山东省中医院国家中医临床研究基地综合楼
山东省中医院国家中医临床研究基地综合楼

变制冷剂流量分体多联热泵空调系统设计
山东同圆设计集团有限公司 李宜浩 王方琳
1 工程概况
本工程为山东省中医院国家中医临床研究基地综合楼,地下1层,地上14层,局部6层,总建筑面积约50300平方米, 其中地下总建筑面积 4470平方米, 地上总建筑面积45830平方米,建筑高度59.10米,设计日门诊量3000人次,急诊量300人次,总床位数600床。位于济南市经十路53号山东省中医院东院区内。
 
山东省中医院国家中医临床研究基地综合楼

各层层高及功能分布见下表:

楼层
层高(m)
用途
屋面
消防水箱、生活热水箱+太阳能集热器、空调室外机
14
3.8
科研实验室
10~13
3.8
妇一科/月经病、神经内科、内分泌、机动
7~9
3.8
高血压基地、心内科、周围血管
6
3.8
推拿、康复医学、中医特色门诊、针 灸
设备层
3.3
手术部净化空调机组
5
4.5
眼科门诊、耳鼻喉科、ICU【15床】、手术部【8台】
4
4.2
肛肠门诊、皮 肤 科、乳腺外科、周围血管、妇科
3
4.2
高血压门诊、内科门诊、名中医门诊、门诊检验、特检
2
4.2
儿科门诊、口腔科门诊、骨科门诊、保健门诊、中西药房 
1
4.2
门诊大厅、急救科、输液部、放射科
-1
4.8
车库(77辆)、变配电、消防水池、泵房、弱电机房

2 设计范围
根据本工程使用功能和性质,分舒适性空调和净化空调。
2.1 舒适性空调系统:本工程除地下车库、变配电、风机房、储藏间、内区小厕所、污物间等辅助用房外,一般功能用房均设置舒适性空调。
2.2 净化空调系统:一层导管室、五层重症监护中心部、五层手术部设净化空调系统。
2.3 空调新风系统:除厕所、淋浴间、污物间等人员短暂停留的场所外,其余设置舒适性空调的场所均设空调新风系统。其中,一层390平方中药房、六层130平方学术报告厅等无病菌污染的空间设排风热回收型新风换气机供给新风;其余设自带冷热源的新风处理机供给新风。

3  设计依据
3.1 《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003);
3.2  《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95) (2005版);
3.3 《多联机空调系统工程技术规程》(JGJ 174-2010)
3.4 《综合医院建筑设计规范》(JGJ49-88);
3.5《医院洁净手术部建筑技术规范》(GB50333-2002);
3.6 《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005);
3.7 《山东省公共建筑节能设计标准》(DBJ 14-036-2006,J10786-2006);
3.8 《室内空气质量标准》   (GB18883-2002)
3.9 《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》(卫监督发【2006】53号)
3.10 《环境空气质量标准》(GB3095-1996);
3.11《城市区域环境噪声标准》(GB3096-93);
3.12  建设单位提供的设计任务书.

4 室内外设计参数
4.1 空调室外设计参数:夏季Tw = 34.8℃,Tws =26.7℃,Vw = 2.8m/s;冬季Tw = -10℃,φw = 54 %,Vw = 2.7m/s;夏季通风干球温度30.9℃;冬季通风干球温度-2℃。
4.2 主要房间室内设计参数:

房间名称 季节 室内温度 相对湿度 新风量 噪声
    ºC % m3/h.p(床) dB(A)
门厅、走廊 夏季 28 60 25 m3/h.p 50
冬季 16 ≧30
诊室、候诊 夏季 26 60 30 m3/h.p 55
冬季 20 ≧40
病房 夏季 25 55 60 m3/h.床 40
冬季 20 40
康复室 夏季 26 55 30 m3/h.p 40
冬季 20 40
实验室 夏季 26 55 30 m3/h.p 55
冬季 18 40
护士站 夏季 26 60 30 m3/h.p 40
冬季 20 ≧40
示教、会议、
学术交流报告厅
夏季 26 60 25 m3/h.p 40
冬季 20 ≧40
手术室 夏季 24 50 最小新风量(m3/h). 50
冬季 22 50
I 1000  
II、III 800
IV 600
ICU、导管室 夏季 25 60 60 m3/h.床 40
冬季 22 ≧35
医院影像
与放疗机房、控制室
夏季 24 50 60 m3/h.p 55
冬季 20 ≧40
导管设备室、
变配电室、泵房、
夏季 <30 <75   65
冬季 >15 >20    

4.3 围护结构传热系数:外墙0.56W/㎡.k;外窗:东2.7W/㎡.k、西2.7W/㎡.k、南2.7W/㎡.k、北2.7W/㎡.k;采光顶:2.7W/㎡.k;屋面:0.53W/㎡.k;非采暖空调房间与采暖空调房间的楼板:1.47W/㎡.k;非采暖空调房间与采暖空调房间的隔墙:1.26W/㎡.k;采暖空调房间地面(地下一层放射机房)热阻:1.58㎡.k/W;采暖空调地下室外墙(与土壤接触的墙)热阻:1.52㎡.k/W;外窗遮阳系数:东、西、南、北向窗、采光顶均为0.7。

5 冷、热源:采用变制冷剂流量分体多联热泵空调系统,夏季供冷,冬季供暖。其中,一层导管室、五层重症监护中心部、五层手术部的净化空调系统属于恒温、恒湿、洁净空调系统,因此该区域不属于多联热泵空调系统范围。

6 空调总负荷:(不包括一层导管室、五层ICU监护部、五层手术部):夏季总冷负荷3063.12kw,按空调区域(地上)建筑面积计算的冷负荷指标66.84W/㎡;冬季总热负荷3181.87kw,按空调区域(地上)建筑面积计算的热负荷指标69.43W/㎡。

7 空调系统
7.1 空调室外机设置位置:五层屋面及十四层屋面。其中,五层屋面室外机带-1~8层室内机,14层屋面室外机带9~14层室内机;
7.2 电费分科室计量系统:由自动抄表系统和空调管理系统共同组成,以室内/室外机的运转时间、能力大小、电子膨胀阀开度值运转数据为分配依据,由分户计量软件把电能表(安装于空调机组电源线上)所测的总耗电量分配到各台室内机上。
7.3 常年供冷的房间:消防控制室、弱电机房、导管设备间。

8 空调风系统
8.1 净化空调
8.1.1 各净化场所净化级别:一层导管室按万级;五层手术室按手术类别;五层ICU监护中心按十万级。
8.1.2 过滤器的设置
8.1.2.1 手术室:空调系统送风设粗、中效和高效三级过滤器;回风口设低阻中效过滤器;排风设高中效过滤器,并设止回阀。
8.1.2.2 ICU监护中心:空调系统送风设粗、中效和亚高效三级过滤器;回风口设低阻中效过滤器;排风设高中效过滤器,并设止回阀。
8.1.2.3 导管室:空调系统送风设粗、中效和亚高效三级过滤器;回风口设低阻中效过滤器;排风设高中效过滤器,并设止回阀。
8.1.3 气压控制:送风和新、排风各系统均设定风量装置,实施正压控制。
8.1.4净化区的空调设计:一层导管室、五层手术部、五层ICU监护中心净化空调部分的设计由设计院协同净化中标单位进行二次设计,图中阴影部分为洁净区范围。建设单位应在土建施工前确定净化中标单位,并完成净化空调设计,避免土建完工后进行大的破拆。
8.2 门诊通风:空调新风送风系统各房间末端送风管设硅胶气囊恒风量调节器(50~200Pa)。散发有害物的房间采用负压控制,设机械排风;不散发有害物的普通诊室采用正压控制,不设机械排风,靠门下15mm缝隙渗出排风。
8.3 病房通风:空调新风送风系统各房间末端送风管设硅胶气囊恒风量调节器(50~200Pa)、排风按病房卫生间10次/h换气要求在卫生间内设天花板型排气扇,以满足各房间新风及排风要求。
8.4 内区检查、治疗室等排风:设集中排风,连接排风口的各排风支管设硅胶气囊恒风量调节器(50~200Pa),控制各房间排风量。
8.5 中央空调净化杀菌系统设计及控制要求
8.5.1 新风系统:新风空调机组新风吸入口设新风入口式电子除尘器,过滤效率达到F7级,同时杀灭病毒病菌;电子除尘器与新风机组联动控制,同时启动,延时停止。
8.5.2 循环风系统:风管式室内机回风口安装纳米光触媒净化杀菌器,高效分解挥发性有机化合物,并杀灭细菌、微生物;杀菌器与室内机联动控制,同步启停。
8.5.3 特别要求空气消毒净化的房间:人员密集的候诊大厅、护士站、大型输液室、散发有害物较多的生化检验室、实验室、大型会议室等房间设吊顶式医用空气净化器,高效过滤可吸入颗粒物、杀灭病菌病毒,使空间内的浮游菌数量大幅度下降、改善室内空气品质,减少交叉感染。
8.5.4 净化杀菌设备电气系统安全性要求:具有过压保护、短路保护、过流保护、防误操作保护等多重保护功能。
8.6 室内机回风:均采用带回风箱的风机盘管下回风,下回风口均设初效过滤器,设在空调房间吊顶,禁止吊顶内回风。
8.7 空调新风冬季加湿
8.7.1 加湿方式及加湿量:采用干蒸汽加湿,总加湿量1030kg/h;
8.7.2 蒸汽来源及压力要求:采用市政蒸汽做加湿汽源,在建筑入口处减压至0.4MPa后引至各新风机组加湿器前,在此再减压至0.2MPa后加湿。

9 空调通风自控
9.1 新风机组控制:夏季新风经新风机组降温出事后送到各空调房间,过度季仅开启新风风机,室外机压缩机不运行。
9.2空调室内机控制:每台室内机匹配线控器,可独立进行开、关控制;运转条件设定;运转模式设定;温度设定;风量、风向切换等多种功能的设定和控制。
9.3 新风机组新风入口电子除尘器:与新风机组联动控制,同时启动,延时停止。
9.4 风管式室内机回风口净化杀菌器:与室内机联动控制,同步启停。
9.5 变配电间:送、排风机根据房间温度进行启停控制。
9.6 弱电机房、导管室设备间、消防控制室:送、排风机根据房间温度进行启停控制。
9.7 车库排风:采用CO浓度自动控制排风机启停,CO浓度标准低于5ppm。

10  空调、通风系统节能
10.1 本工程空调设计冷、热负荷依据《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2003的有关规定进行计算,根据热负荷和逐项逐时的冷负荷计算结果,合理选择热泵机组装机容量。
10.2 选择性能系数较高的风冷热泵机组:夏季(济南市室外空调计算温度34.8℃时)运行性能系数3.60,冬季(济南市室外空调计算温度-10℃时)运行性能系数3.07,均高于《公共建筑节能设计标准》的要求。
10.3 空调系统冷、热量衰减控制:尽量减小室内外机高差和连接管路长度,适当增大长管路铜管口径,减少冷量衰减,降低电耗。
10.4 提高空调性能系数:南、北向房间的室内机组合在一个系统,以提高性能系数。
10.5 电费分科室计量:由分户计量软件把电能表(安装于空调机组电源线上)所测的总耗电量分配到各台室内机上,利于人为主动节能。
10.6 中药房、学术报告厅:设显热排风热回收,热回收效率65%。
10.7 冷媒管管道采用高效能的保温材料,选择合理的保温厚度,减少能量损失。选择气密性好的空气处理设备和风管连接方式,加强密封处理,减少因漏风而引起的能量损失。
10.8 室外自然风降温:需全年排除热风的变配电室、消防控制室、弱电机房,导管室设备间利用室外进风消除室内余热。
10.9 结论: 由于对建筑各部分围护结构均做了节能设计 ,且围护结构的传热系数和遮阳系数均小于规范限值, 空调通风系统采取了节能技术和措施,根据《公共建筑节能设计标准》DBJ14-036-2006的规定,本工程能够满足节能50%的要求。

11 环保及安全设计
11.1 空调系统冷媒:本工程采用新型环保制冷剂R410A作为制冷工质。
11.2 数码涡旋变容量制冷供暖:无需经过变频驱动,对精密医用设备无电磁干扰。
11.3 各层排风采用竖井分类排放:避免同层不同区域交叉感染。
11.4 各层排风集中到屋面高空排放:避免楼层间排风感染。
11.5 急诊科、放射科新风系统独立设置:避免同层不同区域交叉感染。
11.6 新风系统:新风空调机组新风吸入口电子除尘器,过滤效率达到F7级,同时杀灭病毒病菌。
11.7 循环风系统:风管式室内机回风口纳米光触媒净化杀菌器,高效分解挥发性有机化合物,并杀灭细菌、微生物。
11.8 人员密集区域:吊顶式医用空气净化器,高效过滤可吸入颗粒物、杀灭病菌病毒。
11.9 净化杀菌设备电气系统安全性要求:具有过压保护、短路保护、过流保护、防误操作保护等多重保护功能。
11.10  放射科、隔离间、门诊检验室、污洗、消毒、厕所、污物暂存等:采用负压控制避免对外感染。
11.11 隔离间:采用负压控制,排风口设亚高效过滤器避免对外感染。
11.12 风系统消声:各空调、通风系统,根据需要设置消音器进行消音。
11.13 空调室外机座下均垫橡胶减震垫。

12多联热泵空调系统最终确定
本项目采用通过山东省政府采购公开招标形式确定中标品牌,专家评标时重点考虑了数码涡旋中央空调系统容量调节的便利性及节能性——可根据需要调节制冷量或制热量,同时三星数码涡旋中央空调系统具有如下突出特点:
12.1具有优越的综合能效比系数,远超国家一级能效;
12.2喷气增焓技术不仅极大的提升低温下制热能力,夏季制冷能力也有很大提升;
12.3无电磁干扰和电源污染:所有电源驱动部件均无需变频器,不会出现变频高次谐波,对周围医疗设备及电气设备不产生干扰影响,对人体不产生辐射隐患;
12.4铝箔翅片抗菌、耐腐蚀技术:室内机热交换器铝箔采用新式涂层技术处理,具备出色的抗氧化、耐锈蚀能力,而且亲水材质与抗菌活性剂混合,能有效抵抗有害细菌的生长繁殖;
12.5机组均使用R410A环保冷媒,且所有部件满足ROHS环保指令,即“电子电气设备禁止使用特定有害物质指令”;
12.6从运行可靠性上看,数码多联空调机组由于压缩机设计寿命长,零部件故障率低,尤其是机组PCB电路板故障率低,最大程度上减少了用户的使用不便;
12.7三星数码中央空调系统通过SNET III程序建立起一个智能管理系统,通过该软件即可以对个别机组单独控制、分区控制,也可对系统内所有的机组进行统一控制,实现房间控制、日程控制、分区控制、系统监测、循环监测、维护监测、数据分析、报表生成与输出,故障报警、维护提示,控制器功能限制或屏蔽等多角度管理模式。该控制系统,配合数码电表等硬件设备,能够实现峰、谷、平三段分时电价分户计量,可直接显示用户电费及账单打印。完全满足不同时段不同区域的集中控制管理及电费分时计量的要求。
     最终,在大金、海信日立、东芝、富士通、约克、麦克维尔、三菱重工、三星等数家竞标中,三星数码中央空调凭借以上技术优势顺利中标。

 

 

 
 
 
 
 
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