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北京XX医院空调系统优化探讨

日期:2021年07月06日 编辑:ad201107111759308692 作者:无忧论文网 点击次数:221
论文价格:150元/篇 论文编号:lw202106231019113297 论文字数:31256 所属栏目:工程硕士论文
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis

本文是一篇工程硕士论文,本文通过对北京 XX 医院空调系统实际运行中存在的问题进行总结分析,针对存在的问题提出技术层面和管理层面的优化方案,并将优化方案付诸实践,通过理论数据分析及问卷调研等方法评估实施效果,为同侪医院解决类似问题提供宝贵经验。


第 1 章 绪论


1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

医院是集医护人员、行政人员、患者、易感人群、陪护家属于一体的特殊场所,依据法律规范对病患开展检查、治疗、护理、康复等服务。服务对象按健康状况可分为三类,第一类是有病症的病患伤员、活动受限的特殊人员,需要得到医院的医疗和护理。第二类是特定情况的健康人,例如孕产妇、新生儿等。第三类是完全健康人,包括到医院进行健康管理、口腔护理、美容护理的人员。因此医院具有门诊量大、人员流动性强、功能分区多、管理复杂的鲜明特征[1]。

2002 年爆发的 SARS 病毒和 2020 年爆发的新型冠状病毒均对医院的感控带来了严峻的考验,医院作为救治场所,感染人员和各种病原聚集于此[2]。医院空调的送排风系统在稀释病原的同时也存在被感染风险,近几年有关学者发现,空调系统造成的交叉感染事件呈上升趋势[3],因此医院需要做好感控方面的管理。医院建筑与写字楼、酒店和一般民用建筑不同,建筑内存在大量病菌及细菌源,因此需要较高的洁净度和舒适度要求,如果室内空气存在交叉感染,将对医护人员和就医人员构成极大威胁。由于医院的特殊环境要求,室内空气质量容易达不到标准,并且长时间充满各种异味,室内环境质量已经成为患者选择医院的重要标准之一。

根据2018中国建筑能耗研究报告,2016年中国建筑总能耗占全国总能耗的20.62%,其能耗达到 8.99 亿吨标准煤。其中公共建筑能耗占建筑能耗总量的 38.53%,其能耗达到 3.46 亿吨标准煤[4]。而医院建筑是公共建筑里功能最复杂,用能种类最全面的建筑之一,其建筑能耗是其他公共建筑能耗的两倍左右,能耗支出占医院总运行费用的 10%以上[5]。空调系统是医院重要系统之一,其在提供医院建筑内部新风的同时增加了室内冷热负荷。研究报告表明,山东省某大型综合医院医疗建筑能耗总指标为 162.7kWh/(㎡·a),其中空调系统能耗所占比例最大,达到总能耗的 42.3%[6]。

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1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

根据美国和其他发达国家的统计[14],室内空气质量低劣不仅会给经济带来严重的损失,也会引发一些病症,例如“病态建筑综合症”(SickBuildingSyndrome,SBS)、“化学物质过敏症”(Multiple Chemical Sensitivity,MCS)、“建筑相关疾病”(BuildingRelated Illness,BRI)。在经济损失方面,美国环境保护署(U.SEnvironmentalProtectionAgency)分析总结出国内每年损失达 400 亿美金[15]。在引发病症方面,会引发皮疹、头痛、哮喘、呼吸道感染等疾病。为了解决这个全球范围内的问题,国际上进行了建筑环境科学领域的多项研究。其中主要包括国际会议和国际学术期刊,国际会议有 HealthyBuilding、Indoor Air 等等,国际学术期刊有《Atmospheric Envimnmmt》、《ASHRAETransactions》、《Indoor Air》、《Building and Envimment》、《Environment Science mdTechnology》等[16]。美国还专门设立了一些室内环境质量委员会,例如 1992 年成立的美国绿色建筑委员会,1995 年成立的室内空气质量协会。法国自 2001 年开始每年选择监测点,对室内有害物质进行检测,并公示检测结果。

随着“能源危机”的出现,增加围护结构的密闭性和保温性等节能措施被建设单位所采用。为降低产生病态建筑综合症(SBS)的概率,提高建筑舒适度,欧美发达国家高度重视,很早就采取了相应的措施,从建筑设计、规范修订、施工管理、新材料研发等方面做了大量的工作。不仅改善了建筑内部环境,还降低了运行能耗,取得了可观的成果。在医院空调设计方面,也研究实施了相应的措施,并取得了很好地效果。

国际能源署(InternationalEnergyAgency,IEA)开展了一些关于建筑环境的联合研究项目,目标是对建筑的低能耗和低碳运行进行研发,取得了相应的成果。例如Annex25[17]完成了对建筑内空调系统常见异常及相应诊断方法的研究,Annex34[18]发布了经过实践的 26 个异常检测和诊断的工具。Annex40[19]在空调系统适用性方面研究并验证了相应的验证工具。Annex47[20]在空调系统的运行特性方面取得了一些研究成果。

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第 2 章 空调系统及室内空气质量相关理论


2.1 医院空调系统概述

2.1.1 空调系统类型

空调系统按照负担室内负荷所用的介质种类可分为四类,分别是:1.全空气系统,2.全水系统,3.空气-水系统,4.冷剂系统。

(1)全空气系统全空气系统是由空气负担全部负荷。其优点是,送风量大,换气充足;空调机组设置在机房内,运行维护方便,噪音传播问题较少。缺点是,空气量需求大,风管道断面大,占用空间大。

按照使用来源全空气系统可分为三类,分别是:1. 全新风系统,2. 再循环式系统,3. 回风式系统。按照安装方式全空气系统可分为两类,中央新风系统和单体新风系统,两者主要区别是前者需要安装管道,后者不需要安装管道。

(2)全水系统

全水系统是由水负担全部负荷。与空气相比,水的比热大,因此该系统在相同条件下具有管道所占空间小的优点。缺点是不能满足新风要求。

(3)空气-水系统

空气-水系统使用较为广泛,两种介质共同承担空调房间负荷,既满足了室内新鲜空气的需求,又能对房间内温度进行调节。本文北京 XX 医院空调系统主要为空气-水系统中的空气-水风机盘管系统。

空气-风机盘管系统也被称为风机盘管+独立新风系统,这种系统在房间内设置风机盘管,目前应用较为广泛[34],风机盘管和新风系统共同承担着室内的冷、热负荷和新风的冷、热负,新风系统同城承担着室内换气次数的需求。

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2.2 空气质量评价标准

国外学者研究显示,每人每天约有 21.6h 在室内,占全天的 90%,室内空气质量与工作效率和身体健康有直接关系。在室内空气质量标准方面,国外已经制定了比较完善的标准[39-44],我国也制定了一些相关的规范。例如《公共建筑室内空气质量控制设计标准》(JGJ/T461-2019)、《环境空气质量标准》(GB3095)、《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325-2010)、《室内空气质量标准》(GB/T18883)等。

下文通过人体热平衡和舒适感、新风量、CO2浓度三个方面进行阐述室内空气质量的评价标准。

2.2.1 人体热平衡和舒适感

1984年国际标准化组织根据P.O.Fanger教授的研究成果,提出了ISO7730标准,采用预期平均投票PMV(PredictedMeanVote)和预期不满意百分率PPD(PredictedPercentageof Dissatisfied)指标来描述和评价热环境。

热舒适指数PMV表示同一环境中大多数人的冷热感觉,因此PMV可用于预测人体在热环境中的热反应。由于存在生理上的差别,故采用PPD指标来表示对热环境不满意的百分数。PMV指标热感觉标尺如表2-1,PMV和PPD的关系如图2-1,由于人们的生理差别,在PMV=0的室内环境最佳舒适度状态下,仍有5%的人感到不满意。

表2-1 PMV与热感觉的关系

表2-1 PMV与热感觉的关系

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第 3 章 北京 XX 医院空调系统运行存在的问题及原因分析........................15

3.1 北京 XX 医院及其空调系统概况 .........................15

3.1.1 医院概况.................................15

3.1.2 北京 XX 医院空调系统介绍..............................15

第 4 章 北京 XX 医院空调系统优化总体方案...............................27

4.1 空调系统方面优化方案................................27

4.1.1 管道及配件优化 ....................27

4.1.2 新风设备优化.......................28

第 5 章 优化效果评价................................32

5.1 优化后效果量化比较分析...............................32

5.1.1 门诊区效果分析 .....................32

5.1.2 病房区效果分析 ...........................36


第 6 章 北京 XX 医院空调系统优化方案的推广建议


6.1 规划阶段全方位统筹

(1)注入中庭设计元素,减少“黑房间”数量

在医院场地、建设投资等背景条件允许情况下,注入中庭设计元素,减少“黑房间”数量是提高室内空气品质的有效方法。医院空调系统的设置与医院建筑特点密切相关,建筑特点决定了空调系统的难易程度,在新建医院规划设计时,注入中庭设计元素,让更多的房间有对外的窗户,能够为医患提供更加温馨舒适的就医环境。在

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