养老社区暖通空调系统设计思考

作者

 

华东建筑设计研究总院   蒋小易

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空调系统

1.1 特点及室内舒适度需求

随着我国老龄化的日益加剧和人民群众养老理念的改变，入住健康养老社区的养老模式受到了越来越多老年人的青睐，这些综合性健康养老社区可提供高标准的养老护理、健康护理、医疗和老年教育等综合服务，以满足老年人的多种需求。健康养老社区的目标人群是老年群体，老年人的身体反应能力趋缓，对外界温度的感觉不如年轻人群那么敏感，同时从生活经验中我们知道老年人对热舒适性的要求高于冷舒适性，对新风的需求也要高于其他人群，因此舒适的室内温湿度标准，特别是较高的冬季温湿度标准及室内新风标准是设计健康养老型社区空调通风系统中需要着重关注的。

1.2 冷热源系统

健康养老型社区空调冷热源系统的合理设置是空调及供暖系统方便运营的保障。健康养老社区内几乎所有业态都是 24h 运营的，老年人作为居住在其中的居民，其所有的生活、娱乐和就医等都在这个大型社区中，另外，社区中的康复医院既承担了社区老人的就医服务，还要为社区外周边居民提供就医服务，所以合理、安全和高效的冷热源系统在健康养老社区暖通空调系统中就显得尤为重要。

1.3 室内空气品质要求

在健康养老社区中，优质的空气品质可提供更健康的生活环境，提升老年人的生活品质，保持精神愉悦，降低生病概率。所以保证优良空气品质是设计健康养老型社区空调通风系统的重要要求。

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应用实例

2.1 项目概况

某项目作为一个高端健康养老社区，是某保险集团在上海和华东区的重要标志性项目。该项目包括 1 栋低区为康复医院，高区为专业、协助护理房间和记忆障碍老人病房的医护楼， 6 栋活力老人生活楼及配套的会所设施，总面积约 162758m ² 。该项目已获得整体绿色二星认证，其中会所部分为 LEED-CS 和绿色三星认证。

该项目建成并投入使用后，居住其中的老人、投资建设方及物业管理方等反响都很好，取得了较好的社会效益和经济效益。

2.2 空调冷热负荷指标

经过对老年人冬夏季舒适度和健康环境的分析，结合投资建设方建议的室内设计标准，该项目采用更适合老年人的室内温湿度标准，特别是较高的冬季温湿度标准及室内新风标准（见表 1 ）。经过实际计算，该项目社区部分（ 1~6# 活力老人生活楼及会所）的冷热负荷指标较同地区一般住宅类项目要高。同时，对同一幢楼而言，冬季热负荷指标与夏季冷负荷指标比值约为 0.89 ，高于同地区同类项目的该项比值，该社区各幢楼空调冷热负荷值详见表 2 。

表 1  社区主要房间的室内设计参数

表 2  社区各幢楼空调冷热负荷值

2.3 满足老人需求的供暖系统

针对老年人对热舒适的更高需求，在以下区域根据需要设置了不同形式的供暖系统。

1 ）独立生活楼：

考虑到活力老人在户内的舒适性，户内包括卫生间均设置了低温热水地板辐射供暖系统，且设计计算时温度比常规计算温度提高 2 ℃以上，卫生间通过设置地板辐射供暖系统等措施提供更温暖的室内环境； 6 栋独立生活楼之间的首层连廊，是老人聚集聊天的主要区域，也设置了低温热水地板辐射供暖系统。

2 ）医护楼：

所有病房（专业、协助护理房间和记忆障碍老人房间等区域）除设计了冷暖型风机盘管之外，考虑到护理病房内的老年人行动不便，在卫生间内洗澡、如厕及护理时可能逗留较长时间，有必要加强卫生间内的舒适性，所以在卫生间设置有毛巾架式的散热器，平时也可使用散热器烘干湿毛巾及部分轻薄衣物。

3 ）社区会所：

均采用冷暖风机盘管或全空气空调箱进行供暖，其中室内泳池及舞蹈室除设计了冷暖型风机盘管之外，还设置了低温热水地板辐射供暖系统，进一步提高了冬季室内舒适性。

2.4 冷热源及其输配系统的合理设置

商业运营的社区型养老项目，对于投资者和物业管理来说，需要兼顾运维成本、安全可靠运行及空调运行效果是否满足老年群体的需求。

2.4.1 空调冷源

图 1 为社区空调冷源水系统原理图。该项目中医护楼与活力老人社区分别独立运营，所以设置了 2 个独立制冷机房，分别位于医护楼地下车库的北侧和社区地下车库的西南侧。医护楼制冷机房设置 3 台单台制冷量为 1050kW 的螺杆式冷水机组提供空调冷水，供 / 回水温度为 7 ℃ /13 ℃，医护楼的部分特殊功能区域均设置了独立多联机空调系统（如药房、放射科、病案室、煎药室及遗体告别室）；社区制冷机房设置了 3 台单台制冷量为 2500kW 的离心式冷水机组提供空调冷水，供 / 回水温度为 7 ℃ /13 ℃，其中 1 套制冷机设置冷凝热回收换热器，预热社区生活热水。制冷机房内冷水机组及其相应水泵均采用机房群控系统，使冷源系统随负荷变化做到整体效能最优化。

图 1  社区空调冷源水系统原理图

2.4.2 空调及供暖热源

图 2 为社区空调热源水系统原理图。由于锅炉房设置的位置受场地条件限制，医护楼和老人社区共用 1 个锅炉房，位于老人社区地下车库的西南侧，设置 2 台单台制热量为 4.2MW 、 2 台单台制热量为 2.1MW 的承压燃油、燃气热水锅炉，一次侧供 / 回水温度为 90 ℃ /70 ℃，二次侧空调热水供 / 回水温度为 60 ℃ /50 ℃，二次侧供暖热水供 / 回水温度为 50 ℃ /40 ℃，分别在医护楼和活力老人社区的一次侧热水总管上设置计量装置。

 

图 2  社区空调热源水系统原理图

2.4.3 空调及供暖水系统分类

1 ）基于医护楼无同时供冷供热需求，设置两管制空调水系统，既满足设计需求，也减少了系统造价； 2 ）活力老人社区由于存在多种业态，且考虑老人对温度的不同需求，有同时供冷供热的可能性，因此在会所设置四管制空调水系统； 3 ）独立生活楼户内设置两管制单冷风机盘管加热水地板辐射供暖系统，公共区设置四管制空调水系统，保证了系统运行的灵活性和老年人的个性化需求。

2.4.4 空调及供暖水输配系统设置

1 ）医护楼制冷机房距离负荷中心较近，且系统作用半径较小，因此空调冷水采用了一级泵定流量系统，在供回水管路之间设置压差旁通，系统简单易控。在医护楼地下室设置换热机房，空调及供暖热水通过板式换热器与一次锅炉热水换热得到空调及供暖热水，再由二次变频泵输送至各末端。

2 ）独立老人社区受建筑条件限制，制冷机房和锅炉房位置偏远，离 6 栋独立生活楼及会所的负荷中心都较远，且与各楼的距离为 70~300m ，因此空调冷水采用一级泵定流量 / 二级泵变流量水系统，一级泵和二级泵均设置在制冷机房内，一级泵承担冷水机组至分集水器之间的阻力，二级泵承担从制冷机房外至各个末端之间的阻力。根据单体建筑物地理位置及功能分类，二级泵共分为 5 组，分别服务 1~6# 楼和会所等，在以上区域对应的地下室的 6 间换热机房分别设置热水板式换热机组对 1~6# 楼的高、低区地板辐射供暖，公共空间、会所空调供暖，泳池和舞蹈房地板辐射供暖。社区空调及供暖热水板式换热机组共有 14 组。

2.5 室内空气品质提升

2.5.1 高压微雾加湿系统

该项目在所有空调箱或新风空调箱内设置高压微雾加湿系统，并纳入机组楼宇自动化（ BA ）系统控制范围（见图 3 ），保证冬季老年人活动区域内的舒适性，使室内相对湿度不低于 40% ，避免空气干燥引发老年人呼吸道及皮肤不适。高压微雾加湿系统设置软水箱和高压微雾加湿主机，采用高效喷嘴，使加湿效率达到 70% ，大大提高水的利用率，减少耗水量，同时由于高压微雾加湿系统不采用循环水，减少细菌滋生，保证了室内的空气品质。

图 3  社区新风空调机组 BA 控制原理图

2.5.2 空气净化及除臭

为提高老年人生活区域的空气品质，所有空调箱或新风空调箱均设置粗效过滤器（ F4 ） + 静电式杀菌除尘净化器（高中效过滤器 MERV14 ） + 袋式中效过滤器（ F7 ）三级净化，要求 PM2.5 过滤效率大于 90% ，见图 3 。医护楼既有常规医院，又有为需要专业、协助护理的老人及记忆障碍老人等护理群体服务的区域，从健康卫生出发，需要更加优良的空气品质，因此除上述配置外，医护楼所有风机盘管均配置静电杀菌净化装置，所有公共卫生间设独立空气净化除臭装置，部分病房内还设置空气净化屏，减少细菌交叉感染的可能。同时，在有化学制品或有污染源产生的区域（如垃圾间、污物清洗间、遗体告别室、污泵间和隔油池间等）设置空气净化除臭装置及独立排风系统并设置为负压，避免异味通过通风系统交叉传递。

2.5.3 新风流量监控

所有空调箱和新风空调机组的新风入口均设置了新风流量传感和感应报警装置（见图 3 ），当新风流量偏离设计值的 10% 时发出报警信号，确保室内新风供应充足。设计时因绿色建筑评价标准（ LEED ）要求，在人员密度较大的医院挂号收费处和社区活动室等区域设置 CO ₂ 浓度监测仪并接入 BA 系统以调节空调季系统新风供应量，降低新风能耗，这些区域不再设置新风流量监控。

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优化建议

3.1 增设中央吸尘系统  

项目建成后实际运行中发现，平日楼内清扫较为频繁，老人房间内因清扫带来的局部灰尘，易使在屋内的老人产生过敏反应，如打喷嚏等，甚至诱发呼吸道疾病。建议今后的老人居住楼内可设置中央吸尘系统，预留好每个房间的吸尘接口，避免扬尘。

3.2 过渡季加大新风量  

生活在健康养老社区的老年群体对新风的需求大，设计中采用了较高的空调新风标准，在项目运营后的回访中，物业部门对于过渡季节加大新风运行非常认可，并建议在做好消声的前提下适当提高风速，增加新风供应，由此笔者建议：

1 ）对采用全空气系统的区域，可通过加大新风管径，在过渡季加大新风量（保证不小于总风机风量的 70% ）运行，新风风速控制在 8~9m/s 之间。

2 ）对采用风机盘管加新风系统的区域，在过渡季可采用以下方式加大新风供应量：①在新风机组旁并联专用送风机，过渡季专用送风机与新风机组联合运行加大新风供应量，注意与新风机组并联的专用送风机的过滤等级需与新风机组相同， 2 台风机机外静压一致；②在新风空调机组内设 2 台风机，一台风机带盘管，风量为空调季新风量，另一台不带盘管，风量为过渡季送风量， 2 台风机空调季和过渡季分别单独运行；③新风机组采用大风量变频风机，不过考虑到变频的有效性，空调季新风比例不宜低于 40% 。以上 3 种方式均需复核不同工况下的排风量。

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结论  

 1 ）根据健康养老型社区的特点及室内舒适度需求，建议在该类项目设计中采用更为舒适的室内温湿度标准，特别是较高的冬季温湿度标准及室内新风标准，同时还建议在卫生间等区域增加辅助供暖设施及地板辐射供暖系统。

2 ）通过项目运营后的实地考察和反馈可知，使用者基本为老年人群的健康养老型社区类项目，热舒适性比冷舒适性更重要。

3 ）为了提高室内空气品质并减少污染物和细菌等的交叉感染，建议在设计中除了保证充足的新风量供应外，还应加强空气过滤及净化杀菌等措施。同时，建议在一些容易产生异味的区域设置独立机械排风系统并设置除臭装置，保证老年人活动区内无异味。

本文引用格式：蒋小易.健康养老社区暖通空调系统设计思考[J].暖通空调，2020，50（7）：111-114，136