养老建筑暖通空调设计

李玲

（上海思纳规划建筑设计股份有限公司，上海 200082）

1 通风空调系统在疫情之下引发的思考

根据建筑学会暖通专业委员建议，在疫情时期应尽量加大新风的通风换气风量，在保证一定的室内温度前提下，可同时开启排风系统，或间隙开启机械排烟系统，这是较为简便且有效的通风换气手段。针对本项目，服务群体为行动不便且免疫力较低的老年人，因此在设计过程中提升环境舒适度、注重安全的同时也会关注疫情期间的空调通风系统的注意事项。

2 工程概述

本栋公共养护院的建筑面积约12000m2，地上七层，建筑高度为23.5m，首层为就诊大厅，2~7层为主要功能为养护院卧室、活动室、办公室以及护理辅助房间等。

3 空调系统设计

3.1 空调设计方案的确定（见表1）

表1 室内设计参数

基于本项目无地下室，屋顶可放置设备的条件有限，因此为了节约空间，空调系统采用风冷多联式空调系统，空调外机集中放置于屋顶及固定的设备平台处，远离老人居住及长时间停留的活动房间，避免设备噪音对老年人生活的干扰。

从老年人生理特征、需求及健康角度出发，本项目有针对性地进行以下设计：

（1）老年人冬季特别怕冷，因此冬季设计采用低温地板辐射供暖系统，从而提供一个稳定、舒适的室内空气环境。冬季采暖供回水温度为50℃/40℃，热源为燃气热水炉，安装于每层室外的设备平台。

（2）整栋楼均设计新风系统，且增加新风量需求比例。从节能的角度出发新风采用冷凝排风热回收新风空调系统。该系统特点为：为双向流换气新风系统，排风系统和新风系统同时进行，系统工作时将室内污浊空气经过冷凝器排至室外，新风经过蒸发器送入室内，进行热量回收，新风机组新风侧设置板式初效+静电中效过滤器，满足老人对环境卫生品质要求的同时，也实现了节能的目的。

（3）经计算，共设计9台冷凝排风热回收新风机组，其中2台为公共服务区域使用，放置于就近的2层屋面，另外7台为老人护理房间使用，放置于最高屋顶处。

3.2 基于疫情特殊要求的空调系统设计

考虑到疫情期间特殊要求，空调系统采用变冷媒多联式空调加独立新风系统，多联式空调系统和新风不同管路，室内机自循环，因此不会引起不同房间之间的交叉感染。

为了避免病菌从回风口进入空调系统，设计时可同时采取以下措施：

（1）在末端空调机器的回风口或回风管道处设置使用有效过滤组件或抗菌滤网消毒组件，从源头切断病菌进入的渠道，同时风管机采用高静压型室内机。

（2）四面出风型室内机抗菌滤网可直接贴于机器回风处。

（3）室内机定期进行深入清洗消毒。

（4）新风运行的同时全天开启室内排风系统，形成有效的空气流通。

（5）新风吸入口应为室外清洁处，且经初中效过滤消毒后达到净化标准后送入室内。

以上是结合疫情建议采取的措施。

3.3 多联机冷媒的节能与防泄漏安全性设计

本案多联机空调系统采用R410A制冷剂，具有稳定、无毒、不可燃的特点，一般情况下很难对人体造成伤害。但是考虑到制冷剂有极小的可能性会全部泄漏进一间房间，当该房间内的制冷剂浓度超过允许值时，可能会导致室内人员发生窒息等危险，所以有必要将建筑内最小房间的制冷剂最大泄漏浓度控制在允许值以下；同时有一些设计不合理的配置不仅导致空调运行效率低，也会导致在封闭的室内环境下有制冷剂泄漏的风险。本项目中养护院均为行动不便的老年人居住的封闭房间，为防止有该类情况发生，在设计阶段做了制冷剂浓度限值的计算，以最大可能性保证老年人居住环境安全。

日本高压气体保护协会KHK制冷和空调设备标准提出：R410在室内空气中的最大浓度均为0.44kg/m3。

以本项目中标准层端部房间为例做如下计算：

标准层端部的标间房间面积为30m2，净高为2.8m，房间净体积为：V=30m2×2.8m=84m3。M=84m3×0.44kg/m3=36.96kg，即该标准间的空调系统的制冷剂总浓度的限额要求，超过这个值就有泄漏的风险，图1为标准层养老院空调系统。

图1 标准层养老院空调系统

整层设计两台26匹的空调室外机，计算一下该空调系统总浓度（以大金产品为参考），如表2所示。

表2 冷媒管浓度计算

该空调系统的制冷剂总量=空调室外机的制冷剂填充量+额外的管道制冷剂填充量，即26匹室外机制冷剂填充量19.8kg+额外管道制冷剂填充量15.97kg=35.77kg。

验算后得出本系统低于房间限额36.96kg，满足安全要求。

4 采暖系统设计

因为本项目的服务对象主要为老人及需要护理的病人，该类人冬季都特别害怕寒冷，热泵型多联式空调系统虽然能够满足冬季制热的需求，但是在一些极值温度天气环境里，该系统的制热运行效果也不理想，且冬季热风对着吹，会使空气更加干燥，不利于老人养老及身体的恢复。因为上述多种因素，采取低温辐射地板采暖系统，采暖供回水温度为50℃/40℃，热源采用燃气热水炉，放置于各层设备平台。

（1）采暖干管水系统采用同程式系统，各环路消耗的沿程阻力基本相同，每组分集水器的水流量也基本相同，是水利系统平衡中最佳的方式，从而避免出现流量失调而引起室内冬季供暖的冷热不均的情况出现。

（2）地面辐射加热管为PE-RT辐射采暖专用管，管径为De 20×2.0，管材按设计尺寸敷设，一个环路一根管材，地下部分无接头。加热盘管与墙体的间距为200mm；距离外围护结构（外墙、外门、外窗）1000~1500mm范围内，敷设盘管的间距为200mm，卫生间的盘管间距为150mm，其余为250mm。

（3）辐射地板供暖要求土建专业预留150mm的埋管厚度，这个问题初期设计的时候就要提出来，避免后期再追加提出影响土建造价问题。

5 通风系统设计落地

5.1 设备用房及汽车库的机械通风系统

（1）屋顶电梯机房在外墙上设置排风扇排风，由外窗自然补风。

（2）地上配电间配有气体灭火系统，设计机械事故通风系统与平时通风系统合用，选型一台风量为11240m3/h的风机，平时通风系统运行时，气体灭火时电动开关阀关闭，事故后通风时开启电动开关阀排风系统的下排风口，平时排风口风量为10200m3/h，事故后下排风口风量为5110m3/h，同时设计平时机械补风系统及事故补风系统。

（3）医疗垃圾站因与普通的功能房间不同，会有医疗化学废弃污染物和感染物存在，故本次设计阶段将此排风系统与其他排风系统独立开来，预留设置机械排风管路系统，后期由专业公司深化设计。

（4）普通垃圾站设置独立机械通风系统，并经过空气净化器过滤后高空排放。

（5）地上变电站设置机械通风系统，后期可根据供电局的要求深化设计。

（6）地下汽车库根据规范要求设置机械排风（兼排烟）系统。排风系统按6次/h换气次数（按照稀释浓度法核算）计算汽车库通风量；利用汽车坡道自然补风。

5.2 老年人活动房间通风系统

通常来说，老年人由于身体活动量的减少、新陈代谢降低，但当其身体状况差，需在室内进行疗养护理时，或室外天气状况不适宜外出活动时，老年人则需要在室内活动房间长时间的停留。因此保证室内充足且流通的通风系统对老年人的身体康复非常重要，室内除了保证良好的自然通风条件外，还根据室内人员密度加大了机械新风量和排风量：普通公共建筑的卫生间排风量都按照15次换气次数计算，养护院标间的卫生间按照120CMH/间计算。

6 防排烟系统设计落地

针对行动迟缓的老年人，在防排烟系统上均按照比常规防排烟系统更严格、更人性化的系统来设计：

（1）所有设计自然排烟的场所可开启外窗均采用消防联动的电动排烟窗，为行动不便的老年人提供便利。

（2）机械排烟口、自然排烟口距离最不利点由原来的30m调整为20m。

（3）机械加压送风设计时，前室、封闭避难层（间）与走道之间的压差选择为30Pa；楼梯间于走道之间的压差选择为50Pa，确保消防火灾时正压送风量满足实际使用需求。

（4）排烟设计原则：地上房间建筑面积大于100m2，且有人经常停留，设计排烟设施；房间面积大于50m2的无外窗房间，设计排烟设施。

（5）自然排烟：本项目采用自然排烟方式的房间，自然排烟口设置于排烟区域外墙上，设置高度不小于室内净高的一半以上，并应沿火灾气流方向开启。自动排烟窗附近应同时设置便于操作的手动开启装置，其可开启外窗面积不小于建筑面积的2%。

（6）地上封闭楼梯间每5层内自然通风面积不小于2m2，并保证该楼梯间顶层设有大于1.0m2的可开启外窗。

（7）单体内走道设计机械排烟系统，走道总长度为65m，因本项目已设有辐射地暖系统，对层高有较高的要求，故走道排烟系统设计两套垂直排烟系统，2个排烟口风量均为13000m3/h。

（8）地下汽车库设机械通风与消防排烟系统合用系统。排烟量按照层高及《汽车库、修车库、停车场设计防火规范（GB 50067—2014）》，表格8.2.5中选取，由排风机房的风机经土建排风管至地面以上符合规定要求区域排放，排风口的底部距室外地坪不小于2.5m。补风系统利用汽车坡道自然补风。

（9）排烟风机根据规范建议优先选用离心式风机，设置于独立的排烟机房内，风机进口处设280℃排烟防火阀，当火灾温度达到280℃时自动关闭，输出信号，并联锁关闭对应排烟风机，排烟风机及排烟防火阀均可由消防控制中心集中监控。排烟风机应保证在280℃时能连续工作30min。

（10）当任意排烟口或排烟阀开启时，机械排烟系统中的排烟风机应能自行启动。

（11）风道穿越防火分区、主要机房、变形缝处、楼板处或接竖向风井之支风管上均设置防火调节阀。

（12）排烟管道设计采用不燃材料制作，安装于吊顶内的排烟管道，应与可燃物保持不小于150mm的距离，其隔热层设计采用不燃材料制作。

（13）通风和空气调节系统的管道等，设计采用不燃材料制作，但接触腐蚀性介质的风管和柔性接头，可采用难燃材料制作。

（14）防排烟管道及设备应采用抗震支吊架。

7 自控系统应用

（1）空调、供暖房间智能化控制：由于养护院的老年人的自理能力相对减弱，加之身体机能多方面可能存在问题，如果室内空气温湿度环境不稳定，有可能会直接影响老人的健康问题。比如有很大一部分老年人患有季节性的支气管炎、肺结核等等一系列对气温、温湿度比较敏感的疾病，他们对气温湿度的变化相当敏感，过高和过低的气温与湿度都会造成对老年人身体的不适，甚至出现严重的情况。因此对于此，对空调系统进行智能化的设计，空调系统根据室内的温度与湿度进行适时的自动调节。

（2）温度调控措施：空调室内机回风口设置温度传感器，用以调节自动调节室内温度。

（3）多联式空调系统采用独立的自控系统，能依据实际负荷自动变频调节，每个房间可单独控制。

（4）户内集水器与加热管接合处设置远传型自力式恒温控制阀，通过各房间的温控器控制相应回路上的调节阀。

（5）地板辐射供暖系统集水器每个支路安装自动温度控制阀。

8 结论

暖通空调系统是老年人生活环境中不可忽略的部分，因此我们在配套建设中一定要提供合理的、安全的、人性化的设计，让老人们在晚年有一个舒适的生活环境。同时，更要积极地应对各种大环境各种状况，比如PM2.5、新冠疫情、沙尘暴等，不断改善和提高设计品质。