医疗建筑暖通空调设计浅谈

2021-07-04赵建博

建筑热能通风空调 2021年5期

赵建博

山东省建筑设计研究院有限公司

0 引言

近年来随着我国人民生活水平的不断提高，我国的医疗事业得到了快速的发展，各地新建医院以及原有医院改扩建工程越来越多，各级医院的规模也越来越大。

在医疗建筑能耗中，暖通空调系统能耗占了很大的比例，因此医疗建筑的暖通空调设计越来越重要。本文结合笔者十几年来医疗建筑暖通空调设计的经验，从空调冷热源设计、空调风系统设计、通风系统设计、空调管路系统设计四个方面对医疗建筑的暖通空调设计进行了总结。

1 空调冷热源设计

1.1 舒适性空调集中冷热源

对于医疗建筑来说，舒适性空调集中冷热源的选择应以稳定可靠为第一原则。传统的稳定可靠的舒适性空调集中冷热源为冷水机组冷源加市政供暖热源或者锅炉房热源。近年来，随着暖通空调技术的不断发展，医疗建筑的舒适性空调集中冷热源也越来越多样化，下面结合笔者十几年来医疗建筑舒适性空调集中冷热源设计的经验，对其总结如下：

1）冷水机组加市政热源或者锅炉房。由于市政热源或者锅炉房在冬季的稳定可靠性（尤其在其他热源受限的广大北方地区），使得冷水机组加市政热源或者锅炉房这一冷热源型式在以往的医疗建筑设计中占有较大比例。根据多年的医疗建筑设计及服务经验，在有市政供暖地区的医疗建筑项目中，宜优先采用市政热源供暖。由于医疗建筑使用的特殊性以及市政供暖的周期性，在采用市政热源的项目中，应考虑过渡季节需要提前或者延迟供暖科室的需求，在这些科室采用独立热源或者提供备用热源。

2）多联机中央空调。近年来由于技术进步，造价降低以及使用的灵活性等优点，多联机中央空调系统在医疗建筑项目中也得到了越来越多的应用。在医疗建筑项目多联机中央空调设计中，当冬季室外空调设计温度低于多联机名义工况条件温度时要充分考虑设计工况衰减，以免影响使用，在有需要时应选用低温型和超低温型机组。检验科等发热量比较大的科室应根据实际负荷情况正确选取室内外机容量。

3）溴化锂直燃机。在无市政热源、燃气供应充足且价格合理的医疗建筑项目中，可采用溴化锂直燃机作为舒适性空调集中冷热源，这一系统还可解决全年卫生热水的问题。这一型式需与项目当地消防及环保部门沟通溴化锂直燃机放置位置及废气排放问题。

4）水地源热泵。在水地源热泵适用地区，如投资适中且有充足的地埋管或者取灌水井空间，考虑运行费用低等优点，水地源热泵系统可作为医疗建筑项目的舒适性空调集中冷热源。近年来，由于深井水回灌困难等因素影响，水源热泵系统已很少应用在医疗建筑项目中。在采用地源热泵系统的项目中，应进行全年动态负荷计算，根据项目需求设置辅助冷、热源，使得系统总释热量和总吸热量相平衡。

5）风冷热泵。在风冷热泵适用地区，如其它冷热源型式无法使用、有风冷热泵外机放置位置，风冷热泵系统可作为医疗建筑项目的舒适性空调集中冷热源。风冷热泵系统也可解决全年卫生热水的问题。此系统同样需要考虑冬季机组的衰减问题。

在实际的医疗建筑项目中，根据项目的实际情况，冷水机组加电蓄热锅炉系统，废热或废气的吸收式冷热水机组系统、分布式燃气冷热电三联供系统等均有使用。

1.2 净化空调系统独立冷热源

对于舒适性中央空调为水系统的医疗建筑工程来说，净化空调系统独立冷热源建议由风冷热泵冷热水机组提供。净化空调系统夏、冬季节，建议统一使用舒适性中央空调集中冷、热源，过渡季节，单独采用风冷热泵冷热水机组供冷供热。当然，也可以根据工程实际情况和建设单位需求全年使用风冷热泵冷热水机组供冷供热。

对于舒适性中央空调为多联机中央空调系统的医疗建筑工程来说，净化空调系统独立冷热源除了可使用上述的风冷热泵冷热水机组外，也可采用多联机中央空调系统。

1.3 独立冷热源

医疗建筑工程中的直线加速器机房、变配电室、消防控制室、影像科、检验科等区域由于其使用的特殊性，一般采用多联机中央空调系统。另外，有时根据建设单位的使用要求，急诊科、针灸科、康复推拿科等区域也会设置独立的多联机中央空调系统以便提前或者延迟供暖。

医院核医学科的ECT、PET/CT 检查室根据使用要求应设置恒温恒湿空调机组。MR 检查室空调由MR 设备厂家设计并提供，信息中心机房等精密空调由设备厂家设计并提供。机房层消防水箱间为满足防冻要求设置分体空调或者多联机中央空调系统。

1.4 供暖系统

对于东北三省、内蒙古自治区等严寒地区的医疗建筑项目来说，由于其气候寒冷，冬季空调效果不如散热器供暖系统（或者地暖系统），因此会增设一套散热器供暖系统（也可增设地暖系统，一般来说全部增设地暖系统的项目比较少）。这样的话，夏季使用空调系统供冷，冬季采用散热器系统供暖（冬季新风热源采用集中热源）。

对于北方的医疗建筑工程，出于舒适性和美观考虑，一般会在医疗建筑内的中庭或者高大空间设置地暖系统。

2 空调风系统设计

由于医疗建筑项目净化空调系统的特殊性，本文仅总结医疗建筑内非净化空调区域空调风系统设计。

2.1 空调方式及气流组织

医疗建筑项目一般采用集中式空调系统，根据各功能分区不同特点采用不同的空调形式。病房、门诊医技科室、办公室等采用风机盘管（多联机室内机）加新风系统。病房将风机盘管装于房间走廊小吊顶内，采取侧送上回方式。门诊医技科室及办公等用房，将风机盘管（多联机室内机）装于房间中部吊顶内，采取上送上回方式。所有送排风口均为防结露设计。各房间气流组织示意图如图1：

图1 房间气流组织示意图

医疗建筑内的中庭，医疗街，大会议室或多功能厅等大空间房间建议采用一次回风全空气系统，气流组织为上送上回。

2.2 新风处理

在医疗建筑中空调系统能耗占了很大的比例，一般为20%～40%，而空调系统能耗中新风负荷又占到了20%～30%。因此，空调新风系统采用有效地节能降耗技术对降低医疗建筑总能耗有着非常重要的意义。新风系统中采用排风热回收技术能有效降低新风系统负荷，液体循环式分体热回收新排风空调机组由于其新排风不交叉、布置灵活等优点，使其非常适合应用在医疗建筑项目中。

在医疗建筑项目中，新风主机采用液体循环式分体热回收新风（空调）机组，新风系统采用分层、分区的供给方式，每一个新风系统尽量不跨越不同医疗科室或护理单元，以避免或减少交叉感染。排风主机采用液体循环式分体热回收排风机组，与相同区域热回收新风（空调）机组对应，新、排风机组之间通过热回收液体循环，将热量传递给新风，从而预冷或预热新风。新、排风之间无能量直接传递，避免了空气安全隐患。液体循环式热回收新排风空调机组流程如图2 所示：

图2 液体循环式热回收新排风空调机组流程图

2.3 除尘净化

在所有分体式液体循环式热回收新风入口设置全截面复合式空气净化装置与新风机组联动控制，同步开启、延时停止，保障室内空气质量。

在所有风机盘管（多联机室内机）回风口内安装回风口复合式空气净化装置与风机盘管（多联机室内机）联动控制，同步开启、延时停止，保障了室内的空气质量。

新风入口和风机盘管（多联机室内机）全截面复合式空气净化装置安装示意图如图3 所示：

图3 全截面复合式空气净化装置安装示意图

2.4 新风加湿

医疗建筑项目冬季新风应加湿处理，当有蒸汽可利用时，应首先选用干蒸汽加湿器。当无蒸汽可利用时，通过经济技术比较可采用电极式或者电热式蒸汽加湿器。

3 通风系统设计

医疗建筑的诊室、病房等主要功能房间一般设有外窗，可采用自然通风。其它主要场所的通风换气量（或者换气次数）可按照相关规范和技术措施进行。

3.1 电气用房

由于医疗建筑的特殊性，一般在医疗建筑项目暖通空调设计中，变配电室、弱电间、电梯机房内设置带温控装置的排风机(扇)排除余热，排风机启、停温度为37/32 ℃。当排风机无法排除余热时，开启相应空调系统(当设置空调系统时)降温除热，并关闭通风系统。

3.2 特殊医疗区域通风

1）设有局部排风系统的区域。一般来说，检验科、病理科实验操作台应设置局部排风通顶竖井，影像科MR 机房设置液氦超压排放管通顶竖井。所有有污染危险的排风均需经过无害化处理，并达到排放标准后于屋面高空排放，排风口高出上人屋面3 m。

2）有辐射风险的区域。核医学科、影像科等需进行射线屏蔽的房间，对于穿墙后的风管及配管，应采取不小于墙壁铅当量的屏蔽措施。

3）有传染风险的区域。呼吸道感染门诊及病房污染区、半污染区应设置排风通顶竖井，并经高效过滤器无害化处理并达到排放标准后于屋面高空排放，排风口高出上人屋面3 m。

3.3 其他

一般来说医疗建筑内，变配电室、影像科房间、UPS 间等用房设有气体灭火系统，设有气体灭火系统的房间应设置气体灭火后排风系统。火灾时气体灭火系统启动，灭火剂喷放前，除泄压口以外所有穿过隔墙的电动防火阀、电动风阀、防护区内的所有风口自动关闭，风机停止运行。灭火结束后，在设置气体灭火用房室外开启气体灭火后排风风机及室内电动防火阀、电动风阀、排风口排出残余灭火剂。

4 空调管路系统设计

根据医疗建筑项目舒适性空调集中冷热源型式不同，空调管路系统分为水系统管路和氟系统管路。

4.1 空调水系统管路设计

1）系统制式。一般来说，医疗建筑项目内的洁净手术部空调水系统采用四管制系统，其余区域均采用两管制系统。

2）空调水系统分区。空调水系统横向按照使用功能（使用时长、特殊功能区域等）在分集水器处分为不同的环路，一般按照病房、门诊医技、净化、急诊等环路划分，可在分集水器处独立控制。净化空调系统设置独立的水系统，可独立供冷、供热。同时在舒适性空调集中冷热源的分、集水器处设置独立的环路。当集中冷热源运行时，由集中冷热源为净化空调供冷供热。当过渡季节集中冷热源关闭时，关闭分集水器处切换阀门，净化空调系统独立冷热源独立运行。

3）平衡及调节措施。集水器各空调支路、各层回水分支干管处设置静态水力平衡阀。风机盘管回水支管设动态平衡电动两通阀，新风空调机组回水支管设动态平衡电动调节阀。