净化专项暖通指标体系的构建及数据分析应用.pdf

建筑施工第45卷第10期2149净化专项暖通指标体系的构建及数据分析应用王 迅中国建筑第八工程局有限公司设计管理总院 上海 201206摘要：结合医院净化专项工程，分析如何创建暖通专业的净化指标体系。以手术部为例，根据提取的部分技术指标进行数据分析，发现手术部各功能区域的面积与手术室的面积呈现线性比例关系，手术部空调冷指标也呈现一定的规律范围，两者结合可为前期设计提供参考。关键词：手术部；暖通工程；净化专项；指标体系中图分类号：TU71 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)10-2149-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.10.056Creation and Data Analysis Application of Special HVAC Indicator System for PurificationWANG XunGeneral Institute of Design Management of China Construction Eighth Engineering Bureau Co.,Ltd.,Shanghai 201206,ChinaAbstract:In conjunction with the special project of hospital purification,how to create purification index system for the HVAC profession is analyzed.Taking the operating department as an example,data analysis is conducted based on some extracted technical indicators.It is found that the area of each functional area in the operating department shows a linear proportional relationship with the area of the operating room,and the cooling indicators of the surgical departments air conditioning also showed a certain range of regularity.The combination of the above two can provide reference for preliminary design.Keywords:surgical department;HVAC engineering;purification project;indicator system项最终出具的方案。同时专项分包进场时间相对较晚，也给前期设计阶段中专项条件的预留带来了困难。基于此，笔者想通过对现有医院的设计参数、设备配备情况等进行提取分析，尝试用数据分析的方法总结出规律。2 暖通指标体系构建2.1 确定采集目标暖通专业的重点是系统和设备两大块，各系统形式、系统的设计参数决定了暖通专业的设计方案，系统的总容量及设备的具体选型决定了造价的高低，各功能区域的设备安装容量与区域面积的比值即为该区域的安装冷/热指标，因此这部分数据是采集的重点。暖通工程分为冷热源、空调风系统、空调水系统、通风系统、防排烟系统（此部分内容通常不在净化专项内），各系统主要采集的内容有：1）冷热源：冷热源形式、水系统形式、服务建筑面积（净化专项面积）、安装冷容量、安装热容量。2）空调风系统：各功能区域及其细分区域的面积、空调风系统形式、安装冷容量、安装热容量、空调送风量及新风量、净化级别及采用的空调消毒方式。3）空调水系统：水系统的管制式、冷/热水供回水温度及服务面积。4）通风系统：通风系统形式、风量及服务面积。综合医院的净化、医用气体等专项一直是设计施工中的重难点，院方要求、规范标准及各专项设计单位的水平参差给前期条件的预留、专项成本的把控带来了更多的不确定性。本文以净化专项中的暖通系统为例，尝试用数据分析的方法，分析如何对既有项目的数据进行提取，构建暖通指标体系，并利用数据分析挖掘规律，应用于新建项目中。1 净化专项现状综合医院涉及的净化区域的科室有手术部、消毒供应、ICU、静配中心、烧伤病房、血液病房、生殖中心等，各个功能区域内包含需做洁净空调的房间，以及辅助办公区等没有洁净需求的房间，如何划分净化专项的范围是工作中的重点1。针对同一个区域，不同级别的医院也会因院方自身需求、初投资、运行维护等原因决定是否采用净化空调，甚至选择不同的空调系统形式。净化专项通常分包给专业的净化厂家进行设计，各单位的设计水平及习惯不同，也在一定程度上影响了净化专作者简介：王 迅（1987），女，本科，工程师。通信地址：上海市浦东新区新金桥路1599号东方万国企业中心C1栋4楼（201206）。电子邮箱：收稿日期：2023-03-16建 筑 经 济 与 管 理BUILDING ECONOMY&MANAGEMENT202310Building Construction21502.2 确定指标体系架构指标的分级需要考虑和建筑的功能划分相匹配，建筑的划分通常从总体（建筑单体）功能区域细分区域逐步递减，暖通各系统服务的范围不同，可视情况应用在不同的级别上。如冷热源服务于整个净化专项，应在总体工程级别；空调风系统服务于各功能房间，且形式多样，应在功能区域及细分区域级别；空调水系统多为共用管路，考虑应用在子系统级别；通风系统服务于各空调房间、卫生间及设备用房，应在功能区域及细分区域级别。整体的指标体系架构如下：一级指标：对应整个净化工程的技术指标，如净化工程总体的冷热源形式、总冷热量等。二级指标：各子系统的技术指标，如空调水系统的形式、水温；空调风系统和通风系统的汇总技术指标等。三级指标：各功能区域子系统的技术指标，如空调风系统的形式、冷热指标及送风指标，通风系统的形式及风量指标等。四级指标：各细分子区域的技术指标，如空调风系统的形式、冷热指标及送风指标、设备的功能选型等。3 数据分析应用案例3.1 手术部3.1.1 手术部面积的推算手术部通常有单廊式、双廊式（污物廊、洁净廊）、中央岛式、单向流动式等几种平面布局方式，其中双廊式为手术部最常用的布局形式，内走廊为医护、患者和消毒品通道，外走廊为污物通道。现对部分医院的手术部（双廊式布局）各功能区域面积进行采集，数据采集结果如表1所示。表1 部分医院手术部（双廊式布局）各功能区域面积医院名称手术室总面积/m2洁净走廊及辅房面积/m2污物走廊面积/m2手术部面积/m2净化机房面积/m2衢州某医院26173291102369313450西安某医院1934194896648482428山东某医院1662187177343061500广东某医院1845253872051031487安徽某医院1501197853240111540济南某医院1127130243428631120通过线性回归分析可发现洁净走廊、污物走廊及净化机房都与手术室面积有线性相关性，且为强相关。洁净走廊及辅房面积和手术室总面积的线性分布相关性系数为0.940 8，污物走廊面积和手术室总面积的线性分布相关性系数为0.910 6，净化机房面积和手术室总面积的线性分布相关性系数为0.909。3.1.2 污物走廊与手术室面积趋势将洁净走廊、污物走廊、净化机房与手术室的面积比值以及手术部内各功能区域（手术室、洁净走廊和污物走廊）的面积占比做可视化数据分析，发现数据值集中呈现规律性。从可视化分析结果可以看出，洁净走廊与手术室的面积比值在1.011.38之间，取均值为1.21；污物走廊与手术室的面积比值在0.290.50之间，取均值为0.41；净化机房与手术室的面积在0.350.50之间，取均值为0.40。若基于大数据进行进一步的分析，该取值将更为准确。GB 510392014综合医院建筑设计规范2中对于手术室的平面净尺寸规定不应小于如下数据：特大型手术室为7.50 m5.70 m，大型手术室为5.70 m5.40 m，中型手术室为5.40 m4.80 m，小型手术室为4.80 m4.20 m。在项目前期设计阶段根据院方等的要求确定各类型手术室数量后，可以快速估算出手术部内手术室的总建筑面积（其中手术室的建筑面积约为净面积的1.3倍，同样为数据分析结果，此处不赘述），结合上述分析的比例关系，进一步估算出洁净走廊及辅房，污物走廊以及净化机房的面积。3.1.3 手术部冷量预留按洁净等级分，手术室有级手术室、级手术室、级手术室、级手术室，其中级手术室、级手术室最多，级手术室因造价接近级，实际应用中多直接建为级，所以项目样本案例不多，现采集部分数据如表2所示。从数据可看出，手术室及洁净走廊基本都采用新风预处理全空气系统，即新风集中处理过后再分别送入各手术室空气处理机组的二级串联系统，而污物走廊有2种系统形式，新风预处理全空气系统和风机盘管加新风系统。级手术室的安装冷指标在760960 W/m2之间，级手术室的安装冷指标在430670 W/m2之间，洁净走廊及辅房的安装冷指标在250320 W/m2之间，污物走廊的安装冷指标因系统形式及热工分区的原因，跨度较大，在130420 W/m2之间，但整个手术部的安装冷指标相对集中，为360440 W/m2，可结合前述推算出的手术部面积，在前期对手术部的总冷量进行预留。按照此方法梳理出的大量医院数据下的指标值还可以根据不同医院等级，不同热工分区，不同系统形式等等条件进一步细分取均值，形成准确的指标体系。3.2 ICUGB 159822012医院消毒卫生标准1中将医院环境分为四类：类环境为采用空气洁净技术的诊疗场所，分洁净手术部和其他洁净场所；类环境为非洁净手术部（室），产房，导管室，血液病病区、烧伤病区等保护性隔离病区，重症监护病区，新生儿室等。类环境为母婴同室，消毒供应中心的检查包装灭菌区和无菌物品存放区，血液透析中心（室），其他普通住院病区等。类环境为普通门（急）诊及其检查、治疗室，感染性疾病科门诊和病区。其中重症监护室（ICU）为类环境。而GB 510392014 综合医院建筑设计规范2中规定：早产儿室和新生儿重王迅:净化专项暖通指标体系的构建及数据分析应用建筑施工第45卷第10期2151表2 部分医院手术部空调风系统指标医院名称细分区域系统形式安装冷指标/(W/m2)安装热指标/(W/m2)送风指标/m3/(hm2)新风指标/m3/(hm2)济南某医院（寒冷A区）手术部整体新风预处理全空气系统4004075012级手术室79876116018级手术室6765905118洁净走廊及辅房3222123510污物走廊229167218衢州某医院（夏热冬冷）手术部整体新风预处理全空气系统4072454711级手术室75738213616级手术室5503405915级手术室4782413516洁净走廊及辅房281181318污物走廊3212022610山东某医院（寒冷A区）手术部整体新风预处理全空气系统3562234910级手术室96056417221级手术室4292345514洁净走廊及辅房248142387正负压手术室自吸新风全空气系统503377470污物走廊风机盘管加新风系统12916705广东某医院（夏热冬暖）手术部整体新风预处理全空气系统4362154611级手术室82339614616级手术室5222434815洁净走廊及辅房312159288污物走廊风机盘管加新风系统4192252910 症监护（NICU）、免疫缺陷新生儿室宜为级洁净用房，监护病房采用洁净用房的宜用级标准设计。重症监护单元的种类很多，如综合ICU、NICU、CCU（心内科ICU）、NSICU（神经外科ICU）、SICU（外科ICU）、RICU（呼吸科ICU）等等，各细分区域是否做净化以及采用的空调形式各异，规范也仅给出最低的通用要求。可利用数据分析的方法找出规律给前期设计参考及预留。现采集部分数据如表3所示。表3 部分医院ICU空调风系统指标医院名称功能区域细分区域系统形式安装冷指标/(W/m2)安装热指标/(W/m2)送风指标/m3/(hm2)新风指标/m3/(hm2)净化级别济南某医院（寒冷A区）ICUICU整体3302733815十万级综合ICU自吸新风全空气系统3302733815十万级CCU3322743815十万级NICU直膨式直流式空调系统3292723815十万级衢州某医院（夏热冬冷）ICUICU整体四管制风机盘管加新风系统18607无综合ICU-内科24208无综合ICU-外科16707无NICU271010无CCU19608无NISCU19806无广东某医院（夏热冬暖）ICUICU整体自吸新风全空气系统26922889NICU233298十万级综合ICU-2294148299十万级综合ICU-1风机盘管加新风系统29532308无正负压ICU直流式空调系统7543773535十万级隔离NICU6203232十万级从采集的部分医院数据也可看出对于ICU的净化空调设计多样，从净化级别看：NICU、隔离NICU、正负压ICU（下转第2155页）王迅:净化专项暖通指标体系的构建及数据分析应用建筑施工第45卷第10期2155上、成本上、安全上通过BIM技术的可视化、可传递性、可优化性，有效解决了传统技术的弊端，使建设更加便捷、资金使用更为优化、管理更为合理，通过合适的施工方案来实现施工项目过程更好的经济效益。5 结语1）利用BIM技术对陕西燃气产业研发与孵化基地项目进行全生命周期的管理与应用，在不同的项目阶段由不同的主导单位进行BIM建模、深化设计与应用，协调各参建单位的意见，优化设计方案，缩短工期，控制项目成本，有利于实现经济效益最大化。2）本项目在规划阶段注重BIM在项目规划、项目地理环境分析方面的应用，在设计阶段注重BIM在项目模型建立、图纸会审及设计方案性能化分析与优化的应用，在施工阶段注重BIM在施工部署模拟与优化、施工方案可视化交底、施工阶段深化、智慧工地及施工进度、成本、安全管理方面的应用，在运行阶段注重BIM在资产管理及物业管理方面的应用，通过BIM技术实施精准化管理，对各参建单位是十分重要的。3）项目全面使用BIM技术，在此基础上，综合应用虚拟现实技术、无人机技术、互联网技术、物联网技术，引入智慧平台系统，通过可视化的优势，将BIM技术应用到优化方案、施工培训、科学决策机制中来，为项目创造价值。在后续项目中应继续挖掘BIM技术的价值，开发BIM数据集成与管理平台，建立统一标准，提升协同效率，促使各项目间的大量数据重复利用，提升项目信息化建设水平。1 清华大学软件学院BIM课题组.中国建筑信息模型标准框架研究 J.土木建筑工程信息技术,2010,2(2):1-5.2 叶子青.上海图书馆东馆BIM全生命周期应用实践J.建筑施工,2023,45(1):177-181.3 张建平,刘强,张弥,等.建设方主导的上海国际金融中心项目BIM应 用研究J.施工技术,2015,44(6):29-34.4 胡琦.基于BIM的超高层建筑智慧运营平台J.现代建筑电气,2016,7(7):66-71.5 包胜,姚时辉,杨淏钦,等.基于BIM的智慧管廊运维平台研究:以杭 州市某管廊项目为例J.建筑经济,2020,41(6):69-73.6 丁颖.建筑全生命期BIM技术在上海国际金融中心项目中的应用 研究J.建筑经济,2019,40(6):62-67.李江奎:陕西燃气产业基地全生命周期中BIM技术应用（上接第2151页）多为十万级的净化级别，综合ICU有十万级和无净化2种，需根据医院的实际情况选择；从空调风系统形式看：隔离NICU及正负压ICU等特殊ICU区域采用直流式空调系统，十万级净化的综合ICU、NICU采用自吸新风全空气系统为主，无净化要求的综合ICU、NICU则采用风机盘管加新风系统。对数据表中的冷指标及新风指标进行可视化数据分析（排除隔离NICU及正负压ICU），发现济南某医院因新风指标较高，所以整体的冷指标也相对其他医院偏高，另外2个医院的ICU新风指标集中在710 m3/（hm2）之间，冷指标也多在200290 W/m2之间。按照此方法梳理出的大量医院数据下的指标值还可以根据不同医院等级，不同热工分区，不同ICU子类别，不同净化级别等等条件进一步细分取均值，形成准确的指标体系。4 结语本文尝试通过对既有医院净化专项空调系统数据的提取，建立指标体系，并分析各指标规律，为前期的设计及预留提供参考，因资料及篇幅限制，仅对部分数据做数据展示应用。同时，基于该数据分析方法，笔者认为还可以通过以下几点进一步深化完善整个净化指标体系：1）加深指标级别，五级指标可对各子系统构成的设备材料的技术指标进行采集，如冷热源系统下风冷热泵机组的形式及冷热量；空调风系统下净化空调机组的风量、冷热量、加湿形式、过滤净化级别、热回收形式等参数；空调水系统下管道的材质、阀门的形式；等等。以上种种和前四级采集的系统参数都关联了造价，如果将关联造价的各变量因子拆解得足够细，则可以形成各种区域不同系统形式及安装容量的模块化组合方案，供新建项目选择。2）联动造价数据，在每个级别的数据上都关联造价数据，并分析出在该级别所有指标下对造价影响最大的指标，精简各层级指标体系。3）结合运维数据，所有既往数据的提取皆为设计过程，并未实际反映医院的使用情况，若能结合医院后期的运维数据，可以清楚地知道什么类型的医院需求量更大，空调负荷指标是否合理，特殊区域的净化要求是否冗余，等等，可以更好地反哺现有的指标体系，也能在数据采集的过程中发现部分医院的设计不合理处，规避此类数据，避免影响数据分析结果。1 中华人民共和国卫生部.医院消毒卫生标准:GB 159822012S.北京:中国标准出版社,2012.2 中华人民共和国住房和城乡建设部.综合医院建筑设计规范:GB 510392014S.北京:中国计划出版社,2015.