阿鲁科尔沁医院中央空调设计方案.docx

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阿鲁科尔沁医院中央空调设计方案

第一章原始资料

1.1工程名称及概况：

阿鲁科尔沁旗同济医院新院址工程位于赤峰市阿鲁科尔沁旗天山镇，建筑面积为36021.55㎡，建筑高度50.500m，空调总面积22989㎡。

地下一层层高为5.85m，一层层高为5.10m,二至三层层高为4.2m，四至十一层层高为3.9m，十二层层高4.8m。

第一~三层主要是大厅、药房、留观室、急诊抢救室等，第四~十层为病房，第十一层主要是产区与病房，第十二层是手术区。

制冷机房设在地下一层。

4IMij。

空调区域分为普通中央空调区域和手术部净化区域。

手术部净化区域位于病房楼第十二层，建筑面积1567.21㎡。

cnwLv。

1.2气象资料：

1.2.1室外设计参数

阿鲁科尔沁旗同济医院新院址地处大兴安岭南段山地东麓，地质构造系新华夏构造带东段、西拉木伦河构造带北侧。

地貌地势表现为山峦起伏、丘陵广布、平川狭长，总体为北西高、东南低，海拔最高1540米，最低261米，平均海拔430米，是大兴安岭中山山地向科尔沁沙地过渡带。

年均气温5.5℃，年日照时数2760-3030小时，极端最高气温40.6℃，极端最低气温-32.7℃，年平均积温2900-3400℃，年均降水量300-400毫米，无霜期95-140天，属典型的大陆性气候。

w6IWF。

1.2.2室内设计参数

室内设计参数

相对湿度

风速

冬季

夏季

冬季

夏季

冬季

夏季

22℃

26℃

50％

60％

0.2m/s

0.2m/s

1.3室内设计参数

舒适性空调的室内设计参数为：

夏季：

温度24～28℃

相对湿度40％～65％

风速≤0.3m/s

冬季：

温度18～22℃

相对湿度40％～60％

风速≤0.2m/s

根据本设计具体情况参数选用如下：

1.4动力资料：

冷源：

冷水机组进水温度7℃,回水温度12℃,温差

=5℃

水源：

城市自来水。

电源：

220/380v交流电

1.5设计依据：

本工程暖通空调设计根据甲方提供的委托设计任务书,并依照暖通现行国家颁发的有关规范,标准进行设计，具体为：

49Lwl。

1.《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）

2.《建筑设计防火规范》（GBJ16－87）（2001年版）

该设计中采用的计算方法和数据依据主要来源于张萍主编的《简明空调设计手册》[12],还有其他的一些相关资料。

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第二章：

负荷的计算

2．1空调负荷计算的基本构成

空调房间冷（热）、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。

在室内外热、湿量作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量称为在该时刻的得热量和得湿量。

当得热量为负值时称为耗（失）热量。

在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。

2yuCO。

2.1.1房间冷负荷的构成

空调房间的得热量由下列各项得热量组成：

1）通过围护结构传入室内的热量，包括通过外窗、外墙进入室内的太阳辐射热量和传热量；

2）人体、照明设备、各种工艺设备及电气设备散入房间的热量。

3）食品或物料的散热量；

4）渗透空气带入室内的热量；

5）伴随各种散湿过程产生的潜热量。

确定房间计算冷负荷时，应根据上述各项得热量的种类和性质，以及房间的蓄热特性，分别逐时叠加，找出综合最大值。

WeSeQ。

2.1.2房间湿负荷的构成

房间散湿量由以下各项散湿量构成：

1）人体散湿量；

2）渗透空气带入室内的湿量；

3）化学反应过程的散湿量；

4）各种潮湿表面、液面的散湿量；

5）食品或其他物料的散湿量；

6）设备散湿量。

确定房间计算湿负荷时，应根据上述湿源的种类，选用不同的群集系数、负荷系数和同时使用系数，分别逐时计算，然后逐时叠加，找出综合最大值。

a1fVS。

2.1.3空调系统冷负荷的构成

空调系统的冷负荷，应根据所服务房间的同时使用情况、空调系统的类型及调节方式，按各房间逐时冷负荷的最大值或各房间计算冷负荷的累加值确定，并应计入新风冷负荷以及通风机、风管、水泵、冷水管和水箱温升引起的附加冷负荷。

wsLqs。

2.1.4本设计要考虑的负荷

根据实际情况，本设计中冷负荷需考虑围护结构传热、人体负荷、照明负荷、设备负荷等，并忽略内墙间的相互传热。

湿负荷只考虑人体和较大液面的散湿，其余则忽略不记。

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2.2空调冷负荷计算

工程中常采用两种冷负荷计算方法：

一为谐波反映法，一为冷负荷系数法。

为简化计算，本设计中采用谐波反映法详细计算一层和十二层冷负荷，其余按建筑面积冷指标法计算。

swEhS。

第三章空调系统方案的选择

3.1空调系统的分类

空气调节系统一般均由空气处理系统设备和空气输送管道以及空气分配装置所组成，根据需要，它能组成许多不同形式的系统。

在工程上应考虑建筑物的用途和性质、热湿负荷特点、温湿度调节和控制的要求、空调机房的面积和位置、初投资和运行维修费用风许多方面的因素，选定合理的空调系统。

因此，首先要研究一下空调系统的分类。

De2Cz。

3.1.1按空气处理设备的设置分类

（1）集中系统集中系统的所有空气处理设备（包括风机、冷却器、加湿器、过滤器等）都设在一个集中的空调机房内。

vxLWR。

（2）半集中系统除了集中空调机房外，半集中系统还设有分散在被空调房间内的二次设备（又称末端装置），其中多半设有冷热交换装置（亦称二次盘管），它的功能主要是在空气进入被空调房间之前，对来自集中处理设备的空气作进一步处理，例如，风机盘管加新风系统就属于半集中系统。

3KlIO。

（3）分散系统（局部机组）这种机组把冷、热源和空气处理、输送设备（风机）集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。

可以按照需要，灵活而分散地设置在空调房间内，因此局部机组不需要集中的机房。

ld4T6。

3.1.2按负担室内负荷所用的介质种类分类

（1）空气系统是指空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统。

即在室内热湿负荷为正值的场合，用低于室内空气焓值的空气送入房间，吸收余热余湿后排出房间。

低速集中式空调系统、双管高速系统均属于这一类型。

由于空气的比热小，需要用较多的空气量才能达到消除余热余湿的目的，因此要求有较大断面的的风道或较高的风速。

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（2）全水系统空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担。

由于水的比热比空气大得多，所以在相同条件下只需较小的水量，从而使管道所占的空间减小许多。

但是，仅靠水来消除余热余湿，并不能解决房间的通风换气问题。

因而通常不单独采用这种方法。

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（3）空气—水系统随着空调装置的日益广泛使用，大型建筑物设置空调的场合愈来愈多，全靠空气来负担热湿负荷，将占用较多的建筑空间，因此可以同时使用空气和水来负担空调的室内负荷。

诱导空调系统和带新风的风机盘管系统就属于这种型式。

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（4）冷剂系统这种系统是将制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收余热余湿。

这种方式通常用于分散安装的局部空调机组，但由于冷剂管道不便于长距离输送，因此这种系统不宜作为集中式空调系统来使用。

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3.1.3根据集中式空调系统处理的空气来源分类

（1）封闭式系统它所处理的空气全部来自空调房间本身，没有室外空气补充，全部为再循环空气。

因此房间和空气处理设备之间形成了一个封闭环路。

封闭式系统用于密闭空间且无法（或不需）采用室外空气的场合。

这种系统冷、热消耗量最省，但卫生效果差。

当室内有人长期停留时，必须考虑空气的再生。

这种系统应用于战时的地下蔽护所等战备工程以及很少有人进出的仓库。

lySFJ。

（2）直流式系统它所处理的空气全部来自室外，室外空气经处理后送入室内，然后全部排出室外，因此与封闭式系统相比，具有完全不同的特点。

这种系统适应于不允许采用回风的场合，如放射性实验室以及散发大量有害物的车间等。

为了回收排出空气的热量和冷量用来加热或冷却新风，可以在这种系统中设置回收设备。

AB80B。

（3）混合式系统从上述两种系统可见，封闭式系统不能满足卫生要求，直流式系统经济上不合理，所以两种系统只在特定的情况下使用，对于绝大多数场合，往往需要综合这两者的利弊，采用一部分回风的系统。

这种系统既能满足卫生要求，又经济合理，故应用最广。

oJTiL。

3.2常用空调系统的比较和适用性

集中式

分散式

半集中式

风

管

系

统

1、空调送回风管系统复杂，布置困难

2、支风管和风口较多时不易均衡调节风量

3、风道要求保温，影响造价

1、系统小，风管短，各个风口风量的调节比较容易达到均匀

2、直接放室内时，可不接风管，也没有回风管

3、小型机组余压小，有时难与满足风管布置和必需的新风量

1、放室内时，不接送、回风管

2、当和新风系统联合使用时，新风管较小

设

备

布

置

与

机

房

1、空调与制冷设备可以集中布置在机房

2、机房面积较大，层次较高

3、有时可以布置在屋顶上或设在车间柱间平台上

1、设备成套，紧凑，可以放在房间内，也可以安装在空调机房内

2、机房面积小，只及集中系统的50%，机房层高较低

3、机组分散布置，敷设各种管线较麻烦

1、只需要新风空调机房，机房面积小

2、风机盘管可以安设在空调房间内

3、分散布置，敷设各种管线较麻烦

风管互相串通

空调房间之间有风管连通，使各房间相互污染。

当发生火灾时会通过风管蔓延

各空调房间之间不会相互污染、串声。

发生火灾时也不会通过风管蔓延

各空调房间之间不会相互污染

空调控制品质

温

湿

度

控

制

可以严格的控制室内温度和室内相对湿度

各房间可以根据各自的负荷变化与参数要求进行温湿度调节。

对要求全年须保证室内相对湿度允许波动范围＜±5℃或要求室内相对湿度较大时，较难满足。

多数机组按17～22KJ/㎏的最大焓降设计，对室内温度要求较低、室外湿球温度较高、新风量要求较多时，较难满足

对室内温湿度要求较严时，难于满足

空气过滤与净化

可以采用初效、中效和高效过滤器，满足室内空气清洁度的不同要求。

采用喷水室时，水与空气直接接触，易受污染，须常换水

过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足

过滤性能差，室内清洁度要求较高时难于满足

空气分布

可以进行理想的气流分布

气流分布受到制约

气流分布受到制约

安装与维护

安装

设备与风管的安装工作量大，周期长

安装投产快

对旧建筑改造和工艺变更的适应性强

安装投产较快，介于集中式空调系统与单元式空调器之间

消声隔震

可以有效的采用消声和隔震措施

机组按设在空调房间内，噪声、振动不好处理

必须采用低噪声风机，才能保证室内要求

安装与维护

维护运行

空调与制冷设备集中安设在机房，便于管理和维修

机组易积灰与油垢，清理比较麻烦，使用二三年后，风量、冷量将减少；难以做到快速加热（冬天）与快速冷却（夏天）。

分散维修与管理较麻烦

布置分散，维护管理不方便。

水系统复杂，易漏水

经济性

节能与经济性

1、可以根据室外空气气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风，减少与避免冷热抵消，减少冷冻机运行时间

2、对于热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间，不经济

3、部分房间停止工作不需空调时，整个空调系统仍须运行，不经济

1、不能按室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，过度季不能用全新风

2、灵活性大，各空调房间可根据需要停开

3、加热大多采用热泵方式，经济性好

1、灵活性大，节能效果好，可根据各室内情况自行调节

2、盘管冬夏兼用，内壁容易结垢，降低传热效率

3、无法实现全年多工况节能运行调节

造价

除制冷机锅炉设备外空气处理箱和风管造价均较高

仅设备造价，单元式空调器价格合理，故造价较低

介于两者之间

使用寿命

使用寿命长

使用寿命短

使用寿命较长

适用性

建筑空间大，可布置风道

室内温湿度、洁净度控制要求严格的生产车间

空调容量很大的大空间公共建筑，如商场，影剧院

空调房间布置分散

空调使用时间要求灵活

无法设置集中式冷热源

1、室内温湿度控制要求一般的场合

2、多层或高层建筑而层高较低的场合，如旅馆和一般标准的办公楼

我司依据贵院气候环境条件及建筑设计方案，建议贵院中央空调方案如下：

3.3普通集中式空调系统

普通式空调系统属典型的全空气系统。

无论在集中式空调系统和局部空调机组中，最常用的是混合式系统，即处理的空气来源一部分是新鲜空气，一部分是室内的回风。

夏季送冷风和冬季送热风都用一条风道，此外管道内风速都用得较低（一般不大于8m/s），因此风管断面较大，它常用于工厂、公共建筑等较大空间可供设置风管的场合。

根据新风、回风混合过程的不同，工程上常见的有两种形式：

一种是回风与室外新风在喷水室（或空调冷却器）前混合，称一次回风；另一种是回风与新风在喷水室前混合并经喷雾处理后，再次与回风混合，称二次回风。

因本次设计只考虑使用一次回风系统，故只对一次回风系统进行详细介绍。

jEHSy。

3.3.1风系统的系统图示和焓湿图上夏季过程的确定表示

根据送风状态点和送风量的确定方法，可在焓湿图上标出室内状态点N，过N点作室内热湿比线。

根据选定的送风温差△to，画出to线，该线与ε的交点即为送风状态点。

为了获得O，常用的方法是将室内、外混合状态C的空气经喷水室（或空气冷却器）冷却减湿处理到L点（L点称机器露点，它一般位于φ=90%～95%线上），再从L加热到Ｏ点，然后送入房间，吸收房间的余热余湿后变为室内状态点Ｎ，一部分室内排气直接排到室外，另一部分再回到空调房间内和新风混合。

6cKFN。

图3.2.2

3.3.2一次回风系统夏季设计工况所需的冷量

根据焓湿图上的分析，为了把Ｇkg／s的空气从Ｃ点降温减湿（减焓）到Ｌ点，所需配置的制冷设备的冷却能力，就是这个设备夏季处理空气所需的冷量，即：

Q0＝G（ic－iL）kWPw4Pb。

在采用喷水室或水冷式表面冷却器的处理室时，这个冷量是由制冷机或天然冷源提供的，而对于采用直接蒸发式冷却器来说，这个冷量是直接由制冷机的冷剂提供的。

itcKM。

3.4半集中式空调系统

半集中式空调系统分为风机盘管系统和诱导器系统，因本次设计采用风机盘管系统，因此只对其进行详细介绍。

3.5风机盘管的构造和特点

3.5.1构造

风机盘管机组由盘管和风机组成。

它使室内回风直接进入机组冷却去湿或加热处理，和集中式空调系统不同，它采用就地处理回风的方式。

与风机盘管机组相连接的有冷、热水管路和凝结水管路。

机组一般分为立式和卧式两种。

可按室内安装位置选定，同时根据室内装修的需要可做成明装或暗装。

近年来由于风机盘管的广泛使用，又开发了如立柱式、顶棚式等，用于旅馆客房、办公室和商业建筑中。

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3.5.2特点

风机盘管一般容量范围为：

风量为0.007～0.236m3／s（250～850m3/h）；冷量为2.3～7kW；风机电机功率一般在30～100W范围内；水量约0.14～0.22L/s（500～800L/h）；盘管水压损失10～35kPa。

从风机盘管的结构特点来看，它的优点是：

布置灵活，各房间可独立调节室温，房间不住人时可方便地关掉机组，不影响其他房间，从而比其他系统较节省运转费用。

此外，房间之间互不通气，又因风机多档变速，在冷量、风量上能由使用者直接进行一定的调节。

me0B0。

它的缺点是：

对机组制作有较高的质量要求，否则在建筑物大量使用时会带来维修方面的困难。

当风机盘管机组没有新风系统同时工作时，冬季室内相对湿度偏低，故此种方式不能用于全年室内有要求的地方。

风机盘管由于噪声的限制因而风机运转不能过高，所以机组剩余压头很小，气流分布受限制，适用于进深小于6m的房间。

ABi5r。

3.6风机盘管机组新风供给方式及设计原则

1、风机盘管机组的新风供给方式：

A）靠渗入室外空气以补给新风

B）墙冻引入新风进入机组

C）由独立的新风机组系统供给室内新风

2、具有独立新风系统的风机盘管机组的夏季处理过程

A）新风处理到室内空气焓值，不承但室内负荷

B）新风处理后的焓值低于室内焓值，承担部分室内负荷

3.7有关风机盘管的基本术语：

1、名义风量：

指标准状态（大气压力101.3kPa,温度为20℃，密度为1.2kg/m3）下的风量；

2、名义供冷工况：

指进风干球温度为27℃，湿球温度为19.5℃，在名义供水量下，供水温度为7℃，、回水温度为12℃，供回水温度差为5℃。

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3、名义供热工况：

进风干球温度为21℃，在名义供水量下，供水温度为60℃，回水温度为50℃，供回水温差10℃；g7ksE。

4、名义供冷量：

指机组在规定的工况下的总除热量，包括显热量和潜热量之和，瓦或千瓦。

5、名义供热量：

指机组在规定的工况下可以提供的总显热量，瓦或千瓦；

6、接管方向（左或右）的定义：

以卧式风机盘管为标准，人面对风机盘管的出风口站立，进水管在人的左侧定义为左式，进水管在人的右侧则为右式。

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3.8集中式空调系统的划分原则

按照集中式空调系统所服务的建筑物的使用要求，往往需要划分成几个系统，尤其在风量大，使用要求不一的场合更有必要，通常可根据以下原则进行系统的划分：

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1、室内参数（温湿度基数和精度）相近的房间可合在一起，这样空气处理和控制要求比较一致，容易满足要求。

2、朝向、层次等位置上相近的房间宜组合在一起，这样风道管路布置和安装较为合理，同时也便于管理。

3、工作班次和运行时间相同的房间采用同一系统，这样有利于运行管理，而对个别要求24小时运行或间歇运行的房间可单独配置空调机组。

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4、对室内洁净度等级或噪声级别不同的房间，为了考虑空气过滤器系统和消声要求，宜按各自的级别要求设计，这对节约投资和经济运行都有好处。

iffld。

5、产生有害气体的房间不宜和一般房间合用一个空调系统。

6、根据防火要求，空调系统的分区应与建筑防火分区相对应。

此外，当空调风量特别大时，为了减少与建筑物配合的矛盾，可根据实际情况把它分成多个系统，如较大空间的纺织厂、体育馆等。

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3.9空调系统的选择原则：

3.9.1空调系统的选择

应根据建筑性质、规模、用途、使用特点、室外气象条件、负荷变化规律、室内温度的要求、消声隔振的要求等因素，通过全面技术比较确定的。

B0oFU。

空调房间较多或空调面积较大、室内的空调要求——温湿度基数使用时间洁净度等级单位送风量的热、湿扰动量等基本一致时，宜采用集中式全空气空调系统，且优先考虑单风道、低风速送风方式。

4DHcP。

3.9.2当室内负荷变化的随机性较高且幅度较大时，宜采用变风量空调系统。

1）空调面积较小，而且位置分布较分散，或使用要求与时间各不相同者，适宜采用整体式空调器。

当室内要求全年进行空调而又无集中热源可供利用时，适宜采用热泵型整体式空调器。

6yozm。

注：

A、室内温度允许的波动范围小于1℃，或室内对噪声和隔振有较严格的要求时，整体式空调器不宜放在空调房间内；JV90K。

B、在一个管网系统中，整体式空调器不宜多台并联运行；

C、采用整体式空调器时，必须根据实际运行工况条件，对其供冷量进行核算。

2）空调规模较大、房间较多、室内环境较干净而且要求各个房间能单独运行空调时，适宜采用“风机盘管机组加新风”的空调系统。

RBp1L。

3）当集中式全空气空调系统为多个房间或多个区域服务时，若各房间或区域的热、湿扰动量彼此间相差较大，而各房间的温度要求又较为严格时，适宜采用末端再加热方式或多区机组（增设分区空气处理设备）的空调方式。

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注：

所谓多区机组空调方式，系指在一般组合式或屋顶式空调机组的出口段之后，再并列设置若干组空气冷却器和加热器，通过加热和冷却后的空气在出口处通过冷热风阀调节后，再经相应的风管输送到各区进行分配的空调系统。

采用这种系统时，各区可以有不同的冷热风混合比和送风温度。

为了防止出口处冷热风阀调节过程中引起各区的风量发生显著的变化，所有风管的压力损失必须保持在150Pa以上。

Q13Q9。

4）对于某些要求室内温度能任意调控的高级民用建筑，适宜采用双风管全空气空调系统。

5）采用双风管全空气空调系统时，适宜采用分区双风管方式。

6）各层有分别调节与运行要求的高层建筑，当建筑空间较小，无法布置大断面风管时，适宜采用各层机组方式。

7）建筑物的层高较小，有无多余的房间作为机房，或要求在以建成使用的旧建筑物中加装空调系统时，适宜采用制冷剂容量可调的直接蒸发式空调系统，简称vij4o。

“VRV”的系统。

8）室内空间特别高大的建筑，当层高高于10m时，宜采用分层空调系统，而且首选全空气单风管低速送风。

3.10空调系统选择结果

根据空调系统的分类，各种性能参数的比较，以及设计规范的建议，结合本设计的实际情况（属于高层建筑，且房间种类繁多，有人流室、手术室、产房、洁净走廊、抢救室、值班室、病房等等），对详细计算房间的空调系统作如下选择：

SVz8U。

表4.5.1

房间名称

系统种类

具体设置

手术室、产房、洁净走廊、人流室

集中式

全空气一次回风系统

值班室、房间、病房、大厅等房间

半集中式

风机盘管＋新风

因本次设计建筑房间功能繁多，对于各层的新风机组参照手术室设计，其他功能房间（如医生办、护士办、器械室等房间）参照病房设计。

半集中式风机盘管加新风系统中的新风采用单独的全新风机组送入室内，不供给风机盘管，以免空气受到管道的污染而影响空气品质。

DarEC。

第四章净化空调方式

4.1系统划分

空调风系统的划分原则是：

运行可靠、调节灵活、各司其责、节约能源。

手术部净化区域采用全空气净化空调系统，系统设置三级过滤。

手术室相对于产房、人流室净化级别大，即高级别手术室空调送风量大，为了不使一个空调系统长时间处于"大马拉小车"的运行状态，而且此种"大马拉小车"的系统使用与否引起的风量变化不宜采用变频调速方式进行调节，只能用调节总风阀的方式调节风量以适应系统风量变化，然而此种方式显然不节能。

所以无论从节约能源的角度，或是从使用可靠性、灵活性的角度，手术室独立设置空调系统，即一个净化空调系统对应三层的两间手术室。

GvYve。

对于净化级别为万级的产房和人流室，尽管与百级和千级手术室相比空调风量小的多，但一个空调系统所负担的手术室间数也不宜过多，因为医院手术室的使用情况具备不确定性。

为贵院的长久发展需要，手术室会出现特殊繁忙状况，设置愈多。

手术室多，正常情况下的同时使用系数低，这样当一个空调系统所负担的手术室间数较多时，系统常处于"供大于求"的状态，其运行能耗势必较高，出现赤峰个别医院所反映的"建的起，用不起"现象。

所以把二层的产房和人流室归于一个净化区域，给使用带来了节能和可靠性。

3ZjRw。

清洁走廊、手术间的准备区等由一个单独的空调系统负担，目的是保证手术室外部空气环境时时处于"临战"状态，从而保证手术室外部气候环境处于受控状态。

XMI0P。

十一层产房和人流室合用卫生型医用空气处理机组，十二层手术室设置卫生型医用空气处理机组，十二层洁净走廊设置单独卫生型医用空气处理机组。

手术部新风采用集中处理方式，设置卫生型新风处理机组；每间手术室分别独立设置排风系统。

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4.1.1产房与人流室

同济医院产房的空调设计，除了