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摘 要：在一般的空调系统设计中，冷热源设备只是在同一系统内共用一套备用的冷热源；本工程中1号、3号楼、手术室楼分为相互独立的三个空调水系统，但三个空调系统跨系统共用一套备用的冷热源。在设计中，这种跨系统共用一套备用的冷热源的形式比较少见，因此在设计中要合理地设置各系统之间的管路，使各系统能够不间断运转，以满足各楼对空调系统的要求。
关键词：四管制 设备备用 冷水机组单元 换热机组单元 定压
Abstract: The air-conditioning water system design of Shanghai Zhongshan Hospital is introduced in this paper, including the selection of the air-conditioning cool-hot equipment, level pressure, autocontrol and so on, the reserving and operating of each equipment in water system is in detailed description for providing reference in the similar hospital new construction or reconstruction project.
Keywords: Tetra-tubes Equipment in reserve Cold water aircrew unit Heat exchange unit Level pressure
一、工程概况
上海市复旦大学附属中山医院的手术室楼，建筑总面积为15212m2，建筑总高度23.75m，地下2层，地上6层。其中地下二层为汽车库、制冷机房、水泵房、控制室等；地下一层为为汽车库、换热站、配电间等。地上一层为大型汽车库、办公室、家属等候门厅等；地上二层为重症监护室、办公室等；地上三、四层均为净化手术室、麻醉室、办公室等；地上五层为净化空调机房、办公室、更衣、沐浴等；地上六层为病理室、切片室、诊断室、办公室、餐厅等。
根据院方意见，中山医院的1号、3号楼的空调系统的冷热源一并移至本楼地下室内的制冷机房及换热站中。1号、3号楼、手术室楼分为相互独立的三个空调水系统，但三个空调系统跨系统共用一套备用的冷热源。对于1号、3号楼的空调系统，本文只介绍其在手术室楼内的空调冷热源设备的选用和备用情况，其空调水系统由于不在本工程设计范围内故不加详述。
二、 空调冷热源设备选用
手术室楼空调系统的夏季冷负荷为2200kW，冷负荷面积指标为145W/�；冬季热负荷为1100kW，热负荷面积指标为73W/m2。
根据院方要求，六层病理科的空调系统采用变制冷剂流量多联分体式空调系统（即小型商用空调系统），其空调室外机放置于大楼屋面。地下室的配电间，控制室、制冷机房均设置独立式空调系统，亦采用变制冷剂流量多联分体式空气调节系统，其空调室外机放置于一层敞开式车库内。
大楼一至五层采用大型集中空调系统，考虑到一定的医疗备用系数，采用2台制冷量为400RT水冷螺杆式冷水机组作为空调夏（冬）季冷源（其中1台兼做1号、3号楼的备用冷源），提供7℃/12℃的空调冷水。采用2台板式换热机组（换热量分别为600kW、400kW）作为空调冬（夏）季热源，提供60℃/50℃的空调热水。换热机组由中山医院锅炉房提供0.8MPa的饱和蒸汽经减压后作为热源。
1号楼空调系统采用其原有的1台600RT水冷离心式冷水机组作为空调夏季冷源，提供7/12℃的空调冷水；采用原有的1台板式换热机组（换热量为1500kW）作为空调冬季热源，提供60℃/50℃的空调热水。3号楼空调系统采用其原有的1台400RT水冷螺杆式冷水机组作为空调夏季冷源，提供7℃/12℃的空调冷水；采用原有的1台板式换热机组（换热量为1150kW）作为空调冬季热源，提供60℃/50℃的空调热水。另将原有的1台板式换热机组（换热量为1150kW）作为1号、3号楼、手术室楼的空调系统的公共备用热源。
三、 空调水系统
因手术室楼中的净化空调负荷占整个建筑空调负荷的大部分，而且净化空调采用组合式空调机组，每台空调机组回水管上设置电动三通调节阀，所以与冷水机组配套的空调冷冻水泵和与换热机组配套的空调热水泵均为定流量一次泵系统。在制冷机房内的空调供回水总管之间设置压差旁通装置，以保持流过冷水机组蒸发器水量不变。
由于净化空调系统的组合式空调机组为恒温恒湿机组，内设冷热盘管各1组，所以其空调水系统为四管制，以保证净化空调全年对冷水和热水的需要。
净化空调以外的辅助空调系统原为风机盘管加新风的两管制水系统。在施工期间院方根据其医院现有建筑在冬季时内区房间过热的特点，提出手术室楼二~五层的内区房间冬季空调应能供冷，故将这几层的内区房间的风机盘管改为四管制。保证冬季供冷的冷水管从五层的净化空调水系统接入，外部房间的风机盘管仍为两管制水系统。
每层空调末端水系统的水平回水干管上均设置定压差动态平衡阀。
四、 制冷机房和换热站设备的备用情况
因医院手术室楼的特殊使用性，故其净化空调系统必须保证每天24小时不间断运行。加之本工程中，中山医院的1号、3号楼的冷热源设备均移至本楼内，因此在冷热源设备的备用上比较复杂。
（一） 冷源设备的备用
根据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）第7.1.6规定：电动压缩式机组台数及单机制冷量的选择，应满足空气调节负荷变化规律及部分负荷运行的调节要求，一般不宜少于两台；当小型工程仅设一台时，应选调节性能优良的机型。
本工程中手术室楼的空调系统采用2台400RT冷水机组作为空调冷源，同时每台冷水机组设置2台冷冻水泵（1用1备），即运行时采用“一机一泵”的形式。其选用的螺杆式冷水机组的制冷量可在25%～100%之间调节，因此能满足空气调节负荷变化规律及部分负荷运行的调节要求。每台冷水机组的额定冷量为空调总负荷的70%，互为备用，即在1台冷水机组发生故障时仍能保证手术室净化空调所需的最大冷量。
1号楼空调系统将原有的1台600RT冷水机组搬至本制冷机房，其选用的离心式冷水机组的制冷量可在15%～100%之间调节。3号楼空调系统采用1台400RT冷水机组作为空调夏季冷源，其选用的螺杆式冷水机组的制冷量可在25%～100%之间调节。两者均能满足空气调节负荷变化规律及部分负荷运行的调节要求，手术室楼空调系统中的1台400RT冷水机组同时做1号、3号楼的备用。1号、3号楼的空调水泵配置方式与手术室楼空调系统相同。
（二） 备用冷源设备的运行方式
空调系统在实际运行中并不全是满负荷运行，绝大部分时间是在部分负荷下工作的。所以手术室楼的空调系统，在部分负荷（≤1392kW）时，只开启一台冷水机组以及与之相连的冷冻水泵（合称冷水机组单元）；此时另外一个冷水机组单元做为备用。
1号、3号楼的空调系统分别采用1台独立的冷水机组做为空调冷源，部分负荷运行时靠的是机组本身的能量调节，手术室楼作为备用的冷水机组单元也同时为1号、3号楼做备用。手术室楼、1号楼、3号楼的冷水机组单元供回水管与作为备用的冷水机组单元供回水管之间均设置旁通管，为保证运行的可靠性，每个旁通管均设置两个蝶阀。在冷水机组单元无故障运行时，所有旁通管上的蝶阀处于关闭状态；当其中一个冷水机组单元发生故障（主要为冷水机组发生故障，水泵两台同时发生故障的可能性很少）时，将故障冷水机组单元和备用冷水机组单元供回水管之间旁通管上的蝶阀打开，备用冷水机组单元投入运行。
手术室楼的空调系统运行的冷负荷≥1392kW时，将手术室楼两台水冷机组全部打开，两个水冷机组单元之间旁通管上的蝶阀全部打开，此时原来作为备用的冷水机组单元只为手术室楼空调系统服务，不作各楼的备用。
由于手术室楼净化空调及内区辅助空调水系统均为四管制，冬季运行时需要供应再冷冷冻水，所以手术室楼的一个冷水机组单元还负责在冬季时为其提供冷源。此时，另一个冷水机组单元作为备用。为保证冬季冷水机组的开启，不至于发生过冷保护，在冷却水的供回水总管加装一个旁通管，旁通管上设置电动调节阀。
（三） 热源设备的备用
本工程中手术室楼的空调系统采用2台板式换热机组作为空调热源，每台板式换热机组设置1台热水水泵，采用“一机一泵”的形式。板式换热机组蒸汽管上均设有自力式温控调节阀，可根据热水回水温度按比例调节蒸汽阀的开度，并且部分负荷时可运行一台板式换热机组，从而满足手术室楼空调热负荷的调节要求。将1号楼原有的1台板式换热机组移至手术室楼换热站内作为手术室楼的备用热源，亦同时作为1号、3号楼的备用热源。
1号、3号楼的空调系统分别采用1台板式换热机组作为空调冬季热源，每台板式换热机组设置1台热水水泵，采用“一机一泵”的形式。板式换热机组蒸汽管上均设有自力式温控调节阀，可根据热水回水温度按比例调节蒸汽阀的开度，从而满足1号、3号楼空调负荷的调节要求。
（四） 备用热源设备的运行方式
手术室楼的空调系统，在热负荷≤400kW时，只开启一台板式换热机组以及与之相连的热水水泵（合称热水机组单元）。在400kW≤热负荷≤600kW时，只开启换热量为600kW的热水机组单元。在热负荷≥600kW时，两个热水机组单元全部开启，组成手术室楼的总热水机组单元。单个热水机组单元开启时，两热水机组单元可互为备用。
手术室楼、1号、3号楼的热水机组单元供回水管与作为备用的热水机组单元供回水管之间均设置旁通管，为保证运行的可靠性，每个旁通管均设置两个蝶阀。具体运行时阀门操作形式与冷水机组类似，不再赘述。
由于手术室楼净化空调水系统为四管制，夏季运行时需要供应再热热水，所以手术室楼的一个换热量为400kW的热水机组单元还负责在夏季时为净化空调提供热源。此时，另外一个热水机组单元作为备用。
五、 空调水系统的定压
由于手术室楼净化空调系统为四管制，辅助空调系统为两管制，所以空调水系统的定压采用冷热水分开定压，即空调冷水系统设置一个膨胀水箱，热水系统设置一个膨胀水箱。膨胀管分别设置在冷热水泵入口处，以满足系统定压、补水要求。膨胀水箱均设置于屋面。
3号楼比手术室楼低，所以3号楼的膨胀水箱也设置于手术室楼屋面；膨胀管与3号楼回水总管相连。1号楼比手术室楼高，所以1号楼的膨胀水箱设置于1号楼屋面；膨胀管与1号楼回水总管相连。
六、 空调水系统自控设计
本工程设空调主机群控系统作为制冷机房设备的主控制系统，在确保中央空调系统的舒适性和安全性的前提下，以达到减少空调主机运行，节约电量及运行费用的节能目的。
每台冷水机组均自带负荷控制和安全保护控制，并有自动和手动转换选择开关。
每台冷水机组对应2台变频冷冻水泵，每台冷却塔对应1台冷却水泵。每台冷却塔进、出水管上均设有电动水阀，冷却塔开启数量应与冷水机组开启数量相匹配。
由冷却水供水管上的温度传感器控制冷却水旁通水阀及冷却塔风机的运行。该水阀首先通过控制风机的运行台数来控制冷却水温，此时旁通水阀处于关闭状态。当风机全部关闭而冷却水温仍低于要求温度时，则开旁通调节阀，进行调节控制。
空调箱由回风温度控制空调回水管上的电动三通调节阀的开度进行调节，停机时该阀关闭。风机盘管设带三挡风速开关及室内恒温器。恒温器控制空调回水管上的双位电动阀的启闭，停机时该阀关闭。
汽-水板式换热器蒸汽管上均设有自力式温控调节阀，根据换热器热水回水温度按比例调节蒸汽阀的开度，并在供水管设置高温报警装置。
七、 结束语
在一般的空调系统设计中，冷热源设备只是在同一系统内共用一套备用的冷热源；本工程中1号、3号楼、手术室楼分为相互独立的三个空调水系统，但三个空调系统跨系统共用一套备用的冷热源。在设计中，这种跨系统共用一套备用的冷热源的形式比较少见，因此在设计中要合理地设置各系统之间的管路，使各系统能够不间断运转，以满足各楼对空调系统的要求。
本工程的空调水系统从总体来看与一般建筑水系统相差不多，但是由于医院建筑的特殊性，以及制冷机房和换热机房所服务的建筑较多的缘故，导致本工程的空调水系统在设计中难度较大，系统比较复杂。
（责任编辑 凌云）
参考文献
GB 50019-2003.采暖通风与空气调节设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2005
