中央空调系统舒适性改造

韩 翰

(解放军总医院院务部 北京)

1 项目概述

某军队医院特护楼总建筑面积约16000m2，地下一层主要为设备用房，一层为门诊，二层～七层为特护病房和部分办公区。本工程夏季冷源和冬季热源由院区集中供给，另外设置了三台总冷量100kW的风冷冷水机组，作为特护病房过渡季和冬季的空调冷源。空调系统为新风加风机盘管形式，新风承担室外新风冷热负荷、室内湿负荷和部分室内负荷，风机盘管承担室内部分热湿负荷，特护病房内的风机盘管为四管制，一套空调水管接集中冷热源，夏季供冷冬季供热，另一套空调水管接风冷冷水机组，冬季和过渡季供冷，其他房间风机盘管为两管制。病房内设置了采暖系统，冬季室内设计温度为22℃，每组散热器设置自力式温控阀。本工程自投入使用以来，出现了病房冬季室内温度过高，供冷效果不好，部分办公室噪声较大，新风量不足等问题。下面详细介绍系统运行问题和解决方案。

2 问题一：冬季供冷

2.1 问题简述

本工程在冬季投入使后，南向病房室内燥热，中午室内最高温度为30℃，空调系统不能有效降低室温。经现场检查发现，房间外围护结构保温制作较好，墙体结构蓄热能力强，且外窗为大面积落地玻璃幕墙结构，冬季太阳照射角度大，阳光可直射室内，太阳辐射强烈，经过24小时温度测试，最热时测得地面辐射温度为5℃～6℃。另外，室内屋顶装修造型为环绕花格灯池，内置T5（15W）灯管（四排），会消耗1200W冷负荷，风口为保证精装要求设置在室内灯池灯槽内，气流组织为暗装侧送侧回，室内灯开启情况下，灯源热度使顶部温度升高3℃～4℃，送风气流经顶部送至花池对面落下，冷气流在送风阶段被灯源加热，使降温效果下降。诸多因素造成房间内冬季白天供冷需求大于供热需求，而空调系统设计时，对冬季房间降温需求考虑不足，提供降温冷源制冷量为100kW，最多只能满足6套房间降温，用户使用时冷源供小于求。同时独立冷源的风冷冷水机组为常温型机组，当环境温度低于5℃时，制冷效果明显下降，甚至停机保护。

2.2 改造方案

为了使房间温湿度调节达到最好的稳定状态，根据前期对房间温湿度测试的结果，制定了整改方案对系统进行改造。

（1）房间外幕墙采取粘贴隔热膜的方式。隔热膜选用可见光透视率38vrt%；可见光反射率为25vrt%；太阳能阻隔率62vrt%；紫外线阻隔率99vrt%。经过24小时测试，房间温度最高时仍为阳光直射室内地面时，地面辐射温度最高为2℃，比改造前有了显著改善。

（2）减少灯管排数，降低灯光负荷。由原有四排灯管（40只）减少为两排（20只），冷负荷将为600W，经过测试，屋顶辐射温度在2℃左右。

（3）对原独立冷源进行扩容改造。在原有系统上增加两台制冷量为320kW的风冷冷水机组，每台均为低温型机组，环境温度在-25℃情况下仍可正常工作，与原制冷量为100kW的冷机组合运行，根据本楼冬季空调冷负荷可在30%～100%之间调节，用量多时一台低温机即可满足楼内供冷需要，经实测冷负荷需求约300kW。

2.3 改造效果

系统改造后，通过分析24小时测试房间的各项参数，空调系统制冷运行良好，即使冬季室外温度15℃～20℃时，房间能在23℃～27℃范围内自由调节，太阳辐射、灯光热量对房间内影响得到了有效控制，基本能满足用户使用要求。

3 问题二：房间噪声

3.1 问题简述

病房楼2F的用户普遍反映其所在房间的噪音较大，并伴有胸闷、头痛、嗓子发麻、眼睛发痒及恶心等不适症状。通过对该区域的空调系统的具体构成情况检查后，发现该区域的空调新风系统按建筑区域划分为2个分系统，记为1#、2#系统。各办公室根据需要分别采用风机盘管侧送风方式，新风量设计参数为40m3/h.人，排风为通过走廊经公共卫生间排风机排至室外。

3.2 测试情况

经实测得知，房间内的噪声主要集中在新风口处。当1#系统新风机组风阀开度为20%时，近70%房间的噪声达70～80dB(A)。随着风阀的逐渐开大，房间的噪音也随之增大，部分房间的工作人员甚至无法忍受，于是有些用户采取了关闭甚至堵死新风口的做法。

现场测试表明，如果将风机出口风阀开度从20%开至100%，则新风量基本能达到设计要求，换句话说，基本能保证空调区域内的空气品质。但为了控制室内噪音，限制了风阀的开度，影响了新风机组性能的充分发挥。

3.3 原因分析

新风系统产生噪音的部位通常有：风机、送风道、送风口等。对新风系统的实测和分析计算表明，原设计中选择的风机转速合适，其送风量和风压也能满足使用要求，正常工况下运行风机产生的噪音也不超标，低效运行时，其运行噪音有所加大，但不是造成整个新风系统噪音偏高的主要原因。其主要原因是：

（1）新风系统各支管未设调节阀，系统无法很好的调试。靠近空调机房的房间送风量超过设计值，末端房间送风量不够。且送风口尺寸偏小，风口型式不合适。新风口断面尺寸为150mm×150mm，有效面积约0.7m2。实测靠近空调机房的房间新风口速度为7～10m/s，超过正常值3～5m/s,新风量为400～600m3/h，新风口处噪声接近70dB(A)。

（2）新风系统中靠近新风机组的支管风速接近8m/s，大大高于一般标准中支风管的风速推荐值5～6.5m/s和3～4m/s，这更说明系统调试不均，靠近新风机组的支管出风过多，且管路阻力与设计值不符，导致新风机组的风机不在设计状态。

（3）主、支风管连接处及送风口与支风管连接处，现场制作不规范，未做流线过度及导流叶片，容易产生空气涡流。

（4）风管、风口及风机未采取有效消声措施。

4 问题三：房间新风量不够，空气品质差

4.1 问题简述

办公区用户普遍反映有胸闷、头痛、嗓子发麻、眼睛发痒及恶心等不适症状。经分析此问题与房间噪声大实为同一原因造成，应整体考虑，两个问题同时解决。

4.2 测试情况

经现场测试，实测新风量低于标准值，1#系统的新风总量为6027.5m3/h，换气次数为5次/h，人均新风量为10～20m3/h.人；2#系统的新风总量为3300m3/h，换气次数为3次/h，人均新风量为12m3/h.人。

由于各办公室没有装设良好排风装置，实测部分房间的二氧化碳浓度超标，同时，室内正压相对较高，新风更难送入，进一步导致新风量减少。有些大开间房间的新风口设置在房门附近，远离办公人员，用户得不到充足的新风，实测工作区的气流速度也偏小。

4.3 原因分析

（1）声环境与空气质量密切相关，为降低噪音而人为控制风阀、减小风阀开度，必然导致室内空气品质降低。再加上部分办公室窗户较少、小，甚至无窗，其空气品质更将恶化。

（2）排风系统不能满足使用要求。

（3）新风设计指标（40m3/h.人）对某些用户显得偏小。

4.4 改造方案

针对上述问题，在不影响用户正常工作的前提下，对该区域的空调系统做了如下的简单改造：

（1）1#系统

a）用条缝型风口代替原格栅型风口，并将风口尺寸扩大至1200mm×120mm.根据各个房间的具体情况，在每个送风口上方安装尺寸不等的消声静压箱，以降低风速，减少送风口噪音。为了调节系统风量，在每个房间的送风支管管口处加装风阀，并在风阀下方装设检查口。原主干风管均未装风阀，改造时由于空间不够，无法装新阀，故以调节支管风量的方法代替整体系统调节。

b）更换高效空气过滤器，提高新风空气品质。

c）由于受空间限制，无法在每间办公室增加机械排风系统，故在部分房门的下方安装排风口。

（2）2#系统

降低噪音、增加系统新风量的措施以及加装排风装置的方法相同于1#系统。不同的是2#系统新风机组被吊装在天花内，过滤器在机组内，机组下方有一条风管，不便于维护人员检查、保养，自运行以来从未清洗过，以至过滤器堵塞影响了风量，改造时，拆除了原过滤器，对进风系统进行了改造，加装一个高效新风过滤箱以便清洗和检修。

4.5 改造效果

改造后，对系统进行了一些调节，经过对空调区域的逐一测试，发现其空气品质及噪音较改造前都有明显的改善。由于新风量达到了相关标准，室内新风量和排风量基本达到了平衡，降低了室内二氧化碳浓度（部分房间的二氧化碳浓度测试值在0.05%～0.09%之间），大大提高了室内空气品质。

5 结语

通过对本工程空调系统的改造，在使用区域内获得了良好的声环境和空气环境。另外，改造后维护人员也便于对系统进行检修保养和运行调节，有利于保持系统高效稳定的运行。