醫(yī)院建筑能耗分析與空調(diào)節(jié)能改造技術(shù)
發(fā)布日期：2019-09-29 16:49:46 瀏覽次數(shù)：
來源：潔凈技術(shù)與應(yīng)用
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們越來越重視環(huán)保節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展等要素，然而，在醫(yī)院建筑使用過程中需要消耗大量的能源，不利于建筑的可持續(xù)發(fā)展，這就需要我們對這類建筑物進(jìn)行改造，并積極采用綠色節(jié)能技術(shù)，以減少能源的消耗。而醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)以其嚴(yán)格的專業(yè)性、精細(xì)的功能需求、良好的空氣品質(zhì)和安全可靠的運(yùn)行保障等要求，使其用電、用熱數(shù)量較大，因此空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能就成為了醫(yī)院建筑節(jié)能改造中的重點(diǎn)之重?；诖耍疚闹饕獙G色節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造中的應(yīng)用進(jìn)行探討。
1 某醫(yī)院建筑能耗特點(diǎn)及現(xiàn)狀
某醫(yī)院綜合門診大樓，建筑面積約18000m2，地上16層，地下2層，建筑高度49.8m。
?。?）該建筑內(nèi)科室眾多，人員流動較大，不同科室對環(huán)境的要求不盡相同，管理復(fù)雜，對溫度、濕度和空氣潔凈度的要求很高。
?。?）醫(yī)院各科設(shè)備使用規(guī)律多樣，且運(yùn)行時間長，要求控制靈活，各種能源不能間斷。醫(yī)院要求兩路供電，并配備應(yīng)急電源。
?。?）醫(yī)院用能種類多，主要包括醫(yī)技設(shè)施能耗、照明能耗、供暖/空調(diào)能耗、蒸汽能耗、衛(wèi)生熱水能耗及其他動力設(shè)施能耗，能源利用種類涵蓋了冷、熱、電、水、汽、燃?xì)饣蛉加图搬t(yī)用氣體等。
?。?）醫(yī)院各科室都離不開清洗、消毒，病房都設(shè)有淋浴、空調(diào)等設(shè)施，醫(yī)院的冷、熱水用量遠(yuǎn)超過一般公共建筑。
?。?）醫(yī)院需要進(jìn)行嚴(yán)格的氣流組織，避免交叉感染，如手術(shù)室、ICU等靠大量的送風(fēng)維持正壓和稀釋細(xì)菌濃度，檢驗科、生物安全框等靠大量的排風(fēng)維持負(fù)壓和防止感染，傳染科、解剖室等要求全新風(fēng)運(yùn)行。所以，醫(yī)院的空調(diào)新風(fēng)、通風(fēng)量大。
?。?）大樓能耗總量較大，平均單位面積能耗44.5kg標(biāo)煤/m2，而普通公建約為20kg標(biāo)煤/m2。醫(yī)院大樓用能種類繁多，但據(jù)近幾年統(tǒng)計，空調(diào)及供暖能耗占醫(yī)院總能耗68%以上，是該醫(yī)院建筑節(jié)能改造的重點(diǎn)。
2 空調(diào)綠色節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑改造中的應(yīng)用
由于大樓建成使用已快30年，空調(diào)改造成為了本次大樓裝修改造的重要內(nèi)容。
2.1 空調(diào)溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)
醫(yī)院空調(diào)常見的形式主要有：一次回風(fēng)+自熱系統(tǒng)、二次回風(fēng)系統(tǒng)、新風(fēng)集中系統(tǒng)+風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，但以上三種系統(tǒng)都不能解決空氣再熱和杜絕病菌、微生物滋生的問題。
溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)能徹底解決上述問題，這種空調(diào)系統(tǒng)的基本原理就是讓新風(fēng)承擔(dān)室內(nèi)所有的濕負(fù)荷，末端風(fēng)機(jī)盤管承擔(dān)室內(nèi)顯熱冷負(fù)荷。
溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)的節(jié)能體現(xiàn)在以下兩方面：
?。?）溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)徹底解決了新風(fēng)除濕后需自熱的問題，減少了除濕過程的冷量消耗和再熱過程的熱量消耗，節(jié)能效果顯著。
?。?）溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)使末端風(fēng)機(jī)盤管只承擔(dān)室內(nèi)顯熱冷負(fù)荷，這樣處理冷水溫度就從傳統(tǒng)的7℃提高到了14℃，處理水溫的提高，使制冷機(jī)的效率提高了40%左右，節(jié)能效果明顯。
由于減少了再熱過程的熱量消耗和提高了冷水溫度，溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)在醫(yī)院潔凈區(qū)域使用時比常規(guī)潔凈空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能40%以上，在醫(yī)院舒適性區(qū)域使用比常規(guī)節(jié)能25%以上。
2.2 內(nèi)外分區(qū)與合理利用自然冷源
?。?）該醫(yī)院建筑進(jìn)深比較大，并且有多個朝向，科室比較多，各房間的熱濕負(fù)荷相差較大，并且不同房間和區(qū)域空調(diào)運(yùn)行的時間和冷熱負(fù)荷并不同步。外區(qū)夏季需要供冷，冬季需要供熱，而內(nèi)區(qū)房間則需要全年供冷。合理進(jìn)行內(nèi)外分區(qū)不僅是實現(xiàn)室內(nèi)濕度均勻分布的關(guān)鍵，也是節(jié)約能耗的重要措施。在進(jìn)行分區(qū)時，對于內(nèi)區(qū)冬季供冷有不同的方式，但都要充分合理利用自然冷源，以達(dá)到減少能耗的目的。
（2）在該醫(yī)院建筑中，合理進(jìn)行內(nèi)外分區(qū)，根據(jù)房間負(fù)荷調(diào)節(jié)送風(fēng)量及新、回風(fēng)比。夏季，開啟冷水機(jī)組給內(nèi)、外區(qū)分別供冷；過渡季節(jié)，房間不需要供冷也不需要供熱，只需滿足室內(nèi)對新風(fēng)量的要求，調(diào)節(jié)新、回風(fēng)比例，加大新風(fēng)量。冬季，關(guān)閉冷水機(jī)組，利用鍋爐給外區(qū)供熱，此時內(nèi)區(qū)只需根據(jù)房間冷負(fù)荷總量，調(diào)節(jié)新、回風(fēng)比，適當(dāng)增加新風(fēng)量，或可以全新風(fēng)運(yùn)行，給內(nèi)區(qū)房間供冷。采用這種方式，在過渡季節(jié)和冬季可以充分利用室外新風(fēng)的冷量為內(nèi)區(qū)供冷，關(guān)閉冷水機(jī)組，從而節(jié)省電能和運(yùn)行費(fèi)用。并且運(yùn)行中增大了新風(fēng)量，這樣室內(nèi)的新風(fēng)量就高于其所需新風(fēng)量，從而顯著提高了室內(nèi)環(huán)境的空氣品質(zhì)。
（3）冬季利用冷卻塔供冷，在內(nèi)外區(qū)分別設(shè)置空調(diào)機(jī)組，夏季，冷水機(jī)組分別給內(nèi)外區(qū)供冷；冬季，關(guān)閉冷水機(jī)組，利用冷卻塔給內(nèi)區(qū)供冷。
2.3 合理配置冷熱源
在醫(yī)院大樓的特殊區(qū)域（如夜間需要開啟的手術(shù)室和急診室）分別設(shè)置獨(dú)立的冷熱源，以降低醫(yī)院總體能耗，并確保其在較低負(fù)荷時也能正常啟動運(yùn)行。
2.4 余熱回收系統(tǒng)的運(yùn)用
2.4.1 空調(diào)冷凝熱回收
夏季，集中空調(diào)冷凝熱是空調(diào)系統(tǒng)制冷量和機(jī)組輸入功率之和，其熱量一般是冷負(fù)荷的1.3倍，一般情況下空調(diào)冷凝熱是通過冷卻塔的冷卻水釋放到大氣中，這樣就造成了能源的大量浪費(fèi)?；厥占锌照{(diào)冷凝熱，用于衛(wèi)生熱水供應(yīng)，是在不降低建筑物使用功能和舒適度標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對余熱進(jìn)行利用，在夏季可省去常規(guī)鍋爐房熱水供應(yīng)，利用空調(diào)冷凝熱回收系統(tǒng)進(jìn)行熱水供應(yīng)，熱回收系統(tǒng)提供50～60℃生活熱水，減少了一次能源的再次輸入。
2.4.2 排風(fēng)熱回收
醫(yī)院建筑對室內(nèi)環(huán)境要求很高，尤其是潔凈手術(shù)室的換氣次數(shù)很大，造成新風(fēng)負(fù)荷比較大。據(jù)統(tǒng)計，醫(yī)院新風(fēng)負(fù)荷占到總負(fù)荷40%以上。利用空調(diào)排風(fēng)中的余冷、余熱來預(yù)處理新風(fēng)，可以減少新風(fēng)所需的能量，從而實現(xiàn)在節(jié)能或不增加室內(nèi)能耗的情況下增大室內(nèi)的新風(fēng)比，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，同時達(dá)到節(jié)能經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的雙重目的。
2.5 減少風(fēng)機(jī)和水泵能耗，降低輸送能耗
空調(diào)水泵的能耗占建筑總耗電量的8%～16%，占空調(diào)系統(tǒng)耗電量的15%～30%。
減少水泵輸送能耗，除了采用比摩阻較小的管材外，也應(yīng)盡量使冷熱源靠近負(fù)荷中心，減小輸送距離。另一方面，在保證供熱/冷效果的情況下，可采用大溫差小流量進(jìn)行輸送。
此外，風(fēng)機(jī)和水泵都可以采用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，使管道系統(tǒng)的阻力能保持在風(fēng)機(jī)或泵工作的高效率點(diǎn)，從而減少因風(fēng)機(jī)或泵的效率降低而造成的能耗損失，同時還可延長風(fēng)機(jī)、水泵的使用壽命，減少維修費(fèi)用。
2.6 匹配自動化控制系統(tǒng)
醫(yī)院原空調(diào)系統(tǒng)自動化程度低，系統(tǒng)不能按照負(fù)荷的變化自動調(diào)節(jié)水系統(tǒng)的流量，造成了大量的能源浪費(fèi)。在空調(diào)設(shè)計中變頻節(jié)能技術(shù)和群控節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，可以達(dá)到空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的目的。空調(diào)自動化節(jié)能控制內(nèi)容主要包括調(diào)整冷水機(jī)組的啟動臺數(shù)、運(yùn)行時間，根據(jù)末端負(fù)荷自動調(diào)節(jié)運(yùn)行效率，風(fēng)機(jī)和循環(huán)水泵根據(jù)流量的變化調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速等。一套行之有效的自動化控制系統(tǒng)，既能實現(xiàn)系統(tǒng)的舒適性，又能最大化地節(jié)約能源。
3 結(jié)語
總而言之，綠色節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造中的應(yīng)用，不僅可以節(jié)能，還對環(huán)境以及社會的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重要的作用。結(jié)合工程的實際情況來看，通過此次節(jié)能改造，醫(yī)院的醫(yī)療衛(wèi)生條件不斷改善，服務(wù)質(zhì)量和室內(nèi)空氣品質(zhì)也得到了很大提升，全面提升了醫(yī)院建筑的智能化、生態(tài)化和人性化水平，為全面建設(shè)綠色醫(yī)院和持續(xù)發(fā)展，奠定了良好的基礎(chǔ)。
