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医院净化空调设计及节能设施
更新时间:2022-11-07 15:05:51浏览次数:0
1 引言

随着人们生活水平的不断提高,人们对室内环境空气品质要求日益提高,因此,对空调的设计要求也越来越高。医院是特殊的公共建筑,医院空调系统,特别是净化空调系统,不仅要求舒适性,更直接关系到病人和医护人员的健康。医院空调通风系统的设计合理与否,不仅直接影响到室内空气品质,还关系到投资费用和运行能耗成本。在医院空气设计中,净化空气系统是最难和最关键的部分。本文以某医院为例,详细介绍了净化空调设计中涉及的相关问题,并着重介绍了所采取的一些节能措施,以供参考。


2 工程概况
本工程为漯河市某医院的净化空调系统,包括中心供应室、手术部和产科,面积约3000m2。中心供应室位于2 层,设污物清洗区、检验包装区、无菌存放区和空调机房。手术部位于3 层,共有13 间手术室,其中Ⅰ级手术室1 间,Ⅲ级手术室12 间(其中1 间为正负压切换);还有Ⅳ级洁净辅房,Ⅳ级洁净区走廊。空调机房设在4 层设备层。产科位于7 层,设置Ⅲ级产科手术室和空调机房。


3 空调系统设计
3.1 设计参数
医院这种特殊的场合对温湿度有不同的要求,不同类型的病人对温湿度的敏感度有所不同,一些精密的医疗设备在一定的温湿度下才能正常工作。根据国内规范及相关文献资料的规定,主要功能房间的室设计参数见表1 和表2[2~4]。
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3.2 空调机组配置方式
1)供应室:供应室采用风机盘管加新风系统的配置形式。
2)洁净手术部:Ⅰ级手术室空调机组采用一拖一的形式,即1 台净化空气处理机组供应1 间手术室;Ⅲ级手术室采用一拖二或一拖三的形式;Ⅲ级正负压转换手术室采用一拖一的形式;洁净走廊及其辅助用房合用1 台空气净化处理机组;污物走廊及其辅房合用1 台空气处理机组;采用1 台新风预处理机组,机组供应净化区的新风。
3)产房:产科手术室采用1 台净化空气处理机组,采用自取新风;非净化区采用风机盘管加新风系统。


3.3 气流组织及排风设计
影响房间气流组织及空调参数的主要因素是送风口的布置,回风口对房间各工况影响较小。但对洁净室回风口布置不能随意,要考虑室内气流流向对设备操作面的影响。本工程在布置回风口时,根据生产工艺特点,洁净度的要求高,回风口布置在远离设备侧;产尘或产生其他污染气体的,回(排)风口布置在最靠近设备处。这样就保证了空调房间的洁净度,最大限度地保证设备的安全有效使用。


3.3.1 气流组织设计
1)供应室:普通散流器送风,采用上送上回的形式。
2)洁净手术室:洁净手术室采用专用的净化送风、天花集中送风,双侧下部回风;洁净区及洁净走廊采用高效送风口送风,上送上回方式;洁净辅助用房采用高效送风口送风,上送上回方式。
3)产房:产科手术室采用专用净化送风、天花集中送风,双侧下部回风。


3.3.2 排风系统设计
1)供应室:无菌药品存放区及清洁打包区均设计排风系统,排风口设置在顶部天花。
2)洁净手术室:洁净手术室分别独立设计排风系统,排风口设置在手术室顶部天花,其中的正负手术室设计两套排风系统,通过控制2 台排风机的启停,实现正负压切换;其他区域在卫生间、预麻/ 苏醒室、污物处置区等需设计排风系统。洁净区的排风口设置中效过滤器,正负压切换手术室负压排风口配置高效过滤器。
3)产房:产房、隔离产房、隔离待产及处置间等均设置独立的排风系统。


3.4 冷热源配置
医院建筑空调冷热源应根据空调系统设计规模、用途、建设地点的能源供应情况、价格以及环保政策相关规定等综合考虑。本工程设计手术部的制冷量为599kW, 制热量为291kW;供应室的制冷量为180kW,制热量为170kW;产科制冷量为100kW,制热量为96kW。手术部春秋过渡季节所需制冷量为400kW。选用空气源热泵机组9 台,单台机组制冷量为65kW,制热量为70kW;室内采用医用组合式空气净化处理机组11 台。空调冷水进出水温度7℃/12℃,采暖水进出水温度为40℃/45℃。


3.5 加湿系统设计
本工程手术室空调系统的加湿量为185kg/h,产科加湿量为5kg/h。加湿水由大楼供应,设计要求供水压力为0.2~0.6MPa。


4 洁净技术及防止污染设计
净化空调系统相对于普通的空调系统清洁度更高,其洁净度受到的影响因素更多,不仅对整个室内的湿度、温度及风速有着较高的要求,同时对于空气中细菌浓度、含尘颗粒等也有着较高的要求。本工程采用如下方案:
1) 系统风量设计全部根据国家规范要求的上限取值计算,以保障净化空气处理机组的选择有充分的余量。
2)新风预处理机组配置G3+F7+H10 三级过滤器,杜绝外界新风的污染;循环净化机组配置F8 两级过滤器;洁净手术室层流病房送风末端配置H14 高效过滤器;其他洁净区根据规范要求配置H13 高效过滤器,以保障洁净室的洁净度符合国家要求。
3)在净化空气处理机组功能段设计上,将中效、亚高效过滤器设置在风机的正压段,保障下游空气不被污染;表冷器、加热盘段设置在中效、亚高效过滤器后,有效保障冷水水盘管的清洁,同时有利于冷凝水的排走,避免表冷器、加热盘因积尘、积水滋生细菌(见图1)。
4)根据国家技术规范合理设计各净化区的新风、排风量;并采用定风量调节阀对新风进行控制,保障洁净区有序的压力梯度,从而保证洁净区不受外界环境污染。
5)根据国家技术规范合理设计各净化区域的新风量、排风量,并采用电动风量调节阀对新风进行控制,以保障洁净区域有序的压力梯度,从而不受外界环境污染。


5 节能措施
5.1 设计过程中采取的节能措施
建筑空调能耗占建筑总能耗比重很大,且空调能效较低,过高的建筑能耗和污染物排放量,已经开始对国民经济和环境造成不良影响。本工程项目坚持节能的设计理念,在空调设计中具体应用如下。
1)变频技术的应用:所有的净化空气处理机组均采用变频器对风机电机进行控制,实现风量无级调节及值班工况低风量节能运行的功能。
2)充分利用新风冷量技术:过渡季节及冬季,机组对新风送风、送风温度进行精确控制,充分利用自然新风的冷量来抵消室内的散热,降低了系统的能耗。
3)新风预处理机组采用抽湿再热节能技术:针对冷水盘管除湿能力有限的情况,在盘管后设置直冷式除湿机,作辅助除湿,从而保证新风的除湿效果。经过这样的集中除湿处理的新风与循环风混合,再经过纯温度处理达到送风温度。采用这种处理方法,过干的新风可以抵消室内的散湿,循环机组只需处理温度,不用除湿,使机组盘管趋于以干盘管方式运行,在避免产生大量冷凝水的同时,也避免了传统恒温恒湿处理方式中的大量冷热抵消现象,使系统的整体能耗大大降低。
4)先进合理的设备选型:净化空气处理机组根据最高效率标准进行选型,系统各级过滤器配置按照最低阻力方案进行设计,降低风机的吸收功率。


5.2 施工过程中采用的节能措施
施工过程节能主要是保证施工质量。一方面,系统的密封要做好,包括风管与法兰连接,设备、部件与风管的连接以及装饰部分墙壁、顶棚所有接缝、镶嵌设施之间的连接等;各接缝必须严密,减少漏风,减少能量损耗,达到节能的目的。另一方面,管道保温要做好,包括水系统管路保温及风系统管路保温,这两方面直接关系着冷热水、冷热空气的蓄热量,也直接影响着系统的换热效果。


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5.2.1 风管
1)净化空调系统用的风管无横向拼接缝,底边宽度小于900mm 的矩形风管不应有纵向拼接缝。
2)法兰为不产尘、不宜老化和具有一定强度和弹性的材料,并采用梯形连接,严禁在垫料表面涂抹涂料;垫片既不应凸入管内,也不应突出法兰外。
3)风管的表面平整、光滑,不得在风管内设置加固框、加固钢筋等物体。擦拭风管内表面时,采用不易掉纤维的拭布;最后一次擦拭时,采用新丝光毛巾并流水洗涤拭布。
4)风管及部件的制作和存放应在安装现场较为清洁的区域进行。
5)经封口后的风管及部件,安装前不得拆封;安装时开封立即安装,如安装中间停顿,将口重新封好。
6)风阀、消声器等配件安装前必须消除内表面的油污及尘土,并检查质量是否合格。
7)风管安装后,在保温前进行漏风检查。风管保温采用橡塑保温板,保温施工时,不在风管壁上开洞和上螺丝,不得破坏风管密封性,测孔等装置在保温前安装好进行密封处理[5]。


5.2.2 水管
1)空调供回水管DN65 以上的管径采用无缝钢管,DN50以下的管径采用镀锌钢管;冷凝水管,空气加湿用水管,采用镀锌钢管;无缝钢管采用焊接,镀锌钢管采用丝接。
2)各种水管在与空调机组连接前必须冲洗排污;直至水管流出的水不带污物为止;系统冲洗时将阀门全部开启,打开送回水干管的排污阀。
3)所有水管系统高点设排气阀,低点设排污阀,压力表接管上为旋塞阀,所有管道经试压合格后进行涂装和保温。
4)保温冷冻水管在支架处套木环,木环厚度与保温层相同,木环宽度为50mm;使用前先用热沥青进行浸煮,所有管道穿越楼板及墙体的洞口待安装管道完毕后用耐火材料堵死。
5.2.3 保温
1)空调送风、回风、排风、新风的管道保温材料采用难燃B1 级橡塑材料,保温厚度为25mm,新风进风道不保温。
2) 水管保温材料选用难燃B1 级橡塑材料,管径小于DN40 的保温材料厚度为25mm,管径大于DN50 的管道保温层厚度为32mm;冷凝水管保温层厚度为20mm;加湿供水管保温层厚度也为20mm。
3)保温、保冷风管及水管穿越墙体和楼板时,保温、保冷层不间断,在墙体或楼板的两侧,设置夹板、套管;夹板之间的缝隙,采用松散的保温材料填充,夹板和套管内的风管和水管不得有接缝。
4)风管与保温板采用专用胶水粘结,保温材料与管道及配件连接要紧密,特别是弯头、三通、阀门的保温;水管上各种阀门及法兰处的保温材料能单独拆卸,便于维修。


6 结语
净化空调系统相对于普通空调系统清洁度更高,其洁净度受到的影响因素更多,不仅对整个室内的湿度、温度及风速有着较高的要求,同时对于空气中细菌浓度、含尘颗粒等也有着较高的要求。医院净化空调通风系统设计合理与否,直接影响室内的环境品质、投资费用,特别是运行能耗成本。设计者在医院净化空调工程设计中,应该借鉴国外先进的经验,结合我国的具体情况,本着“降低风量、改善效果、节约能源、方便调节、提高可靠性”的原则,进行设计,使我们的设计更加合理和实用。
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