恒温恒湿恒氧系统 打造低能耗绿色医院

众所周知，医院建筑存在的两大主要问题：

问题一：交叉感染问题

2003年一场震惊世界的后来被称作"SARS"的呼吸道传染病，由中国起源波及世界。当时，在大型医院中央空调时传播病毒的第一杀手！病人呼出的病毒被风机盘管吸入再送出，扩大了污染区域，虽然病人走了，单余留在滤网、表冷器和风管上的病毒，仍不断地散发到空调空间。为了防止疾病扩散，卫生部通告停止使用一切空调系统，而采用自然通风。当时处于春夏过渡的季节医护人员身穿隔离服、防护服，头戴口罩与眼镜，稍一动作就汗流浃背，甚至出现热病。世界卫生组织《医院SARS感染控制导则》中则并没有规定不能开空调，只是建议在空调系统没有独立送排风时，关掉空调开窗通风，但开窗不能通向公共场所。由于当前一些综合性医院的空调设计存在一些问题，对传染病的控制没有足够的考虑，甚至不仅不能控制疾病传染，还为病毒的传播提供了途径。

现有医院的空调系统存在如下问题导致了交叉感染：

1、新风量标准低

目前，医院建筑内的新风量普遍不足，低于标准规定的最小新风量30m3/(人.h)。即使某些医院建筑的新风量达到了标准规定的最小新风量30m3/(人.h)，也只是为保持室内CO2体积分数不超过1000×10-6的新风量，而不是能确保医疗所需的最小新风量；

在医院建筑中，门诊部的通风换气是个难点。这是由门诊部的以下特点决定的：1）人员相对集中且密度大；2）污染源种类多，医疗处理方式各异，产生的有害气体和带病毒、病菌的污物较多；3）病人流动性大，污染源不易控制；4）就诊病人身体虚弱，怕冷怕风，送风温度和风速受限，通风换气普遍不足。

12、空调方式单一

目前．医院采用的空调方式主要是风机盘盘加新风系统。采用该系统存在的问题是：

1）存在经空气途径传播致病菌的隐患。风机盘管是一种利用室内空气的再循环式机组，当病房内出现经空气途径传染的病人时，产生的病菌有可能通过风机盘管的回风感染同病房的其他病人。

2）风机盘管在湿工况下运行，冷凝水盘和盘管表面容易成为微生物滋生，细菌、病毒潜伏的场所。

3）空调水管道与给排水管道同用一个管道井，容易造成上下楼层病房病人的相互传染。

4）仅靠卫生间排风或门缝、外窗排风，气流组织很差，易造成感染或新风不足。

5）新风系统在过渡季节不能实现有组织地充分利用室外新鲜空气的运行方式

6）运行时有吹风感和风机噪声，病人体感不舒适，病人术后恢复期长，有的病人不愿意开空调。

问题二、能耗高

医院空调系统的能耗比普通建筑的能耗要高，主要原因是室内各参数标准高、新风量大、空气处理要求高；运行时间较长；各房间功能要求不同，管理复杂。首先，医院房间的温湿度要求较高，手术室、特殊房间等因级别和用途不同对温湿度也有不同的要求。病房还应根据不同病人的要求易于调控温湿度范围。第二，医院空调系统要求较大的换气次数，以满足室内空气品质的要求，这部分的能耗占有较大比重。第三，对细菌总数，洁净度有一定的要求。在增大新风量的同时，必须依据不同要求装设高效、亚高效过滤器等设备，送风阻力增大，耗能也增加。第四，现代医院越来越先进，设备和室内条件越来越好，导致医院散热设备越来越多，而这些设备在一定程度上缺乏良好的节能管理，造成室内设备、照明等负荷增大。第五，医院大多数房间必须保证较好的采光度，而大多数医院围护结构的隔热性能并不好，窗户的太阳热辐射能耗较大，使医院建筑的围护结构热负荷比一般建筑相对要高。第六，医院由于空调系统管理复杂，人员流动性大，人员种类较多，由于管理上的漏洞，额外负荷也占有一定的比重。能源回收利用也做的不够好，能耗浪费较严重。

上述问题的解决方案是：帝思迈恒温恒湿恒氧低能耗绿色医院系统技术

目的：打造恒温恒湿高舒适低能耗的绿色医院

该系统由以下5大部分构成：

技术1：柔和式顶棚辐射采暖、制冷系统

技术2：置换式新风系统

技术3：地源热泵

技术4：高保温性能的围护结构

技术5：智能控制系统

技术1、柔和式天棚采暖制冷系统

通过预埋在混凝土楼板中的均布水管或者铺设在顶棚或吊顶下面的毛细管网，夏天通入18至21℃的冷水，冬天通入28至31℃的热水，对室内进行20-26℃的温度调节控制。

该系统特点：

（1）不再用空气作为冷热媒。杜绝了传统空调需利用室内空气再循环而导致的交叉感染问题。

（2）自控性强。冬天当室内接受较多太阳辐射时，室温会升高，室温与辐射表面温差减小，辐射强度自然降低，所需能耗自然减少，系统实现同步自我节能调控。当室温升至26℃，热辐射停止，功率降为零。夏天情况相仿。

（3）利用低温热水或高温冷水作空调冷热源符合节约用能原则，空调主机效率比普通空调主机效率可至少提高30%以上。

（4）辐射换热装置仅负担显热负荷，室内湿负荷由通风换气的新风负担，故供冷时冷水温度比较高，不会在吊顶表面产生结露现象。

（5）病房内无末端设备，无空调冷水、冷凝水管道，不需要维修，由于风道只送新风，风量比较小，风道小，无吹风感，无噪声。

（6）不占建筑层高，建筑空间利用率大大提高。

（7）高舒适的恒温环境，波长峰值可以改善人体微循环促进新陈代谢调节神经和呼吸系统，缩短了病患术后康复时间。

技术2、无交叉污染的置换式新风系统

全置换式新风系统是将室外的空气经过过滤、除尘、消毒、除湿、加湿等多级处理的新鲜空气以0.2-0.3m/s的速度从地面踢角或窗下的送风口送入室内。由于温度略低于室温，在地面形成新风湖，溢满房间的每个角落。新风随着人体及室内热源缓慢攀升，并将人体及室内的污浊空气带往高处，由卫生间或走廊顶部的排风口排出；新风连续下送上回，形成置换式使用。

置换式新风系统与传统空调相比较的优点是：

（1）全置换式新风系统送风速度低，无风感、无噪音、无尘土搅动、健康卫生。

（2）自下而上的送风方式确保人体100%呼吸到新鲜空气，同时新风具备加湿、除湿功能，保证室内相对湿度控制在40%-60%的舒适范围内，远未达到饱和状态，故不会因空气与室内界面之间的温差而产生结露现象。

（3）新风自成系统、全排放，可以有效避免病毒交叉循环污染。

（4）湿度稳定，新风利用率高，运行费用低

（5）通过有组织的送排风，使经过冷却或加热的新风从房间一个方向流向另一个方向，形成直流，可以满足病房排湿、排除污染物和预防感染的要求；

（6)由于排风温度明显低于或高于室外温度，因此可以采用能量回收装置，节能效果明显。

（7）有利于对排风集中消毒，防止病毒或细菌传播到周围环境中去。

技术3、地源热泵，最节能的空调机组

地源热泵系统特点

A、属可再生能源利用技术

地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400m深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以成为之为地能（EarthEnergy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳所散发的到地球上的能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层并类似于一种无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源的一种形式。

B、属经济有效的节能技术

地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵冷、热源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，低能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。据美国环保署（EPA）统计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户30%～40%的供热制冷空调的运行费用。

C、运行稳定可靠

正是由于地层温度一年四季相对稳定，其温度的范围远远小于空气的波动，是很好的冷热源；同时由于温度的恒定性，使得系统运行更加可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。

D、环境效益显著

地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其他节能措施节能减排量会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟；也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量，可以极大地改善其它空调方式的CO2的排放。

E、舒适程度高

由于地源热泵系统的供冷、供热更为平稳，降低了停、开机的频率和空气过热和过冷的峰值。这种系统更容易适应供冷、供热负荷的分区。

F、一机多用，应用范围广

地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的2套装置或系统。

G、自动运行

地源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，可无人值守；此外，机组使用寿命长，均在20年以上。

技术4、高保温性能的围护结构

建筑的主体结构以钢筋混凝土墙体为主，在其外侧设置高密度保温板，再留出空气对流层，设置开放式的干挂外墙。中间流动空气层能带走保温板上的凝结水，有效保证保温材料的长期干燥，维护其保温性能持续有效。空气层加上干挂的外墙，有很好的遮阳隔热作用，并有效防止了雨水侵入．

屋顶设置较厚的保温层，女儿墙部分也严密包裹，并且把隔热层延伸到地面冻土层以下，形成闭合的保温隔热体系，全方位阻隔能量流失。

窗户采用断桥隔热铝合金窗，窗框和窗洞的结合空隙也采取阻热设计，有效隔绝热传导。神奇的低辐射LOW-E玻璃．对远红外辐射的反射率很高．能将80%以上的远红外辐射反射回去；留住冬日室内的温暖，阻隔夏日外辐射，双向阻热。

高阻隔进口窗框、遮阳卷帘及充惰性气体的中空玻璃，阻隔室外噪音。

技术5：智能控制系统

通过DDC控制，对房间的温度、湿度和CO2浓度进行采集，自动合理调整每个区域的辐射空调水流量和新风风量，新风量根据病人数量和治疗过程中污染物产生情况自动增加或减少，从而不仅实现了恒温恒湿恒氧的高舒适环境，而且达到没有任何能源浪费的最节能的自动化运行管理。

以下是中国第一个采用该系统的解放军第91中心医院的成功案例分析：

第九十一中心医院驻河南省焦作市工业路东段，医院占地87873平方米。现展开病床850张，有22个临床科室、11个医技科室，其中精神疾病防治中心是全军专科中心，医院担负驻河南焦作、济源及山西晋城部队15万官兵、离退休干部和家属的卫勤保障任务。精神病科担负着全济南战区和山西晋城等驻军官兵精神疾病的预防及治疗任务。

医院为三级甲等，医疗技术力量雄厚，现有工作人员9002人，年门诊量20万人次，年住院量20000人次，年住院手术台数6000台次。

为把医院办成军内技术一流、设备一流、服务一流、环境一流的综合医院，结合五年规划，综合病房楼是国内采用恒温恒湿系统节能技术设计的首例医疗建筑。

综合病房楼设计原则遵循“智能化、信息化、人性化、园林化、环保、节能、可持续发展”。

建筑性质及功能：综合医院建筑

总建筑面积：47224平方米

建筑功能：地下一层为中央空调机房，强电中心供应，1-3层为门诊及检查用房，4层以上为标准护理单元

建筑耐久年限：50年

耐火等级：一级

结构类型：钢筋混凝土框架结构

抗震设防烈度：七度

开工日期：2008年9月竣工时间：2010年3月

绿色医院系统技术：恒温恒湿恒氧系统。

根据中国建筑科学研究院2003-2005年采暖季对部分城区节能建筑的连续测试发现，按节能50%的标准建造的建筑实测只达37%，按节能30%标准建造的实测只有72%．这些数据反映出施工质量、产品质量和监督机制尚存在较大问题现有采暖建筑中达到节能设计标准的仅占全部城乡建筑面积的2300。既有住宅建筑存在着不保温、隔热差、能耗大等问题。另据建设部预测，到2020年，我国将会新增各类建筑大约300亿平方米，这意味着国家机关办公建筑和大型公共建筑在内的民用建筑节能潜力和压力巨大。

建设部《建筑节能管理条例》实施后，新建建筑节能达标将成为刚性规定。该院综合病房楼项目采用恒温恒湿恒氧系统技术，该系统健康舒适节能，通过对能源供给、分配、转换及利用各环节的优化，告别空调、暖气，实现一年四季恒温、恒温、高舒适度(温度20-26℃，湿度40-60%)：夏季制冷、冬季采暖的运行费用只有传统技术的三分之一，节能效果达到70%以上：为医院提供了经济、环保、全面、系统的能源使用解决方案和优质专业化服务。

恒温恒湿恒氧系统是国际上推崇的绿色医院技术系统，它包括柔和式天棚采暖制冷系统、不交叉污染的置换式新风系统、外墙外窗保温系统通过这几个层面的技术融合运用，实现基本能源综合利用和管理，达到节能、舒适的目的。

一、柔和式天棚采暖制冷系统

通过预埋在混凝土楼板中的均布水管，夏天通入18至21℃的冷水，冬天通入28至31℃的热水，对室内进行20-26℃的低温差辐射调节控制。

该系统最大特点：

不再用空气作为冷热媒。解决了传统空调中空气既作为冷热媒循环使用，又供人呼吸的交叉污染问题。

自控性强。冬天当室内接受较多太阳辐射时，室温会升高，室温与辐射表面温差减小，辐射强度自然降低，所需能耗自然减少，系统实现同步自我节能调控。当室温升至26℃，热辐射停止，功率降为零。夏天情况相仿。

热损耗很小。良好的外围护结构，将建筑热损耗降至最低。

冬季采暖时，辐射房间四周物体表面温度比空气温度高出1-3℃，减少了对人体的冷辐射；同样的，夏季制冷时，辐射房间四周物体表面温度比空气温度高出1-4℃，减少了对人体的热辐射。----舒适度大大提高！

辐射房间温度分布均匀，不占用房间使用面积。

波长峰值可以改善人体微循环促进新陈代谢调节神经和呼吸系统。

无噪尘的漂浮和干燥感。

二、无交叉污染的置换式新风系统

全置换式新风系统是将室外的空气经过过滤、除尘、消毒、除湿、加湿等多级处理的新鲜空气以0.2-0.3M/S的速度从地面踢角或窗下的送风口送入室内。由于温度略低于室温，在地面形成新风湖，溢满房间的每个角落。新风随着人体及室内热源缓慢攀升，并将人体及室内的污浊空气带往高处，由卫生间或走廊顶部的排风口排出；新风连续下送上回，形成置换式使用。

置换式新风系统与传统空调相比较的优点是：

①全置换式新风系统送风速度低，无风感、无噪音、无尘土搅动、健康卫生。

②自下而上的送风方式确保人体100%呼吸到新鲜空气，同时新风具备加湿、除湿功能，保证室内相对湿度控制在40%-60%的舒适范围内，远未达到饱和状态，故不会因空气与室内界面之间的温差而产生结露现象。

⑨新风自成系统、全排放，可以有效避免病毒交叉循环污染。

④湿度稳定，新风利用率高，运行费用低。

三、外墙系统

建筑的主体结构以钢筋混凝土墙体为主，在其外侧设置高密度保温板，再留出空气对流层，设置开放式的干挂外墙。中间流动空气层能带走保温板上的凝结水，有效保证保温材料的长期干燥，维护其保温性能持续有效。空气层加上干挂的外墙，有很好的遮阳隔热作用，并有效防止了雨水侵入。

屋顶设置较厚的保温层，女儿墙部分也严密包裹，并且把隔热层延伸到地面冻土层以下，形成闭合的保温隔热体系，全方位阻隔能量流失。

四、外窗系统

窗户采用断桥隔热铝合金窗，窗框和窗洞的结合空隙也采取阻热设计，有效隔绝热传导。神奇的低辐射LOW-E玻璃．对远红外辐射的反射率很高．能将80%以上的远红外辐射反射回去；留住冬日室内的温暖，阻隔夏日外辐射，双向阻热．

高阻隔进口窗框、遮阳卷帘及充惰性气体的中空玻璃，阻隔室外噪音。

窗外安装铝合金外遮阳卷帘，其遮阳率最高可达80%，不仅可以遮挡直射辐射，还可以遮挡漫射辐射，从而降低室内制冷负荷，达到节能目的。

五、项目节能经济效益

本项目所采用的技术在前期的主体结构、设备费用、装修费周等方面与使用空调、暖气的传统医院建筑相比，成本基本持平，但建筑交付使用后，节能效果可达到70%以上，按综合病房楼的建筑面积计算，每年在制冷、采暖上可以节约200万元用电费用，节能效益非常显著：由于降低了能耗，项目建成后二氧化硫排放量每年可削减20吨，环境效益和社会效益也十分明显。

结束语

医院空调良好的设计施工和维护不仅是建筑物的保值增值问题、而且是直接关系到医护员、患者和来访者的生命安全的大问题。通过SARS危机，人们的公共卫生意识受到震动和改观，而医院空调设计问题也给我们敲响了警钟。这是关系到人们生命安全的重大问题，从事医院的空调设计必须兢兢业业，必须有高度的责任感，要有创新精神采用国际上领先的空调技术。未来可能发生的疫情也提醒我们，医院的空调设计应当有更严格的要求，恒温恒湿恒氧系统作为国际上推崇和成熟的绿色医院技术系统，值得在中国各级医院建筑中广泛推广和应用。