暖通空调设计 北京清华长庚医院暖通空调设计大起底！
暖通空调设计
北京清华长庚医院北京清华长庚医院是清华大学医学院附属医院，目标是建成中国顶尖的临床医院，是北京市首家实行医管分工合治的三甲公立医院。
本文介绍了北京清华长庚医院暖通空调设计，包括室内设计参数的确定及集中空调冷热源系统、空调水系统、空调风系统和供暖系统等的设计，重点分析了负压病房、检验科、影像科、核医学、放疗科、中心供应等科室和医技用房空调和通风系统的特殊要求及运行效果。
工程概况北京清华长庚医院位于北京市昌平区天通苑。总用地面积为101441㎡，其中总建设用地面积为82637㎡，总建筑面积225000㎡，工程分一、二期完成。
本次设计为一期工程， 包括1号楼——门诊医技住院楼（主要功能为门诊、医技＼手术部、1000床病房）94918㎡；2号楼——东配楼（动力中心、后勤办公、餐厅）7980㎡，位于１号楼东侧，层与１号楼有连廊连通；3号楼——综合楼（办公及员工宿舍）28789㎡。建筑高度58.45ｍ， 属于一类高层建筑。1号楼地下２层、地上13层。地下2层汽车库， 地下1层至3层为门诊、医技用房，４层为手术部、ICU等洁净用房，5～13 层为病房。工程效果图见图１。
图1 工程效果图
该医院医疗科室设置齐全、设备先进，配有3.0磁共振检查仪、低剂量128层宝石CT、3D彩超、遥控胶囊内镜、双平板DSA、高能直线加速器、国内首台双荧光神经外科手术显微镜、心电一体化监护仪、手术导航系统、O型臂Ｘ线机、3D腹腔镜手术系统、术中腔镜彩超等设备。
室内参数及负荷指标1、室内设计参数（见表1）
表１ 室内主要设计参数
病房新风按人员确定，标准病房病床3个，考虑陪护及医护走动等因素，病房人数按5人考虑。
2、主要设计指标（见表2）
表２ 主要设计指标
空调冷热源系统制冷机房及锅炉房集中设置在2号能源中心楼内，通过地下1层管廊输送至1号楼内。
1、空调冷源系统
集中空调总冷负荷7103ｋＷ，冷水供回水温度7℃／12℃，冷却水供回水温度32℃／37℃。制冷机选用3台，两大一小，容量分别为2813ｋＷ（800rt）2台、1758ｋＷ（500rt）1台，均为离心式。其中1758ｋＷ（500rt）机型变频控制，满足夜间、手术室、 医疗设备等区域小负荷需求。冷水泵、冷却水泵分别设3台，流量与制冷机对应，均变频调速。冷却塔设3台，横流式，风机变频调速。图2为制冷系统原理图。
图2 制冷系统原理图
过渡季、冬季利用冷却塔免费供冷（冷水机组作应急备用）给内区和手术室等空调使用，屋面暴露的水管和冷却塔积水盘采用电伴热防冻，实现空调系统节能、环保、可靠运行， 目前实际运行状况良好。
2、空调热源系统
集中空调、地板供暖总热负荷8357ｋＷ，热水供回水温度为60℃／50℃。选用3台4.2ＭＷ热水锅炉，两用一备，机房预留二期设备位置，热水泵选用3台，两用一备，均设变频调速控制流量。
热源采用真空热水锅炉，真空锅炉制取低温水有效防止炉内酸腐蚀且节省一套补水、定压设备，具有节能、运行简单、占地面积小的特点。供医技消毒、生活热水用2台t／h蒸汽 锅炉，一用一备。蒸汽锅炉与热水锅炉设于同一锅炉房。
空调系统门诊、医技、病房采用风机盘管＋新风系统；手术室区域、ICU病房采用全空气系统；网络机房、电话机房、消防控制室、UPS房间、电梯机房等采用专用空调。
1、空调水系统空调水系统采用一级泵变流量系统。
手术部净化空调系统采用四管制。机组设置冷盘管和热盘管，冬季电热加湿。
门诊空调采用风机盘管加新风系统。门诊外区新风机组、风机盘管均采用两管制。门诊内区新风机组两管制，风机盘管四管制，可根据用户不同冷热需要进行调节。分区图见图3。但因投资原因施工过程中修改为分区两管制， 运行效果整体可以满足要求。
图3 3层空调内外区分区
病房新风机组、风机盘管均采用两管制。
2、空调风系统
普通门诊、病房设风机盘管加新风系统，新风、排风均设风管进入房间，新风口、排风口单独设置，避免空气在不同房间、区域流动，新风机组设置热回收。
ICU内、外区ICU采用全空气系统，内、外区合用组合空调机组，外区房间加设风机盘管，空调机组根据内区要求运行，外区通过风机盘管末端调节，满足冷热需求。
3、特殊房间空调系统
手术室空调系统手术室包括22个洁净手术室、洁净走廊和清洁走廊等，洁净手术室设净化空调系统，3级过滤，第一级过滤器设在新风处，第二级中效过滤器设在送风机出口处，第三级高效过滤器设在手术室顶部送风口处。排风按每个手术室独立设置，新风集中设置新风机组，设置粗效过滤器、中效过滤器、亚高效过滤器。排风口处设高中效过滤器，手术室气流组织采用上部送风、双侧下部回风，回风口设中效过滤器，风口带调节阀。图4为手术室洁净空调原理图。
图４ 手术室洁净空调原理图
洁净辅助用房空调系统对于一般净化要求房间，且全空气系统设置有困难的房间，如地下1层中心供应区无菌物品储存间、首层急诊清创缝合室等对噪声要求不高的场所，设置FFU自净器 （风机过滤单元机组）。
负压隔离病房空调系统负压隔离病房用于隔离患有呼吸系统疾病的病人，防止通过呼吸、飞沫和空气等非直接接触途径传播，该医院并非专科传染病医院，负压病房仅作为转诊前短期停留设置，分别在1层急诊室、3层内科ICU、4层外科ICU，12层个别病房设置负压病房，负压病房与其他区域均由缓冲前室隔开。
每个负压病房均独立设置机械送、排风系统，负压病房排风换气次数12h-1，前室排风换 气次数6h-1，送风量为排风量的70％。初期通过阀门调整满足压力分布，气流组织为上送下排，定向气流，病床侧和床尾天花顶分设主、次送风口，使医护人员站立空间气流单向向下流动，排风口设零泄漏高效过滤器，高效过滤器积尘清换后烧掉。压力分布及风口布置见图５。
图5 负压隔离病房压力分布及风口布置
为保证前室空气净化要求，前室单独设置循环净化风机系统；负压病房和前室设置微压差计，观察压差分布条件，不满足要求时，检修维护设备、更换过滤器等，负压病房排风机设置2台，一用一备，使负压病房更加安全可靠。
通风系统病房、门诊等无特殊要求房间，各层各个区域集中设置新风机组，进行冷热、加湿处理，送风、排风之间设显热回收。医疗功能房间通风参数见表3。
表3 医疗用房通风参数
特殊科室及医技用房空调通风系统1、检验科、病理科
该医院3层检验科区域由以下几部分组成：检验科中心实验室（常规血、尿检验）、解剖病理科实验室、微生物室、分子生物室、血液实验室等。检验科中心实验室有大量现代化检验设备和存放试剂低温冰箱，常年放热量大，原设计四管制风机盘管＋新风系统，试剂存放区冷藏柜设专用房间并且设置独立专用空调，满足供冷要求，施工过程中改为分区两管制，并且试剂存放房间专用空调取消，低温冰箱热量均散至中心实验室，使其比原内区发热量大，出现过热现象，后增设多联机空调系统。
解剖病理科实验室有大量的生物化学实验，并设有多个通风柜，除平时使用风机盘管＋新风系统外，单独设置机械送排风系统， 换气次数12ｈ-１，高空排放。
微生物室、分子生物室、有一定危险性的实验室设有生物安全柜，设置独立送排风系统，高空排放，并且保证实验区域负压。
2、影像科
该工程影像科主要有Ｘ线机、CT（电子计算机Ｘ射线断层扫描技术）、CTA（非创伤性血管成像技术）、DSA（ 数字减影血管造影技术）、MRI（磁共振） 等设备。表4列出了以上几种影像科机房的空调通风设计。Ｘ线，CT，CTA等房间的空调需要解决发热、新风换气的问题。
表４ 影像科各种机房空调通风设计
DSA、MRI相对要求较高，DSA血管摄影类似介入性手术，对环境有净化要求，级别为10万级，采用全空气系统， 送风换气次数12ｈ-1，新风换气次数3ｈ-1，并设有缓冲室，保证DSA检查室内的空气品质要求。
MRI磁共振，不仅要满足表4的要求，磁体室、设备室设置恒温恒湿专用空调，室外机位于裙房屋面，MRI设备自带风冷式制冷机组，室外机组设于裙房屋顶，预留用电功率50ｋＷ。设备的防护罩顶部会有氦气排出，设失超管连接，管径DN250，管材采用无磁不锈钢，为防止氦气泄漏冻伤人员，失超管高空无人处排放；磁体室平时排风换气次数为5ｈ-1，应对氦气泄漏事故排风换气次数为12ｈ-1，并设独立机械排风；室内管线应作防磁处理，避免对人员健康造成影响。图6为该工程MRI空调通风系统平面图。
图６ MRI室空调通风系统平面图
3、核医学检查
该工程设置PET与CT融合成像PET-CT（正子发射电脑断层扫描）设备，PET-CT检查有核辐射的危险，所以病人、医护人员尽量避免交叉。
辐射性由高到低依次是：注射室（调剂室）→卫生间→PET-CT扫描→病人休息区，通风设计应维持各房间之间一定的压力梯度，保证空气由低辐射区流向高辐射区，图7为核医学区辐射分布图。核医学部分通风系统要独立设置，辐射强度高的调剂室（和废弃物存放热核室） 设有专用通风柜，通风柜内设活性炭吸附、高效过滤，排风管高空排放；核医学区内卫生间有带辐射排泄物，核辐射强度较大，需设置独立排风；医护人员操作办公区域通风系统独立设置，与患者区域相独立。PET-CT检查室温湿度要求及空调设置见表5，该工程核医学检查房间空调通风设计见图８。
图7 核医学辐射强度分布
表5 PET-CT检查室空调设计参数
图８ 核医学检查房间空调通风平面图
4、放射治疗区
根据直线加速器的特点，加速器室空调设计参数见表６。
表6 直线加速器室空调设计参数
加速器室空调、通风设计还需要注意以下几点：首先加速器在工作过程中会产生臭氧，其密度比空气大，气流组织形式为上送下排，加速器机房有一定的洁净度要求，送排风口设置亚高效过滤器；其次考虑到直线加速器机房有射线产生，机房通常采用铅和混凝土浇筑而成，设置迷道，管线的进入条件苛刻，图9为该工程管线过门处做法。
图9 管线过门处剖面图
加速器本身自带风冷式水冷机组，采用分体式，考虑路由及预留室外机位置、电量。图10为该工程直线加速器机房空调通风系统平面图。
图10 直线加速器机房空调通风系统平面图
5、中心供应室
医院中心供应室（CSSD）又称消毒供应中心，承担着医院消毒灭菌工作，是向医院提供各种无菌器材、 敷料和其他无菌物品的科室，其消毒灭菌质量与医院感染的发生密切相关，直接关系到医院的医疗质量和患者的安危。
CSSD分3个独立的作业区域：污染区、清洁区、无菌区。相邻两区之间设缓冲区。进出供应室的人流、空气流动、物流严格分开，物流只能由污染区到清洁区，再到无菌区。气流 由无菌区到清洁区，再流向污染区。
图11为中心供应室污染程度分布图。中心供应室空调通风设计参数见表７。
图11 中心供应室污染程度分布图
表7 中心供应室空调设计参数
中心供应室污物回收区域排风独立设置，条龙洗涤线机器使用蒸汽，预留接设备D89通风管3根，风量3×400m3／ｈ，用以排放蒸汽废汽；对于高温灭菌锅，当消毒物出锅时瞬间温度高、湿度大，该区域应加大空调制冷量，设置变制冷剂流量空调，独立排风，换气次数 为10h-1；对于EO（环氧乙烷）灭菌锅，因采用毒气低温化学灭菌方式，长时间使用EO灭菌锅会有EO残留，有剧毒、易燃易爆，需要控制其空气中浓度，绝不能泄漏，EO灭菌锅房间独立排风，换气次 数为12h-1；无菌区有10万级净化要求。图12为中心供应室空调通风系统平面图。
图12 中心供应室空调通风系统平面图
写在最后暖通空调专业在医院设计中担负着重要角色，尤其是手术室、排除有毒有害气体科室、价格昂贵的检查室和治疗室，空调、通风的设计尤为重要。暖通设计需要了解各个科室的需求、设备的要求，将暖通空调设计与工艺融为一体。总结该医院的设计及实际使用情况，有以下几点体会：１）医院建筑由于医疗流线特殊，门诊部分单层面积较大，形成内区，采用四管制较好，可以满足不同使用需求；也可采用分区两管制，节省费用的同时可以解决内外区问题，但是有些特殊房间如检验科等科室的常年发热房间，需要考虑单设空调措施。２）对于大型医疗设备房间，在空调设计时要考虑余量，包括送排风路由、专用空调室外机位置、电量等条件，因为从设计到医院建成通常需要几年的时间，医疗设备更新换代较快，留有余量对医院的发展改造提供方便。３）医院各个医技科室要求不同，应充分了解工艺需求，根据需求进行空调系统设计。４）有洁净要求、但级别不高，设置全空气系统 有困难且噪声要求不高的房间，可以使用FFU系统，满足室内要求，节省空间及费用。５）空调系统的运行维护同样重要，需要专业运行维护人员，并且需要得到业主的重视，有些空调系统由于运行、维护不当造成能源的浪费和室内温湿度不满足要求，例如该工程手术室空调系统新风量过大，造成空调机组冷处理能力乏力，使手术室有些房间感到湿热；空调加湿系统，软化水处理设备滤芯更换应及时，以防加湿系统不能正常使用。综合医院的设计复杂烦琐，对暖通专业要求较高，暖通空调专业设计人员在设计的过程中，要不断学习，不断进步，更好地进行现代化医院的设计，为医生、患者提供良好的工作就医环境。来源：暖通空调、建筑科技、华中建筑作者：韩佳宝、贾昭凯、于丽华、刘建华，清华大学建筑设计研究院有限公司筑医台资讯编辑出品
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