HVAC中南大学湘雅医院新医疗区空调
项目概况 医院新医疗区工程位于长沙市芙蓉路和蔡锷路交汇处西南角，总占地面积m2，总建筑面积m2，设计病床数床，设计日门诊量人次，设计日急诊量人次。其中医疗综合楼建筑面积m2，建筑总高度98m；药剂楼建筑面积m2；高压氧楼建筑面积m2；场地东南方向还预留卫生部肝胆肠研究中心建设用地，规划建筑面积m2。 医疗大楼裙楼５层，１～５层的建筑面积分别为，，，，m2（其中设备层建筑面积m2），由Ⅰ区和Ⅱ区组成。Ⅰ区裙楼主要功能是门诊，裙楼之上是1栋14层的干部病房楼和１栋９层的办公楼；Ⅱ区裙楼共４层，主要功能是医技区、洁净手术部、重症监护病房（ICU），之上有３栋分别为18，23，20层的病房楼，每个护理单元建筑面积约m2。Ⅰ区和Ⅱ区由挑高4层的门诊大厅及各层中央走廊相连。地下两层，其中地下2层为停车库，建筑面积m2，设计停车位个；地下１层为设备用房和医疗用房，建筑面积m2。医疗综合楼效果图见图1。
图1 医疗综合楼效果图
工程自年3月开始设计，年4月新医疗区投入正常运营。
集中供冷、供热系统方案 医院新医疗区工程地处湖南省长沙市，该地属于夏热冬冷地区，没有市政供热系统。年夏季长沙市持续高温干旱，当地电网基本由水力发电站供电，火力发电为辅，持续干旱造成城市电网供电不足；而西气东输工程计划在年引到长沙市，本工程规划在年10月竣工，天然气可以成为本工程的能源之一。 年7月，医院新医疗区工程建设指挥部邀请湖南省内知名专家与设计人员一起进行多次方案论证，确定了供冷、供热方案。
供热 本工程采用集中供热系统，医院供热系统包括蒸汽系统、空调热水系统和生活热水系统。 考虑系统的节能运行，除厨房、洗衣房、医院消毒供应中心及净化空调系统冬季加湿等必须采用蒸汽的场合由室外蒸汽锅炉房提供蒸汽热源外，空调热水系统、生活热水系统均采用热水作为热媒。 本工程空调热水系统和生活热水系统热负荷大，在医疗综合楼地下1层西南向靠外墙部位独立设置燃气型常压热水锅炉房提供生活热水，东南向靠外墙部位独立设置燃气直燃型溴化锂吸收式机房提供空调热水。
供冷 本工程采用集中供冷，在地下1层东南向靠外墙部位设置一个集中制冷站，采用燃气直燃型溴化锂吸收式机组（以下简称直燃机组）和电驱动型离心式水冷冷水机组（以下简称离心式机组）的复合式能源供冷，按冬季空调计算热负荷确定直燃机组的容量，夏季冷负荷由直燃机组和离心式机组共同承担，并回收离心式机组的冷凝热用于生活热水预热；同时离医院洁净手术部、ICU、急诊区、医疗设备区等重要保障性区域的空调冷负荷要求。
空调系统 室内设计参数（见表1）
表1 室内设计参数
注：舒适性空调区域冬季未设置加湿措施。
空调冷热负荷 医院新医疗区项目夏季空调总冷负荷kW，单位建筑面积空调计算冷负荷93.5W/m2；冬季空调总热负荷kW，单位建筑面积空调计算热负荷56W/m2。
空调系统冷热源 根据空调计算冷热负荷，并考虑直燃机组的冷热量衰减（15％）、净化空调及医疗设备空调系统的夏季空调再热负荷（约kW）等因素，设计选用3台制热量为kW、制冷量为kW的直燃机组，1台制冷量为kW和1台制冷量为kW的离心式机组，总制冷量为kW，总制热量为kW。另外为卫生部肝胆肠研究中心预留1台制热量为kW、制冷量为kW的直燃机组。
空调冷热水系统 1）空调冷水系统采用一次侧定流量、二次侧变流量的区域二级泵系统，分为门诊、医技、病房及卫生部肝胆肠研究中心4个区域； 2）空调热水系统采用一次侧定流量、二次侧变流量的一级泵系统； 3）空调冷水供回水温度为7℃／12℃，空调热水供回水温度为65℃／57℃； 4）除病房楼采用两管制水系统外，其余区域均采用四管制水系统；
5）空调水系统的平衡设计：本工程南北长约m，东西宽约m，高98m，设计采用压差平衡阀来解决水力平衡难的问题； 6）空调水系统采用化学投药方法处理； 7）为收集空调冷凝水创造条件，病房部分的空调冷凝水均通过立管引到设备层收集，裙楼部分的空调冷凝水均通过立管引到地下室各设备机房处收集。
空调冷却水系统 1）冷却塔、冷却水泵和冷水机组一一对应设置，冷却塔风机采用台数控制； 2）与四管制直燃机组对应的冷却水泵采用变频控制； 3）直燃机组和离心式机组分设冷却水干管，为满足冬季内区供冷的需求，离心式机组对应的冷却水干管室外部分做保温，冬季使用的冷却塔底盘设置电加热管并与水位联锁； 4）冷却水处理采用旁通式精密过滤器； 5）冷却塔设置在裙楼屋面，采用低噪声型方形横流冷却塔。 空调制冷制热系统原理图如图2所示。
舒适性空调通风系统 医疗大楼设计日门诊量人次，日急诊量人次，还有近住院病人，本工程初步设计阶段处于SARS肆虐之后，如何解决因自然通风不足和空调系统二次污染造成的室内空气品质差的问题，医院空调通风系统设计的重点，也是难点。 保证室内空气品质的最佳方式是自然通风，但是医疗建筑体形庞大，建筑专业极少设置内部通风采光窗井或天井，按舒适性空调的新风量标准引入的少量室外空气远不足以稀释室内空气中的细菌浓度。 空调系统（除净化空调系统外）对控制温湿度是有效的，但是由于空调系统的表冷器、集水盘、加湿器、空气过滤器及风道等均为藏污纳垢的场所，加之空调系统提供了极其适宜微生物生长的温湿度环境，容易滋生致病菌。医院空调系统为污染源，采取有效的技术措施，空调医院室内空气品质的作用。 本工程空调通风系统设计采用可变新风比的一次回风全空气系统，空调箱均设置粗效和中效两级空气过滤器，在室外空气比焓不高于室内设计比焓时可以切换成全新风系统，或在空调运行季设定每个工作日某个时间段全新风运行，除了节约能源外，医院室内空气品质的作用；各空调系统均有对应设置的排风系统，使医院内空调通风系统的气流组织形成清洁区→半污染区→污染区的有序的压力梯度。 风机盘管均采用回风箱回风，回风口设方便拆卸清洗的低阻抗菌过滤器，室内气流组织设计注意通风效率，避免送回风短路等。 根据建筑室内进深、分隔、朝向、楼层及围护结构等因素，划分建筑物空调内外区，分别设置空调通风系统。
净化空调通风系统 医院新医疗区工程医用洁净区域多，洁净手术部有49间洁净手术室、6个重症监护区等，限于篇幅，不再详述其净化空调通风系统。
防排烟系统 本工程按一类高层民用建筑进行防排烟系统设计。 1）不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室分别设置机械加压送风系统，共设有26个加压送风系统； 2）地下2层共有10个防火分区，除第3防火分区为消防水池及泵房外，其余分区均为汽车库，每个防火分区均按面积不大于m2划分防烟分区，按防烟分区设置机械排烟系统和火灾排风系统，兼作汽车库的平时排风和送风系统，排风及排烟量按换气次数6h－1计算，补风按换气次数5h－1计算，共设有排烟兼排风系统17个，机械补（送）风系统13个； 3）地下１层共有30个防火分区，除第3、第7防火分区具备自然排烟条件外，其余防火分区均设置机械排烟系统和火灾补风系统，共设有排烟系统25个，排烟兼排风系统7个，机械补风系统28个； 4）本工程地上部分内走道及房间共设有19个机械排烟系统； 5）门诊大厅（中庭）设置机械排烟系统。
结语 本工程年投入使用后，空调通风系统运行正常，候诊区、医技区等多处于建筑内区，人员密集，这些区域大都采用一次回风双风机全空气系统，运行阶段基本上按设计给定的参数调节新风比例，各区域的空气品质良好，过渡季节能效果不错。由于控制投资等原因，空调新风未能实现根据室内二氧化碳浓度等参数实行变新风比的初衷。目前新医疗区最大日门诊量接近1人次，病床数接近床，取得了良好的社会效应。 本工程设计阶段GB—5《公共建筑节能设计标准》尚未颁布，在工程施工阶段已按夏热冬冷地区围护结构节能要求进行施工，空调通风系统按《公共建筑节能设计标准》作了部分修改，但是受当时条件限制，没有采用排风热回收系统，比较遗憾。
本文刊登于《暖通空调》年第2期作者：中国建筑设计研究院 王小明
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