“平疫结合”综合医院建筑热水系统设计分析_黄玉珠.pdf

低温建筑技术-建筑技术Dec.2022 No.294DOI：10.13905/ki.dwjz.2022.12.010“平疫结合”综合医院建筑热水系统设计分析DESIGN ANALYZING OF HOT WATER SYSTEM IN A GENERAL HOSPITAL COMBINING NORMALTIME WITH EMERGENCY黄玉珠1，刘小刚2（1.中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广州 510300；2.华南理工大学建筑设计研究院有限公司，广州 510641）HUANG Yuzhu1,LIU Xiaogang2（1.CCCC Fourth Navigation Survey and Design Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510300,China;2.SCUT Architectural Design andResearch Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510641,China）【摘要】指出综合医院热水系统的设计要点和相关应对措施。分析现有国家标准条文，总结出医院热水的特点；以北方某综合医院热水系统设计为例，分析热泵的选择与设计、开式系统与闭式系统的选择、“平疫结合”技术措施要点等，为相关工程提供设计参考。【关键词】平疫结合；标准；超低温热泵；闭式系统【中图分类号】TU822【文献标志码】A【文章编号】1001-6864（2022）12-0042-05Abstract：The key points of hot water system design and relevant countermeasures in general hospitals are given.The characteristics of hot water in hospitals are summarized by analyzing the existing national standards.Taking ageneral hospital in the north as the case,the selection and design of heat pumps,the selection of open systems andclosed systems,and the key technical measures of combining-normal-time-with-emergency are analyzed,whichmay provide the reference for related projects.Key words：combination of normal and epidemic;standard;ultra-low temperature heat pump;closed system0引言热水系统设计为建筑给排水设计中的重难点。医疗建筑本身具有特殊性，具有“平疫结合”功能的综合医院除了满足普通医院的建筑功能，还要求在疫情时能够快速实现应急转换，满足疫情时的特殊使用要求，如何设置合理的热水系统是业内人士关注重点之一1，2，更符合目前正在大批量进行的应急医疗建筑建设的需要。文中以北方某“平疫结合”综合医院设计为例，对热水系统的设计和重难点进行分析和总结。1工程概况项目位于河北省保定市，为1栋医疗综合楼，总建筑面积约2万m2，建筑高度47.3m，地上11层，地下1层，床位400张，为二级甲等综合医院。各层功能设置如下：地下1层：设备房，太平间；首层：挂号收费、急诊、影像、药剂，医护办公；2层：门诊、外科、洗消供应、重症、内科/中医科、功能检查；3层：耳鼻喉、眼科、口腔、手术部、检验、血库；411层平面：住院部，每层为一个护理单元，并兼顾“平疫结合”功能。2设计标准医院建筑设计涉及的标准较多，不仅有通用标准GB 50015-2019 建筑给水排水设计标准，还有医院类专用标准。专用标准中，不仅有综合医院标准，还有专科医院标准，一个医院项目的设计往往需要同时用到多个标准。关于医院热水系统的相关规定比较多且分散，标准条文的大致分布情况如下3-7：GB50015-2019 建筑给水排水设计标准 3条，GB 51039-2014 综合医院建筑设计规范 9条、GB 50333-2013医院洁净手术部建筑技术规范 2条、GB 50849-2014传染病医院建筑设计规范 3条、GB 51058-2014 精神专科医院建筑设计规范 1条、T/CECS 661-2020 新型冠状病毒感染的肺炎传染病应急医疗设施设计标准 1条。解读各标准的条文，总结出医院热水有以下特点：对热水供应系统的安全性要求高，供水不得间断。因存在手术室、产房、器械洗涤等功能房，供水不能随意中断，避免造成医疗事故；卫生安全性要求高，要求通过控制水温、增加消毒设施、合理选用水加热设备等措施，来减少各种致病细菌滋生的可能性；要求冷水、热水的压力平衡，防止当压力不平衡时，末端出水忽冷忽热，造成人员烫伤事故；要求热水出水时间短，应能随时获得热水，防止打开淋浴器后长时间无法获得热水的情况发生。42医院热水系统的特点决定了热水系统设计时需从热源选择、热水系统选择、多种辅助技术措施的使用等各个方面来满足其要求。以下以北方某综合医院为例，介绍“平疫结合”综合医院热水系统的设计要点。3系统设计3.1生活给水系统设计鉴于热水系统设计需与冷水系统设计统筹考虑，先简单介绍生活给水系统设计情况。项目市政供水压力为0.25MPa，根据“关于印发综合医院“平疫结合”可转换病区建筑技术导则（试行）的通知”（国卫办规划函 2020 663号）8，疫情为传染病区的给水系统应采用断流水箱供水，将兼顾“平疫结合”功能的住院部411层设置为独立分区，又考虑到医院建筑对供水安全性的要求比其他建筑高，且部分区域要求24h供水，采用二次供水比市政直供安全可靠性高，故病区部分均采用二次供水，系统设置：负一层车库和设备房用水由市政直供，13层为中区、411层为高区，均由低位生活水箱+变频泵供水，生活水箱和变频加压供水设备设于负一层的生活水泵房。3.2热源的选择与设计根据河北省文件 关于执行太阳能热水系统与民用建筑一体化的有关通知 中的有关规定，“十二层及以下的新建居住建筑和实行集中供应热水的医院、学习、饭店、游泳池、公共浴室（洗浴场所）等热水消耗大户，必须采用太阳能热水系统和建筑一体化技术”，因此项目采用太阳能为第一热源，按照尽可能采用可再生能源的原则，选用空气源热泵作为第二热源。项目设计小时耗热量为 970kW，平均日热水量92.4m3，所需太阳能集热板的理论面积为1116m2，由于建筑屋面面积有限，可用的有效太阳能集热板的面积为364m2。选用3台制热量为61kW的超低温空气源热泵，考虑到医院热水对卫生安全性要求高，对水温要求高的特点，并且根据GB 51039-2014 综合医院建筑设计规范 6.4.2条：“当采用太阳能或热泵时，宜采用可自动控制的其他辅助能源”，另外设置了电辅助加热，辅助热源功率为48kW。3.3集中与局部热水系统的选择医院热水需求来自住院部和门诊两大部分，住院部用水点包括病房内的独立卫生间和医务人员使用的淋浴间，门诊的用水点包括各个医生诊室内的洗手盆，医务人员的淋浴间、手术室（门诊、急诊）、产房，还有一些医院设有留观室、候诊室，其内部的卫生间布局类似医院的病房。在这些用水点中，除了医生诊室的洗手盆，其他的用水点均需供应热水，而对于医生诊室的洗手盆是否设置热水，各医院各科室的热水需求存在差异；据了解在实际工程中，有的项目设置了热水供应，有的项目则没有设置，设计阶段应向业主方确认。项目业主对医生诊室洗手盆有热水需求。根据T/CECS 661-2020 新型冠状病毒感染的肺炎传染病应急医疗设施设计标准 6.0.4条及其条文说明，医院病房宜设集中热水系统，当采用每个病房设置1个电热水器的局部热水供应系统时，由于设备多，安装、维修难度大，在有传染病传播风险时，对维修人员会产生较高风险。另一方面，医院的生活热水需求量大且稳定，医院的运行管理能力也较强，采用集中热水系统方便集中、统一管理。因此项目兼顾“平疫结合”的住院部采用集中热水供应系统。门诊的热水点多且非常分散，用水量少，用水时间不确定，不集中。有研究表明9，采用集中热水供应系统的门诊日回水量是日用水量的1020倍（急诊部除外），热损失较大。因此从运行方面的经济合理来讲，门诊采用集中热水供应系统没有优势。另一方面，采用分散式的热水系统可以减少交叉感染。综上考虑，项目门诊部的洗手盆采用局部热水系统，在每个洗手盆下方设置1.5kW(容积为58L)的电热厨宝1台，分散的淋浴器每个设置3.3kW(容积为80L)的容积式热水器1台。3.4管网设计医院建筑为便于经济核算，促使使用部门养成节约用水的习惯，通常要求根据科室或护理单元、诊疗单元的不同设置计量水表，而在平面功能上各科室位置较为分散，每层各科室的位置、数量均无法垂直对应，管网设置方面无法采用常规的竖向立管系统，需要采用特殊横管系统形式，由1根主立管和各楼层横向供水主管向各个用水点供水，管道设置这层吊顶下。项目为沿东西向呈长条形建筑物，在东西两侧各设1个主管井，用于走主立管，每层的供水采用横管系统，住院部分护理单元计量、门诊楼分科室计量，其余部位按功能计量，横向管网的起端和末端设置供水和回水水表。横管系统首先解决了给水计量问题，只需在横干管上、在进入各科室的支管设置水表即可，方便医院的后期维护管理，也能适应后期平面功能的转化。4设计方案确定4.1热泵的选择与设计空气源热泵可选用常规热泵或超低温热泵。超低温热泵近年来在北方的煤改电供暖工程中大量使用，超低温型空气源热泵机组在环境温度大幅下降时制热量衰减很少，只要在最冷月的供热量足够匹配，在华北寒冷地区也可单独使用。根据GB 50015-201943低温建筑技术-建筑技术Dec.2022 No.294建筑给水排水设计标准 6.6.6-2条，辅助热源按无太阳能时设计计算，按热泵工作时间12h，冬季温度修正系数为0.9，机组融霜修正系数为0.8，冷水温度取春分所 在 月 冷 水 温 度 4，得 出 热 泵 名 义 制 热 量 为124kW。根据GB 51039-2014 综合医院建筑设计规范 6.4.4条：“医院热水系统的热水制备设备不应少于2台，当一台检修时，其余设备应能供应60以上的设计用水量”，空气源热泵的配置：方案 1 是选用 3 台68.5kW的常规空气源热泵。方案2是选用3台制热量为61kW的超低温空气源热泵。图1、图2分别为某品牌常规空气源热泵、超低温空气源热泵的性能参数。常规空气源热泵的标准工况为 20，使用温度范围为-743，在-7时，其COP的值在2.0左右；超低温空气源热泵的标准工况为7，使用温度范围为-3045，在-6时，其COP的值在2.5左右。国标图集06SS127 热泵热水系统选用与安装 建议，在最不利工况下空气源热泵机组的COP值不小于2.0，常规热泵和超低温热泵均满足这一点。地区距离北京较近，月平均气温参考北京的气象参数如表1所示，一年当中只有两个月的时间是达到普通空气源热泵标准工况（20以上）的，其余时间段的气温都在设计工况以下，而达到超低温热泵标准工况（7）的时长有7个月，当室外温度越低时，空气源热泵的能效越低，低于设计工况的时间约长，整体能效越低，即普通空气源热泵的整年的能效衰减情况更为严重。另一方面，该地区一年当中有3个月的室外温度在-50，而在-5时超低温热泵的COP值高于常规热泵。所以总体上在该地区选用超低温热泵更节能。4.2开式系统与闭式系统的选择项目从水箱形式的选择和设置位置考虑，有4种方案见图3。（1）方案1：采用在屋面设置高位热水箱的开式系统。此方案为了使冷热水的压力平衡，冷水系统需改为在屋面设置高位冷水箱供水，但因为做不到水箱底离顶层淋浴器10m以上（在实际工程中由于建筑外观等限制因素很难做到），最高处两个楼