1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一、高层医院建筑的空调的特点^[1]

国外高层建筑是在经济繁荣的条件下发展起来的，在欧、美、日等发达国家，由于城市人口密集，建筑用地十分紧张，地价昂贵，迫使建筑向高层发展。另外，从使用功能来看，将相互联系较多的有关机构集中在一座楼内也给工作带来了方便和舒适，从城市建设来看，高层建筑高低相间也会增加城市的美感。故高层建筑得以大量兴建。近几年来，我国的高层建筑也在各地拔地而起，包括旅馆、办公楼、商品住宅楼、高层公寓住宅以及其他公共类的复合建筑。高层建筑的发展极大地促进了建筑技术，其中也包括了暖通空调技术和节能技术的发展。

二、医院空气调节特点^[2]

由于医院不同于一般公共建筑，其结构特殊，功能复杂，所以，医院空调的功能绝不仅在于提高环境的舒适性，更重要的是预防和治疗疾病的手段之一。医院空气调节的控制对象^[2]是室内的温度、湿度、气流组织、风速、噪声、洁净度等，用以保证医疗活动对室内空气品质的要求。

医院的空气调节和一般建筑物的空气调节相比，有以下特点：^[2]

（1）强调空气的净化与无菌。相对于普通的空调系统，医院空调对于空气的洁净更加关注，这是由于医院空气中含有较多的致病微生物，而医院所服务的对象即病患者又往往是易感人群。所以选用适当的空气净化手段对医院显得格外重要。

（2）控制建筑物内的气流流向和风速。气流组织形式直接关系到空调系统运行效果，合适的气流流型能够有效抑制有害物的扩散。风速也是影响空调系统效果的因素，风速过小，会造成气流分布难以达到预想的效果，流速过大，会降低人的舒适感，还可能会加快切开黏膜的失水，影响手术效果。

（3）保证医疗上必要的温度和湿度。各国对于医院空调设计温度的要求大同小异。相对湿度的大小主要关系到空气中细菌的存活时间，一般的讲，相对湿度越大，细菌的存活时间较长，所以控制相对湿度也是医院空气调节的重要任务。

三、医院空调常见问题^[3]

1. 空调系统调试验收不合格

2. 新风量标准低

3．运行管理中所存在的问题

四、空调负荷概况^[4]

空调负荷是空调房间冷（热）负荷和湿负荷。空调房间冷（热）负荷、湿负荷是确定空调系统送风量及空调设备容量的基本依据。

对于医院来说，与空调净化系统关联的负荷有：^[4]制冷负荷、采暖负荷、加湿负荷、通风负荷，此外还有一些特殊热负荷如：热水供应、灭菌、厨房与洗衣房等的蒸汽负荷，医疗设备用的冷却水负荷，以及动力负荷等。医院的特点^[3]是既有全年24小时一年365天需要维持环境参数的场所，又有定期使用的场所，还有应急使用的场所等。使用条件各异，其负荷的日波动、年波动大。

五、冷热源的选择

能源是现代社会的重要资源, 节能是社会可持续发展的最重要课题,在所有能耗中,空调能耗占建筑物总能耗的70% ~ 80%[ 1], 而空调能耗最主要是空调冷热源的能耗,所以降低空调冷热源的能耗成为节能的重中之重。^[6]

5.1 地源热泵^[7]

制冷的高效节能环保型空调系统 地源热泵通过输入少量的高品位能源（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移在冬季，把土壤中的热量 取 出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量 取 出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡

5.2 热力式冷水机组和锅炉供暖^[8]

在一些大型企业，特别是在北方的一些企业事业单位，基于生产工艺要求或集中供暖与生活用供热要求，已有一定容量的供热锅炉。这些供热锅炉在全年各个季节里的运行负荷并不均衡，只有在冬季才会满负荷运行，夏季时锅炉容量或多或少会有一些闲置。在这种情况下，如果这些单位需要增加空调用的冷源设备，且锅炉的富裕容量能满足要求，则热力式冷水机组也许是最佳选择。

5.3水源热泵^[9]

水源热泵主要是一种利用地下水资源可同时供冷供热的新型节能环保的空调系统形式，热泵技术目前主要应用于公共与民用建筑工程中的供热、制冷、供热水等几个方面。水源热泵技术虽然有很多优点和巨大的发展空间，但仍有一些诸如水源条件、回灌技术等问题亟待解决。

5.4 手术部冷热源^[10]

对于洁净手术部的冷热源，文献作了如下的规定：由于洁净手术部运行方式的特殊性，在设计时要考虑净化空调系统在过渡季独立运行的可能性，宜考虑过渡季的冷热源，其目的是在中央空调机房停机时可不必启动医院大系统。医院洁净手术部一般白天为正常手术时间，其净化空调系统才可能满负荷运行，夜间只有少量医护人员值班，可近似看作一班制的运行方式。因此洁净手术部净化空调系统所选用的冷热源必须适合其运行特点并且要满足其要求，而且运行调节要灵活方便。

六、空调系统的选择

6.1 空调系统形式

下表给出了美国采暖制冷与空调工程师协会（ASHRAE）对医院空调系统形式的简单分类：^[1]

医院空调系统形式

空气调节系统	集中式空气调节系统	全空气式系统	定风量式系统	单风道式系统
双风道式系统
变风量式系统
水－空气式系统	风机盘管＋新风
诱导器式系统
分散式空气调节系统	窗式空调机式系统
分体空调机式系统
柜式空调机式系统
各种户用热泵式系统

6.2 医院适用空调方式

医院空调方式^[11]除了能确保各室特殊的温、湿度与洁净度外，还对系统的初投资、运行费用、室内噪声和振动、污染的排除能力等有限大的影响。空调方式的选择还特别强调其使用方便，维修量少，可靠性高，尤其是手术室、新生儿室、特别监护室等。这也是因为考虑到国内医院中空调管理和维修力量较弱的缘故，如空调系统或运行调模式过于复杂，往往达不到应有的效果。

医院建筑各个科室功能差异很大，运行时间也各不相同。因此空调系统不宜过大、过于集中、但也不必过多采用分散式系统。^[11]一般宜用集中给冷热源，分区布置系统为佳。国内医院除病房等外，晚间都停止空调。要注意各空调区域能互相封闭的原则，否则很容易通过管道或区间无组织的空气流动，引起交叉感染。

七、空调水系统^[12]

在过去的建筑中, 中央空调水系统的控制方式大多是采用定水量控制模式。在这种控制模式中, 定水量系统中没有任何自动控制水量的措施, 系统水量的变化基本上由水泵的运行台数所决定。因此,通常通过各空气处理设备和末端的水量是一个定值,或随水泵运行台数呈阶梯型变化,不能随着真实负荷的变化将流量定在任意数值上, 因此, 当末端负荷变化时, 此类系统无法精确控制温湿度, 造成区域过冷或过热。针对系统中存在上述缺点, 多数工程在空气处理设备和末端设置三通自动调节阀,以解决控制问题,所以定水量系统又称带有三通阀的系统。当末端负荷减少时,电动三通阀开度会自动开大, 冷冻水从旁管流过, 使得流经空气处理单元的冷冻水量减少, 从而达到温度控制平衡的目的。

八、洁净手术室

8.1 设计思路

洁净手术室的空调系统设计不同于工业洁净技术，^[13]主要控制对象是细菌（医院中细菌等价直径在1-5μm之间）浓度，而不应过分强调洁净度的概念。因此空调系统设计的重点应体现在以下几个方面：①将关键区域（手术室和器械桌）的悬浮菌浓度维持在限定的范围内；②维持各房间之间的正压气流流量和流向；③使麻醉气体和其他有害气体浓度维持在限定范围内；④维持室内各项所需的参数（如温度、湿度、噪声、照度等）。

8.2 手术室的气流流型、送风量和气流组织

从气流流态上看，洁净室主要可分为三大类：^[14]单向流洁净室、非单向流洁净室和矢流洁净室。但不论是哪种洁净室，从空气动力学的流态上看，都是紊流流态。对于洁净手术而言，主要是采用单向流和非单向流两种流型。

净化手术室送风量与手术室大小及送风形式有关。^[15]保证手术室的送风量对于手术室洁净效果影响很大，因此要对送风量进行精确的调节。为了保证洁净手术室的正常定风量运行状态并且避免空气过滤器积尘对系统送风量的影响，可以在各手术室送风主管道上安装定风量阀。^[16]

根据德国标准DIN1946/4中关于污染浓度的概念，^[16] "全室稀释和净化"的气流组织形式，在理想情况下可以使室内达到相同的细菌浓度，此时污染度为1，而如果突破"全室稀释和净化"的工业洁净室气流组织方式，会在手术室关键区域获得更低的污染度。

8.3 洁净手术室非工作状态和过渡季的运行模式

洁净手术室的运行模式^[16]分为冬夏季工作运行模式、非工作运行模式和过渡季工作运行模式。对于处于非工作运行模式的手术室，当手术部中只有部分手术室工作期间，只需运行部分手术室的净化循环空调机组和新风机组，对于其他非工作的手术室只输送少量新风维持其正压状态；在手术部非工作期间，可大大降低手术部的温湿度要求，关闭手术室的净化空调系统，只输送少量新风以维持其正压、无菌状态。

对于处于过渡季工作运行模式的手术室，^[17]利用春、秋两季新风焓值低于或高于室内空气焓值的特点，适当加大净化空调系统的新风量，利用新风替代冷源可以缩短制冷机的运行时间从而达到节能的效果。虽然过渡季加大新风量将增加新风机组的风机电耗及初、中效过滤器的负荷，但总体来讲仍然节约能耗和运行费用，是目前净化空调系统常用的节能措施。

8.4 CFD技术在洁净手术室的应用

CFD是计算流体力学Computational Fluid Dynamics的缩略词，它是近年来伴随着计算机技术、数值计算机技术的飞跃进步而发展起来的。^[12]

美国马里兰州国家健康学会的Farhad Memarzadeh用CFD模拟不同形式下的手术气流组织。结果计算显示：^[12]换气次数的大小对室内含尘浓度有很大的影响，但并不是增大换气次数就可以减少手术区含尘浓度的还要取决于气流组织是否恰当。一般而言，周边区人员及器械散发的尘粒落在手术区的可能性很小（小于1%）。若送风口尺寸设置恰当，散流器送风速度0.15～0.18 m/s就足够维持室内洁净度，如果速度太大反而会使粒子有可能克服热上升气流的作用力而直接被吹落在创口处，引起术后感染。

国内学者提出可以运用CFD技术弥补在空态或静态下对洁净室进行验收的不足。^[13]并认为通过分布参数的模拟结果，不仅可以得到洁净运行状态下的污染物浓度，还可以直观得出室内任何区域的洁净度等级，对验收评估人员有较大参考价值。

九、绿色医院^[18]

绿色医院建筑是指在建筑的全寿命周期内最大限度地节约资源，合理规划，精心设计，确保功能，遵守流程，保护环境，减少污染，提供安全、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的医院建筑。

十、医院的防火排烟

我国大多数医院建在城市，由于受用地的限制，以及常被定为标志性建筑等因素，10层以上的高层建筑很多。这种高层综合性建筑具有层数多、规模大、人员集中、疏难、功能复杂、设备众多、用电负荷大、配电线路多、可燃物多、烟囱效应强等特征，安全的重中之重就是高层火灾的防范和扑救。^[19]

医院空调系统划分应与建筑防火区相协调。若风管必须穿越防火分隔物时，穿管物空洞要做严密的密封处理，防火分隔物两侧 2米范围内的管道及其覆盖物应为阻燃体。要求在技术夹层或夹道中，同时设置消防措施。管道内按规定设置防火阀门，对于大体量的医院排烟也是值得注意的问题。

对于单向流或准单向流的生物洁净室，如过滤器送风口占所在的墙面或顶棚的面积大于 60％以上，应视作为室内空间的一个面。高效过滤器的燃烧性能和耐火级限，直接关系到所在墙面和顶棚的耐火等级。可采用与围护结构相应的耐火等级的高效过滤器，安装框架和静压箱均为非燃烧体。

洁净病房和洁净手术室内不宜采用喷淋消防系统。应在室内设消防报警及手提式 CO₂灭火器，在内走廊设置消火栓。^[20]

结语：

医院作为一个复杂的公共建筑，与其他公共建筑相比，其通风空调系统设计有一定的特殊性和复杂性。在设计时，应严格遵守设计规范，并考虑实际工程的使用性质与具体使用要求，在充分分析系统的初投资、运行维修管理、能源供应、环境影响等因素后，选择最优方案。

参考文献：

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、建筑工程概况

本工程为南京某医院扩建医技病房楼，总建筑面积: 38360m²，建筑高度为77.70m，裙楼6层, 主楼19层，本工程为高层一类建筑，耐火等级为一级。本工程建筑主要功能：1层至6层为办公、治疗室、研究室、放射科设备用房、icu病房；中心配液室、中心供应室以及各种实验室、手术室等；7~17层主要为病房及办公用房等；18、19层主要为办公及示教室用房等。