福建某医院空调系统设计的改进与探讨

该项目中的空调设计参数参考了相关规范及文献，见表1，2。

医院各功能房间的使用时段是不同的，如病房、急诊与医技房间（病理科室、检验室等）在夜间也需要空调；手术室等洁净功能区域全年需要空调，且在供冷的同时还需提供再热量；门急诊楼中大进深空间的内区在供暖季仍需供冷；综合办公楼因人员加班需要有空调。因此，医院设计中的空调冷热源及空调系统配置必须考虑上述因素。

经计算，该项目空调系统夏季冷负荷约为16452kW，冬季空调热负荷约为6066kW；除去多联机系统、手术室洁净系统等外，门诊、医技、病房、学术中心等集中空调区域的冷负荷为10722kW，热负荷为4161kW。单位建筑面积冷负荷为115W/m2，热负荷为43W/m2。基于上述房间的使用特点，空调冷热源容量配置如下。

门急诊医技楼与病房楼等的空调冷源采用3台单台制冷量为2813kW的离心式冷水机组，2台单台制冷量为1402kW的双机头螺杆式冷水机组。空调水系统的热源采用3台单台制热量为1.4MW的热水锅炉。

手术室、重症监护室等净化区域采用四管制能量提升热泵型机组作为空调冷热源，全年提供空调冷水的同时可提供热水，供空调恒温恒湿系统再热用。

除手术部净化区域采用独立的四管制空调水系统外，其他医用区域空调水系统采用分区两管制一级泵变流量系统。建筑物外区可按季节实现供冷或供热，内区因全年存在余热，可全年供冷。这样的水系统配置是基于对部分三级甲等医院实际调查而设计的。

门急诊楼内的放射科、病理科、检验科及综合办公楼均采用变制冷剂流量多联机系统，以适应不同时段、不同负荷的要求；磁共振成像（MRI）等科室采用风冷专用精密空调机组，由医技设备供应商成套供应。

大空间区域如门诊大厅等均采用定风量一次回风全空气系统，气流组织采用上送下回。

门急诊医技楼及病房楼中的诊室、病房、医生办公室等小房间采用两管制净化型风机盘管，新风系统分科室或防火分区独立设置。部分科室采用非净化型风机盘管机组加新风的空调方案。

病理科除有空调与全面通风外，因工艺要求还需设置通风柜。于是，房间内除了常规的新风与排风系统外，还另设了如图1所示的通风柜补风系统，用于通风柜排风量的补偿。需注意的是，补入空气应设有便于卸下清洗的空气过滤器，必要时冬季补风还应预热。

在该工程设计中，风机盘管机组与空调箱这2种不同末端装置选取不同温差，即风机盘管机组冷水温差取7℃，空调箱冷水温差取8℃，系统供水温度仍为7℃。风机盘管与空调箱采用不同温差是基于两者换热器配置的“自由度”有较大差异。

表3为某系列大温差风机盘管FP-68型号的测试数据。

空调箱排管可通过调整排数、改变肋片片距等换热器的结构特征达到大温差要求。表4给出了该工程门急诊大厅风量为25000m3/h时空调箱排管在不同冷水温差时的特性参数。

那么，冷水系统温差（即蒸发器温差）的增大是否会影响冷水机组效率？查阅有关资料，同时咨询冷水机组厂商，可知在较大的设计温差范围内，冷水机组效率可基本保持不变，如图2所示。

还应指出，风机盘管机组与空调箱2种不同空调末端装置选用不同的设计温差并不影响末端温度的控制。

基于医院设计规范，目前采用集中空调水系统的设计（例如众多诊室等医疗用房）均采用净化型风机盘管机组加新风的系统，即在风机盘管机组的回风口设置中效过滤器，以提高房间空气的洁净度，降低空气感染率。这种风机盘管机组的空气过滤器阻力较常规型机组大,噪声也较大；又因过滤效率高、易积尘,过滤器使用寿命较短、更换频率高；更因风机盘管机组数量多，费用较高，维护工作量也很大。

文献提出了另一种空气水系统方案，如图3所示。在各房间设置常规型风机盘管机组，由它单独处理房间冷热负荷。此外，再设置1台含新风与回风的空调箱，该空调箱内含粗效与中效空气过滤器，系统中的新风量为各房间新风量之和，系统总风量满足各房间经中效过滤的换气次数之和。这种变通的风机盘管机组加新风系统既能利用常规型风机盘管机组控制室内温度，又能在空调箱内集中过滤含新风和保证室内换气次数的循环空气，避免了在风机盘管机组内配置中效过滤器。

2种方案中的空气处理过程（未考虑风管内空气温升）的焓湿图见图4。净化型风机盘管机组加独立新风（方案1）的空气处理过程见图5。采用空调箱增大换气次数（方案2）的空气处理过程见图6。

该项目门诊楼部分科室的空调系统采用了上述方案2的空气处理方案,其空调面积约475m2，吊顶下净高3.0m，换气次数按6h-1计算，所需送风量为8550m3/h。空调季需要的新风量为2850m3/h，故空调箱的回风量为5700m3/h。过渡季增加新风量，以进一步提高室内空气品质。项目中增加后的新风量约为总风量的70%。由于部分房间处于内区，为保证增加新风量后该区域的正压值不会偏大，故排风系统选用双转速、风量2400 m3/h/4400m3/h（空调季/过渡季）的风机。

图7为使用开式膨胀水箱定压的典型空调水系统,膨胀水箱与水系统连接点的定压点在水系统回水管的顶部a点处。

图8为该水系统运行时的水压图，横坐标为水系统各点的压力分布，纵坐标为水系统各点的高度分布。

由以上闭式水系统的水压图分析可知：空调水系统的定压点位置不一定需设在水泵入口处，尤其是高层建筑的空调水系统，可将开式膨胀水箱的膨胀管接到总回水管的顶端，系统正常循环时不会出现负压，比将膨胀管接到位于地下室的水泵入口处更为简单，也减少了管井内的管道数量，利于减小管井面积。当然，当建筑物高度较低，或者是主机放置在系统最高点的空气源热泵系统，如果从定压点a到水泵入口的管路阻力超过了水柱高度的允许阻力值，系统便会出现负压，破坏系统正常循环。所以，当处于这2种情况时，应将定压点设在水泵入口处。

设计中应尽可能采用一个膨胀水箱定压多个空调水系统的方案，不会导致多个水系统之间的水体流动，如图9所示。但在超高层建筑中，应注意低区系统的最大承压值。在该项目中，空调冷水系统、热水系统及冷水机组热回收热水系统合用了1个高位膨胀水箱。膨胀水箱设在该工程最高单体的屋顶上，3个闭式水系统的循环泵均设在地下室的冷水机房内。