广州呼吸中心通风空调设计

摘　要： 介绍本中心通风空调设计，包括设计标准、集中空调系统的冷热源、空调水系统、空调风系统、通风等设计，并对项目设计中遇到的一些难题进行总结。

关键词： 医院  通风空调设计  负压病房  水系统  风系统

广州呼吸中心建设项目（图1）是广州市“十三五”时期医疗卫生重大项目，为全国首家呼吸中心，将医院、培训基地、转化医学、基础实验等融合为一体，将由钟南山院士团队带领，汇聚呼吸领域的顶尖力量和临床经验丰富的专家群体，建成国际上呼吸疾病医、教、研、产的科技龙头。

本项目为广东省和广州市共建的重点工程，位于荔湾区大坦岛桥中路，项目占地面积8.49万m ² ，总建筑面积21.7万m ² ，临床研究床位1200张（三甲综合医院），总投资约26.98亿元，项目被规划二路划分为东、西两个地块，其中西地块为医疗区，由门诊楼（5层）、医技住院综合楼（20层）组成，东地块为教学科研和学术交流区，由国家重点实验室（15层）、学术科研楼（6层）组成。呼吸中心不仅是所综合三甲医院，也承担了国家重点实验室的科研工作，中心在门诊区首层设置发热门诊，二层设置满足新冠防疫要求的呼吸道急诊医务区及病房。生物安全实验室为二期工程，本次设计仅预留冷热源。该项目已奠基开工，已于2020年12月完成项目的封顶，2021年7月正式投入使用，向建党一百周年献礼。

集中空调总冷负荷12725kW，根据各层各区域用途、功能性质设置中央空调系统，分为主楼空调系统和洁净空调系统（表1），冷水供回水温度6℃/13℃，冷却水供回水温度32℃/37℃。供暖热负荷为3865kW，供暖热水供回水温度45℃/40℃，热回收供回水温度55℃/50℃。

系统二：一台风源热泵机组供手术室夏季再热及过渡季供热，其中一台风源热泵机组单冷运行供手术室系统全年制冷，其中一台风源热泵机组主要是手术室系统夏季供冷，冬季采暖使用，三台机组互为备用，机组设于屋面。

系统一空调主机与洁净空调系统二主机参数及其附属配套设备（冷冻水泵、冷却水泵）的参数相同，在系统一及其采暖系统设置一组冷冻供水路由接到系统二中，通过阀门进行切换，当洁净系统冷水机组发生故障时，系统一可作为一个备用冷源提供系统二区域的制冷需求。风源热泵螺杆冷水机组设计了热回收，负责夏季的热水提供给给排水，包括洁净区域的加热，机组的能效比最高超过7.0以上。该风源热泵（带热回收）可在制冷或制热工况下对部分冷凝热量进行回收，制成热水，可满足医院等场所的生活热水需求或者把回收的热量作为空调热源使用，热回收机组可实现夏季制冷（热回收）、冬季供暖一机多用的要求。热回收机组利用制冷循环中制冷工质冷凝热制备热水。在开空调的季节，或使用制冷设备的同时，机组制备的热水可满足热水等需求，减少资源浪费和节省运行费用。

塔楼及裙楼的各层门诊、特诊、医技、病房主要采用风机盘管加独立新风为主。大厅、多功能厅等大开间采用全空气系统，过渡季节可以采用全新风，既能满足空气要求，又能节省用电。新风采集口设置粗效、中效两级过滤，保证医院的洁净要求。

3.1  空调水系统

冷冻水和供暖水均采用一次泵变流量双管系统。冷冻水系统采用大温差冷水系统，可减少空调冷水输送水量，降低水泵能耗，减少水系统管材和设备的一次性投资。节省管道设备安装空间、节省运行能耗。

系统一（门诊、特诊、医技、病房等）冷冻水管与采暖水管分为两个相互独立的竖向管网，两组管都采用立管异程，水平管采用两管制形式，通过接入冷冻水立管和采暖水立管前端的电动蝶阀进行冷冻水、热水的切换，实现不同功能区的制冷、采暖需求。系统二（净化区域、手术室等）水平管采用四管制形式，冷冻水管与采暖水管分为两个相互独立的竖向管网。系统一在冷冻水平管和采暖水平管的回水管上增设阀门以便维修；系统二的冷冻水管和采暖水管增设旁通管以便在维修期间不影响使用需求。

水平回水干管设置压差式动态平衡阀，同时设置冷量计量装置。

3.2  空调风系统

本项目在门诊区首层、二层设有个呼吸道传染区域（以诊室为主），重诊患者如需住院需送至广州市第八医院（市传染病医院）救治。呼吸道急诊医务区及病房按满足新冠防疫要求的三区两通道布置，该区域为全新风直流式空调系统，独立设置，与其他部门完全隔离，新风经粗、中效过滤后从房间顶部送入诊室，房间下部排风，排风口设有高效过滤器。呼吸道传染区域与旁边非负压隔离区域临界，划分有清洁区、半污染区与污染区，通过风系统的细分进行把三区之间分隔，气流控制：清洁区（+5Pa）→半污染走廊（0～+2Pa）→前室（-2Pa）→病房（污染区）（-5Pa）。室外及病人（污染）走廊（0～+2Pa）→病房（污染区）（-5Pa）。送排风机都采用变频风机设计，其新风机、排风机采用智能联动的风机系统，传感器将检测的室内空气状况转化成数字信号，同步传递到该区域的送、排风机变频模块，模块根据信号大小智能调节风机的转速从而实现风量变化。另一方面，区域新风系统联动需结合压差传感器，新风最小新风量，空气品质传感器及实时CO ₂ 浓度探测等多方面的监测指标对风机的变频模块进行控制实现新风机、排风机之间的联动控制满足空气质量需求。难点在于考虑医护实际使用功能的建筑医患分离流线规划，以及暖通专业和弱电专业在压力梯度控制上的配合问题。考虑到医院平战结合，寻求平时工况和战时工况之间的平衡点，让系统在平时可保证空气质量和卫生标准要求，而在战时可以根据需求立刻对各区域的新、排风进行远程控制，减小医务人员进入病区调试切换并且可根据实际需求调整各区域之间的压力梯度以免出现交叉感染的情况。

其中由于病房内的空气压力受到医护走廊空气压力、病人走廊空气压力影响，医护走廊空气压力收到多个病房的空气压力影响，病房与走廊之间的压差是相互耦合的关系，故需要找到最佳的体现医护走廊与病房之间压差的测试压差位置，从而来控制医护走廊的送排风机风量及开启程度。

结合建筑物的功能及门诊、特诊楼的使用特性，空调系统采用风机盘管加新风系统。房间及走廊内布置风机盘管，以负担室内的冷负荷。风机盘管设有带温控器的控制开关，使用人可根据需要设定室内温度，并可灵活关闭。风机盘管的回风口设低阻力的粗效过滤器，保持送风清洁。新风机组设在每层走廊吊顶内，新风直接取自室外，并设置紫外线装置杀菌。新风机组将室外新风处理到室内温度，后经风道输送到每个房间及走廊内，考虑到医疗建筑门诊部，人流量大的特性，门诊部充分考虑人员负荷，并适当加大新风量。在新风机新风入口处，设电动对开多叶风量调节阀，可根据使用要求调节风量，另一个重要作用是与新风机组风机联锁，当风机停止运转时，阀门自动关闭。新风机组入口设初效过滤器，保持进风的清洁，出风段设消音器，降低噪声。

大堂、大厅等大开间采用全空气系统，过渡季节可以采用全新风，既能满足空气要求，又能节省用电。新风采集口设置粗效、中效两级过滤，保证医院的洁净要求。

普通病房和房间的压力控制，普通病房对房间的气流方向无严格的要求，通常采用房间正压控制。在采用风机盘管加新风的空调方式时，由于每个房间必须保证一定的新风量，因此易实现房间的正压控制。病房楼各病房卫生间配通风器，排至垂直风道，再通过位于屋面的排风机集中排至室外。传染病房楼各病房卫生间的排风为分层设排风机从屋面排出，为减少对周围大气的污染，排风系统上特设中效过滤器。

3.3  特殊房间空调系统

在住院部中ICU区，均要求100000级空气洁净度，依照《医院洁净手术部建筑技术规范》要求，冬夏室温均控制在24℃～26℃，湿度控制在40％～60％，换气次数为15次/h，最小新风量为4次/h换气。该洁净区采用全空气系统，新风设初效过滤G4，机组内设中效过滤F7，房间内设亚高效送风口H10，房间保持正压，隔离病房保持负压 ^[1] 。

医技部手术区域，由于医技部使用功能复杂，对室内温湿度及洁净度要求各不相同，空调系统相对复杂，在有洁净度要求及温湿度要求的区域，采用全空气系统，其它普通功能辅助用房及办公用房仍采用风机盘管加新风系统（图2）。在有100000级洁净要求的区域，在该区域附近设置洁净空调机房，由于洁净区域过于密集，因此其净化空调设备设在该区域的上一层机房层内。洁净区域内室温控制在24℃～26℃，湿度控制在40％～60％，换气次数为10次/h。而对于1万级以下的手术室根据洁净度要求分别进行独立设计，独立设置新风、排风系统，保证手术室长期洁净要求 ^[2] 。

所有洁净空调机组冷盘管侧均加装UV紫外灭菌装置，对机组内部进行杀菌消毒，防止机组在非干工况运行时产生的细菌对空气造成污染。所有恒温恒湿洁净空调机组及恒温恒湿新风洁净空调机组的送回风管处均加装风管管道式灭菌净化装置，对空气净化区风系统进行杀菌消毒，防止空气中残留的细菌对洁净区的空气造成二次污染。所有供洁净区的卫生型洁净新风机组的新风引入管内和所有的层流送风天花均加装离子灭菌装置，在新风初始端及送风末端为送风系统中的细菌建设第一道及最后一道防线。通过三重灭菌设备保护使空气得到最好的净化效果，从而降低病患的感染率。

本项目防排烟系统均按《建筑防烟排烟系统技术标准》GB 51251-2017执行，净化区按防火分区内再分防烟分区进行排烟系统设计，所有消防系统均由首层消防控制中心监控。本文就不详述了。

门诊急诊室、病房区域根据功能划分设置独立机械新风系统和机械排风系统，内部循环回风采用光催化氧化过滤灭菌装置送入室内，使消毒后空气中的细菌总数≤4CFU，排风系统通过独立竖井到屋面排放。地下室、设备房设置机械排风及排烟系统，排风按每小时5次～8次换气考虑。卫生间、清洁室、污渍冲洗设施等潮湿区域均设置排风道，排风按每小时10次～15次换气考虑，在没有人的情况下通过臭氧空气净化处理气体，在通过独立的排风竖井排出室外。

手术部设置集中空调通风系统采用光催化氧化过滤灭菌装置先通过中效过滤后经过高效过滤才集中送入室内，使消毒后空气中的细菌总数≤4CFU，排风通过设置的中高效过滤器处理后经独立竖井到屋面排放 ^[3] 。

产房、新生儿室、烧伤病房、重症监护室等设置集中空调通风系统，采用光催化氧化过滤灭菌装置，先通过中效过滤后经过高效过滤才集中送入室内。儿科病室、妇产科检查室、人流室、注射室、治疗室、换药室等采用新风+回风通风系统，回风内部循环回风采用光催化氧化过滤灭菌装置送入室内，使消毒后空气中的细菌总数≤4CFU，排风系统则通过独立竖井到屋面排放。

废气、检验科等特殊气体先通过专用排气管竖井集中引至到天面后经高效过滤器过滤后，满足国家规范《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）气体排放标准，排放口并设于高于天面3m排放（排放高度约68m）。

太平间、医疗废物临时贮存场地等独立设置机械排风系统，排风按每小时10次换气考虑，首先排风经过设置于前端的静电吸附装置进行初效过滤再经过活性炭净化处理器对气体进行吸附，气体需满足标准后排放到室外。

医用功能用房设独立系统，其通风系统排风量按换气次数3次/h计，中心消毒房间、隔离房间等保持负压，其它房间保持正压。

中心各个医技科室要求不同，应充分了解工艺需求，根据需求进行通风空调设计，除满足功能区域的温湿度舒适性要求外，还要考虑防止病毒通过空气传播及控制建设成本。

不同于一般舒适性通风空调设计，还应设有合适的通风系统和空气过滤级数与过滤效率，以稀释和排除异味、空气中的微生物、病毒、化学与放射性物质等污染。

本项目存在多种产生辐射源的设备房间，如门诊医技住院楼地下二层放疗中心（直线加速器机房、CT机房及其配套区域），核医学科（回旋加速器机房、PET/CT机房、PET/MR机房、SPECT/CT机房、甲癌病房、回旋加速器配套用房等配套区域）等等，为配合上述设备房间的防辐射要求，需根据相关规范了解清楚不同房间的通风换气次数、是否需要独立排放等要求。特别是位于地下二层的放疗中心和核医学科区的各功能房间，都要通过集中排风到竖井内，再到大楼最高点或不影响他人的位置进行排放。因此，需要合理预留足够的排风竖井到首层、裙楼天面和大楼天面等位置。

此类众多的产生辐射源的设备房间，还需要根据各自设备供应厂家的不同温湿度要求，以及设备的贵重程度，考虑设置不同的空调制冷方式。如不能设置水冷空调末端设备的，就要设置冷媒系统空调末端设备，有的还需要设置精密空调。另外，空调末端设备是否需要一用一备，也是要根据相关规范，厂家要求和医院要求综合考虑。

医院建筑对空气的消毒净化有较高的要求，在风机盘管、新风柜、回风吊柜入口设有净化过滤器，使室内游离甲醛、苯、氨、氛和TVOC等空气污染物浓度符合现行国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325中的有关规定。

为确保排风效果，病房排风一般在其卫生间设排风扇，同时在屋顶设接力排风机。对于污物区或特殊要求房间，其排风系统应独立设置。各排风系统必须排至屋顶进行高空稀释排放，风机应设在屋顶使管道处于负压，不能采用侧窗排风，易造成气流短路。

疫情对我国的公共卫生体系提出了更大的挑战，除了完善法规、组织机构外，还应研究及充实有关呼吸传染病房的建设标准，如：温湿度、新风量、换气次数、气流组织、排风处理方式以及排放高度、压力梯度控制值等。