必看干货｜重症监护病房的暖通空调设计

ICU的暖通空调设计

综合重症监护病房分为很多种，分为外科重症监护病房(SICU)、内科重症监护病房(MICU)、急诊重症监护病房(EICU)等。因为进入ICU病房的患者多为高危重症患者，需要实时监测护理治疗。不仅仅从医疗设备上要求高精尖，对暖通空调设计也有特殊的要求。

重症监护病房分为很多种，综合ICU包括：外科重症监护病房(SICU全称surgical intensive care unit)、内科重症监护病房(MICU全称medical intensive care unit)、急诊重症监护病房(EICU全称emergency intensive care unit)等。专科ICU主要包括：烧伤重症监护病房(BICU)、呼吸重症监护病房(RICU)、肾病重症监护病房(UICU)、新生儿重症监护病房(NICU)、产科重症监护病房(OICU)、儿科重症监护病房(PICU)、麻醉重症监护病房(AICU)、移植重症监护病房(TICU)等。冠心病重症监护治疗病房(CCU)、心肺重症监护病房(CPICU)、心脏外科重症监护病房（CSICU）、神经外科重症监护病房（NSICU）。

本章以综合ICU及NICU病房洁净工程为例进行暖通空调设计的讨论，其它可参照ICU病房进行。

1.室内设计参数

INSIDE INDEX

ICU室内设计参数包含室内压力、换气次数、温湿度、最小新风量、噪声都有一定的要求，根据专科的分类有所不同，具体请看下表：

ICU室内设计参数

1）TICU（移植重症监护病房）收治刚做完移植手术的患者，

2.室外设计参数

OUTSIDE INDEX

根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）中规定的主要城市的室外空气计算参数采用。

3.空调系统

AIRCONDITIONING SYSTEM

空调系统形式

1)ICU宜按照Ⅲ、Ⅳ级洁净辅助用房进行设计。对于新建工程的重症监护室，宜采用集中式净化空调系统；对于改建工程的重症监护室，可采用带高中效及其以上过滤效率过滤器的净化风机盘管加独立新风的净化空调系统或者净化型立柜式空调器。

2)TICU（TRANSPLANT移植重症监护病房）应采用集中式净化空调系统。

3)对于非洁净区域如办公区，可根据规范《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012，按照舒适性空调进行设计。

4)不得在ICU的洁净用房内设置采暖散热器和地板采暖系统，但可用墙壁辐射散热板采暖，辐射板表面应平整、光滑、无任何装饰，可清洗。当Ⅳ级洁净辅助用房需设置采暖散热器时，应选用表面光洁的辐射板散热器。散热器热媒温度应符合《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012的有关规定。

系统划分

ICU洁净区空调系统和非洁净区空调系统应分开设置，净化空调系统宜24小时连续运行。

当空调机房的面积满足条件时，隔离病房应采用独立的空调系统，并应采用全新风的直流式空调系统。净化空调系统应有便于调节控制风量并能保持稳定的措施。

对于隔离病房，由于该类型病房室内含有可通过空气传染的病原微生物，为防止污染物扩散传播，隔离病房宜设置一套独立的净化空调系统，并且保持负压状态，避免与其他区域共用空调系统而引起交叉污染。

4.空气处理及空调设备选型

CHOICE

空气处理过程

1)ICU空气处理过程的类型及特点可参考洁净手术部洁净专项工程暖通设计。

2)新风处理

由于ICU相对于手术室洁净级别较低，并且空调机组数量较少，因此ICU净化空调系统的对新风的处理一般采用分散式处理方式，即每个净化空调系统的新风单独从室外引入，新风的热湿负荷由循环机组承担。

当室外温度低于5℃时应对新风进行预热。可以在新风机组入口增加一套预热盘管或者设置电加热装置，在新风温度低于5℃时将其预热至5℃。根据《绿色医院建筑评价标准》GB/T51153-2015第5.1.3条规定，建议采用热水或者蒸汽对新风进行预热处理。

空气处理设备选型

ICU净化空调机组的选型参见洁净手术部洁净专项工程暖通篇。

当隔离病房设置独立的空调系统时，应选用全新风式净化空调机组。

1)净化风机盘管

对于改造项目的ICU工程，当原有系统为风机盘管加新风的系统形式时，可以采用超低阻高中效风口将原有风口替换，不需要对原有空调系统进行大的改造，从而可以大幅度降低工程造价。

空调机房

ICU净化空调机组应安装在空调机房内，同时应邻近所服务的区域。空调机房应设置于有外墙的区域或者在机房内设置进风井，同时空调机房应就近空调水管道井设置。

ICU净化空调机组包括风机、过滤、表冷、加热、加湿等功能段，相较于舒适性空调机组具有风量大、功能段多、尺寸大、重量重等特点，因此净化空调机组安装于空调机房内有利于日常维修和噪声控制。对于移植重症监护病房，空调机房面积不宜小于净化区域面积的6%，其他类型ICU的净化空调机房面积不宜小于净化区域面积的4%，空调机房楼板荷载不小于300kg/m2。

净化空调机组安装在邻近所服务的空调区的机房内，可减少空气输送能耗和风机全压、有效地减少机组噪声等。空调机房设置外墙或者进风井，可便于就近采集新风，同时空调机房距离管道井较短可降低空调水系统的能耗及造价。

空调机房内应考虑接入加湿用水或者蒸汽管道，同时应进行排水和地面防水设计。

5.通风空调系统

AIR CONDITIONING

气流组织

1)ICU病房气流组织

ICU病房宜采用上送下回的气流组织，送风气流不应直接送入病床面，可设置于病床床尾上方。每张病床均不应处于其他病床的下风侧。排风（或回风）口应设在病床床头的附近。

由于ICU患者体弱，又长期紧闭在室内，对室内气流很敏感，特别是晚上。布置送风口时要避免吹风感，气流直接吹经患者的头部。因此ICU送风口应设置在病床床尾上方的顶棚面上。

ICU病房尘埃粒子、细菌主要产生于病床床头，因此在病床床头附近设置回风口或者排风口可以较少微粒在病房内的弥散，能够使散发的微粒尽快得到排除。

图ICU气流组织形式

2)其他洁净辅助用房气流组织。

对于无菌物品存放间、洁净走廊等用房的气流组织设计参照洁净手术部洁净辅助用房篇。

风口选型

1)送风口选型

ICU洁净用房在顶棚分散布置送风口，风口规格及数量根据所负责的区域的送风量确定。

洁净用房送风末级过滤器或装置的最低过滤效率应符合下表的规定。

对于采用净化风机盘管加独立新风的系统形式，新风系统的末端送风装置亦应符合下表的规定。

末级过滤器或装置的效率

2)回风口选型

参照手术部洁净辅助用房回风口选型。

隔离病房保持负压状态下为保护室外周围环境，避免污染物外泄引起院内外感染，应在室内排风入口处设高效过滤器。

3)排风口选型

ICU病房应设置上部排风口，其位置宜在病人头侧的顶部。为了室内污浊空气，排风口应设在上部并靠近病床床头的位置。排风口吸入速度不应大于2m/s。

设置排风系统的洁净用房的排风系统的入口或者出口应设置中效过滤器。

对于隔离病房，应采用全新风系统，并在其病床床头附近设置下部排风口，排风入口处设高效过滤器。

4)新风口选型

ICU新风口选型参照洁净手术部相关篇章。

风管及阀门、附件

ICU风管及阀门、附件设计参照洁净手术部相关篇章。

配电间、UPS间

配电间、UPS间等发热量较大的房间宜设置独立的通风系统。排风温度不宜高于40℃。当通风无法保证室内设备工作要求时，宜设置空调降温系统。

排风系统联锁设计

送风、回风和排风系统的启闭宜联锁。正压洁净室联锁程序应先启动送风机，在启动回风机和排风机；关闭时联锁程序应相反。

负压洁净室联锁程序应与上述正压洁净室相反。

空调区冷（热）、湿负荷的性质及形成机理

2022-08-04 08:59·洁净园

空调系统

洁净手术室不是工业洁净厂房，不是一个连续的工艺过程，手术室必须满足医疗需求随开随关。整个手术部已经处于受控状态，如果手术室开关随意，很容易造成整个手术部有序梯度压差失控。

这要求，手术部无论采用何种净化空调系统，不能因为某个手术室的停开导致整个手术部的有序梯度压力分布受到影响，破坏各个手术室之间的正压气流的定向流动，引起交叉感染。

所以，洁净手术室灵活使用的同时，始终都要使手术部处于受控状态，或者说不破坏。净化空调系统要达到这一目的，但又要考虑节能，就需要采取技术和设计措施，因地制宜选用暖通空调系统的通风取暖。我们先看下两个概念，以便更好地理解下文：冷负荷是指连续保持空调房间恒温、恒湿，在某一时刻向房间供应的冷量；热负荷是指为补偿房间失热需向房间提供的热量；湿负荷是指维持室内相对湿度恒定需从房间除去的湿量。

太阳辐射热对建筑物的热作用

01太阳辐射基本知识

太阳不断地向地球辐射热量，在地球大气层上部，这一辐射强度的平均值为1368W/m2（也称太阳常数）。太阳辐射透过大气层时，其强度会被减弱，大部分紫外线和长波红外线被吸收，达到地面的太阳辐射能主要是可见光和近红外线部分，波长为0.32~2.5μm。在地表面，太阳辐射有直射辐射和散射辐射两种形式。透过大气层直接射向地面的太阳辐射称为直射辐射，直射辐射的方向取决于太阳的位置。大气层对太阳辐射的散射作用使整个天空变成一个辐射源，它也向地球发出辐射热，这一辐射热没有方向性，称为散射辐射。透过建筑物各朝向垂直面与水平面标准窗玻璃的太阳直接辐射照度和散射辐射照度，可按GB50736或GB50019的附录D采用。

透过玻璃窗进入室内的日射得热分为两部分：透过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射热和玻璃窗吸收太阳辐射后传入室内的热量。采用3mm厚的普通平板玻璃作为“标准玻璃”，在室内表面放热系数αn=8.7W/(m2. K) 和室外表面放热系数αw=18.6 W/(m2. K)的条件下，得出夏季（以七月份为代表）通过这一“标准玻璃”的两部分日射得热量之和，称为日射得热因数DJ。经过大量统计计算工作，得出我国40个城市夏季九个不同朝向的逐时日射得热因数DJ，并同时也给出了各城市各朝向的日射得热因数的最大值DJmax（空调冷负荷计算方法专刊），GB50736附录H.0.4给出了我国36个城市东、南、西、北四个朝向的DJmax）。

02围护结构的传热

有两个因素会造成室内外的传热：一是太阳辐射，二是室外和室内空气的温度差。太阳辐射对建筑物有两种类型的作用：一种是太阳辐射通过玻璃窗直接进入室内，无论冬季或夏季，室内总是可以得到太阳辐射造成的热量；另一种是外墙或屋顶在太阳的照射下提高了外表面的温度。夏季，由于室外空气温度高于室内，热量从室外通过外墙或屋顶传向室内，当外表面受到太阳照射时，温度更高，使室外向室内的传热量增加；而冬季，由于室内空气温度高于室外，空气温差形成的热量是从室内传向室外，但当外墙或屋顶受到太阳照射时，外表面温度升高，使向室外的传热量减少。

的热量和冷负荷

01的热量和冷负荷的定义

的热量是指在某一时刻进入室内的热量以及室内产生的热量。根据性质不同，房间的热量可分为显热和潜热两类，而显热又包括对流热和辐射热两种成分。通过围护结构的传热和灯具、设备散热等都属显热得热，而室内人体或带水设备的散热既有显热得热又有潜热得热（由散发水蒸气带入空气的热量）。

为了节省投资和运行费用，在计算得热量时，只计算空调区得到的热量（包括空调区自身的得热量和由空调区外传入的得热量，例如分层空调中的对流热转移和辐射热转移等），处于空调区外的得热量不应计算。

显热得热有两种不同的传递方式：对流和辐射。例如，由通风、渗透等作用带来的显热，属于对流的热；而直接通过玻璃进入室内的太阳辐射热，则纯属辐射得热；通过围护结构的传热及灯光散热等散热则是以对流和辐射两种方式将热量传入室内。表3.2-11是一组关于对流和辐射的热成分的参考数据。

冷负荷是指维持室温恒定条件下，室内空气在单位时间内得到的总热量，也就是采用通风（或其他冷却）方式的空调设备在单位时间内自室内空气中取走的热量（为此，需要在单位时间内向室内空气供给相应的冷量）。

显然，得热量与空调系统本身无关，而冷负荷与空调系统具有直接的联系。换句话说，得热量是一个自然存在的参变量，而冷负荷是一个人工干预后的参变量。

02冷负荷形成的机理

在瞬时得热中的潜热得热及显热得热中的对流得热是直接放散到室内空气中的热量，它们立刻构成该瞬时的冷负荷，因此，这种得热量与冷负荷相等。而得热量中的辐射成分却不能直接被空气吸收。进入室内的辐射热（长波的或短波的）透过空气被室内各种物体所吸收和贮存，这些物体的温度会提高，一旦其表面温度高于室内空气温度，它们又以对流的方式将贮存的热量散发给空气，这些放出的对流热才成为冷负荷。

由此可见，辐射的热要通过室内物体的吸收、再放热的过程间接转化为冷负荷。这一间接转化过程的快慢程度与室内物体的蓄热能力、室内空气流动情况等因素有关。同时还可以看出，既然室内物体的蓄热能力对转化过程的快慢程度有影响，转化过程中一定存在衰减和延迟现象，使得冷负荷的峰值小于得热量的峰值，冷负荷峰值的出现时间晚于得热量峰值的出现时间。建筑物的蓄热能力越强，则冷负荷衰减越大，延迟时间也越长。而围护结构的蓄热能力与其热容量有关，热容量越大则蓄热能力越强。

瞬时日射得热于实际冷负荷的关系

图3.2-1所示为一个朝西的房间，当其温度保持一定，空调装置连续运行时，进入室内的瞬时太阳辐射热与冷负荷之间的关系。由该图可知，实际冷负荷的峰值大致比太阳辐射热的峰值少40%，而且出现的时间也迟于太阳辐射热峰值出现的时间。图中左侧阴影部分表示蓄存于结构中的热量，由于保持室温不变，两部分阴影面积是相等的。

图3.2-2所示为不同重量的围护结构的蓄热能力对冷负荷的影响。材料热容量等于重量与比热的乘积，而一般建筑结构的材料比热值大致相等，故材料热容量就单一的与其重量成正比关系，即重型结构的蓄热能力比轻型结构蓄热能力大得多，其冷负荷的峰值就比较小，延迟越长。

的热量、冷负荷与除热量间关系

由此，得热量不一定等于冷负荷，围护结构的热工特性及得热量的类型及成分决定了得热量与冷负荷的关系，如果热源只有对流散热，各围护结构内表面和各室内设施表面的温差很小，则冷负荷基本等于得热量，否则就不同。的热量转化为冷负荷的计算是比较复杂的，目前主要采用经验的或实验的近似方法。

另外，空调系统在间歇运行的条件下，室温有一定程度的波动，引起室内物体（包括围护结构）的蓄热与放热，空调设备也会自室内多取走一些热量。在这种非稳定工况下，空调设备自室内带走的热量称为“除热量”。

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