本文是一篇工程硕士论文，本文通过对北京 XX 医院空调系统实际运行中存在的问题进行总结分析，针对存在的问题提出技术层面和管理层面的优化方案，并将优化方案付诸实践，通过理论数据分析及问卷调研等方法评估实施效果，为同侪医院解决类似问题提供宝贵经验。
第 1 章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
医院是集医护人员、行政人员、患者、易感人群、陪护家属于一体的特殊场所，依据法律规范对病患开展检查、治疗、护理、康复等服务。服务对象按健康状况可分为三类，第一类是有病症的病患伤员、活动受限的特殊人员，需要得到医院的医疗和护理。第二类是特定情况的健康人，例如孕产妇、新生儿等。第三类是完全健康人，包括到医院进行健康管理、口腔护理、美容护理的人员。因此医院具有门诊量大、人员流动性强、功能分区多、管理复杂的鲜明特征[1]。
2002 年爆发的 SARS 病毒和 2020 年爆发的新型冠状病毒均对医院的感控带来了严峻的考验，医院作为救治场所，感染人员和各种病原聚集于此[2]。医院空调的送排风系统在稀释病原的同时也存在被感染风险，近几年有关学者发现，空调系统造成的交叉感染事件呈上升趋势[3]，因此医院需要做好感控方面的管理。医院建筑与写字楼、酒店和一般民用建筑不同，建筑内存在大量病菌及细菌源，因此需要较高的洁净度和舒适度要求，如果室内空气存在交叉感染，将对医护人员和就医人员构成极大威胁。由于医院的特殊环境要求，室内空气质量容易达不到标准，并且长时间充满各种异味，室内环境质量已经成为患者选择医院的重要标准之一。
根据2018中国建筑能耗研究报告，2016年中国建筑总能耗占全国总能耗的20.62％，其能耗达到 8.99 亿吨标准煤。其中公共建筑能耗占建筑能耗总量的 38.53%，其能耗达到 3.46 亿吨标准煤[4]。而医院建筑是公共建筑里功能最复杂，用能种类最全面的建筑之一，其建筑能耗是其他公共建筑能耗的两倍左右，能耗支出占医院总运行费用的 10%以上[5]。空调系统是医院重要系统之一，其在提供医院建筑内部新风的同时增加了室内冷热负荷。研究报告表明，山东省某大型综合医院医疗建筑能耗总指标为 162.7kWh/(㎡·a),其中空调系统能耗所占比例最大，达到总能耗的 42.3%[6]。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
根据美国和其他发达国家的统计[14]，室内空气质量低劣不仅会给经济带来严重的损失，也会引发一些病症，例如“病态建筑综合症”（SickBuildingSyndrome，SBS）、“化学物质过敏症”（Multiple Chemical Sensitivity，MCS）、“建筑相关疾病”（BuildingRelated Illness，BRI）。在经济损失方面，美国环境保护署（U.SEnvironmentalProtectionAgency）分析总结出国内每年损失达 400 亿美金[15]。在引发病症方面，会引发皮疹、头痛、哮喘、呼吸道感染等疾病。为了解决这个全球范围内的问题，国际上进行了建筑环境科学领域的多项研究。其中主要包括国际会议和国际学术期刊，国际会议有 HealthyBuilding、Indoor Air 等等，国际学术期刊有《Atmospheric Envimnmmt》、《ASHRAETransactions》、《Indoor Air》、《Building and Envimment》、《Environment Science mdTechnology》等[16]。美国还专门设立了一些室内环境质量委员会，例如 1992 年成立的美国绿色建筑委员会，1995 年成立的室内空气质量协会。法国自 2001 年开始每年选择监测点，对室内有害物质进行检测，并公示检测结果。
随着“能源危机”的出现，增加围护结构的密闭性和保温性等节能措施被建设单位所采用。为降低产生病态建筑综合症（SBS）的概率，提高建筑舒适度，欧美发达国家高度重视，很早就采取了相应的措施，从建筑设计、规范修订、施工管理、新材料研发等方面做了大量的工作。不仅改善了建筑内部环境，还降低了运行能耗，取得了可观的成果。在医院空调设计方面，也研究实施了相应的措施，并取得了很好地效果。
国际能源署（InternationalEnergyAgency，IEA）开展了一些关于建筑环境的联合研究项目，目标是对建筑的低能耗和低碳运行进行研发，取得了相应的成果。例如Annex25[17]完成了对建筑内空调系统常见异常及相应诊断方法的研究，Annex34[18]发布了经过实践的 26 个异常检测和诊断的工具。Annex40[19]在空调系统适用性方面研究并验证了相应的验证工具。Annex47[20]在空调系统的运行特性方面取得了一些研究成果。
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第 2 章 空调系统及室内空气质量相关理论
2.1 医院空调系统概述
2.1.1 空调系统类型
空调系统按照负担室内负荷所用的介质种类可分为四类，分别是：1.全空气系统，2.全水系统，3.空气-水系统，4.冷剂系统。
（1）全空气系统全空气系统是由空气负担全部负荷。其优点是，送风量大，换气充足；空调机组设置在机房内，运行维护方便，噪音传播问题较少。缺点是，空气量需求大，风管道断面大，占用空间大。
按照使用来源全空气系统可分为三类，分别是：1. 全新风系统，2. 再循环式系统，3. 回风式系统。按照安装方式全空气系统可分为两类，中央新风系统和单体新风系统，两者主要区别是前者需要安装管道，后者不需要安装管道。
（2）全水系统
全水系统是由水负担全部负荷。与空气相比，水的比热大，因此该系统在相同条件下具有管道所占空间小的优点。缺点是不能满足新风要求。
（3）空气-水系统
空气-水系统使用较为广泛，两种介质共同承担空调房间负荷，既满足了室内新鲜空气的需求，又能对房间内温度进行调节。本文北京 XX 医院空调系统主要为空气-水系统中的空气-水风机盘管系统。
空气-风机盘管系统也被称为风机盘管＋独立新风系统，这种系统在房间内设置风机盘管，目前应用较为广泛[34]，风机盘管和新风系统共同承担着室内的冷、热负荷和新风的冷、热负，新风系统同城承担着室内换气次数的需求。
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2.2 空气质量评价标准
国外学者研究显示，每人每天约有 21.6h 在室内，占全天的 90%，室内空气质量与工作效率和身体健康有直接关系。在室内空气质量标准方面，国外已经制定了比较完善的标准[39-44]，我国也制定了一些相关的规范。例如《公共建筑室内空气质量控制设计标准》（JGJ/T461-2019）、《环境空气质量标准》（GB3095）、《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB50325-2010）、《室内空气质量标准》（GB/T18883）等。
下文通过人体热平衡和舒适感、新风量、CO2浓度三个方面进行阐述室内空气质量的评价标准。
2.2.1 人体热平衡和舒适感
1984年国际标准化组织根据P.O.Fanger教授的研究成果，提出了ISO7730标准，采用预期平均投票PMV（PredictedMeanVote）和预期不满意百分率PPD（PredictedPercentageof Dissatisfied）指标来描述和评价热环境。
热舒适指数PMV表示同一环境中大多数人的冷热感觉，因此PMV可用于预测人体在热环境中的热反应。由于存在生理上的差别，故采用PPD指标来表示对热环境不满意的百分数。PMV指标热感觉标尺如表2-1，PMV和PPD的关系如图2-1，由于人们的生理差别，在PMV=0的室内环境最佳舒适度状态下，仍有5%的人感到不满意。
表2-1 PMV与热感觉的关系
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第 3 章 北京 XX 医院空调系统运行存在的问题及原因分析........................15
3.1 北京 XX 医院及其空调系统概况 .........................15
3.1.1 医院概况.................................15
3.1.2 北京 XX 医院空调系统介绍..............................15
第 4 章 北京 XX 医院空调系统优化总体方案...............................27
4.1 空调系统方面优化方案................................27
4.1.1 管道及配件优化 ....................27
4.1.2 新风设备优化.......................28
第 5 章 优化效果评价................................32
5.1 优化后效果量化比较分析...............................32
5.1.1 门诊区效果分析 .....................32
5.1.2 病房区效果分析 ...........................36
第 6 章 北京 XX 医院空调系统优化方案的推广建议
6.1 规划阶段全方位统筹
（1）注入中庭设计元素，减少“黑房间”数量
在医院场地、建设投资等背景条件允许情况下，注入中庭设计元素，减少“黑房间”数量是提高室内空气品质的有效方法。医院空调系统的设置与医院建筑特点密切相关，建筑特点决定了空调系统的难易程度，在新建医院规划设计时，注入中庭设计元素，让更多的房间有对外的窗户，能够为医患提供更加温馨舒适的就医环境。在
