夏热冬冷地区某医院建筑空调系统设计大学论文.docx
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夏热冬冷地区某医院建筑空调系统设计大学论文
2014“金牛杯”暖通空调设计大赛
夏热冬冷地区某医院建筑空调系统设计
浙江海洋学院
参赛人员：
杜泽杭毛海勇颜伟曹卓朝
指导老师：
刘春花
摘要
降低建筑能耗是现今建筑行业发展的趋向。
医院建筑的能耗使用在行业中是一类重要代表，其具有功能繁多，要求不一、小空间多的特点。
在本次设计过程中，通过对多家三甲医院调研，了解众多医院设计方案；以及参考成功案例，寻求出团队设计特色。
利用鸿业软件获得房间负荷，在DeST平台得出全年负荷变化，找出最优系统设计方案，运用eQUEST能耗模拟软件对逐月及全年能耗分析，从而寻求降低建筑能耗方案。
本设计旨在满足节能环保要求，改善综合医院建筑室内空气品质，为患者和医务人员等提供健康、适用、安全和高效的使用空间。
在此前提下，考虑建筑的功能性、系统性、先进性、文化性、经济性及“四节一保”，从而设计最为适用的空调系统方案。
第一章建筑概况及设计简介
1.1建筑信息
本设计目标建筑系医院建筑，位于江西九江地区，地上15层，地下2层,空调面积约29308.78㎡，建筑楼高63m。
各楼信息见下表1.1：
表1.1医院各层层高及功能
裙房楼层
层高（m）
附属功能
-2F
4.8
车库、设备用房、配电房、冷热源机房等
-1F
4.8
停车库、体检中心、放射科等
1F
4.8
门诊大厅等
2F
4.5
内科、妇产科、功能科、儿科、手术室、诊室等
3F
4.5
预防保健、皮肤、五官、口腔等科室科；住院部分
4F
4.5
行政办公、社区医院等；放置冷却塔
塔楼
层高（m）
附属功能
5~13F
3.9
住院病房
14F
3.9
ICU中心
15F
3.9
手术中心
本建筑各方向的视图如图1.1～1.3所示:
图1.1建筑主视图
图1.2建筑后视图
图1.3建筑侧视图
1.2土建资料
本医院建筑为三级甲等医院，整体结构体系为框架结构。
根据本建筑设计要求以及查询《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012》、《公共建筑节能设计标准》，最后确定本建筑的建筑围护结构信息详见下表1.2～表1.4，其它围护结构在设计说明中未给出明确要求，我们根据相关的规范自行设定。
表1.2建筑物围护结构基本信息
围护结构
材料
围护结构夏季传热系数（W/（㎡·K））
围护结构延迟
（h）
围护结构衰减系数
外墙
墙体构造表第3号类型
0.56
9.1
0.34
外窗
蓝灰色铝合金中空玻璃窗
3.2
0.4
1
屋面
屋面构造表第3号类型
0.73
10.5
0.16
表1.3外窗（含凸窗）热工性能
朝向
东
南
西
北
注：
外窗气密性全为6级玻璃透明幕墙气密性均为4级
传热系数
（W/（㎡*K））
3.20
3.30
3.28
3.27
综合遮阳系数Sw
0.27
0.27
0.27
0.27
可见光透射比
0.28
0.28
0.28
0.28
可开启面积比
0.50
0.50
0.52
0.51
1.3设计规范
为更好贯彻节能设计理念，在设计过程中，我们严格按照各类国家与地方节能设计规范进行；同时，我们也参考了一些其他规范的意见，相关的标准规范如下表1.5所示：
表1.5规范设计
标准序号
标准名称
标准号
1
暖通空调制图标准
GB/T50114-2010
2
民用建筑供暖通风与空气调节设计规范
GB50736-2012
3
通风与空调工程施工质量验收规范
GB50243-2002
4
公共建筑节能设计标准
GB50189-2005
5
绿色医院建筑评价标准
CSCU/GBC2-2011
6
建筑设计防火规范
GB50016-2006
7
锅炉房设计规范
GB50041-2008
8
城镇燃气设计规范
GB50028-2006
9
全国民用建筑工程设计技术措施
2009
10
实用供热空调设计手册
第二版
11
综合医院建筑设计规范
2004发布
12
综合医院建设标准
08年修改版
13
夏热冬冷地区居住建筑建筑节能设计标准
JGJ134-2001
14
夏热冬冷地区采暖期/空调期划分对居住建筑能耗限值的影响分析
1002-8528（2007）08-0027-05
1.4本设计要点及创新
本设计遵循“节能、降耗、减排及提高能源的综合利用效率”的设计理念，具体针对目标建筑的地理位置及功能需求，结合已有的工程实践成果和建筑节能研究成果，在传统方法的基础上进行空调系统的方案设计。
具体说来，本设计主要有以下设计特点：
1）运用软件科学设计
运用DeST软件进行建筑全年8760小时逐时负荷计算，分析建筑全年负荷特征，使用鸿业负荷计算软件进行负荷计算与统计，在此基础上进行空调设计；运用DeST软件进行建筑全年能耗分析以及系统方案满意度分析，再由eQUEST软件进行建筑详细的能耗分析，并针对各类影响因素进行调整对比，从而确保系统方案是符合可行性、经济性、节能性原则的。
2）空调分区以及方案选择
首先，依据负荷特性我们进行了内外分区。
建筑临近外墙的区域在冬季需要供暖，而进深3-5m的区域由于存在人员设备的产热需要供冷，如果进行此类区域的空调方案设计时没有考虑内区的存在冬季空调时统一送风，可能会出现外冷内热的室内环境，极大地影响舒适性。
本设计中，我们考虑到内外区冬季的负荷特性差异，将一楼输液大厅、二楼东侧妇科等作为典型的内区区域，经过分析比较最终选用了全空气系统。
其次，参考负荷及建筑结构特点我们进行了空调系统分区。
在对本建筑进行分区设计时，按照控制标准（如温湿度、洁净度、噪声要求）、使用时间、负荷特点（如冷/热性质、峰谷值出现时间、显热/潜热得热比例）一致的原则进行分区，如诊室、治疗室和办公室等。
而其他一些房间，如心电室和碎石室，尽管功能不相同，但是如果负荷特性差异不大，作息时间基本相同，则可以划入同一分区。
在设计方案确定时，对于门诊大厅、输液大厅及周边功能区域采用全空气系统，而在病房、诊室等多数功能房间采用风机盘管加新风的系统。
详见“第三章平面分区规划”。
对于过渡季节，根据DeST模拟过渡季逐时冷热负荷以及冷机的运行效率分析，如果全部采用冷机承担负荷这是非常不经济、不节能的，而九江市过渡季室外温度较适宜，大部分时间室内冷热负荷较小，所以我们最终决定采用“新风+冷机”承担过渡季负荷的方案。
详见“第7.5.2节过渡季方案”。
3）空调冷热源设计及主要设备选型
按照经济性、节能性和可行性的原则，我们在电制冷冷机选型时，通过DeST计算出的供冷季逐时冷负荷作出累计频率分布图进行合理分析详见“第七章冷热源方案、第八章冷热源设备选型”。
4）全年控制策略
全年控制在不同负荷下冷机运行模式的确定上，从经济性和节能性出发，考虑冷机的高效冷负荷工作区段，基于不同台数冷机的配合，作出理论上可能实现的所有不同冷机台数组合运行模式下对应的理论高效冷负荷区段，根据理论优化后确定实际的冷机运行模式，并采用自控系统根据实际负荷的变化对冷热源进行全年调控，大大减少能耗。
同理对空调末端进行优化分析选择全年运行方案。
详见“第十章冷热源和空调末端全年控制策略”。
5）设计特色
典型房间的方案选择
1）地下一层信息中心、药房及一层门诊药房：
采用恒温恒湿空调
2）一楼门诊大厅：
采用地板送风
3）输液大厅：
大空间内区，采用全空气系统详细过程见4.2.2。
4）多功能厅：
采用热回收技术
5）地下一层附属房间：
采用独立vrv机组
6）地下二层管理用房：
采用分体空调
项目特点及新技术
1）热回收技术：
a、新风热回收（在前面已有叙述）；
b、冷水机组热回收：
空调房间的冷负荷（即热量）通过蒸发器进入制冷剂循环，变成冷凝排热的一部分，再通过冷却水循环排到大气中去。
因此，对于常规空调制冷机，其主要作用是空气调节，空调系统的冷凝热直接排放到大气中未加以利用。
制冷机组在空调工况下运行时向大气环境排放大量的冷凝热，通常冷凝热可达制冷量的1.15～1.3倍。
大量的冷凝热直接排入大气，白白散失掉，造成较大的能源浪费，这些热量的散发又使周围环境温度升高，造成严重的环境热污染。
由此可见，主机上产生的热量很大，于是我们在该设计中予以考虑。
我们选用板式换热器进行热量交换，然后将该热量接至生活热水系统低温水箱。
其示意图如下。
2）软件模拟与分析：
a、鸿业软件：
鸿业软件可以输出每个房间负荷量，以及各个房间负荷量的组成，可以确定各房间供风方式，以及对于系统的确立。
b、Dest软件：
dest软件可以输出该项目全年逐时冷热负荷，并可对房间满意度，主机及其他设备满意度提供数据支撑，便于我们对该空调系统设计的初步检查。
c、Equest软件：
equest软件可以输出逐月能耗使用量，以及各设备在能耗使用中所占比例，从而对我们在能源使用与控制方面提供了数据，对后期运行控制提供了方便；equest还可以通过调整项目各项参数，从而检验该建筑设计是否合理，在一定程度上给与我们设计者更好的建议与方向。
第二章建筑负荷计算
2.1负荷计算依据
设计中使用鸿业暖通空调负荷计算软件计算各房间具体负荷。
鸿业软件计算负荷是计算一年中典型日的逐时冷负荷，不可能对全年建筑的负荷情况进行计算，一方面由于全年逐时室外气象参数的缺少，另一方面由于计算量的巨大。
在此基础上利用DeST软件对空调系统进行全年逐时模拟分析，能够更精确的算出建筑或者每个空调系统，甚至是每个房间的逐时冷热负荷。
结合两者的计算结果同时分析，更有利于我们对于系统的设计。
Dest建模过程中参考的标准规范参见1.3节，计算前需要依据建筑CAD图纸建模，同时需要对模型中的相关的室外、围护结构、室内及人员设备等参数进行设定。
2.1.1室外参数
使用DeST软件模拟九江全年各天室外干球温度如下图：
图2.1九江全年逐时室外干球温度
图2.2九江各天温度统计
图2.3九江全年温度分布统计图
2.1.2围护结构参数
DeST平台提供了各种围护结构的参考构件，计算前需要对模型中的围护结构予以设定。
具体建筑材料及构造做法已经在节1.2土建资料中详细介绍，这里不再赘述。
2.1.3室内参数
由《综合医院建筑设计规范》、《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调•动力》确定房间室内温湿度和新风量，列出典型房间室内温湿度和新风量，见表2.1：
表2.1典型房间设计参数
季节
夏季
冬季
新风量
风速（m/s）
0.15~0.30
0.10~0.20
房间
温度/℃
相对湿度/%
温度/℃
相对湿度/%
办公室
25
55
20
45
30
示教室
26
65
17
50
14
值班室
25
55
20
45
30
注射室
25
55
20
45
30
观察室
25
55
20
45
30
诊室
25
55
20
45
30
双人间
25
55
20
45
30
医生办公室
25
55
20
45
30
视频会议室
25
60
18
50
30
2.1.4人员设备参数
由《综合医院建筑设计规范》、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012》确定房间室内人员、设备参数，列出典型房间人员设备参数，见表2.2：
房间类型
单位面
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