安全前提下,医院建筑冷热源多样化配置有哪些形式?
日期:2021-01-07

写在前面:

医疗建筑能耗的不断上升,使得能耗占比较大的空调采暖系统受到了更多的关注。医院建筑空调冷热源系统的设计和使用应当以保证医疗工作的正常开展,控制院内感染为前提,以当地供能情况和环境能源为基础,综合考虑建筑整体能源需求,选用合适的能源供应方式进行组合供能,确保各功能区的室内环境要求,提高医疗环境控制质量,真正降低医院能耗。

随着国民经济发展以及医疗改革的不断推进,全国范围内各等级医院的建设得到了前所未有的发展。在此同时,医疗技术的快速发展以及医疗设备的不断更新促成了医院功能的不断完善, 新建医院也从过去的单体建筑集群式向大体量建筑一体式转变。

新建及改扩建医院建筑大多为全空调环境,新兴医疗学科、高科技医疗技术及诊疗设备对室内环境提出了更高的要求,就诊人员与医护人员对室内环境也给予了给多的关注,这使得医院建设费用以及运行费用大大提高,而空调系统长久以来就是公共建筑能耗大户,空调采暖能耗占公共建筑能耗的50%~60%。

医院作为公共建筑,空调系统能耗的降低在冷热源的选择、系统分区及管路输送、控制系统上都有可以发掘的潜力,而冷热源运行能耗约占空调系统运行能耗的50~70%。

但是作为易感人群及病菌集中的医疗场所,节能不能够作为系统设计的唯一依据,而应当在满足医疗需求和卫生要求的前提下进行空调系统设计和节能措施的选用。本文在分析医院建筑各区域多种需求的基础上,尝试探讨医院建筑冷热源配置方式的多种可能性。 

医院建筑对冷热源的要求

医院建筑冷热源系统设计方案必须满足使用要求,其中不仅仅包括人员需求,更要满足医疗设备的要求,保障医疗工作的正常开展,因此系统设计需要综合考虑当地气候环境、相关政策、能源供应情况等条件。

医院建筑在冷热源的选用上应当安全可靠。“安全”有两重含义,一是我们常说的设备安全,即在日常使用过程中能够稳定持续的运行,不对人员产生危害。另一个含义是指“卫生安全”,医院建筑要求空调系统能够通过过滤等手段隔绝外界空气中的有害污染物,并且细菌、病毒等有害物质不能够通过空调系统在医院内传播。因此医院建筑选用冷热源应优先考虑技术成熟、稳定性较高的设备,在系统分区上应当充分考虑院内感染控制。

在满足安全性和功能需求的基础上,冷热源配置还应当兼顾经济性。空间功能的复杂性要求在设计阶段对空调系统进行细致的划分,集中系统的覆盖面到底有多大,对于有特殊要求的区域是否独立设备冷热源,冷热源配置的容量等,都是需要进行全生命周期费用的仔细考量的。

最后一点是我们常常容易忽略的,是冷热源系统的可调节性。医院建筑由于受到政策法规、医疗技术发展等影响,在使用中经常有功能区的调整与变更,在调整过程中,空调系统必须跟随建筑变化而做出相应的变更。空调系统末端以及管路的变化是显而易见的,而这些调整对终端的影响常常不被重视,因此,冷热源的组合应当具备一定调整空间,以应对空间功能变化而带来的系统变化。 

医院建筑中需要特别关注的区域

医院建筑与其他公共建筑的区别,在于医院建筑特有的功能区域,在此笔者做了一些梳理,将需要特别关注的区域做了大致的分类。医疗工艺设计日渐成为医疗建筑设计的一个关注点,在建筑平面设计中,对特殊区域的位置、功能分布应当有合适的规划,有利于后续空调系统分区及冷热源设置。

1

洁净手术部

根据医院的规模以及专科侧重不同,洁净手术部的大小不一,完整的洁净手术部包含洁净手术室、辅房、术后重症监护室、隔离病房等。这一区域独立成区,对温湿度控制精度要求高、无菌度要求高,为了保证室内压差梯度送风量大送风温差小。我国洁净手术部的长期实践证明独立冷热源对无菌环境的控制、造价和运行能耗的降低十分有效[3]。其他有洁净度要求的空间,比如消毒供应室、无菌实验室等,也建议独立设置冷热源。

2

设备散热量大

需要精确控制温湿度的区域

CT、MRI、DSA、直线加速器这一类设备用房,室内热量主要来源于设备本身的散热,要注意的是扫描间与设备间相邻但是室内温湿度要求不同,MRI更是要求通过机房专用空调来精确控制。

3

同一空间有不同温度要求

B超室在医院中是个比较特别的功能用房,设备本身散热量较大,要求室内温度不能过高,但是患者在检查过程中袒露大面积皮肤,涂抹耦合剂后体表温度更低,在冬季这个矛盾更加突出。直线加速器机房也存在同样的问题,设备要求较低的工作温度,而患者在治疗过程中衣着单薄并且均为抵抗力低下的肿瘤患者。怎样在确保设备在较低的温度下正常工作的同时使患者有一个比较舒适的检查环境,是一个值得探讨的问题。

4

有污染物产生的空间

病理科在日常工作中使用大量试剂、浸泡液等,有大量有害物质挥发,室内需要大量的新风补充不断被排出的空气,在切片取材等关键部位,还应当安装净化装置分解有害物质。

5

新风量需求大的空间

随着洁净技术在医院应用的理念的不断发展,医院设计已经不再一味追求室内洁净度,卫生学也同时指出,对于一些重点部位全新风空调更加有利于患者的治疗以及感染控制。急诊ICU、专科ICU等监护病房建议采用经过滤后的全新风空调。

需要注意的是,新建医院大多为一体式大体量建筑,存在着大面积的内区,尽管空调系统设计过程中新风量、换气次数等按照设计规范执行,但是实际表明系统在空调规范指标下运行,内区人员感受不佳。同时,建筑内区在冬季仍存在供冷的可能,这在系统划分时应当充分考虑。

医院建筑冷热源选择

医院传统的冷热源供应方式是冷水机组加上热水锅炉,为了保证重点区域的室内湿度,冷水机组出水温度在7℃左右,不同区域的温度要求通过调节冷(热)水流量来满足。

对于功能完全的大型医院,水冷机组加热水锅炉的组合并不能满足所有区域的供能要求,需要其他形式的冷热源作为补充。风冷热泵机组在系统规模适中并且有常年同时供冷热水的区域应用较多,模块化风冷热泵较常作为洁净手术部的冷热源,但是在夏热冬冷地区,风冷热泵的冬季制冷效果表现不尽如人意。

在国家相关政策推进下,有具备条件的医院采用地源热泵作为冷热源的一部分,但是不论是采用地埋管、地下水还是地表水作为控温介质,地源热泵的容量一般以冬季热负荷为计算依据,通常不能满足建筑全部的冷热负荷要求,在冬季以及夏季必须配备辅助设备作为补充。

同样受到节能政策以及能源供应影响较大的是燃气机组,直燃式溴化锂机组的应用逐年增加,对于天然气供应稳定并且价格具有一定优势的地区,直燃式机组不失为一种好的选择。但是现代医院就医、住院的改进大大提高了生活热水用量,尤其是在冬季,生活热水负荷大,生活热水完全由直燃式机组供应需要进行能耗的进一步估算。

在医院建筑中,变制冷剂流量空调机组也是常见的空调形式,对于体量较小的单体建筑,或需要独立控制开关及调节温度的区域,这也是比较合适的方式。

为了满足医院建筑各个功能区域温湿度以及运行时间的要求,新建医院设计应当做好系统分区,在平面布局上应将特殊需求科室相对集中,与量广面大的一般科室区分开来,再根据不同功能科室的室内环境参数以及运行时间,将系统合理分区,在空调设计中采用多种冷热源形式组合供能。

以上海某医院为例,该医院采用冷热电三联供,搭配水冷机组和热水锅炉作为用能高峰时的补充,同时采用地源热泵及冷却塔处理冷却水。在多种功能方式组合使用时,运行模式及控制系统显得尤为重要。各设备单独运行均不能负担全部符合,在冬季、夏季以及过渡季节,运行模式必须通过计算确定,并实时关注末端温度,这样才能真正达到节能的目的。

结 语

医疗建筑功能的不断完善对室内环境提出了更多更高的要求,建筑能耗的不断上升,使得能耗占比较大的空调采暖系统受到了更多的关注,传统的空调冷热源系统设计方式已经不能够完全满足使用要求。但是医院建筑节能措施不能盲目投入,保证医疗工作的正常开展,控制院内感染是最重要的前提。空调冷热源系统的设计和使用也应当以此为前提,以当地供能情况和环境能源为基础,综合考虑建筑整体能源需求,合理统筹,选用合适的能源供应方式进行组合供能,确保各功能区的室内环境要求,提高医疗环境控制质量,真正降低医院能耗。

参考文献

Reference Documents

[1]

刘金平,文建良,刘雪峰.空调冷水系统变频调节节能效果的实验研究[J].暖通空调,2010(3):68-72

[2]

江亿,等.中国建筑节能年度发展研究报告2009[M].北京:中国建筑工业出版社.2008(3):37

[3]

Shen Jinming. Controlled clean operating room area[G//.ASHRAE Trans,2004,110(2):776-780

[4]

沈晋明,俞卫刚.医院冷热源及其系统设计浅谈[J].暖通空调,2009(4):10-14

[5]

张伟程.上海奉贤中心医院空调冷热源节能设计与运行策略[M].第5届全国建筑环境与技术交流大会文集:52-54

作者简介

About the Author 

马恬蕾

苏州大学附属第一医院基建办

副主任

北京建筑大学硕士,2010年起就职于苏州大学附属第一医院基建办。先后参与了院本部血液净化病房、制剂室等工程新建及心内科病房楼等改扩建项目的基建管理工作;参与总院异地新建项目的基建管理,2015年完成一期工程;2017年负责行政办公、教学培训及配套功能的综合楼项目建设,现已投入使用;在目前正在进行的二期项目中负责医疗工艺设计配合相关工作。

来源:筑医台

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