李 娜 張 偉

(1.太原理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030024； 2.山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030021)

某醫(yī)院暖通空調(diào)節(jié)能和綠建技術(shù)的應(yīng)用

李 娜1張 偉2

(1.太原理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030024； 2.山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030021)

以我國北方寒冷地區(qū)某兒科醫(yī)院的住院樓和專家周轉(zhuǎn)房的暖通設(shè)計為例，闡述了暖通空調(diào)專業(yè)的節(jié)能和綠建技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用，結(jié)合建筑本身的布局和使用功能等特點，對暖通設(shè)計進(jìn)行了新的構(gòu)思，同時對設(shè)計中遇到的問題進(jìn)行了探討，從而實現(xiàn)綠色醫(yī)療建筑的節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展。

暖通空調(diào)，節(jié)能，綠色建筑，排風(fēng)量

1 概述

2014年4月，國家頒布了新的GB 50738—2014綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中要求“綠色建筑”在建筑的全壽命期內(nèi)，應(yīng)最大限度的節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)境、減少污染、為人們提供健康，與自然和諧共生的建筑。綠色建筑的評價指標(biāo)是由節(jié)地與室外環(huán)境和節(jié)能與能源利用等7類指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重計算取值，暖通專業(yè)在節(jié)能與能源利用和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量這兩部分措施中占據(jù)很大比例。

2015年10月，國家頒布了GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)要求公共建筑的節(jié)能設(shè)計要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，在保證室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的條件下，改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能，提高建筑設(shè)備及系統(tǒng)的能源利用效率，利用可再生能源，降低建筑暖通空調(diào)、給排水和電氣系統(tǒng)的能耗。

“節(jié)能減排”是我們國家的基本國策，本文以我國北方寒冷地區(qū)某兒科醫(yī)院的住院樓和專家周轉(zhuǎn)房的暖通設(shè)計為例，詳細(xì)闡述暖通空調(diào)專業(yè)的節(jié)能和綠建技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用，結(jié)合建筑本身的布局和使用功能等特點，充分結(jié)合供暖、通風(fēng)、空調(diào)、制冷和自控專業(yè)的相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行新的設(shè)計構(gòu)思，同時對設(shè)計中遇到的問題進(jìn)行探討。

2 工程概況

寒冷地區(qū)某兒科醫(yī)技樓和專家周轉(zhuǎn)房，兒科醫(yī)技樓部分地上8層，裙房3層，空調(diào)區(qū)總面積約為23 000 m2，地下室為車庫、廚房和設(shè)備用房，1層主要為兒科門診大廳、醫(yī)生辦公室和醫(yī)技中心，2層和4層主要為病房、醫(yī)生辦公室和醫(yī)療輔助房間，5層～7層為醫(yī)院培訓(xùn)基地，主要功能為教室，會議室和辦公室，8層為學(xué)生宿舍；專家周轉(zhuǎn)房部分為11層專家公寓，主要功能為會客室、休息室和廚房。

該工程中，兒科醫(yī)技樓部分夏季和冬季均采用集中空調(diào)系統(tǒng)供冷和供暖，空調(diào)系統(tǒng)夏季冷源為兩臺高效變頻直驅(qū)離心水冷機(jī)組提供7 ℃～12 ℃冷水，熱源為經(jīng)市政熱網(wǎng)提供75 ℃/50 ℃熱水與地下室設(shè)備房的換熱器換熱，提供60 ℃～45 ℃熱水。1層門診大廳和職工餐廳等大空間采用全空氣系統(tǒng)，醫(yī)生辦公室、門診室、普通病房和學(xué)生練習(xí)室、宿舍等采用新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)，同時采用溶液熱回收系統(tǒng)，廚房采用全新風(fēng)直流式系統(tǒng)；專家周轉(zhuǎn)房部分冬季采用低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)，夏季僅會客室和休息室采用直流變頻多聯(lián)中央空調(diào)系統(tǒng)，夏季制冷，過渡季制熱。

3 節(jié)能和綠色建筑設(shè)計措施

現(xiàn)結(jié)合本工程的設(shè)計，對應(yīng)GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和GB 50738—2014綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)中的暖通空調(diào)專業(yè)的相關(guān)條文進(jìn)行闡述：

1)經(jīng)計算本工程的體形系數(shù)、窗墻比和冷、熱負(fù)荷指標(biāo)均滿足地方標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能設(shè)計要求，制冷機(jī)房內(nèi)一次網(wǎng)的供暖入口須安裝超聲波熱量表，兒科醫(yī)技樓和專家周轉(zhuǎn)房的水系統(tǒng)管路上分別安裝熱量表，冷卻塔的補(bǔ)水管路上安裝計量水表。

2)兒科醫(yī)技樓部分空調(diào)系統(tǒng)的冷源為兩臺制冷量1 407 kW高效變頻直驅(qū)離心水冷機(jī)組提供7 ℃～12 ℃冷水，額定工況能效等級COP值為 6.31，比限值5.5提高14.7%>12%，IPLV值為8.85，專家周轉(zhuǎn)房的VRV機(jī)組性能系數(shù)COP值為6.15，滿足國標(biāo)GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求；冬季的熱源由市政熱網(wǎng)提供75 ℃～50 ℃熱水，經(jīng)地下室設(shè)備房的水—水板式換熱器，換熱后供回水溫度為60 ℃～45 ℃。

3)根據(jù)GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)計算，兒科醫(yī)技樓部分空調(diào)系統(tǒng)的冷水系統(tǒng)耗電輸冷比ECR-a為0.025<0.026，熱水系統(tǒng)耗電輸熱比EHR-a為0.005 3<0.005 4，周轉(zhuǎn)房部分集中供暖系統(tǒng)耗電輸熱比EHR-h=0.005 1<0.008 4，定風(fēng)量系統(tǒng)風(fēng)機(jī)單位風(fēng)量耗功率Ws<0.29，地下車庫機(jī)械通風(fēng)單位風(fēng)量耗功率Ws<0.26，同時風(fēng)機(jī)和水泵效率均滿足規(guī)范能效限制，滿足國標(biāo)GB 50189—2015公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等的有關(guān)規(guī)定。

4)1層大廳、多功能室、超市和職工餐廳均采用全空氣系統(tǒng)，一次回風(fēng)系統(tǒng)冬季和夏季采用回風(fēng)工況，同時保證最小新風(fēng)量的衛(wèi)生要求，而過渡季采用總送風(fēng)量80%～90%的全新風(fēng)工況運行，一次回風(fēng)空氣處理機(jī)組的風(fēng)機(jī)采用變頻控制并與變頻節(jié)能排風(fēng)機(jī)聯(lián)動。自控系統(tǒng)根據(jù)實時測量回風(fēng)和送風(fēng)的溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較，控制表冷器或加熱盤管回水管上的電子式動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥的開度，不斷調(diào)整送風(fēng)溫度，使室內(nèi)溫度滿足要求；實時測量回風(fēng)的CO 和VOC濃度，控制新、回風(fēng)系統(tǒng)的電動風(fēng)閥，調(diào)節(jié)新回風(fēng)比，并將排風(fēng)機(jī)與新風(fēng)閥聯(lián)動，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量，同時采取防凍保護(hù)措施；過渡季節(jié)根據(jù)室內(nèi)外溫度進(jìn)行比較法，確定控制策略，調(diào)整送排風(fēng)機(jī)風(fēng)量。

5)醫(yī)技樓部分，2層～8層為新風(fēng)+風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)，因標(biāo)準(zhǔn)層面寬和進(jìn)深都比較大，風(fēng)管和水管不分區(qū)會引起水系統(tǒng)管道的坡降大，新風(fēng)管過高，影響建筑層高，且不利于水力平衡；根據(jù)使用房間的使用功能和朝向進(jìn)行南、北分環(huán)和東、西分區(qū)，新風(fēng)空調(diào)機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤管的供、回立管均分別設(shè)置，同時新風(fēng)系統(tǒng)分為東、西兩個，適當(dāng)減小了風(fēng)管系統(tǒng)和水管系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域。新風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)實時測量送風(fēng)的溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較，控制表冷器或加熱盤管回水管上的電子式動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥的開度，不斷調(diào)整送風(fēng)溫度，使室內(nèi)溫度滿足要求；新風(fēng)的電動保溫風(fēng)閥與風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖，保護(hù)表冷器或加熱盤管，監(jiān)視低溫防凍，并進(jìn)行報警，防止加熱盤管凍裂；冬季機(jī)組停用時，電動調(diào)節(jié)閥應(yīng)保證最小5%的開度。風(fēng)機(jī)盤管采用電動二通閥和風(fēng)速相結(jié)合的控制方式，實時測量室內(nèi)的溫度，與室內(nèi)溫度設(shè)定值范圍進(jìn)行比較，控制表冷器或加熱盤管的電動二通閥的狀態(tài)，控制風(fēng)機(jī)的啟動和停止，使室內(nèi)溫度滿足要求。

6)醫(yī)技樓部分新風(fēng)+風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)中，新風(fēng)機(jī)組和集中排風(fēng)機(jī)分別采用溶液能量回收機(jī)組，同時新風(fēng)機(jī)組和排風(fēng)機(jī)均采用變頻風(fēng)機(jī)控制，實時聯(lián)動；溶液能量回收機(jī)組新、排風(fēng)機(jī)組，通過乙二醇溶液回收排風(fēng)的熱量，全熱效率為60.5%；溶液能量回收機(jī)組利用乙二醇溶液液體進(jìn)行熱量回收，明顯降低了新風(fēng)系統(tǒng)的處理能耗，溶液有殺菌、除塵作用，避免了室外新風(fēng)和室內(nèi)排風(fēng)的交叉污染，解決了提高室內(nèi)空氣品質(zhì)和降低新風(fēng)處理能耗的矛盾。

7)周轉(zhuǎn)房部分的低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)中，分集水器的供水管上安裝自力式溫控閥，供水分支管上安裝閘閥，回水分支管上安裝平衡閥，實現(xiàn)分室溫控。

8)空調(diào)水系統(tǒng)的冷卻水和冷凍水循環(huán)泵均采用同步變頻技術(shù)和加減機(jī)技術(shù)，實時測量冷卻水側(cè)和負(fù)載側(cè)實際回水溫度，與設(shè)定值比較，將偏差變化率送入控制器DDC，采用模糊算法控制相應(yīng)循環(huán)泵變流量運行，優(yōu)化主機(jī)運行工況；啟動時先開啟一臺泵和對應(yīng)主機(jī)，水泵的啟動頻率為該主機(jī)最小流量時對應(yīng)頻率(40%流量對應(yīng)15.0 Hz)，根據(jù)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷的加大，制冷主機(jī)調(diào)節(jié)運行功率，循環(huán)泵則調(diào)整輸出頻率滿足空調(diào)系統(tǒng)的供、回水溫度，當(dāng)水泵頻率達(dá)到29.0 Hz時，代表已提供給主機(jī)80%流量，此時開始計時，若水泵頻率不降，且回水溫度仍不能滿足設(shè)定值，則加機(jī)條件滿足，加機(jī)時首先將水泵流量調(diào)整到加機(jī)后主機(jī)所需的最低流量40%，則兩臺泵開啟，頻率均為20 Hz，該過程需要一定時間完成,以確保流量變化率滿足要求(開啟電動蝶閥時逐漸改變頻率至預(yù)定值)，減機(jī)過程與此相反進(jìn)行；制熱工況同樣采用變流量水系統(tǒng)，實時測量二次側(cè)實際供水溫度，與設(shè)定值比較，將偏差及偏差變化率送入控制器DDC，采用模糊算法控制相應(yīng)循環(huán)泵變流量運行，實時測量板換一二次側(cè)供回水溫度及室外溫度，調(diào)節(jié)二次側(cè)循環(huán)泵流量及一次側(cè)電動調(diào)節(jié)閥開度，保證二次側(cè)供水溫度。

9)地下室職工餐廳廚房設(shè)置機(jī)械送、排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)量的換氣次數(shù)按30次/h計算，局部排風(fēng)量為總排風(fēng)量的70%，全面通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)量為總排風(fēng)量的30%，補(bǔ)風(fēng)量為排風(fēng)量的80%～90%，保證廚房室內(nèi)負(fù)壓；廚房爐灶間選用自帶補(bǔ)風(fēng)的排氣罩，全面排風(fēng)的補(bǔ)風(fēng)冬季做加熱處理，采用新風(fēng)空調(diào)機(jī)組送風(fēng)，送風(fēng)溫度12 ℃～14 ℃。

10)據(jù)GB 51039—2014綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范中的相關(guān)要求，集中空調(diào)的醫(yī)療用房的送風(fēng)量大于6次/h，新風(fēng)量取值采取每人大于40 m3/h或新風(fēng)換氣次數(shù)大于6次/h，空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)入口安裝粗效過濾、中效過濾器，回風(fēng)入口安裝低阻中效過濾器(初阻力小于50 Pa，微生物一次通過率不大于10%和顆粒物一次計重通過率不大于5%)和空氣凈化裝置。

4 結(jié)語

暖通空調(diào)專業(yè)在節(jié)能和綠色建筑設(shè)計中設(shè)計面的內(nèi)容很廣泛，其中蓄冷蓄熱、余熱廢熱的再次利用、可再生能源和其他創(chuàng)新措施等技術(shù)也有很廣的發(fā)展空間，在節(jié)約運行成本的同時可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少對環(huán)境的污染。暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗在醫(yī)療建筑的總能耗中占據(jù)較大比例，這就要求我們設(shè)計人員，要根據(jù)國家最新的方針、政策和每個工程的特點，在滿足醫(yī)院使用需求的前提下，采取創(chuàng)新措施，降低空調(diào)系統(tǒng)能耗，建設(shè)更多綠色醫(yī)療建筑。

[1] GB 50738—2014，綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] GB 50189—2015,公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] 姜 濤.綜合醫(yī)院暖通設(shè)計常見問題及節(jié)能措施探究[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2013(24)：115-116.

Application of the hospital HVAC energy saving and green construction technologies

Li Na1Zhang Wei2

(1.TaiyuanTechnologyUniversityBuildingDesignAcademy,Taiyuan030024,China; 2.ShanxiVocationalCollegeofPower,Taiyuan030021,China)

Taking HVAC design of the in-patient building and expert relocation housing of a pediatric hospital in domestic northern area as an example, the paper illustrates the application of energy saving and green construction technology of HVAC specialty in actual engineering. Combining with building layout and using function features, it carries out new consideration for the HVAC design, and explores the design problems, so as to realize energy saving and sustainable development of green medical buildings.

HVAC, energy saving, green building, exhaust air rate

1009-6825(2017)22-0188-02

2017-05-24

李 娜(1981- )，女，工程師； 張 偉(1981- )，男，講師

TU201.5

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