低能耗醫療建筑暖通設計

  • 來源:建筑網   2020-01-21 11:45
摘要:

綠色醫療建筑內涵 透徹理解綠色醫療建筑的概念是做好設計的前提。國內外還沒有適用于綠色醫療建筑的完整統一的定義。從內涵上,綠色醫療建筑屬于“綠色建筑”范疇,體現綠色建筑的基本特點。而且,醫院有其自身的特殊性,不僅包括優雅舒適、安全可靠、無害化的綠色環境,還包括綠色發展戰略、綠色醫療與診治服務、綠色人文理念、綠色管理等方面的內容,即節能和環保并不是以犧牲病患的恢復和醫護人員的工作效率為代價的,而是以保證醫療安全,防止疾病傳播和提高衛生健康水平為最根本宗旨的建筑群體。

綠色醫療建筑內涵

透徹理解綠色醫療建筑的概念是做好設計的前提。國內外還沒有適用于綠色醫療建筑的完整統一的定義。從內涵上,綠色醫療建筑屬于“綠色建筑”范疇,體現綠色建筑的基本特點。而且,醫院有其自身的特殊性,不僅包括優雅舒適、安全可靠、無害化的綠色環境,還包括綠色發展戰略、綠色醫療與診治服務、綠色人文理念、綠色管理等方面的內容,即節能和環保并不是以犧牲病患的恢復和醫護人員的工作效率為代價的,而是以保證醫療安全,防止疾病傳播和提高衛生健康水平為最根本宗旨的建筑群體。

節能技術理論和微氣候設計

什么是低功率和低能耗的節能建筑?要使設計的建筑在沒有使用任何采暖或制冷設備的前提下,讓一年四季的室內氣溫盡可能地維持或接近在舒適范圍內。只考慮在氣候條件影響下的建筑室內氣溫稱作室內自由溫度或室內自然溫度。室內自由溫度處在舒適范圍外的時間越少,能耗越小,所需調整溫差的幅度越小。這也清楚地表明了采暖和制冷設備的主要任務,即輔助調整室內自然溫度達到舒適范圍之內。只要擁有當地全年每小時的氣象數據,就能計算出任何建筑的室內自由溫度,得出全年必要的室內溫度修正時間和幅度。

在醫院的建筑設計的任務書及各種競賽文書中,均可以看到要求節能的內容。不僅如此,方便維修也常常被列入要求之中,實際上,有很多方法已被運用得非常有效。例如盡可能使用外墻隔熱法、使用遮陽板、雙層玻璃和不結露的玻璃新產品也廣泛的被宣傳。除設備和材料因素以外,建筑物本身也能產生節能效果,這就是肺胃的“自我調節之微氣候”。利用建筑本身的自我調節力,設計良好的小氣候環境,涉及到醫院合理的選址、總圖規劃、平面布局、體型構思、剖面設計、立面設計、細部構造、綠化和水面景觀處理等各個方面,如多層醫院的平面布局結合室外庭院,可以大大增強醫院建筑自身的氣候調節能力,形成良好的自然采光與通風。

暖通節能專業設計的要點

1加強設計人員管理,加快推行設備工程師注冊制度暖通空調工程項目,應有較詳細的冷熱負荷計算書和采取了一些節能措施

目前很多設計人員都是用概算指標一再加大,使冷、熱源主機長期在低負荷、低效率下。

2暖通空調室內設計溫度的確定

經重慶、上海、廣州等地區的實踐證明,夏季室內溫度低1℃或冬季高1℃,除暖通空調工程的投資增加6%,耗能增大8%外,加大室內外溫差也不符合衛生學要求。舒適性空調夏性空調夏季比較理想的室內溫度是比室外環境溫度低5℃為好。

3空調冷熱源

中央空調能耗一般包括三部分,空調冷熱源;空調機末端設備;水或空氣輸送系統。這三部分能耗中,冷熱源能耗約占總能耗的一半左右,是空調節能的重要內容。單從能耗角度考慮夏季制冷:離心式、螺桿式冷水機組最高,蒸氣兩效LiBr吸收式冷水機組最小;冬季供熱:螺桿式、活塞式熱泵冷熱水機組最高,電熱水機組最低,即能耗最高。

4空調機組和末端設備

應該選用機組風機風量、風壓匹配合理,漏風量少,空氣輸送系統數大的機組。風機盤管從總體水平看與國外同類產品相比差不多,但與國外先進水平比較,主要差距是耗電量、盤管重量和噪聲方面。

5空調水系統

一般空調水系統的輸配用電,在冬季供暖期間約占整個建筑動力用電的20-25%;夏季供冷期間約占12-24%,因此水系統節能具有重要意義。選擇水泵時要對每個水環路應進行水力平衡計算,對壓差相差懸殊的回路采取有效借施,避免出現水力、熱力失調現象。設計人員應重視水系統設計,積極推廣變頻調速水泵,冬、夏兩用雙速水泵等節能措施。

6冷卻塔

制冷系統冷卻水進水溫度的高低對主機耗電量有著重要影響,一般推算,在水量一定情況下,進水溫度高1℃,電壓縮主機電耗約增加2%,溴化鋰冷水機細能耗高6%。目前國產玻璃鋼冷卻塔主要存在如下問題:冷卻效率低,達不到產品樣本規定的冷幅。漂水嚴重,它不僅污染環境,而且浪費水源。噪聲大,噪聲影響周圍居民生活的環境。

7加強中央空調的管理

加強對空調操作人員的培訓,提高管理人員素質,實行空調操作人員操作證制度。中央空調系統實行獨立耗電核算制。克服用電吃“大鍋飯”,做到浪費電罰,節約電獎的制度。此外,還應根據具體工程情況。積極推廣水環路熱泵,采用熱回收、變風量、變水量系統等節能技術。

綠色醫療建筑暖通設計的綠色策略

1合理采用天然冷熱源

地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源既能供熱又能制冷的高效節能環保型空調系統。它通過輸入少量的高品位能源,即可實現能量從低溫熱源向高溫熱源的轉移。采用地源熱泵系統,一方面省去了鍋爐房,沒有燃燒和廢氣,減少了溫室氣體的排放,保護環境;另一方面以可再生的地熱作為冷熱源,冬季供熱夏季制冷,大大減小了傳統冷水機組的耗電量,是一項低碳節能的綠色技術。另外,空氣源熱泵、污水源熱泵、太陽能制冷也是不可忽視的綠色措施。但是這些系統并非適合于每個工程,必須根據工程實際特點加以權衡、比較,在條件允許的前提下方可采用。

2合理利用冰蓄冷技術

冰蓄冷技術可降低城市夏季高峰用電負荷,配合低溫、小風量的高速送風,在一般公共建筑中應用已經很普通,是一項優化資源配置、保護生態環境的技術革新,能產生良好的社會效益和經濟效益。隨著城市供電的電價政策改革,對醫院電價也開始實行峰谷電價,蓄冷技術逐漸在醫療建筑中實行。己有工程實例將蓄冷技術應用在醫院病房樓中,并將可調新風量與之關聯,實踐證明此綠色策略效果非常明顯,可大幅度節約運行費。而且,利用冰蓄冷系統送到空調器的0℃-3℃低溫水,采用低溫送風方式,擴大送風溫差,減小送風量,同時降低輸送介質所消耗的水泵能量,從而彌補蓄冷系統較高的初投資,提高全系統的性能系數。

3合理利用自然通風

合理的自然通風是實現建筑綠色化的策略之一,它可以在過渡季節提供新鮮空氣并實現降溫,并在空調供冷季節也可以利用夜間通風,降低圍護結構和家具的蓄熱量,減少第二天空調的啟動負荷。在室內外風壓和熱壓作用下,利用自然通風可減少風機系統,節省電能。沒有風機噪聲的污染,病房樓顯得更加綠色宜人、更利于患者靜養康復。

4合理采用新型節能設備

在條件適宜的情況下,采用新型節能設備亦可起到事半功倍的效果。新疆某醫院,空調使用面積40000㎡,工程采用了干工況風機盤管+獨立新風空調系統,新風采用三級蒸發冷卻空調系統;冷源采用間接蒸發冷水機組;獨立新風,新風承擔潛熱負荷和部分顯熱負荷,出風溫度可達16℃,降低了冷水機組的冷量:由于新風量的加大,進而提高室內的空氣品質,更宜于病人療養恢復。同時,間接蒸發冷水機組提高了冷源的COP值,風機盤管的干工況運行,避免了凝結水的產生,免去了冷凝除濕所花的代價,并減少了細菌的滋生。因此,將此薪型節能設備應用于此,是實現綠色醫院的不錯選擇。

5合理進行空氣熱回收

在普通公共建筑的空調負荷中,新風負荷約占20%-30%,而醫療建筑對空氣品質要求較高,新風負荷也相對更大。因此,在醫療建筑中利用排風中的余冷或余熱處理新風,降低新風負荷、減少新風處理的能耗,提高空調系統的經濟性成為綠色醫療建筑節能的重要途徑。醫院里不同的功能區域,發生交叉污染風險的程度也不一樣,從風險大小來說,門診的最大,醫技的較小,病房的最小。針對不同風險的功能區,選擇合理的空氣熱回收裝置十分重要。因此,在設計醫療建筑的空氣熱回收系統時,不僅要嚴格控制熱回收裝置的熱交換效率,還要對它的結構、材料、泄漏率、清潔面、迎面風速等嚴格要求,并利用壓力控制降低交叉污染的風險。只要設計合理、恰當,利用空氣熱回收技術是實現醫療建筑節能的一項綠色策略。

綠色醫療建筑兼具醫療建筑和綠色建筑雙重身份,建設綠色醫院有著極為深廣的內涵和外延,遠遠超出了建筑室內外景色的相融、自然采光通風、太陽能利用等思路。設計手段和設計策略的進一步革新,需要各專業設計人員的不斷努力,暖通設計在綠色醫療建筑前進的路途中任重而道遠。

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