安徽省立医院南区门诊综合楼空调系统设计

王 慧

(安徽省建筑设计研究院有限责任公司，安徽 合肥 230002)

·水·暖·电·

安徽省立医院南区门诊综合楼空调系统设计

王 慧

(安徽省建筑设计研究院有限责任公司，安徽 合肥 230002)

以安徽省立医院空调系统设计为例，结合医疗建筑的特点、功能及建筑所在地区气候特征，介绍了该建筑的空调系统设计特点，阐述了不同系统在设计时采取的一系列节能措施，以保证空调系统的安全、节能、高效运行。

医疗建筑，空调系统，设计参数，自动控制

1 工程概况

安徽省立医院南区门诊综合楼位于合作化路与东流路交口，地下2层，地上17层，建筑高度74.1 m，地上建筑面积10万m2，包括门诊、医技、手术部、住院部等功能房间。地下与其他建筑连为一体，主要为设备用房，车库，后勤，厨房等。

2 空调设计参数

2.1 室外设计参数

室外设计参数[1]详见表1。

2.2 室内设计参数

考虑房间功能及运行时间的不同，结合夏热冬冷地区建筑节能的要求，室内设计参数详见表2。

表1 室外空调设计参数表

表2 室内空调设计参数表

2.3 空调负荷计算

目前工程设计中空调系统的设备选型多依赖于负荷计算结果，而没有考虑到实际运行情况，因此，对负荷计算结果进行合理分析显得尤为重要[3]。经分析，该工程的总冷热负荷计算结果见表3，热工参数[2]见表4。

表3 工程总冷、热负荷表 kW

表4 建筑热工设计参数表 W/(m2·K)

其中，门诊部分建筑面积约33 000 m2，空调夏季负荷4 620 kW，冬季3 300 kW；住院部分建筑面积约43 376 m2，空调夏季负荷5 420 kW，冬季4 060 kW；放射、影像、B超、药房等部分建筑面积约3 800 m2，空调夏季负荷950 kW，冬季360 kW；ICU、手术室部分建筑面积约10 100 m2，空调夏季负荷2 800 kW，冬季1 800 kW。

3 冷热源系统设计

3.1 热源

结合合肥市及工程周边的能源状况，热源采用城市热网提供的0.6 MPa饱和蒸汽，温度为145 ℃，总流量约15 t/h。其中：门诊医技楼舒适性空调供热用7.5 t/h，四管制区域空调供热2.5 t/h，净化区域新风加湿0.5 t/h，厨房预留0.8 t/h，生活热水4.0 t/h(含培训中心公寓用热水)。换热设备选用额定换热量分别为7 000 kW和2 500 kW的板式换热机组各一台(内置循环水泵)，供回水温度60 ℃/50 ℃。热源机房位于-2层，占地约300 m2，内设热源及配套的附属设备。热源系统示意图见图1。

3.2 冷源

设计三台制冷量为696 kW的水冷离心式冷水机组，冷冻水供回水温度7 ℃/12 ℃，其中两台变频，以满足冷负荷变化要求。冷水机组机房位于-2层，占地约400 m2。冷却设备采用超低噪声横流冷却塔，集中设置于住院楼南楼屋面，开式机械循环，冷却水供回水温度32 ℃/37 ℃。冷源系统示意图见图2。

3.3 其他区域冷热源

1)净化手术室：考虑该区域需提前供冷，而且其室内设计参数与其他区域有所区别，因此设计两台风冷热泵机组，并且当冷水机组停止供冷时，亦采用热泵机组供冷。

2)放射科、影像室、B超室、药房等科室，由于使用时间与其他科室有所不同，故设置智能变频多联空调系统，室外机设于裙房屋面。

4 空调系统设计

4.1 空调水系统

1)冷冻水系统：冷冻水输配系统采用恒定温差变流量的二级泵系统，一级泵为定流量。根据使用功能及各环路阻力特性设置了三组二级泵，分别为：a.住院楼；b.门诊、医技楼；c.手术部、ICU等净化区域(四管制系统)。每组泵设一台备用泵，二级泵根据最不利环路压差信号变频运行。

2)热水系统：采用变流量一级泵系统，系统变流量依据远端压差。冷、热水系统循环泵分别设置。两管制、四管制系统分别设置换热机组及管路。

空调冷热水系统水平主管段采用同程式，垂直立管采用异程式。采用高位膨胀水箱定压、补水。主干管及主分支管回水管处设置静态平衡阀，用以调节水系统平衡。同时，空调机组、新风机组设置动态平衡电动两通调节阀，以实现动态平衡。风机盘管亦设置动态平衡电动两通双位阀。

3)冷却水系统：采用开式机械循环，超低噪声横流冷却塔集中设置在住院楼南楼屋面，冷却水32 ℃/37 ℃。

4)蒸汽凝结水：经过换热机组产生的80 ℃凝结水，接至卫生热水换热机组，预热洗浴用水，降温至35 ℃的凝结水储存至-2层制冷机房的凝结水箱，作为车库冲洗用水等其他洗涤用水。

5)水处理：空调冷热水系统的补水设软水处理。制冷机组入口冷水、冷却水总管上设旁流动态离子过滤水处理器，对空调冷水/冷却水进行除垢、杀菌灭藻、除锈等处理，冷却水系统设置智能在线清洗装置。

4.2 空调风系统

1)病房、门诊、办公等采用风机盘管加新风系统。新风系统按区域分散设置，不跨越防火分区，新风支管设机械式定风量阀，向室内定量供应空调新风；室外新风入口处设置电动密闭调节阀、电子空气消毒净化装置。

2)输液大厅、大堂等大空间场所采用全空气系统，上送上回，空调机组变频控制，根据人流量和室外空气状态参数调节空调送风量。过渡季设置排风机组，实现全新风运行。

3)消防安保中心、物管用房、变配电用房等，单独设置风冷热泵型分体空调器。

4)手术室、产房、ICU等洁净区域部分采用独立净化空调系统。

5 自动控制

5.1 空调冷水系统

1)机组、水泵、冷却塔控制。机组冷水及冷却水出水管上设电动开、关阀及水流开关，冷却塔进水管上设电动开、关阀。冷水机组、冷水泵、冷却水泵和冷却塔联锁运行。

启动顺序：各电动蝶阀打开→冷却塔风机运转→冷却水泵启动→冷冻水泵启动→冷水机组启动。停机顺序相反。

2)机组、水泵、冷却塔群控。冷水总供水管及回水管上装设温度传感器，冷水供水管上设流量传感器。通过设计的冷水流量及供回水温差、微机计算出的系统冷量，与软件的设定值比较，以确定最优的主机开启台数及启动与其配套的水泵和冷却塔。

3)冷水二级泵系统控制策略。二级泵为变流量运行，其控制信号来自最不利环路干管的供回水压差信号系统，该压差信号与设定值比较，在有偏差时，将会自动调整相关水泵的转速，以令该压差回到设定范围，从而保证末端供水流量的稳定，而又实现最大限度的节能。

5.2 空调热水系统

1)换热机组二次侧出水管上设温度传感器，其温测信号传递给一次侧蒸汽入口处的自力式温度调节阀以调节温控阀的开度，控制蒸汽流量。

2)空调热水为一级泵变流量运行，其控制信号来自最不利环路干管的供回水压差信号系统，该压差信号与设定值比较，在有偏差时，将会自动调整相关水泵的转速，以令该压差回到设定范围，从而保证末端供水流量的稳定，而又可有效的最大限度的节能。同时，用户侧泵的流量发生变化时，将影响到板式换热器一次侧的供回水温度的变化，为了维持一次侧的温差恒定，热水一次侧泵变流量运行。

5.3 空调末端

1)风机盘管/吊柜(回风工况)控制。室内冷负荷变化，由设在室内带风机三速开关的温度控制器控制，设在风机盘管冷水回水管上的电动二通阀，通、断水流或选择风机盘管风机低、中、高速运行，以维持室内的温度，同时调节各个末端设备之间的压力平衡。冬夏季工况自动转换。

2)新风机控制。由设在主送风管上的温度传感器，经DDC控制器控制其回水管上的两通电动调节阀，以保持送风设定温度的稳定。电动阀与风机连锁。冬夏季工况自动转换。

3)柜式、组合式空调器控制。由设在回风总管上的温度传感器，经DDC控制器控制其回水管上的两通电动调节阀以保持室内设定温度的稳定。电动阀与风机连锁，冬夏季工况自动转换。由DDC控制器根据设置在回风管上的二氧化碳浓度传感器信号控制新风、回风及排风管上电动风阀开度，以保证室内新风量及节约能源。过渡季节由DDC控制器根据室内温度信号控制新风、回风及排风管上电动风阀开度，由DDC控制器根据风管的风压信号变频控制系统中的所有风机转速，以维持室内温度。

5.4 空调系统防冻设计及控制

在冬季空调水系统试压及调试期间，系统不运行时，其水系统应放空泄水以免冻裂末端设备铜管。在空调系统新风入口处设置电动风阀与其系统风机联锁，在空调系统表冷器后设置防冻开关。空调系统运行时，DDC控制器根据其信号控制空调器回水管上的电动二通阀开度。

6 结语

此次设计医疗建筑包括门诊、病房、手术室、ICU、药房、MRI，DSA等，布局复杂、科室繁多，相对普通民用建筑来说还有明确的工艺流程[4]。因此，进行空调系统设计时要达到安全、舒适、节能、合理的目的，应做一些特殊考虑：

1)冷热源的选择应根据所在地的气候特点、能源供应状况，因地制宜。设计采用变频冷水机组，冷冻水输配系统采用恒定温差变流量的二级泵系统，满足负荷变化时的需求。

2)空调系统根据负荷的需求，自动调节空调设备的容量输出和控制设备启停来达到节能的目的。全空气的空调系统采用变频技术，在过渡季节采用全新风运行，以满足节能运行的要求。

3)妇科、儿科等，特别是新生儿科，别的区域尚需供冷时，此处需供暖，要求室温保持在26 ℃～28 ℃，该区域的空调系统需具备提前供暖功能或采用四管制系统。

4)影像，MRI，DSA，CT等设备发热量大的科室，急诊室、药房等科室需24 h全天候使用，均需另设空调，此时可考虑另设VRV空调系统。

5)手术室、ICU等，需设置净化空调，采用全空气系统，冷热源四管制，需要另设提前供冷系统。

6)为了改善医疗环境，越来越多的医疗建筑开始设置医街。该区域一般用全空气系统，变频控制，舒适、安装方便，有利于设置过渡季全新风运行。尤其在绿色建筑中应提倡该设计方法。

7)大型医疗建筑中尚有大量的内部房间，此类通风尤为重要。可考虑排烟与排风共用系统，尽可能采用竖向风井通风。

[1] GB 50736—2012,民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].

[2] GB 50189—2005,公共建筑节能设计标准[S].

[3] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[4] 李海盟.某大型医院空调设计[J].山西建筑,2015，41(4)：118-119.

Air conditioning design for southern district of Anhui Provincial Hospital outpatient building

Wang Hui

(AnhuiProvincialArchitecturalDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd,Hefei230002，China)

Taking the air conditioning system design of Anhui Provincial Hospital as an example, combining with the characteristics of medical building, and function, climate characteristics, introduced the air conditioning system design characteristics of the building, elaborated a series of energy saving measures of different system in design, in order to ensure the safety, energy saving, efficient operation of air conditioning system.

medical building, air conditioning system, design parameter, automatic control

2015-02-12

王 慧(1963- )，女，高级工程师，注册公用设备工程师

1009-6825(2015)12-0112-03

TU831

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