综合医院暖通空调系统设计简述

黄银香

（广州市设计院工程建设总承包有限公司，广东 广州 510620）

1 医院暖通空调系统特点

近年来，我国的医疗建筑发展迅速，医疗设备技术日新月异，医院建筑对暖通空调技术要求越来越高，不仅要求环境舒适，也要确保医疗设备正常运行[1]。因此，空调系统的好坏直接关系到医疗安全质量。另外，据统计，空调系统的能耗约占建筑总能耗的60%，医疗建筑甚至可能达到70%。所以，集中空调系统能否合理运行也直接关系到医院的经济效益。

目前，综合性医院一般包括门诊、医技、手术部、病房、行政后勤等部门。因每个部门的空调服务时间和负荷特性不一样，因此其空调方式也不尽相同，有的地方仅需满足舒适度要求，如病房、行政后勤等，有的地方需要预防交差感染而采用洁净空调，如手术室，中心供应等。此外，急诊、手术室、病房等房间需考虑24h空调需求，手术室空调还需考虑备用空调等。这在一定程度上也加大了医院暖通设计的难度。

2 工程实例

以广东省韶关市某住院综合楼为例，主要建筑概况：总建筑面积：37044.88m2，地下1层为车库及设备用房，地上共13层，包括各功能诊室、办公室、住院病房、专业医疗用房（手术室、ICU房、中心供应房）等。

2.1 空调冷、热源系统

该医院位于夏热冬冷地区，同时考虑病人比普通人抵抗力弱的特点，该工程在设计时同时考虑了夏季制冷和冬季供暖，夏季制冷采用水冷螺杆机加离心机的供冷方式，冬季采用风冷热泵供暖。另外考虑专业医疗净化用房（手术室、ICU房、中心供应房）的特殊性，如24h不间断供冷、过渡季节供冷，因此增加了一套独立的冷热源系统作为备用，用于医疗净化用房过渡季节及大楼冷、热源系统停机状态时使用。

2.1.1 大楼空调冷源系统

为了提高系统实际运行效率，使机组始终保持在高效区运行，根据建筑物在不同时段的空调负荷的高低不同，本次设计采用水冷式电制冷空调，冷水机组采用两大一小的机组搭配形式。经计算，大楼最大冷负荷为4159kW，采用2台450RT水冷式离心机组+1台280RT的全热回收螺杆冷水机组，回收的热水用于生活热水的预热，进一步提高系统能源的利用率。冷水机组、水泵及水处理设备安装在负一楼的制冷机房内。

2.1.2 大楼空调热源系统

本项目虽然身处南方地区，但针对南方地区湿冷模式下，体感更冷的情况，本次设计增加了供暖系统，空调热源采用风冷式热泵系统。经计算，大楼热负荷为1803kW，采用两台螺杆式风冷热泵机组，制热量为943kW。风冷热泵机组布置在主楼十三层楼顶，夏季供冷与冬季供暖共用水管管路系统，通过冷热水主管上的阀门切换来实现冷暖需求。

2.1.3 专业医疗净化用房冷源系统

专业医疗用房平时冷热源与大楼共用系统，但为了满足过渡季节需要供冷或主系统停机时的供冷需求，专业医疗净化用房另外设置了一套独立的冷热源系统，采用风冷式热泵系统，共设计两台制冷量为165kW的涡旋式风冷热泵机组。机组安装在副楼五层屋面，机组与热水循环泵配套设置。

2.2 空调水系统

（1）为解决空调水系统水路平衡难的问题，空调水系统采用竖向同程、水平异程式的两管制系统。每层回水主管上设有静态平衡阀。

（2）大楼夏季供冷、冬季供暖系统共用供回水管路，冬夏季的使用通过冷热水主管上的蝶阀切换来实现。大楼冷、热源水系统流程及阀门切换见图1，阀门动作说明：夏季进行制冷时，风冷热泵机组停机，阀门V1关闭、阀门V2开启；冬季进行供暖时，冷水机组停机，阀门V1开启，阀门V2关闭。

图1 大楼冷、热源水系统流程及阀门切换

2.3 空调风系统

医院空调系统为患者和医护人员创造了清洁卫生、舒适的工作环境，在确保医务人员，使其免受交叉感染的同时，我们还应考虑节约能源消耗。全空气系统便于深度空气处理，提高过滤水平，满足区域内医院空调系统的要求。但控制灵活性没有风机盘管加新风系统好，因此本次设计针对不同的区域采用了不同的空调送风方式。各房间室内设计参数如表1所示。

表1 室内设计参数

（1）大空间区域（如餐厅、输液室等）采用全空气空调系统，集中回风，新风由外墙百叶或新风竖井通过风管进入各空调机房的空气处理机，新、回风量大小由风管上的电动风阀根据CO2浓度监测装置进行调节，CO2浓度超标时，加大新风阀的开度，增加新风量，反之，关小新风阀的开度，减小新风量，从而达到节能的目的，新风与回风在回风箱内混合，经过滤段、表冷段处理后，由风机均匀送入室内。

（2）面积较小的房间如诊室、办公室、病房采用风机盘管加独立新风系统。气流组织为上送上回或侧送上回。无外窗的房间同时设置机械排风系统，排风量按新风量的80%计算。

（3）中心供应室、手术室等用房设置净化空调系统。净化空调机组配置G4+F8效率两级过滤器；对卫生要求高的手术室、层流病房送风端安装H13型高效过滤器，其他对卫生要求不太高的地方，应按照规范安装E11高效过滤器，手术室下回风口设置M5效率过滤器，确保洁净室的卫生要求达到标准[2]。配风方式为上送风和双下回风，手术室外部组成梯度正压。

2.4 通风系统

医院通风系统对医院防感染方面起着非常重要的作用，它不但为医院创造了一个舒适、干净、无味的病房环境，而且确保了医务人员和患者的安全，减少了感染的机会。医院的通风系统应该是一体化的，而不是只考虑部分地区。应避免建筑物内和建筑物之间的送风、排风交叉和短路。建筑物内每个组成部分之间应形成压力梯度，从而使气流方向正确。

（1）垃圾房、污水房、太平间、实验室等房间有异味，且是医院的主要污染源，应安装机械排气系统和净化设备，排风经净化处理后在建筑的高点排放。

（2）卫生间设置独立的排风系统，禁止与房间的排气共用一套系统。

（3）门诊部内部没有外窗的所有房间应根据功能安装排气系统；人员密集的场所，排气系统应与新鲜空气系统同时设置，保证新风顺利送入房间。

2.5 空调自控系统

2.5.1 空气处理机控制

空气处理器的控制由温度传感器、比例积分电动二向阀、温度控制器、新风电动分体式多叶调节阀、CO2浓度传感器和设置在回风百叶窗处的CO2浓度控制装置组成；根据回风温度与设定值的差值，温度控制器自动调节比例积分电动二通阀的开度，控制冷冻水流量，从而控制房间温度。在回风百叶处设置CO2浓度传感器，CO2浓度控制器根据回风CO2浓度与设定值的差值自动调节新风上开式多叶调节阀的开度，实现新风的需求与供给。在过渡季节，如果室外空气焓值比室内空气焓值低很多的时候，将新风阀全开，回风阀关闭（电动或手动），打开过渡季节对应的排风机（或外门窗）。系统在全新风情况下运行时，比例积分电动双阀和二氧化碳浓度控制器关闭，回风百叶处的温度传感器控制相应的进（排）风机的间歇运行。维持室内舒适。控制原理如图2所示。

图2 空气处理机自控原理

2.5.2 风机盘管控制

风机盘管控制单元由设置在回风百叶处的温度传感器、开关式电动二通阀（常闭，闭压差≥0.3MPa）和温控器组成。温控器根据回风温度与设定值的差值来控制电动二通阀的开启和关闭，从而实现室温控制。过渡季节运行策略与平时一致。

2.5.3 空调冷源群控系统

（1）空调冷源控制系统根据空调负荷和主机效率曲线自动优化运行冷水机组数量。

（2）冷冻水系统在供回水总管上装有压差旁通控制装置。旁通阀由压差控制器根据供回水总管或空调冷源控制系统的压差自动调节，保持冷水机水量充足，负荷侧供回水压差充足。

（3）冷冻水泵采用一次泵变流量技术。变频器根据冷冻水最不利回路的压差与设定值的差值来调节泵转速，确保端部冷冻压差正常[3]。

（4）冷冻机组与冷却塔、冷却泵和冷冻水泵联锁控制，主机冷冻水、冷却水出水管上设水流开关保护。

2.6 空调节能措施

医院建筑能耗远高于其他的公共建筑，其中暖通空调能耗又是医院的主要能耗[4]。所以，医院空调系统设计中应做好节能技术的应用，本项目主要采用以下节能方式。

（1）选用带热回收的螺杆机。选用的螺杆式冷水机组带热回收，回收的冷凝热用来给生活热水预热。同时按照两大一小的配置，使系统始终在机组的高效区间运行。

（2）过渡季节全空气系统全新风运行。

（3）在人口密集的地方安装CO2浓度监测装置。如果浓度超标，启动新风机组与排风机组联动动作，或者加大组合式风柜新风阀的开度，加大新风量，从而降低室内CO2浓度，满足绿色节能要求。

（4）净化空调系统如中心供应等独立另设一套系统供过渡季节使用，避免了在冬季和过渡季节，只有净化空调需要供冷时，仍要开启大冷量的离心式冷水机组，这是是典型的“大马拉小车”浪费能源模式，而且冬季离心制冷主机负荷调节能力差，在部分负荷条件下运行能效果比减少[5]。

3 结语

通过以上分析可知，综合医院功能房间众多，每个功能房间的使用时间和功能要求都不一样，在实际设计中，应按照实际状况选择不同的冷热源，满足不同房间的空调需求，提高系统效率。同时应采取合适的空调送排风形式，满足不同功能房间的送排风需求，避免交叉感染。另外在碳中和的时代背景下，针对医院空调能耗大的特点，应采取合适的节能措施，更好的节约运行费用，节约能源。