重庆市某综合医院门诊综合楼空调设计及节能措施探析

田雪刚，吴蔚兰，李婷（中机中联工程有限公司，重庆　400039）



重庆市某综合医院门诊综合楼空调设计及节能措施探析

田雪刚，吴蔚兰，李婷
（中机中联工程有限公司，重庆400039）

摘要：该文以实际工程为例，详细介绍了重庆市某综合医院门诊综合楼的空调设计，包括负荷分析及冷热源的选择、空调风系统设计、空调水系统设计及洁净手术室空调系统设计，并总结了节能技术在设计过程中的应用。

关键词：DeST负荷分析；内区新风直供；新风集中处理；一级泵变流量水系统

1　工程概况

该医院是集医疗、教学、科研、预防、保健、社区卫生服务为一体的市级综合性医院。该院按国家三级甲等医院标准，一次规划布局，分2期设计实施，规划总建筑面积约14万m2。其中一期为门诊综合楼，总建筑面积47996.53m2，地下2层，地上16层，建筑总高度65.40m，是一类高层公建，包括门诊、急诊、住院部、手术室及车库等，床位数为500张。该医院于2011年9月完成勘察设计，于2014年初落成运营。

2　室内设计参数

根据室内温湿度及洁净度要求，该空调设计分为舒适性空调和净化空调。十四层ICU、十五层手术部设置净化空调系统，其余区域设置舒适性空调。新风量选取为：住院部病房按每个床位50m3/h；检查室、诊断室按人均30m3/h，但候诊区、门诊部走道按换气次数2次/h；普通产房、非洁净手术室按人均60m3/h；设有排风的放射科、血液科、化验科、处置室、换药间等根据排风量及正负压关系定新风量。舒适性空调室内空气设计参数见表1，净化空调室内空气设计参数见表2。

3　负荷分析及冷热源

该工程空调建筑面积25009m2，空调设计冷负荷3947.7kW，空调设计热负荷1489.6kW，空调冷指标157.9W/㎡，空调热指标59.56W/m2。为合理选择冷热源的主机设备，通过DeST负荷分析软件，建立了模型，模拟了该工程全年逐时负荷情况，详见图1、图2。

表1　舒适性空调室内空气计算参数［1］

表2　净化空调室内空气计算参数［2］

图1　门诊综合楼DeST模型图

图2　门诊综合楼DeST逐时负荷

根据DeST逐时负荷计算结果可以看出，门诊综合楼逐时冷负荷基本在4000kW以下，供冷季节50%的时间内建筑负荷在1200kW以下，80%的时间在2500kW以下，仅有20%的时间建筑负荷超过2500kW。根据全年负荷模拟情况及医院建筑功能和使用特点，空调冷热源分为三个部分。主冷源采用3台额定制冷量1336kW的水冷螺杆式冷水机组（以1200kW为最小运行基数），主热源由2台额定制热量为0.72MW的燃气常压热水锅炉；洁净手术部、产房、ICU病房的冷热源保障要求高，单独设置了风冷热泵机组作为备用应急冷热源 （在过渡季节和主楼集中空调系统故障时使用），额定制冷量为628kW，额定制热量为673kW。另外，负一层放射科由于使用时间及要求与主系统不一致且不宜设置水系统（贵重设备），选用风冷热泵变频多联机组，额定制冷量为112.4kW，额定制热量为133kW。

4　空调系统设计［3］

4.1空调水系统

该工程空调水系统采用分区二管制一级泵变频变流量系统，冷水温度7/12℃，热水温度60/50℃，冷热水泵分别设置。所有空调机组回水管上均设电动二通阀，配套温控装置，实现各空调区域独立控制。

冷冻水系统水泵采用变频器变频控制转速，水系统控制策略为：主机台数控制→温差控制法的变频变流量控制［4］→旁通控制。

4.2空调风系统

门诊大厅为大空间房间，采用空调机组对空气集中处理后用球形喷口送到室内，风系统气流组织为侧送上回。

诊室、病房等小空间房间，为满足不同人员对房间温度的要求，达到灵活调节和节能的目的，系统均采用风机盘管加新风的方式，新风机组将室外空气处理至所需的送风状态后送入室内；室内风机盘管配电动温控阀和三档风速结合的控制方式，室内人员可根据需要调节室内温度。

由于门诊部分建筑进深较大，有一定量的内区房间，设计中对如何消除内区房间的冬季余热进行针对性的研究，最终采用最简单也最节能的方式：新风系统内外区独立设置，冬季内区新风机直接送室外冷风的方式。同时配合风机盘管调节室内温度，不至于房间过冷。采用这种方式可以利用新风在一定范围内调节内区的温度，解决内区冬季供冷问题又达到节能的目的。和其他内区供冷方式相比，该次设计采用的方式系统简单；充分利用了冬季室外冷空气，无需增加制冷机组、冷却塔等设备的冬季用电，相比四管制系统及冷却塔免费供冷系统可以大幅节约投资及运行费用。

4.3净化空调系统

手术部新风采用独立新风机组，将新风集中处理后送往各个净化空调机组［5］。采用此种方式避免了传统一次回风方式需要再加热而产生的冷热抵消的现象。

洁净手术室夏季空气处理过程如图3。新风集中处理至低于送风状态点含湿量的机器露点L，送入各手术室的空气处理机组，与一次回风混合后经过表冷器处理到送风点O，即新风机组承担全部湿负荷。

图3　洁净手术室空气处理过程图

新风机组配置初效、中效、亚高效过滤器。在净化空调机组的正压段设置一级中效过滤器对空气进行预过滤，并防止净化空调机组二次污染对高效过滤器前系统的影响。将高效过滤器布置在静压箱的末端。手术室采用顶送双侧下回的气流组织形式，避免了气流短路的同时，又形成送风核心区（特别是手术室送风集中布置），达到用较少的送风量满足其功能要求，保护该病人手术切口不受外界感染。洁净走廊和ICU等采用上顶送上顶回的气流组织形式（图4）。

每间手术室设独立的排风系统来排除溢出的麻醉气体和异味，并控制手术室内部的相对压力。净化区域压力比非净化区域高15Pa，高级别的净化区域（房间）压力比低级别净化区域（房间）高8～12Pa。正负压转换手术室设2台不同风量排风机以满足正负压手术室的不同排风量要求。当为正压手术室时，关闭大风量排风机，开启小风量排风机；当为负压手术时，关闭小风量排风机，开启大风量排风机。

图4　手术室空调系统原理简图

4.4空调自控系统

空调系统采用自动控制系统并纳入大楼BA系统，对空调系统进行监控，根据室内外负荷状况及负荷预测系统进行系统调节，以达到节能目的。具体控制要求包括设备启停控制、设备运行状况、故障报警、冷冻水和冷却水的压力、流量及温度、水泵运行台数、水泵变频等。

冷水机组除本身自动调节控制外，根据负荷的变化进行台数和冷冻机群体控制；根据供回水温度确定冷冻水泵变频变流量运行。净化空气处理机在其回水管上设置动态平衡阀和比例积分电动三通调节阀，按回风温度和湿度优先原则调节阀门的开度。

（2）冬季内区房间通过新风机直接送室外冷风消除室内余热的方式是可行并且节能的。

通过建成后对医院科室的走访，采用该方式，医院内区房间在冬季没有出现房间过热或过冷的问题，能满足医护人员及患者的舒适要求。

可见，冬季利用室外新风在一定范围内调节内区的温度，既解决内区冬季供冷中冷热抵消问题又达到节能的目的。对新风要求高但对舒适度要求不高的夏热冬冷地区医院建筑，冬季采用这种方式消除内区房间的余热是适用的。

（3）手术室空调新风集中处理避免了传统一次回风方式再加热产生的冷热抵消问题，节约了能耗；同时手术室机组表冷器处理状态为干工况状态，避免了细菌的滋生，提高了送风卫生质量。

（4）采用一级泵变频变流量技术可以大量减少空调的输配能耗。

在2014年的8月，我们选取室外温度接近的2天进行水泵的能耗测试，其中一天采用定流量运行，与另一天采用变频变流量运行的冷冻水泵的耗电量进行比较发现，采用变频变流量运行的水泵耗电量仅为定频运行耗电量的56%。可见一级泵变频变流量技术的采用可大量减少空调系统的输配能耗，对整个空调系统的节能有很大贡献。

5　总结

（1）建筑全年负荷模拟技术的运用有助于冷热源设备的合理配置。

从运行2年多的实际效果来看，医院大部分时间1台冷机已能满足用冷需要；少部分时间开启2台机组运行；只有极少部分时间是3台机组全部运行。可以看出门诊综合楼选择三台制冷量为1300kW左右的冷水机组是符合建筑全年负荷变化情况的。这样的冷机配置在实际运行中具有相当高的节能效益。

可见，在设计过程中利用全年负荷模拟软件对建筑全年负荷进行分析，可以针对具体建筑的特点选择适宜的冷机配置，为系统实现良好且节能运行提供支撑。

参考文献：

［1］中国有色工程设计研究总院.GB 50019-2003采暖通风与空气调节设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2004.

［2］中国卫生经济学会医疗卫生建筑专业委员会.GB 50333-2002医院洁净手术部建筑技术规范［S］.北京：中国计划出版社，2002.

［3］陆耀庆.实用供热空调设计手册［M］.2版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

［4］张再鹏.一次泵变流量系统水泵控制方法的节能性分析［J］.暖通空调，2009，39（6）：56-59.

［5］赵丽.洁净手术室空气处理方案及其适用性探讨［J］.暖通空调，2008，38（9）：55-56.

责任编辑：孙苏，李红

作者介绍：田雪刚（1982-），男，河南叶县人，本科，工程师，从事暖通空调方面的设计与研究工作。

中图分类号：TU83，TU246.1

文献标识码：A

文章编号：1671-9107（2016）07-0020-03

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.07.020

收稿日期：2016-04-01

Analysis on Air Conditioning Design and Energy-saving Measures of Outpatient Service Building of A General Hospital in Chongqing

Abstract：This paper，based on a practical case，introducing in detail the air conditioning design for the outpatient service building of a general hospital in Chongqing，including load analysis，selection of cold and heat source，air conditioning wind system design，air conditioning water system and HVAC system design for clean operation room，and summarizes the application of energy-saving technology in the design procedure.

Keywords：DeST analysis；fresh air supply in the inner area；centralized treatment for fresh air；primary pump variable flow water system