探讨大型医院空调方案优化及节能提升

探讨大型医院空调方案优化及节能提升

Summary：深圳医院空调系统能耗达到32-42%，而寒冷地区空调系统能耗已经占到总能耗的50%以上，本文通过分析医院空调方案设计，提出方案优化及节能提升，推动医院实现节能减排效果。Keys：空调设计、方案优化、节能提升、变频、计量医院不同于一般的公共建筑。它的正常使用关系到患者的身体健康、生命安全。所以其能源供应既要求不能中断，还要求必须保证供应品质。且医院是能耗大户，医院人流密度大，专业设备多，对用能的安全、可靠、稳定、要求非常高[1]。参考《深圳市大型公共建筑能耗监测情况报告》，深圳医院空调系统能耗达到32-42%，而寒冷地区空调系统能耗已经占到总能耗的50%以上[2]。因此，医院空调系统的节能提升是节能减排的重点工作。（1）空调方案深圳某医院住院楼的空调冷热负荷计算如下：表1-1空调冷热负荷计算表序号项目建筑面积（m2）空调面积（m2）冷负荷（W/m2)制冷量（kW)热负荷（W/m2)制热量（kW)非净化区14,2074,5451门诊4,409.003,527.20180635602122住院77,400.0061,920.001157,121422,6013医技科室27,075.8021,660.612204,765801,7334医学科研9,664.007,731.201801,3925教学用房2,037.841,630.271502456健康体检416.00332.8015050净化区6042627医技科室2,515.242,012.19300604130261.58合计14,8114,807备注：参考《暖通空调系统设计手册》，各类用房按功能区取值。空调面积依据空调负荷计算书取值，约建筑面积的0.8计算。经分析，项目采用集中式空调冷源采用水冷式电制冷冷水机组，2台制冷量5274kW（1500RT）离心式冷水机组+2台制冷量1758kW（500RT）螺杆式冷水机组（部分热回收机组，用于生活热水预热），并联组合使用，冷水机组设置在地下冷冻机房内。冷却塔采用开式方形横流不锈钢塔，单台流量400t/h，共8台，集水盘联通，设置于屋面。冷冻水供、回水温度采用7/13℃；冷却水供、回水温度采用32/37℃。集中式空调热源采用螺杆式风冷热泵机组，单台制热量1150kW，4台机组并联运行。设置于屋面。空调热水供、回水温度采用45/40℃。医技洁净区（静脉配置中心）：设置四管制医疗工艺净化空调系统。空调冷、热源分别独立设置，采用模块式风冷热泵机组，单台制冷（热）量150kW。冷源设置4台，热源设置2台，模块机组可互为备用，保障运行可靠。空调冷水供、回水温度为7/12℃，空调热水供、回水温度为45/40℃。另外自集中式空调冷热源各引一路冷热水总管，供给净化空调系统做为备用保障。（2）空调方案优化针对非洁净区的集中式空调，经技术评估，提出充分利用冬季制热的风冷热泵，夏季与冷水机组并联制冷，降低冷水机组冷量的需求。方案优化如下：集中式空调冷源采用水冷式电制冷冷水机组，2台制冷量3516kW离心式冷水机组+2台制冷量1406kW螺杆式冷水机组（部分热回收机组，用于生活热水预热），并联组合使用，冷水机组设置在地下冷冻机房内。冷却塔采用开式方形横流不锈钢塔，集水盘联通，设置于屋面。冷冻水供、回水温度采用7/13℃；冷却水供、回水温度采用32/37℃。集中式空调冷热源采用螺杆式风冷热泵机组，单台制（冷）热量1150kW，4台机组并联运行。设置于屋面。空调冷水供、回水温度采用7/13℃；空调热水供、回水温度采用45/40℃。夏季冷水机组和风冷热泵并联制冷运行，冬季风冷热泵制热运行。通过调整风冷热泵的运行模式，降低冷水机组冷量的配置需求，增加了设备使用率；从而有效的降低冷水机组的投资。且由于医院功能区多，使用时间的差异化，小机组运行有利于空调机组冷量的按需供应及启停设置，提升空调的有效负荷利用率，避免了大机组的低负荷运行的损耗。（3）空调方案节能提升1）螺杆式冷水机组替换为磁悬浮水冷机组根据空调节能技术的探讨，拟将2台（制冷量1406kW/台）功率为310kW的螺杆式冷水机组替换为2台（制冷量1406kW/台）功率为230kW的磁悬浮水冷机组。可实现25%的节能率，配套冷却水泵、冷冻水泵相应可实现节能提升。磁悬浮空调利用由永久磁铁和电磁铁组成的径向轴承和轴向轴承组成数控磁轴承系统，实现压缩机的运动部件悬浮在磁衬上无摩擦的运动，磁轴承上的定位传感器为电机转子提供超高速的实时重新定位，以确保精确定位。采用压缩机自带驱动模块保证逻辑和变频器控制准确，具有恒温控制及等比例耗能控制。压缩机自带变频器调节压缩机转子的转速，使机组负荷的调节范围增大，减少了因负荷低而造成的停机次数；同时，把机组的过载保护功能全部集成到机组控模块内实现，可以提高系统运行的安全性和可靠性。整个磁悬浮空调系统无需润滑油，可避免壳管式换热器中油膜覆盖在换热管上导致换热效率下降的影响，提高系统换热效率15%以上。2）过渡季节全新风运行洁净区、门诊大厅等全空气系统，设有独立的新风、排风系统，过渡季节新风系统开启运行，满足室内通风换气要求。对于处在过渡季时段，可采用过渡季的运行模式。在春夏两季，新风焓值会高于室内空气的焓值，这时我们就需要适当的加大净化空调系统的新风量，充分利用新风替代冷源，这样可以有效的缩短制冷剂的使用时间，可以达到节能的目的。在过渡季，虽然加大新风的送风量会加大净化空调系统的功率，但是总体上来说依旧比传统模式节约能源，降低能耗。有效的设定洁净区的非工作状态运行模式，让排风机和循环风机停止运行，只需要提供比较少的新风量用来维持洁净区的正压状态即可，这样可以有效的降低风机以及制冷器的电能消耗[3]。3）水泵变频由于医院空间负荷不均匀的特点，空调系统需要进行不断的调节，如果采用变频技术可以使系统按照动态负荷变化规律进行变水量适时调节，水泵控制通过空调负荷流量决定运行台数（台数控制），按末端空调的压差恒定来控制变频水泵的转速（可变流量控制），可以大大降低能耗。4）空调、通风系统控制优化空调风、水系统计量设置：用电量分项计量；供冷、热量分环路计量；空调补水量计量。根据建筑布局、功能分区、使用特点等，划分供冷供暖空调区域，进行系统分区控制。采用建筑设备自动控制系统（BAS）对空调和通风系统进行集中监控，对冷机、水泵、冷却塔及管道整体优化设置。对系统冷热量的瞬时值和累计值进行检测，通过能量统计、台数控制、自动调节等手段实现节能。冷水机组、水泵、冷却塔等设备的连锁启停。对供回水温度及压差进行检测及控制。根据室内（回风）温度，对冷水盘管（供冷）或热水盘管（供暖）二通阀进行比例控制。风机盘管根据室温比例调节水阀；手动三速开关调节风量；手动风机启停；就地室温再设定。在病房等主要功能房间室内设置PM10、PM2.5、CO2浓度的空气质量监测系统，并具备超标报警功能，且监测装置具有存储至少一年的监测数据和实时显示等功能，并与新风联动。系统对PM10、PM2.5、CO2分别进行定时连续测量、显示、记录和数据传输，监测系统对污染物浓度的读数时间间隔不长于10min。5）多元通风系统模式医院建筑的功能分区不同，对空调新风的要求也不尽相同，如普通病房等当自然通风措施就能满足要求时，无需开启空调新风，但是如门诊大厅，前台等人员密集地方仅仅依靠自然通风是不通风满足需求，需要补充空调新风。在这种情况下，考虑节能性，可以采用自然通风与空调新风相结合的多元通风方式。（4）结束语空调方案优化及节能提升是医院等大型耗能建筑的发展趋势，通过文章的分析可以了解到医院的空调方案优化及节能提升是符合医院的发展要求。它既节约了资源又降低了运营成本。各建设、运营主体及相关技术单位，应重视节能提升，从技术和管理两个方面进行节能控制，推动完成碳达峰、碳中和目标。[1]张春鹏.世界最新医学信息文摘.2