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青?,F(xiàn)代醫(yī)院冷熱源設(shè)計(jì)問題及對策

發(fā)布時(shí)間:2023-02-25 21:26:42 人氣:8723

現(xiàn)代醫(yī)院冷熱源設(shè)計(jì)問題及對策現(xiàn)代醫(yī)院冷熱源設(shè)計(jì)問題及對策

??醫(yī)院有著自身的特點(diǎn),也不能照搬一些常用的公共建筑節(jié)能措施,醫(yī)院是一種存在著較大節(jié)能潛力的公共建筑。首先應(yīng)該從需求的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)出發(fā),進(jìn)行合理的能源布局。

現(xiàn)代醫(yī)院是一個(gè)較為復(fù)雜的建筑群,按照醫(yī)療用途可分為門急診、醫(yī)技(運(yùn)用專門的診療技術(shù)和設(shè)備,協(xié)同治療的醫(yī)療技術(shù)科室)和病房樓,這幾個(gè)區(qū)域可獨(dú)立成棟,也可以置于一棟綜合樓中,一般以醫(yī)技為核心串聯(lián)門急癥和病房。還有與醫(yī)療區(qū)域相配套的行政、科研、實(shí)驗(yàn)、食堂、浴室等后勤設(shè)施。醫(yī)院各個(gè)功能區(qū)域面積分配比例一般也是固定的,以各種配套區(qū)域較齊全的大型綜合性醫(yī)院和專科醫(yī)院為例,通常認(rèn)為面積配比大致如圖1或圖2所示,效率較高。

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醫(yī)院暖通系統(tǒng)的關(guān)鍵性問題

? ? 1.1現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題

前文介紹了了醫(yī)院自身的能耗特點(diǎn)、需求和其常規(guī)的能源系統(tǒng)形式。但具體到醫(yī)院的暖通系統(tǒng)時(shí),一般的設(shè)計(jì)思路將醫(yī)院視為功能單一的商住型建筑,內(nèi)部嵌套了局部性的、有特定要求的關(guān)鍵科室。由這樣的觀點(diǎn)出發(fā),在實(shí)際工程中自然會(huì)出現(xiàn)將關(guān)鍵科室分包給專業(yè)的工程公司,其余的部分按照常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的情況,其基本思路如圖?3?所示。沿著傳統(tǒng)的冷熱源設(shè)計(jì)思路和先入為主的“客觀”事實(shí),最后會(huì)導(dǎo)致三種不同要求和狀態(tài)的相互耦合:

1)除濕和降溫這兩種要求被耦合到了一起,不能進(jìn)行單獨(dú)的調(diào)控,新風(fēng)機(jī)組和室內(nèi)機(jī)組均要承擔(dān)潛熱負(fù)荷。

2?)不同環(huán)境控制要求的科室被耦合到了一起,以集中的冷熱源進(jìn)行供給,冷熱源的輸送媒介不得不滿足要求最高的科室需求。因此常常選擇?7℃冷凍水和高壓蒸汽。

3)不同的能位的冷熱源被耦合到了一起,如消毒用的蒸汽、生活熱水、供熱熱水統(tǒng)一用高能位的礦物類燃料鍋爐替代,甚至直接用電加熱。

這造成了以下一系列連鎖的問題:

1)除濕與降溫不解耦,關(guān)鍵科室的室內(nèi)循環(huán)機(jī)組仍然要承擔(dān)室內(nèi)的潛熱負(fù)荷,這可能導(dǎo)致室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)凝結(jié)水,提供了適宜微生物成長的環(huán)境,成為微生物滋生和傳播的誘因,空調(diào)本身成了污染源。

2)滿足降溫要求的同時(shí),為了達(dá)到關(guān)鍵科室醫(yī)療環(huán)境的全年控制的要求,除濕成為關(guān)鍵(濕度對微生物的滋生影響較大),關(guān)鍵科室要以濕度優(yōu)先控制;與此同時(shí),一般科室是季節(jié)性舒適性空調(diào),主要溫度控制,或者說對濕度控制不敏感。但整個(gè)醫(yī)院的冷凍水系統(tǒng)供水溫度需要始終維持?7℃、甚至更低。

3?)隨著室外氣溫下降,顯熱負(fù)荷減小,但室內(nèi)潛熱負(fù)荷基本不變,為了一般科室節(jié)能的需要,常常提高冷凍水的溫度,其結(jié)果也顯而易見—?—?關(guān)鍵科室的濕度將超過要求。

4)關(guān)鍵科室為了達(dá)到控制要求(要求嚴(yán)格的控制濕度及小溫差大風(fēng)量的送風(fēng)等),不得不先用較低的冷凍水冷凍除濕,再采用一次回風(fēng)再電加熱的形式,造成了不必要的能源浪費(fèi),或者說以最高的能位、較大的能源代價(jià)才實(shí)現(xiàn)醫(yī)療活動(dòng)所需求的室內(nèi)環(huán)境。圖3?框圖中的衍生配置,可以說是在既定的該設(shè)計(jì)框架內(nèi),給出的優(yōu)化和解決辦法。例如回收廢熱用于手術(shù)室等關(guān)鍵科室的再熱和全院的生活熱水,過渡季節(jié)為滿足高要求的關(guān)鍵科室配置另一冷熱源。但以上這些問題都是相互聯(lián)系的、甚至有些似乎是矛盾的(安全性要求和節(jié)能、關(guān)鍵科室與一般科室的要求),在常規(guī)的系統(tǒng)形式和設(shè)計(jì)思路框架下,并不能完善的解決這些問題。以至于最后千方百計(jì)地提高設(shè)備和末端系統(tǒng)的效率、使用某種具體的節(jié)能手段,仍然是這種傳統(tǒng)思路的蝴蝶效應(yīng)的衍生。

? ?2?現(xiàn)有問題的對策

拋開上述種種問題,筆者試圖將對現(xiàn)有問題核心的三個(gè)耦合進(jìn)行分析,并嘗試著對其進(jìn)行解耦,以提出相應(yīng)的對策。

1)除濕和降溫的解耦?—?—?采用溫濕度獨(dú)立控制的系統(tǒng)。由于處理潛熱負(fù)荷的同時(shí)一定也會(huì)處理一部分顯熱負(fù)荷,溫度與濕度是無法分開獨(dú)立處理的。在溫濕度獨(dú)立控制的系統(tǒng)中,潛熱負(fù)荷全部由新風(fēng)機(jī)組承擔(dān),室內(nèi)末端的循環(huán)機(jī)組則負(fù)責(zé)室內(nèi)溫度的調(diào)控,當(dāng)然該系統(tǒng)也會(huì)因醫(yī)療不同要求又會(huì)有所區(qū)別。

2)不同環(huán)境控制要求的科室的解耦?—?—?采用兩個(gè)不同的水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)回路??照{(diào)設(shè)備就是為了實(shí)現(xiàn)各種醫(yī)療活動(dòng)所需要的環(huán)境控制水平,既然關(guān)鍵科室與一般科室的要求迥異,就應(yīng)該輔以不同的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)各自的環(huán)境要求。

3)不同的能位的冷熱源的解耦?—?—?采用不同能位冷熱源。按冷熱源輸送媒介溫度采用相應(yīng)能位的冷熱源,如鍋爐產(chǎn)生高壓蒸汽,熱回收產(chǎn)生生活熱水,高溫冷凍水,低溫冷凍水以及利用自然能源的免費(fèi)供冷與供熱。

4)這些解耦的前提要特別注意對不同醫(yī)療環(huán)境設(shè)定合理的控制參數(shù),正確估計(jì)冷(熱)負(fù)荷以及確定合適的系統(tǒng)冗余量。如室內(nèi)溫度、濕度、換氣、無菌要求等,以及人員密度、設(shè)備容量等,常常因?yàn)樨?fù)荷估計(jì)偏大,而造成冷凍空調(diào)設(shè)備過大,不利于節(jié)能。另外系統(tǒng)冗余度與醫(yī)療科室風(fēng)險(xiǎn)控制相關(guān)。不同的醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)要求HVAC系統(tǒng)提供相應(yīng)的環(huán)境控制能力,通常一般科室冗余量偏低,關(guān)鍵科室冗余量偏高。過高估計(jì)醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)、提高控制要求,更不利節(jié)能運(yùn)行。這解決了以上提到的這些問題:

1)由于新風(fēng)沒有致病菌,要求關(guān)鍵科室新風(fēng)承擔(dān)全部濕負(fù)荷,或者說新風(fēng)機(jī)組處于濕工況。

2)關(guān)鍵科室室內(nèi)循環(huán)機(jī)組只承擔(dān)顯熱負(fù)荷,保持在干工況運(yùn)行,解決了醫(yī)院最難以控制的空調(diào)污染源,也避免了關(guān)鍵科室靠再熱量對環(huán)境控制。

3)除濕與降溫的解耦,一般科室的溫度優(yōu)先和關(guān)鍵科室的濕度優(yōu)先共存成為了可能。4)不同科室的解耦,關(guān)鍵科室的安全性保障不將與一般科室節(jié)能相矛盾,僅僅關(guān)鍵科室新風(fēng)機(jī)組采用低溫冷凍水系統(tǒng),關(guān)鍵科室循環(huán)機(jī)組和一般科室可采用高溫冷凍水系統(tǒng),在保障醫(yī)療環(huán)境的前提下實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。

5)利用冷水機(jī)組熱回收,供給大耗量的生活熱水,及醫(yī)技設(shè)備室恒溫恒濕空調(diào)的再熱。

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筆者認(rèn)為,整個(gè)醫(yī)院的暖通系統(tǒng)需要成為保障醫(yī)療環(huán)節(jié)整體措施中的一部分。醫(yī)院HVAC系統(tǒng)是醫(yī)療與感染控制的一個(gè)環(huán)節(jié),一種手段。本文從整體出發(fā),提出保障醫(yī)療環(huán)境的冷熱源與暖通空調(diào)體系初步框架構(gòu)建原則。

醫(yī)院建筑與一般的辦公建筑不同,需要在安全性(高冗余量)和節(jié)能(低冗余量)之間去尋找一個(gè)很好的平衡點(diǎn),在保障醫(yī)療環(huán)境、達(dá)到該區(qū)域醫(yī)療環(huán)境要求的前提下,實(shí)現(xiàn)有序的節(jié)能。除了常規(guī)的節(jié)能措施外,如采用高效率冷熱源、發(fā)展地源與水源熱泵、提高系統(tǒng)輸配效率等等,本文提出了醫(yī)院節(jié)能三個(gè)關(guān)鍵問題與對策,降溫和除濕的解耦?—?—?采用溫濕度獨(dú)立控制的系統(tǒng);不同環(huán)境控制要求的科室的解耦—?—?采用兩個(gè)不同的水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)回路;以及不同的能位的冷熱源的解耦?—?—?采用不同能位冷熱源。前提就是合理設(shè)定不同醫(yī)療環(huán)境的控制參數(shù),正確估計(jì)冷(熱)負(fù)荷以及確定合適的系統(tǒng)冗余量。

可見,只有改變傳統(tǒng)的冷熱源組合形式,綜合考慮、總體規(guī)劃醫(yī)院冷熱源,配置適合醫(yī)療環(huán)境控制的暖通空調(diào)系統(tǒng),根據(jù)實(shí)時(shí)的負(fù)荷調(diào)整至合適的運(yùn)行策略,才是開展醫(yī)院節(jié)能工作的正確方針。

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