃度控制裝置組成；根據回風溫度與設定值的差值，溫度控制器自動調節比例積分電動二通閥的開度，控制冷凍水流量，從而控制房間溫度。在回風百葉處設置CO2濃度傳感器，CO2濃度控制器根據回風CO2濃度與設定值的差值自動調節新風上開式多葉調節閥的開度，實現新風的需求與供給。在過渡季節，如果室外空氣焓值比室內空氣焓值低很多的時候，將新風閥全開，回風閥關閉（電動或手動），打開過渡季節對應的排風機（或外門窗）。系統在全新風情況下運行時，比例積分電動雙閥和二氧化碳濃度控制器關閉，回風百葉處的溫度傳感器控制相應的進（排）風機的間歇運行。維持室內舒適。控制原理如圖2所示。

圖2 空氣處理機自控原理

2.5.2 風機盤管控制

風機盤管控制單元由設置在回風百葉處的溫度傳感器、開關式電動二通閥（常閉，閉壓差≥0.3MPa）和溫控器組成。溫控器根據回風溫度與設定值的差值來控制電動二通閥的開啟和關閉，從而實現室溫控制。過渡季節運行策略與平時一致。

2.5.3 空調冷源群控系統

（1）空調冷源控制系統根據空調負荷和主機效率曲線自動優化運行冷水機組數量。

（2）冷凍水系統在供回水總管上裝有壓差旁通控制裝置。旁通閥由壓差控制器根據供回水總管或空調冷源控制系統的壓差自動調節，保持冷水機水量充足，負荷側供回水壓差充足。

（3）冷凍水泵采用一次泵變流量技術。變頻器根據冷凍水最不利回路的壓差與設定值的差值來調節泵轉速，確保端部冷凍壓差正常[3]。

（4）冷凍機組與冷卻塔、冷卻泵和冷凍水泵聯鎖控制，主機冷凍水、冷卻水出水管上設水流開關保護。

2.6 空調節能措施

醫院建筑能耗遠高于其他的公共建筑，其中暖通空調能耗又是醫院的主要能耗[4]。所以，醫院空調系統設計中應做好節能技術的應用，本項目主要采用以下節能方式。

（1）選用帶熱回收的螺桿機。選用的螺桿式冷水機組帶熱回收，回收的冷凝熱用來給生活熱水預熱。同時按照兩大一小的配置，使系統始終在機組的高效區間運行。

（2）過渡季節全空氣系統全新風運行。

（3）在人口密集的地方安裝CO2濃度監測裝置。如果濃度超標，啟動新風機組與排風機組聯動動作，或者加大組合式風柜新風閥的開度，加大新風量，從而降低室內CO2濃度，滿足綠色節能要求。

（4）凈化空調系統如中心供應等獨立另設一套系統供過渡季節使用，避免了在冬季和過渡季節，只有凈化空調需要供冷時，仍要開啟大冷量的離心式冷水機組，這是是典型的“大馬拉小車”浪費能源模式，而且冬季離心制冷主機負荷調節能力差，在部分負荷條件下運行能效果比減少[5]。

3 結語

通過以上分析可知，綜合醫院功能房間眾多，每個功能房間的使用時間和功能要求都不一樣，在實際設計中，應按照實際狀況選擇不同的冷熱源，滿足不同房間的空調需求，提高系統效率。同時應采取合適的空調送排風形式，滿足不同功能房間的送排風需求，避免交叉感染。另外在碳中和的時代背景下，針對醫院空調能耗大的特點，應采取合適的節能措施，更好的節約運行費用，節約能源。