东营市人民医院综合病房楼暖通空调设计

东营市人民医院综合病房楼暖通空调 山东省建筑设计研究院 解勇 桑海龙 于晓明 摘 要 东营市人民医院综合病房楼属大型医院建筑，建筑功能复杂，使用要求高。本文介绍了空调冷热源系统、水系统、风系统、自动控制系统、防排烟及节能技术的应用，并结合医院建筑的特点，对手术室等特殊功能区的空调通风设计做了说明。 关键词 医院建筑 空调 变流量 手术室 节能 1 概况 东营市人民医院综合病房楼建筑面积73511m2，建筑高度96.05m，地下1层，地上23层，属一类高层公共建筑。本建筑地下一层为供应中心、设备机房、总务及药库等，其中一部分为核6级甲类防空地下室；一层为候诊大厅、输液大厅、中西药房及影像科；二层为特检、影像及外科门诊；三层为病理检验、妇产科诊室等；四层为耳鼻喉科及口腔科诊室；五层为洁净手术室及ICU；五层和六层之间为设备层；六层至二十三层为各科室病房。综合病房楼的外观效果图见图1。 2 空调设计计算参数 空调室外计算参数见表1，主要房间的室内空调设计参数见表2。 表1 空调室外计算参数 空调计算干球温度（℃） 空调计算湿球温度（℃）/相对湿度（％） 夏季 30.3 26.6℃ 冬季 -12 60％ 表2 主要房间室内空调设计参数 房间 温度（℃） 相对湿度（％） 新风量（m3/h•人） 噪声（dB） 正压值（Pa） 冬季 夏季 冬季 夏季 诊室 18～20 25～27 ≥30 50～60 50 ≤50 － 手术室 22～26 25～27 ≥30 50～60 60 ≤50 +8 待产、分娩 20～22 25～27 ≥30 50～60 60 ≤50 － 特别护理 22～26 25～27 ≥30 50～60 60 ≤45 +8 普通病房 18～22 25～27 ≥30 50～60 30 ≤40 － 办公 18～20 25～27 ≥30 50～60 30 ≤40 － 病员盥洗 18～20 25～27 ≥30 50～60 － － － 3 空调系统设计 3.1 空调冷热源 本工程夏季的设计冷负荷为5860kW，冷指标为80W/m2；冬季的设计热负荷为6000kW，热指标为82 W/m2。 综合病房楼采用冷热两用中央空调系统，制冷机房、换热机房及循环水泵房统一设置在地下一层。夏季制冷采用2台2461kW离心式冷水机组及1台1044kW螺杆式冷水机组，总制冷量约为5966kW。冷水供回水温度为7℃/12℃。冷却塔设置在裙房屋顶，共设3台方形冷却塔，每台塔的冷却水量为585m3/h。冷却水进出水温度为32℃/37℃。冬季空调供暖热源为85℃/60℃的市政热水，采用板式水－水换热机组，热交换后二次热水的供回水温度为60℃/50℃，供热能力为6000kW。冷水机组蒸发器水侧、换热机组的承压能力均为1.6MPa。 3.2 空调水系统 空调水系统为两管制一次泵变流量系统。水系统按照使用功能分成两个区：五层手术部及设备层为一区，其它为另一区。这样，手术室、手术室辅助用房等科室单独划分一个系统，可以实现分系统提前和延长供热、供冷。水系统在各层按护理单元（标准病房）和朝向划分水平环路，主楼划分为四个环路，裙房划分为两个环路，各水平环路及空调主立管均为同程式布置。为平衡各立管的压降，在集水器的各回水管上设静态平衡阀。新风机组设有冬季防冻措施，在新风入口处设密闭多叶阀，其启闭与风机的开停联锁。 3.3 空调风系统 综合病房楼采用两种空调方式：门诊、医技、病房为风机盘管加新风系统，手术室为一次回风全空气系统。新风采用分层、分区进行管理，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的机会。 办公室、会议室、影像科等房间设新风换气机，以有效利用排风中的冷量和热量。为尽量减少排风对新风品质的影响，换气机新风口与排风口的距离为10米左右。新风换气机的额定热回收效率不低于60％。 手术室采用彼此独立的一次回风全空气系统，其中有两间Ⅰ级手术室，两间II级手术室，其它为III级和IV级手术室，空调净化机组等设备设在设备层内。手术室新风处理采用双冷源新风机。ICU和手术室辅助用房均按照国家标准《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333－2002进行空调净化处理。 各诊室及无外窗的房间实验室设置机械排风系统，其中病理实验室、病理制作操作台设置负压排风罩进行局部排风，公共卫生间、污洗间及病房卫生间设暗装通风器进行局部排风。 4 空调系统自动控制及运行管理 空调水循环采用变流量系统。风机盘管回水管安装电动两通阀，位式调节；新风机组回水管采用电动调节阀，其理想流量特性为等百分比特性。制冷机房内的空调循环水供回干管之间设置旁通阀和压差控制器，控制系统根据旁通管的水流量以及系统供水温度对冷水机组进行启停台数的控制。 在冬季较寒冷的时段里，所有新风机组的电动调节阀应始终保持适当开度，水泵应保持运转，在新风机组出风侧设置防冻报警探头，可自动开启电动调节阀和循环泵，也可手动开启。 空调系统采用直接数字控制系统（DDC）。 5 通风系统设计 制冷换热机房、水泵房、变配电室及地下库房设机械进排风系统，补风量为排风量的80％，电梯机房、卫生间设机械排风系统。房间通风换气次数见表3。 中庭采用自然通风与机械通风相结合的方式：在中庭顶部四角设4个可开启窗，进行通风换气；也可开启部分位于中庭顶部的排烟风机进行通风，机械通风的换气次数为3次/h。 病房卫生间通过排风竖井从屋顶排风。 表3 房间通风换气次数 房间名称 换气次数（次/h） 房间名称 换气次数（次/h） 制冷、换热机房 6 变配电室 8 水泵房 6 卫生间 10 电梯机房 10 地下库房 5 6 防排烟设计 6.1 机械加压系统 根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）的要求，防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室分别设置了机械加压送风系统。各类风管穿越防火分区、机房及变形缝处均安装防烟防火阀。 主楼防烟楼梯间总层数为23层，加压风机风量按火灾时3扇门（着火层及其上、下一层）同时打开组织疏散，门洞平均风速≥0.7m/s进行计算。裙房防烟楼梯间总层数为6层，其加压风机的风量按两扇门（着火层及其上一层）同时打开组织疏散，门洞平均风速≥0.7m/s进行计算。 防烟楼梯间加压风口采用自垂百叶送风口。前室与合用前室加压风口采用常闭型多叶送风口，火灾时消防中心控制(或就地手动)打开设定层的送风口及相应的加压风机。 6.2 排烟系统 地下室按照不同的防火分区设置排风与排烟合用的系统，同时设置机械送风系统，送风量大于排烟量的50％。排风总管处设一常开电动风阀。在通向每个防烟分区的排烟支管上装有常开电动风阀，火灾时关闭着火区以外的排烟口。不具备自然排烟条件的内走道及地上无窗房间分别设置独立的排烟系统，其排烟口为普通铝合金百叶风口加常闭电动风阀。中庭采用机械排烟的方式，在中庭屋顶四角设置4台排烟风机，总排烟量为102860m3/h。 7 人防工程 本建筑地下室按核6级甲类防空地下室设计，平时是总务办公、库房等，战时为救护站。共设两个防护单元，设有战时清洁式通风、滤毒式通风及隔绝式通风。人防工程中的清洁式通风量为3000m3/h，滤毒式通风量为2400m3/h，隔绝式通风时隔绝防护时间不小于6小时。 8 手术室空调通风设计 8.1 系统方式 Ⅰ、Ⅱ级洁净手术室均为一间手术室单独使用一台空气处理机组（一对一）、独立控制的形式，Ⅲ、Ⅳ级洁净手术室可采用一对一或三间手术室合用一台空气处理机组。手术层的洁净走廊与洁净辅助用房合用一台空气处理机组，清洁走廊须使用一台空气处理机组。空气循环系统中设置H13高效送风口及F5中效回风口。系统采用集中新风供应方式，各新风支管设置电动双位定风量装置。各手术室净化空调机组过滤器设置为：G3初效＋F7高中效＋F9杀菌亚高效过滤器。新风机组过滤器设置为：G3初效＋F8中高效＋H10杀菌亚高效过滤器。机组设置在裙房屋面。空调水系统采用机械循环两管制系统，管道高点设自动排气阀，以便排除空气，管道低点设泄水管，并配置相同管径的截止阀。冷凝水排水设置高位U型水封。水管道采用镀锌钢管。 新风机组采用双冷源（带直接膨胀表冷以及冷水表冷）机组，当冬季室外气温偏高时，开启直膨冷源，对新风降温，向手术室内区供冷，当室外气温较低时，直接利用室外冷风降温。根据东营市的气象条件，这种新风空调方式可以缩短过渡季开启冷水机组的时间，避免在冬季开启集中冷水机组，节约能源，同时使手术部达到四管制的效果。 8.2 空调冷热源及加湿 手术净化系统空调冷热源由地下制冷机房换热站提供。手术室及ICU设计冷负荷为1350kW，设计热负荷为600kW。手术室采用蒸汽加湿，加湿量为400kg/h，一次蒸汽来自市政管网。 8.3 通风设计 洁净手术室、洁净走廊设置机械排风系统，手术室的排风机与房间门及空调机组联动。洁净区内的排风系统内设有定风量装置、止回装置和中效过滤器，出口排至室外的均设有防水百叶。 8.4 自动控制系统 新风集中处理，利用电动（也可采用机械式）双位定风量装置向每个循环风系统分配新风，各房间的排风机与自动门的开关联动，当自动门打开时，排风机停转，自动门关闭时，排风机运转。 自控系统采用可编程控制器对手术室及辅助用房的温湿度进行控制，以节省能耗。为保证系统风量不受过滤器堵塞的影响，系统利用压力敏感元件检测风系统的压力变化并转换成电信号，送往控制器，控制器输出控制信号，控制风机马达的工作频率，以达到恒定风量及最大限度节能的目的。空气深度处理后，采用电再热器控制送风温度，确保控制精度。 9 空调通风系统节能 综合病房楼的空调通风系统主要采用了以下节能设计措施： （1） 在病房楼的热源入口处，设置热量计量装置； （2） 空调冷热水管采用高效的保温材料，选择合理的保温厚度，减少能量损失； （3） 对于大会议室等人员密度变化较大（出现最多人数的持续时间少于3小时）的房间，所需新风量按室内的平均人数确定； （4） 冷却塔采用变频调速风机，进行变风量调节，既可节省能量，也可防止冷却水温度过低； （5） 对于办公室、大会议室、影像科等房间，设置集中的排风热回收装置，回收装置的额定热回收效率不低于60％； （6） 冷水机组选择性能系数（COP）及综合部分负荷性能系数（IPLV）较高的机型，风机和水泵选择高效节能设备。 参考文献： [1] GB 50019-2003 采暖通风与空气调节设计规范.北京：中国出版社，2004 [2] GB 50189-2005 公共建筑节能设计标准.北京：中国建筑工业出版社，2005 [3] GB 50333-2002 医院洁净手术部建筑技术规范.北京：中国计划出版社，2002 [4] 陆耀庆.实用供热空调设计.北京：中国建筑工业出版社，1993 图1 综合病房楼效果图