現代醫院冷熱源設計問題及對策

  醫院有著自身的特點，也不能照搬一些常用的公共建築節能措施，醫院是一種存在著較大節能潛力的公共建築。首先應該從(cong) 需求的基礎性數據出發，進行合理的能源布局。

現代醫院是一個(ge) 較為(wei) 複雜的建築群，按照醫療用途可分為(wei) 門急診、醫技（運用專(zhuan) 門的診療技術和設備，協同治療的醫療技術科室）和病房樓，這幾個(ge) 區域可獨立成棟，也可以置於(yu) 一棟綜合樓中，一般以醫技為(wei) 核心串聯門急症和病房。還有與(yu) 醫療區域相配套的行政、科研、實驗、食堂、浴室等後勤設施。醫院各個(ge) 功能區域麵積分配比例一般也是固定的，以各種配套區域較齊全的大型綜合性醫院和專(zhuan) 科醫院為(wei) 例，通常認為(wei) 麵積配比大致如圖1或圖2所示，效率較高。

         醫院暖通係統的關(guan) 鍵性問題

    1.1現有係統存在的問題

前文介紹了了醫院自身的能耗特點、需求和其常規的能源係統形式。但具體(ti) 到醫院的暖通係統時，一般的設計思路將醫院視為(wei) 功能單一的商住型建築，內(nei) 部嵌套了局部性的、有特定要求的關(guan) 鍵科室。由這樣的觀點出發，在實際工程中自然會(hui) 出現將關(guan) 鍵科室分包給專(zhuan) 業(ye) 的工程公司，其餘(yu) 的部分按照常規的空調係統進行設計的情況，其基本思路如圖 3 所示。沿著傳(chuan) 統的冷熱源設計思路和先入為(wei) 主的“客觀”事實，最後會(hui) 導致三種不同要求和狀態的相互耦合：

1）除濕和降溫這兩(liang) 種要求被耦合到了一起，不能進行單獨的調控，新風機組和室內(nei) 機組均要承擔潛熱負荷。

2 ）不同環境控製要求的科室被耦合到了一起，以集中的冷熱源進行供給，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。

這造成了以下一係列連鎖的問題：

1）除濕與(yu) 降溫不解耦，關(guan) 鍵科室的室內(nei) 循環機組仍然要承擔室內(nei) 的潛熱負荷，這可能導致室內(nei) 空調係統出現凝結水，提供了適宜微生物成長的環境，成為(wei) 微生物滋生和傳(chuan) 播的誘因，空調本身成了汙染源。

2）滿足降溫要求的同時，為(wei) 了達到關(guan) 鍵科室醫療環境的全年控製的要求，除濕成為(wei) 關(guan) 鍵（濕度對微生物的滋生影響較大），關(guan) 鍵科室要以濕度優(you) 先控製；與(yu) 此同時，一般科室是季節性舒適性空調，主要溫度控製，或者說對濕度控製不敏感。但整個(ge) 醫院的冷凍水係統供水溫度需要始終維持 7℃、甚至更低。

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

4）關(guan) 鍵科室為(wei) 了達到控製要求（要求嚴(yan) 格的控製濕度及小溫差大風量的送風等），不得不先用較低的冷凍水冷凍除濕，再采用一次回風再電加熱的形式，造成了不必要的能源浪費，或者說以最高的能位、較大的能源代價(jia) 才實現醫療活動所需求的室內(nei) 環境。圖3 框圖中的衍生配置，可以說是在既定的該設計框架內(nei) ，給出的優(you) 化和解決(jue) 辦法。例如回收廢熱用於(yu) 手術室等關(guan) 鍵科室的再熱和全院的生活熱水，過渡季節為(wei) 滿足高要求的關(guan) 鍵科室配置另一冷熱源。但以上這些問題都是相互聯係的、甚至有些似乎是矛盾的（安全性要求和節能、關(guan) 鍵科室與(yu) 一般科室的要求），在常規的係統形式和設計思路框架下，並不能完善的解決(jue) 這些問題。以至於(yu) 最後千方百計地提高設備和末端係統的效率、使用某種具體(ti) 的節能手段，仍然是這種傳(chuan) 統思路的蝴蝶效應的衍生。

   2 現有問題的對策

拋開上述種種問題，筆者試圖將對現有問題核心的三個(ge) 耦合進行分析，並嚐試著對其進行解耦，以提出相應的對策。

1）除濕和降溫的解耦 — — 采用溫濕度獨立控製的係統。由於(yu) 處理潛熱負荷的同時一定也會(hui) 處理一部分顯熱負荷，溫度與(yu) 濕度是無法分開獨立處理的。在溫濕度獨立控製的係統中，潛熱負荷全部由新風機組承擔，室內(nei) 末端的循環機組則負責室內(nei) 溫度的調控，當然該係統也會(hui) 因醫療不同要求又會(hui) 有所區別。

2）不同環境控製要求的科室的解耦 — — 采用兩(liang) 個(ge) 不同的水係統和風係統回路。空調設備就是為(wei) 了實現各種醫療活動所需要的環境控製水平，既然關(guan) 鍵科室與(yu) 一般科室的要求迥異，就應該輔以不同的係統來實現各自的環境要求。

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能位的冷熱源，如鍋爐產(chan) 生高壓蒸汽，熱回收產(chan) 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供冷與(yu) 供熱。

4）這些解耦的前提要特別注意對不同醫療環境設定合理的控製參數，正確估計冷（熱）負荷以及確定合適的係統冗餘(yu) 量。如室內(nei) 溫度、濕度、換氣、無菌要求等，以及人員密度、設備容量等，常常因為(wei) 負荷估計偏大，而造成冷凍空調設備過大，不利於(yu) 節能。另外係統冗餘(yu) 度與(yu) 醫療科室風險控製相關(guan) 。不同的醫療風險要求HVAC係統提供相應的環境控製能力，通常一般科室冗餘(yu) 量偏低，關(guan) 鍵科室冗餘(yu) 量偏高。過高估計醫療風險、提高控製要求，更不利節能運行。這解決(jue) 了以上提到的這些問題：

1）由於(yu) 新風沒有致病菌，要求關(guan) 鍵科室新風承擔全部濕負荷，或者說新風機組處於(yu) 濕工況。

2）關(guan) 鍵科室室內(nei) 循環機組隻承擔顯熱負荷，保持在幹工況運行，解決(jue) 了醫院最難以控製的空調汙染源，也避免了關(guan) 鍵科室靠再熱量對環境控製。

3）除濕與(yu) 降溫的解耦，一般科室的溫度優(you) 先和關(guan) 鍵科室的濕度優(you) 先共存成為(wei) 了可能。4）不同科室的解耦，關(guan) 鍵科室的安全性保障不將與(yu) 一般科室節能相矛盾，僅(jin) 僅(jin) 關(guan) 鍵科室新風機組采用低溫冷凍水係統，關(guan) 鍵科室循環機組和一般科室可采用高溫冷凍水係統，在保障醫療環境的前提下實現了節能。

5）利用冷水機組熱回收，供給大耗量的生活熱水，及醫技設備室恒溫恒濕空調的再熱。

    筆者認為(wei) ，整個(ge) 醫院的暖通係統需要成為(wei) 保障醫療環節整體(ti) 措施中的一部分。醫院HVAC係統是醫療與(yu) 感染控製的一個(ge) 環節，一種手段。本文從(cong) 整體(ti) 出發，提出保障醫療環境的冷熱源與(yu) 暖通空調體(ti) 係初步框架構建原則。

醫院建築與(yu) 一般的辦公建築不同，需要在安全性（高冗餘(yu) 量）和節能（低冗餘(yu) 量）之間去尋找一個(ge) 很好的平衡點，在保障醫療環境、達到該區域醫療環境要求的前提下，實現有序的節能。除了常規的節能措施外，如采用高效率冷熱源、發展地源與(yu) 水源熱泵、提高係統輸配效率等等，本文提出了醫院節能三個(ge) 關(guan) 鍵問題與(yu) 對策，降溫和除濕的解耦 — — 采用溫濕度獨立控製的係統；不同環境控製要求的科室的解耦— — 采用兩(liang) 個(ge) 不同的水係統和風係統回路；以及不同的能位的冷熱源的解耦 — — 采用不同能位冷熱源。前提就是合理設定不同醫療環境的控製參數，正確估計冷（熱）負荷以及確定合適的係統冗餘(yu) 量。

可見，隻有改變傳(chuan) 統的冷熱源組合形式，綜合考慮、總體(ti) 規劃醫院冷熱源，配置適合醫療環境控製的暖通空調係統，根據實時的負荷調整至合適的運行策略，才是開展醫院節能工作的正確方針。