郭凇含

根據(jù)美國(guó)和日本分別對(duì)建筑類型能耗的統(tǒng)計(jì)、分析和比較的結(jié)果顯示，公共建筑單位面積能源消耗是各建筑類型中最高的，而綜合醫(yī)院建筑單位面積能源消耗又是公共建筑中最高的，這是綜合醫(yī)院自身特殊功能的使用需求所決定的，如24 h的急診和住院部、手術(shù)室、較多大型醫(yī)療診斷和治療專用設(shè)備、所有醫(yī)療業(yè)務(wù)區(qū)的中央空調(diào)等。同時(shí)，有關(guān)專家也指出，公共建筑普遍存在30%以上的節(jié)能潛力［1］。因此，做好綜合醫(yī)院節(jié)能工作的創(chuàng)新是做好節(jié)能工作的重中之重。節(jié)能技術(shù)的推廣不僅可帶來(lái)環(huán)保等方面的社會(huì)效益，而且為經(jīng)營(yíng)者切實(shí)節(jié)省了費(fèi)用，大部分節(jié)能投資在2～3年內(nèi)就可通過(guò)能耗費(fèi)用的減少而收回。

廣東省人民醫(yī)院建筑面積近23萬(wàn)平方米，現(xiàn)有住院床位數(shù)2 729張，年出院病人10.11萬(wàn)人次，年手術(shù)量達(dá)到10.5萬(wàn)臺(tái)，年門診量約439萬(wàn)人次，年能耗費(fèi)用超過(guò)4 000萬(wàn)元。保健樓作為廣東省人民醫(yī)院重要樓宇之一，能耗高、設(shè)備運(yùn)行效果差，主要從中央空調(diào)、采暖和生活熱水等方面進(jìn)行整體能源優(yōu)化。

1 中央空調(diào)系統(tǒng)

1.1 中央空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

保健樓中央空調(diào)系統(tǒng)于1999年建成投入使用，采用以柴油為燃料的溴化鋰直燃機(jī)組，同時(shí)制取冷水、熱水。該系統(tǒng)共有400RT直燃溴化鋰機(jī)組2臺(tái)、冷凍水泵3臺(tái)、冷卻水泵3臺(tái)、冷卻塔2臺(tái)。見(jiàn)圖1。

圖1 保健樓中央空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

保健樓的中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中，冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔嚴(yán)重老化，效率低下，且柴油價(jià)格逐年增長(zhǎng)，運(yùn)行費(fèi)用高。另外，中央空調(diào)系統(tǒng)中各設(shè)備都是人工開(kāi)停，彼此之間并沒(méi)有協(xié)調(diào)運(yùn)行;在系統(tǒng)部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)并不會(huì)協(xié)調(diào)有序的卸載。

1.2 中央空調(diào)系統(tǒng)改造方案

①采用制冷效率為5.5的高效離心式冷水機(jī)組代替效率僅為1.3直燃型溴化鋰機(jī)組，并對(duì)1#機(jī)組進(jìn)行變頻，2#機(jī)組作為部分符合備用。②采用高效全新帶變頻控制器的冷凍冷卻水泵，替換原輸送效率低下的水泵。③采用靜音型冷卻塔，替換原老化、腐蝕嚴(yán)重的冷卻塔。④新增中央空調(diào)智能化控制系統(tǒng)一套，對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。具體見(jiàn)表1、圖2。

表1 保健樓中央空調(diào)制冷系統(tǒng)改造前后設(shè)備清單

圖2 保健樓CECS-1中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)流程圖

改造后，水泵變頻、臺(tái)數(shù)控制與智能化集中控制技術(shù)相結(jié)合，結(jié)合自適應(yīng)PID精確控制算法與模糊控制理論，將制冷系統(tǒng)中的冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)等所有設(shè)備全部集中控制。根據(jù)負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)整、分配各設(shè)備的出力，提升中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，從而降低操作人員勞動(dòng)負(fù)荷，提升工作效率。另外，該控制系統(tǒng)可自動(dòng)記錄制冷系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，生成日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)報(bào)表。

1.3 中央空調(diào)改造經(jīng)濟(jì)性分析

保健樓更換主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔，增加離心變頻、CECS-1中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)后，運(yùn)行費(fèi)用降為108.4萬(wàn)元，與改造前年運(yùn)行費(fèi)用206.2萬(wàn)元相比，年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用58.2萬(wàn)元，年節(jié)約柴油304.8噸。見(jiàn)表2、表3。

2 采暖系統(tǒng)

2.1 采暖系統(tǒng)簡(jiǎn)介

保健樓直燃溴化鋰機(jī)組負(fù)責(zé)提供保健樓、綜合樓的冬季采暖熱水，再通過(guò)各自樓宇中央空調(diào)系統(tǒng)水泵輸送至末端風(fēng)柜、風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)行熱交換，完成整個(gè)采暖過(guò)程，見(jiàn)圖3。雖然直燃溴化鋰機(jī)組采暖效率較高，但因柴油價(jià)格不斷攀生，采暖系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用越來(lái)越高。

表2 保健樓中央空調(diào)制冷系統(tǒng)節(jié)能改造前能耗分析

表3 保健樓中央空調(diào)制冷系統(tǒng)節(jié)能改造后能耗分析

圖3 保健樓、綜合樓采暖系統(tǒng)原理圖

2.2 采暖系統(tǒng)改造方案

參照相關(guān)醫(yī)院建設(shè)經(jīng)驗(yàn)以及規(guī)范要求，結(jié)合保健樓、綜合樓的實(shí)際情況，增加1套天然氣無(wú)壓熱水鍋爐采暖系統(tǒng)，替代原直燃溴化鋰機(jī)組向保健樓、綜合樓提供冬季采暖熱水。該系統(tǒng)采用2臺(tái)無(wú)壓燃?xì)鉄崴仩t作為采暖系統(tǒng)的熱源，一用一備。見(jiàn)圖4。

2.3 采暖系統(tǒng)改造經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)廣州市天然氣熱值為40.193 MJ/Nm3，天然氣熱水鍋爐綜合效率為0.81(高效燃?xì)忮仩t效率為0.9，管路系統(tǒng)效率為0.9);柴油熱值為42.652 MI/kg，柴油熱水鍋爐系統(tǒng)綜合效率為0.72(柴油鍋爐效率為0.8，管路及換熱器效率為0.9)。采用天然氣鍋爐采暖系統(tǒng)后，年增加天然氣耗量1.77萬(wàn)立方米，節(jié)約柴油耗量18.7噸，以柴油6 800元/噸、天然氣3.8元/Nm3計(jì)，年節(jié)約保健樓、綜合樓采暖系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用6.0萬(wàn)元。

圖4 天然氣鍋爐采暖系統(tǒng)原理圖

3 生活熱水系統(tǒng)

3.1 生活熱水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

保健樓生活熱水系統(tǒng)主機(jī)為直燃溴化鋰機(jī)組(見(jiàn)圖5)，負(fù)責(zé)向保健樓、綜合樓供應(yīng)50～60℃生活熱水。實(shí)際運(yùn)行中，因機(jī)組老化嚴(yán)重，效率低，熱水溫度不易準(zhǔn)確控制，甚至達(dá)80～90℃，熱量浪費(fèi)較大，存在燙傷醫(yī)護(hù)人員及患者的風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 保健樓、綜合樓生活熱水及綜合樓采暖系統(tǒng)原理圖

此外，由于直燃型溴化鋰機(jī)組同時(shí)供應(yīng)綜合樓生活熱水、采暖熱水，致使采暖板換容易結(jié)垢堵塞。而且管路較長(zhǎng)，熱水給水壓力不夠，導(dǎo)致綜合樓高層區(qū)域熱水不能正常使用。

3.2 生活熱水系統(tǒng)改造方案

參照酒店、綜合型醫(yī)院成功案例，結(jié)合保健樓、綜合樓的實(shí)際情況，生活熱水系統(tǒng)總體改造方案如下:

3.2.1 綜合樓 增加一套CHRS-5-180風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)(帶熱回收，見(jiàn)圖6)，全年獨(dú)立向綜合樓供應(yīng)生活熱水。

3.2.2 保健樓 增加一套CHRS-7-300冷水機(jī)組熱回收系統(tǒng)，全年獨(dú)立向保健樓供應(yīng)生活熱水，見(jiàn)圖7?；厥諜C(jī)房設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的大量廢熱，替代直燃溴化鋰機(jī)組向保健樓供應(yīng)50～60℃衛(wèi)生熱水，冷熱綜合利用效率高達(dá)760%以上。制冷季節(jié)，CHRS-7冷水機(jī)組熱回收系統(tǒng)制生活熱水的同時(shí)向保健樓制冷系統(tǒng)補(bǔ)充制冷;非制冷季節(jié)，將其制生活時(shí)產(chǎn)生的冷量通過(guò)冷卻塔排放到大氣中去。

在空調(diào)工況下，冷卻水溫度一般為32～37℃，熱能品位不高，難以利用。CHRS-7冷水機(jī)組熱回收系統(tǒng)利用高溫水源熱泵技術(shù)，成功的將熱能品位從32～37℃提高到55～60℃。CHRS冷水機(jī)組熱回收系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了冷熱源的綜合利用，可節(jié)約大量的一次能源，解決環(huán)境污染問(wèn)題和溫室效應(yīng)。運(yùn)行原理見(jiàn)圖7。

圖6 CHRS-7冷水機(jī)組熱回收制生活熱水系統(tǒng)原理圖

圖7 CHRS-7冷水機(jī)組熱回收制生活熱水系統(tǒng)原理圖

CHRS-7熱回收系統(tǒng)將制取的生活熱水儲(chǔ)存在熱水箱中，然后通過(guò)原熱水給水系統(tǒng)向保健樓供應(yīng)50～60℃生活熱水，滿足保健樓全年的生活熱水需求。

3.3 生活熱水改造經(jīng)濟(jì)性分析

CHRS-7冷水機(jī)組熱回收系統(tǒng)制生活熱水，全年共計(jì)增加耗電38.6萬(wàn)度，節(jié)約原柴油熱水系統(tǒng)耗油146.3噸。以電價(jià)0.79元/度、柴油6 800元/噸計(jì)，年節(jié)約生活熱水費(fèi)用69.0萬(wàn)元。

4 小結(jié)

通過(guò)初步整體節(jié)能改造，每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用133.2萬(wàn)元，節(jié)約柴油469.8噸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)醫(yī)院能源系統(tǒng)的整體優(yōu)化，達(dá)到了較好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)我國(guó)醫(yī)院能源系統(tǒng)的整體優(yōu)化與節(jié)能改造具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

［1］ 薛志峰，江 億.北京市大型公共建筑用能現(xiàn)狀與節(jié)能潛力分析［J］.暖通空調(diào)，2004，34(9):8-10.

［2］ 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50189-2005［S］.

［3］ 建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)范GB50015-2003［S］.

［3］ 采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50019-2003［S］.

［4］ 王素卿，等.2003全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施［M］.中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，2003.

［5］ 袁向東，郭凇含.綠色醫(yī)院與整體節(jié)能改造［J］.現(xiàn)代醫(yī)院，2012，12(3):116-118.